漢江上游沉積記錄的北宋時期古洪水事件文獻考證

王光朋，查小春，黃春長，龐獎勵，張國芳

(陜西師范大學 地理科學與旅游學院 地理學國家級實驗教學示范中心， 陜西 西安710119)

近年來，全球氣候變化導致水資源在時空上的重新分配和數(shù)量上的改變，使得極端水文事件頻發(fā)，已引起世界各國科學家的廣泛關注[1]. 漢江是我國陜、鄂地區(qū)一條具有較高經濟利用價值的河流，是“漢水文化”的發(fā)祥地，歷來洪災頻發(fā)，且漢江上游尤為嚴重[2]. 據(jù)不完全統(tǒng)計，自公元前208年至公元2010年，漢江上游共記載不同等級的洪災336次，平均每6.6 年有1次記錄[3]. 因此，為促進漢江流域的綜合治理和梯級水電開發(fā)，確保南水北調中線工程的順利進行，以及區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要對漢江上游地區(qū)的洪水災害進行全面而深入的調查研究.

近年來，黃春長教授帶領的團隊采用年代學、考古學、地貌學及第四紀地層學、古洪水水文學等方法，挖掘和重建了漢江上游沉積記錄中超長尺度的古洪水事件，并取得了豐碩的研究成果[4-8]. 受測年技術的制約，對有些沉積剖面記錄的古洪水事件，只能測得其年代范圍，無法測得準確的時間點.而豐富的歷史文獻記載為沉積記錄中古洪水事件的精確考證提供了可能. 因此，本文在統(tǒng)計和整理漢江上游古洪水事件沉積記錄的基礎上，結合歷史文獻記載，對漢江上游沉積記錄中北宋古洪水事件的發(fā)生年代進行了文獻考證，并分析了古洪水事件的氣候背景，探討了古洪水事件與氣候變化的關系. 該研究可為漢江上游流域的防洪減災和水利工程建設提供科學依據(jù).

1 研究區(qū)概況

圖1 漢江上游水系和研究剖面位置圖Fig.1 River system and the location of study sites in the upper reaches of Hanjiang river

漢江是長江最大的支流，發(fā)源于秦嶺南麓，干流全長1 577 km，穿行于秦嶺和大巴山之間，下伏基巖以變質巖和火成巖為主，流域面積15.9×104km2，年均徑流量為5.63×109m3，含沙量2.39 kg·m-3[4-8]. 丹江口以上為漢江上游(見圖1)，河長925 km，流域面積約9.52×104km2，是南水北調中線工程的重要水源地，屬于北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，多年平均降水量為914 mm[4-8]. 由于該流域受東南、西南季風的交互影響，75%以上的降水集中于6—10月份，加之漢江上游山高谷小，支流眾多，河槽調蓄能力較差，因此極易造成嚴重的洪水災害. 自漢江上游有水文監(jiān)測記錄以來，實測最大洪峰流量為31 000 m3·s-1(“83·8”洪水). 1960—2010年，安康站大于15 000 m3·s-1的洪水共發(fā)生20次，平均每2.5 a發(fā)生1次[3]. 歷史調查最大洪水發(fā)生在明萬歷十一年(1583年)六月，其洪峰流量為36 000 m3·s-1[9]. 由此可見，漢江上游不僅洪水頻發(fā)，而且規(guī)模較大.

2 漢江上游北宋時期洪水事件的沉積記錄

古洪水事件研究的真實性與可靠性在于以其自身形成的滯流沉積物(slackwater deposits，簡稱SWD)為信息載體. 古洪水SWD是在洪峰平流狀態(tài)下，由懸移質泥沙沉積而成，多見于支溝溝口、回水灣、岸邊洞穴、巖豁、巖棚及低階地等處，是確定古洪水發(fā)生年代及推測洪峰流量最為可靠的證據(jù). 近年來，黃春長教授帶領的團隊對漢江上游古洪水進行了系統(tǒng)調查，發(fā)現(xiàn)了多處古洪水沉積記錄，為漢江上游全新世古洪水研究工作的開展提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐. 通過系統(tǒng)采樣、實驗分析和洪水重建等，為漢江上游流域的防洪減災和水利工程建設提供了重要的水文資料[4-8].

對漢江上游古洪水研究成果的整理發(fā)現(xiàn)，安康～鄖縣河段立石村(LSC)、晏家棚(YJP)、尚家河(SJH)、歸仙河口(GXHK)和彌陀寺(MTS )5個沉積剖面最上部的SWD記錄了北宋時期的古洪水事件. LSC剖面位于安康市東段立石村附近T1級階地前沿，高出現(xiàn)水面20～25 m，剖面中有灰白色粉沙質SWD，呈楔形插入表土層[4]； YJP剖面位于白河水文站下游約35 km處，剖面未見人為擾動，內夾有3層古洪水SWD，且上、下層邊界清晰，頂層SWD深度約為130～135 cm，為淺棕黃色細砂質粉沙[5]；SJH剖面位于湖北鄖縣尚家河村基巖峽谷河段T1級階地前沿，其頂層SWD深度約為70～90 cm，以粉沙為主[6]；GXHK剖面位于漢江左岸一級階地前沿，高出水面15～20 m，頂層SWD深度約為65～70 cm，為砂-粉砂質地，具有水平層理[7]；MTS剖面位于彌陀寺村附近的漢江左岸，SWD深度約為30～40 cm，厚度約為10 cm，向下游追溯見該層SWD間斷存在于地層中[8].

對5個沉積剖面最上部的古洪水SWD進行OSL測年、地層框架對比及文化遺物等分析，確定這5個剖面頂層古洪水SWD均記錄了北宋時期(公元960—1127年)的古洪水事件(見圖1、圖2). 從空間分布來看，5個沉積剖面均位于漢江上游T1階地的前沿，分布在陜、鄂兩省，其中YJP、SJH、GXHK和MTS剖面集中分布在長19 km的河道中，說明4個沉積剖面頂層古洪水SWD可能記錄的為北宋時期的一次古洪水事件，至于是北宋哪一次古洪水事件，則需要結合歷史文獻進行綜合考證.

圖2 漢江上游LSC、YJP、SJH、GXHK和MTS沉積剖面的地層對比Fig.2 Stratigraphic comparison of LSC, YJP, SJH, GXHK and MTS sedimentary profiles in the upper reaches of the Hanjiang river

3 漢江上游北宋時期古洪水事件的歷史文獻考證

3.1 漢江上游北宋時期洪災統(tǒng)計方法與標準

我國豐富的歷史文獻資料中有數(shù)量龐大的洪災記錄，這為古洪水事件的考證提供了寶貴的資料. 盡管歷史文獻中的洪災記錄具有一定局限性，但記錄時間、地點明確. 因此，通過對文獻中洪災記錄的研究來考證沉積記錄的古洪水事件是可靠的. 本文搜集了漢江上游地區(qū)的漢中、石泉、安康、旬陽、白河等共12個縣/市的縣志資料及其他載有漢江上游洪災的文獻. 統(tǒng)計文獻主要包括《中國農業(yè)自然災害史料集》[10]《西北災荒史》[11]《中國氣象災害大典·陜西卷》[12]《中國氣象災害大典·湖北卷》[13]《陜西歷史自然災害簡要紀實》[14]《宋史》[15]等.

在統(tǒng)計洪災頻次時，首先確定漢江上游地區(qū)所包括的縣/市區(qū)域，以系統(tǒng)研究的各縣/市地方志為統(tǒng)計主線，共統(tǒng)計北宋167 a間全國洪災記錄近360條，其中漢江上游洪災記錄35次. 統(tǒng)計時以縣(州)次/年為統(tǒng)計單位，如《旬陽縣志》[16]中記載建安二年(197年)“秋九月，漢水溢”，則記為該年旬陽發(fā)生洪災1次；《漢中市志》[17]中記載淳化二年(991年)“漢江水漲，死人甚多；九月，又大水，損壞廬田”，則記為漢中一年發(fā)生2次洪災. 基于統(tǒng)一標準進行統(tǒng)計，以朝代起訖時間為間斷點，并考慮古今地名之別，剔除了水災波及范圍的影響. 如東漢建安二十四年(219年)，寧強、石泉、城固、漢中、南鄭、安康等縣志中均有“秋八月，大暴雨，漢水泛溢”[18]的記載，則記為該年漢江上游發(fā)生1次洪災. 運用同樣的方法統(tǒng)計了漢江上游西晉至元1 104 a間的洪災頻次，并繪制了洪災頻次分布圖(見圖3).

3.2 漢江上游北宋時期歷史文獻記載的洪水災害頻次分析

圖3 漢江上游西晉至元1 104 a間的洪災頻次統(tǒng)計圖Fig.3 Statistics of flood disasters in 1 104 a from Xijin to Yuan Dynasty in the upper reaches of Hanjiang river

圖3中，西晉至元1 104 a，共記載漢江上游洪災87次，洪災次數(shù)總體呈“單峰型”分布，峰值出現(xiàn)在北宋時期，高達35次，平均每4.8 a有1次記載.西晉至隋354 a間，洪災記錄的頻次較少；唐至元750 a間，漢江上游洪災記錄明顯增多，兩宋時期，尤其是北宋時期洪災記載最多，幾乎占研究時段洪災總數(shù)的2/3.這與郝志新等[19]、滿志敏[20]對我國東部洪災的研究結果一致.

此外，朱誠等[21-22]通過對長江三峽庫區(qū)的中壩遺址和玉溪遺址的古洪水沉積的研究指出：自秦以來，中壩T0102和玉溪T0403探方地層中記錄有宋代、清代和現(xiàn)代的洪水淤泥層；另外，秭歸的官莊坪、朝天咀，宜昌的中堡島文化遺址地層[23]中均夾有宋代沖積層，這充分說明宋代長江中下游流域洪災頻發(fā).

3.3 歷史文獻記載的漢江上游洪水災害等級劃分

參照文獻[24]提出的5等級旱澇災害經典劃分原則，并結合文獻中的災情描述，將漢江上游北宋時期35次洪災劃分為4個等級，分別為弱災、輕災、中災和重災(見表1). 在劃分重災和中災時，不僅考慮災情的嚴重性，還考慮了受災面積的大小，即使洪災中出現(xiàn)人畜傷亡的記載，但若洪災波及范圍不大，也酌情將其劃為中災；若洪災受災面積較大，雖未造成嚴重的人畜傷亡，也酌情定為重災. 據(jù)此得到了漢江上游北宋時期洪災的等級分布(見表1).

表1 漢江上游北宋時期洪災等級劃分標準

由表1可知，在劃分的4級洪災中，弱災共4次，分別為太平興國二年(977年)九月、景德二年(1005年)七月、景德四年(1007年)夏和熙寧四年(1071年)九月，占漢江上游北宋洪災總數(shù)的11%. 在歷史文獻中對這一類洪災的記載較為簡單，并未涉及對人民生產、生活的影響.如《洋縣志》[25]中有景德二年(1005年)七月“洋州漢水溢”等. 輕災共15次，占洪災總數(shù)的43%，分別為建隆二年(961年)、太平興國二年(977年)六月、太平興國七年(982年)七月、淳化二年(991年)四月、大中祥符二年(1009年)、大中祥符九年(1016年)八月、天禧五年(1021年)三月、天圣六年(1028年)八月、嘉祐六年(1061年)七月、治平四年(1067年)八月、熙寧八年(1075年)、元豐三年(1080年)七月、元祐八年(1093年)、政和三年(1113年)、靖康二年(1127年). 文獻記載中災情描述一般為“大水”“大溢”“漂棧閣”“漂民田”等.如《安康縣志》[18]大中祥符九年(1016年)八月：“八月，利州水，漂棧閣(棧閣即棧道)”；熙寧八年(1075年)“金州大水”，等. 中災共13次，占洪災總數(shù)的37%，分別為建隆元年(960年)七月、太平興國八年(983年)七月、太平興國九年(984年)七月、淳化二年(991年)九月、淳化三年(992年)十月、淳化五年(994年)九月、咸平三年(1000年)七月、大中祥符九年(1016年)九月、皇祐四年(1052年)八月、熙寧四年(1071年)八月、元符二年(1099年)、大觀元年(1107年)、大觀四年(1110年). 文獻記載中災情描述一般為“壞廬舍”“民有溺死者”.如《中國氣象災害大典·湖北卷》(下文簡稱《災害大典》)[13]中記載太平興國九年(984年)七月：“夏六月，漢水漲，壞民舍”，《宋史·五行志》[15]記載咸平三年(1000年)七月：“七月，洋州漢水溢，民有溺死者”等. 重度水災共3次，分別為太平興國七年(982年)六月、淳化二年(991年)七月和皇祐四年(1052年)六月九日，占洪災總數(shù)的9%.重度洪災雖發(fā)生次數(shù)少，但災情重，文獻記載中對災情描述一般為“死人甚多”“漂沒縣城”等.如《宋史·五行志》[15]中記載太平興國七年(982年)六月：“六月，均州涢水、均水、漢江并漲，壞民舍，人畜死者甚眾”，等.

3.4 漢江上游沉積記錄古洪水事件的年代考證

一般來說，等級低的洪水災害，因其強度弱、受災面積小，對社會經濟發(fā)展的影響程度較小；等級高的洪水災害，因其強度高、災情嚴重，對社會經濟發(fā)展造成嚴重損失. 因此，要考證沉積記錄中古洪水事件的發(fā)生年代，應從北宋漢江上游涉及的陜、鄂兩省相應河段的3次重度水災加以判別分析.

首先，分析3次重災的波及范圍. 皇祐四年(1052年)六月九日的洪災，在陜西石泉、安康、旬陽等縣志中均有記載，洪災影響至少波及3縣.如《安康縣志》[18]中“六月九日，漢水大溢，邑署漂沒”；《石泉縣志》[26]中記載：“六月九日，漢江大溢，石泉嘴漂沒”. 淳化二年(991年)七月，洪災在陜西寧強、漢中、南鄭、城固、洋縣、安康、旬陽等7地縣志中均有記載.此外，《宋史·五行志》[15]中湖北復州(今湖北仙桃地區(qū))亦有此次洪災的記載.可見該次洪災主要影響上游的陜南地區(qū)及下游的湖北復州地區(qū)，影響范圍達10縣以上.如《漢中市志》[17]記載：“七月，漢江水漲，死人甚多”；《宋史·五行志》[15]云：“七月，漢水漲，壞民田廬舍”等. 與皇祐四年(1052年)六月九日和淳化二年(991年)七月相比，太平興國七年(982年)六月的洪災波及范圍更廣. 《災害大典》[13]中明確記載湖北均縣(今丹江口市)、鄖縣、十堰、竹溪、宜城、襄陽、光化、漢陽軍(今漢川、漢陽)、武昌、漢口等地均受此次洪災的影響，表明太平興國七年(982年)六月洪災波及漢江上游、中游及下游的部分地區(qū)，影響范圍至少達11縣，屬于全流域型大洪災. 因此，太平興國七年(982年)六月的洪災是這3次重度水災中最嚴重的一次，幾乎對漢江全流域都有影響，災害范圍最廣.

其次，對比分析3次重度水災的災情及社會影響. 《災害大典》[13]有：“六月，均州涢水、漢江并漲，壞民舍，人畜死者甚眾”的記載.太平興國七年(982年)六月的洪災對均縣(今丹江口市)、鄖縣、宜城、襄陽、漢口等地均有影響.《宋史·五行志》[15]記載：“夏六月，漢陽軍大水，江(長江)水漲五丈(約15.84 m)，壞民田稼”.可見太平興國七年(982年)六月，江、漢并漲，且出現(xiàn)“人畜死者甚重”的嚴重災情. 與太平興國七年(982年)六月相比，淳化二年(991年)七月的洪災雖受災范圍也較大(波及10縣)，但災情較太平興國七年(982年)六月輕，受災區(qū)主要以“壞民田、廬舍”[13,15-18,25-26]為主，并未有大量人畜死亡的記載.因此，推斷淳化二年(991年)七月洪災災情輕于太平興國七年(982年)六月. 皇祐四年(1052年)六月九日的洪災，主要發(fā)生在今陜西境內的石泉-旬陽段.石泉、安康等縣志中有“六月九日，漢水大溢，邑署漂沒”[18,26]的記載，并未出現(xiàn)大量人畜傷亡的描述，說明皇祐四年(1052年)六月九日為漢江上游局部(石泉-旬陽)大水災，其災情和受災范圍均小于太平興國七年(982年)六月. 綜上，太平興國七年(982年)六月的洪災對漢江流域的農業(yè)人口、聚落、農田等均造成了不同程度的損害，已嚴重影響漢江流域人民的生產、生活及生命財產安全，是3次重災中災情最嚴重的一次.

最后，由于古洪水SWD是前新世以來特大洪水發(fā)生后遺留下來的洪水痕跡，根據(jù)其沉積規(guī)律可知，當發(fā)生大洪水時，會在河流的階地岸邊、支流溝口、巖棚巖豁等適宜處留下洪痕. 當后期洪水水位高于前期洪水位時，前期洪痕就可能被沖刷或被掩埋，而當后期洪水水位低于前期洪水位時，其洪痕得以保留. 因此，一定時期的特大洪水，因其洪水水位較高，其洪痕才有可能被保留下來，并被后期崩塌的基巖風化物、坡積石渣土或風成黃土等掩埋，不易被生物擾動或風雨侵蝕，并在地層中得以長期保存. 漢江上游T1階地前沿的5個沉積剖面中的古洪水SWD，就是北宋特大洪水發(fā)生后留下的洪痕，隨后被風成黃土所掩埋.

綜上所述，太平興國七年(982年)六月的洪災無論是波及范圍、嚴重程度，還是社會影響都是北宋最嚴重的. 結合河流洪痕的沉積規(guī)律分析推斷，漢江上游5個沉積剖面記錄的可能為太平興國七年(982年)六月的一次特大洪水事件.

4 北宋時期古洪水事件的氣候背景分析

近年來，眾多學者根據(jù)歷史文獻中的冷暖記載并利用樹輪、冰芯、石筍等氣候代用性指標，重建了我國中東部地區(qū)2 000 a來的氣候變化序列，為探討我國的氣候變化及對未來氣候的預測提供了重要依據(jù)，也為分析北宋時期的氣候背景提供了基礎數(shù)據(jù)和科學依據(jù).

葛全勝等[27-28]通過對歷史文獻記載中的冷暖與物候信息的研究指出： 北宋氣溫變化由唐末五代時期的較冷轉變?yōu)楸彼沃泻笃诘臏嘏?，且氣溫變化劇?見圖4(a)). 姚檀棟等[29]基于古里雅冰芯中δ18O含量及冰川積累量，研究了我國近2 000 a的氣候變化，指出北宋時期δ18O含量處于波動變化中，說明北宋夏季風不穩(wěn)定(見圖4(b)). 張美良等[30-31]對貴州荔波董哥洞及龍泉洞中高分辨率石筍記錄的2 000 a氣候變化的研究后指出，在距今1 800～1 080 a 東亞冬季風緩慢減弱，東亞夏季風有所回升(見圖4(d)). 李偏等[32]基于湖北神農架犀牛洞石筍，研究了我國2 000 a來東亞季風強度的變化，其中石筍記錄的δ18O所對應的北宋時期氣候波動變化劇烈，疑似存在頻繁的水旱災害交替現(xiàn)象(見圖4(e)). 說明北宋時期(公元960—1127年)處于我國氣候冷暖與干濕變化的過渡時期.

此外，楊保等[33]基于都蘭樹輪(10 a尺度)，研究了我國近2 000 a來的氣候演變情況，在公元900—960年，都蘭樹輪指數(shù)以突變方式上升了0.74，960年代之后，樹輪指數(shù)距平呈階梯狀趨向于負值，且980年代前后，樹輪距平指數(shù)下降幅度較大，說明氣候發(fā)生了突變(見圖4c). 滿志敏[20]對北宋公元960—1 109年開封地區(qū)的寒暖指數(shù)進行了量化，得到980年代寒暖指數(shù)累計值為-3.0，說明980年代氣候突變，出現(xiàn)了北宋時期的第1個冷期. 此外，在對過去3 000 a安徽龍感湖降水的變化研究中，發(fā)現(xiàn)北宋980年代前后年降水量出現(xiàn)了極小值[27]. 而且，據(jù)《宋史》[15]記載，北宋都城開封一帶在980年代前后氣溫驟降，寒冷事件的記載次數(shù)較多，僅公元980—990年的10 a間就有7次之多，如《宋史·五行志》[15]記載太平興國七年(982年)：“三月，宣州(今安徽宣城)霜雪害桑稼”；《宋史·太宗本紀》[15]雍熙二年(985年)：“十二月，南康軍(今江西星子縣、安義縣、都昌縣)言，雪降三尺，大江冰合，可勝重載”等. 說明在北宋167 a間，980年代前后氣候波動變化較為劇烈，突變明顯.

圖4 過去2 000 a我國中東部地區(qū)溫度與干濕狀況變化序列Fig.4 The change of temperature and dryness and wetness in central and eastern China in the past 2 000 years

a—我國中東部地區(qū)2 000 a來溫度變化[27-28]；b—古里雅冰芯中δ18O含量[29]；c—都蘭樹輪指數(shù)距平變化[33]；d—龍泉洞L2石筍δ18O含量[30-31]；e—犀牛洞SN石筍δ18O含量[32].

國內外大量研究成果表明[34-35]，古洪水事件的頻發(fā)期往往與氣候突變或氣候轉折有關. 殷淑燕等[36]以漢江、渭河為例探討了特大洪水事件與氣候變化之間的響應，進一步表明特大洪水事件頻發(fā)期更有可能出現(xiàn)在氣候突變和過渡時期. 北宋980年代正處于氣候波動、不穩(wěn)定時期，溫度和降水的突變勢必會導致極端水文事件頻發(fā). 太平興國七年(982年)六月發(fā)生的洪水災害，正是出現(xiàn)在當時的氣候突變背景之下. 因此，綜合樹輪、冰芯、石筍及歷史文獻記載，認為漢江上游5個沉積記錄可能為北宋太平興國七年(982年)六月的一次特大洪水事件，是河流系統(tǒng)對于當時氣候異常多變的瞬時響應.

5 結 論

通過對沉積記錄和歷史文獻中洪水事件的對比研究，得到以下結論：

5.1通過對古洪水水文學研究成果的整理和分析，發(fā)現(xiàn)LSC、YJP、SJH、GXHK、MTS 5個沉積剖面均記錄有北宋時期的古洪水事件.

5.2通過對歷史文獻的統(tǒng)計整理與分析知，自西晉至元的1 104 a間，漢江上游共記載洪水災害87次，結合其他材料可推斷北宋時期是洪水頻發(fā)期，共記載洪水災害35次，平均每4.8 a就有1次規(guī)模較大的洪水災害.

5.3漢江上游北宋時期35次洪水災害的等級劃分表明，漢江上游北宋時期發(fā)生重災3次、中災13次、輕災15次、弱災4次. 通過對災害波及范圍、災情的嚴重性以及洪痕沉積規(guī)律的分析知，漢江上游5個沉積剖面記錄的可能是北宋太平興國七年(982年)六月的一次特大洪水事件.

5.4依據(jù)樹輪、冰芯、石筍等氣候代用性指標以及歷史文獻記載，分析了漢江上游北宋時期的氣候背景，表明北宋時期處在我國過去2 000 a氣候變化的轉折、不穩(wěn)定時期，特別是980年代氣候波動明顯，太平興國七年(982年)六月的洪水災害正是發(fā)生在此氣候突變背景之下，是河流水文系統(tǒng)對當時氣候異常多變的瞬時響應.