侯雨樂,趙景波,成愛芳

(1.阿壩師范學院,四川 汶川 623002; 2.陜西師范大學 旅游與環(huán)境學院,西安710062; 3.陜西師范大學 西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟社會發(fā)展研究中心,西安 710062; 4.寶雞文理學院 地理與環(huán)境學院,陜西 寶雞 721013)

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明代文峪河流域旱災探析

侯雨樂1,趙景波2,3,成愛芳4

(1.阿壩師范學院,四川 汶川 623002; 2.陜西師范大學 旅游與環(huán)境學院,西安710062; 3.陜西師范大學 西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟社會發(fā)展研究中心,西安 710062; 4.寶雞文理學院 地理與環(huán)境學院,陜西 寶雞 721013)

通過對歷史資料的整理統(tǒng)計，利用數(shù)學分析方法對明代文峪河流域的旱災頻次、等級序列特點、年際和季節(jié)變化以及成因進行了研究分析。結果表明：文峪河流域在明代共發(fā)生了55次旱災，平均約5 a一次；旱災等級以Ⅱ級為主，計22次，占旱災總數(shù)的40%；I級旱災11次，占旱災總數(shù)的20%；Ⅲ級旱災10次，占18.2%；Ⅳ級旱災12次，占21.8%。Ⅱ級以上旱災比例達80%，遠超旱災總數(shù)的一半，明代本流域旱災受災程度嚴重。明早期旱災數(shù)量少且較輕；中、晚期旱災開始迅速增加且災情較重。旱災發(fā)生季節(jié)最多的是全年大旱和春旱，全年大旱在明晚期尤為多發(fā)。該區(qū)明代發(fā)生的全年或跨年大旱與特大旱災指示當時年降水量應少于300 mm。16世紀后氣候的持續(xù)干冷化造成的年降水量明顯減少是該流域旱災頻發(fā)、災情嚴重的主要因子，而人口增加、對土地資源的無度索求、對水資源、植被的無節(jié)制索取對旱災多發(fā)起到了加劇效應。

旱災; 明代; 文峪河流域

山西地處太行山之西的內陸地區(qū)，氣候具有過渡性，季風性、大陸性特點都較強。當東南季風不穩(wěn)定時，有效降雨偏少，旱災就會隨之而來，有“十年九旱”之氣候特征。歷史上就是一個旱災頻發(fā)的省份，旱災波及范圍廣，加之水土流失嚴重，百姓深受其害。全省七成以上的耕地靠天吃飯，灌溉設施滯后，抗旱減災能力落后，極易受到旱災侵襲。旱災的經(jīng)濟損失高居各自然災害之首，制約到全省社會的經(jīng)濟發(fā)展。周晉紅等[1]通過對山西省1961—2008年降水數(shù)據(jù)的分析，建立了全省的區(qū)域干旱指標，指出山西進入了持續(xù)干期。趙學敏等[2]利用汾河流域1956—2000年的月降水量資料，得出汾河流域趨于干旱化。高策等[3]對明代汾河流域旱災史料的分析，得出明代氣候變冷是旱災頻發(fā)的主因之一。程國棟等[4]的研究也表明氣候干旱化對黃河流域旱災的影響顯著。前人雖對山西省、汾河流域的旱澇災害進行了大量的詳實研究，但對明清時期、汾河支流、呂梁地區(qū)的旱澇災害的研究成果不夠豐富、力度仍顯不夠，尤其是對汾河支流——文峪河流域的旱災缺少系統(tǒng)研究，資料、成果少見于報端。而明代恰恰也是山西氣候變化劇烈、旱災多發(fā)、災情較重的時期，本文根據(jù)歷史文獻記載，盡可能去復原當時本流域旱災發(fā)生的特征、規(guī)律、原因以及當時氣候波動等史實。知往而鑒今，可提高應對氣候暖干化的能力，為現(xiàn)今的防旱抗旱提供科學參考和有力借鑒；提高防災減災工作效率，可以為水利等部門制定該流域水資源利用與整治工作提供歷史參考依據(jù)。

1　文峪河流域概況

文峪河在《水經(jīng)》中稱文水，是汾河的一條重要支流，發(fā)源于交城縣西關帝山境內，全長155 km，流域面積4 161 km2，文水縣境內的文峪河水庫以上為上游，區(qū)內植被良好，為文峪河水量的主要來源區(qū)。文峪河水庫以下為下游，流經(jīng)文水縣、汾陽市、孝義市，于孝義市南匯入汾河[5](圖1)。流經(jīng)呂梁地區(qū)最大的平川區(qū)，人口稠密，為農(nóng)業(yè)灌區(qū)、生活用水提供了基本保障，是晉西糧食主產(chǎn)區(qū)。文峪河西倚呂梁山脈中段，地勢西北向東南傾斜，流經(jīng)高山區(qū)、塬臺區(qū)和平川地形區(qū)。流域年均降水量約502 mm，且年際變化大，年內降水分配不均，6—9月的降水量占全年70%以上，年徑流量低于1.7億m3[6]。

圖1　文峪河流域示意圖

2　明代文峪河流域干旱災害分析

2.1旱災等級劃分

明代以物候觀測法來大致描述旱災，故盡可能收集相關古籍資料來整理文峪河流域的旱災。本文參考了《山西氣候》、《中國氣象災害大典·山西卷》、《汾河志》、《山西自然災害史年表》以及呂梁地區(qū)地方志等資料。依據(jù)歷史文獻中記載的旱災發(fā)生、持續(xù)時間；波及縣域和受災情況等描述，將歷史時期的旱災等級劃分為4級(表1)。

表1　明代文峪河流域旱災等級劃分

2.2旱災等級特征分析

依據(jù)上述標準及史料數(shù)據(jù)，對明代文峪河流域的旱災等級頻率分布進行統(tǒng)計，如圖2所示。本流域在277年中共記載發(fā)生55次旱災，其中I級旱災11次，占旱災總數(shù)的20%；Ⅱ級旱災22次，占40%；Ⅲ級旱災10次，占18.2%；Ⅳ級旱災12次，占21.8%。Ⅲ級和Ⅳ級旱災占到了40%。Ⅱ級以上旱災比重達80%，遠超旱災總數(shù)的一半。經(jīng)圖2統(tǒng)計，I級、Ⅱ級旱災在明早期(1368—1434年)和晚期(1573—1644年)的發(fā)生頻率較小，在明中期(1435—1572年)的發(fā)生頻率較高，分別為14.5%和30.9%。Ⅲ級和Ⅳ級旱災集中發(fā)生在中晚期，尤以晚期居多，頻率都超過9%。晚期的Ⅳ級旱災超過了6次?？梢缘贸?，明早期的旱災不但數(shù)量很少而且等級較輕；中、晚期旱災開始迅速增加且等級較重，尤其是明王朝末年連續(xù)爆發(fā)Ⅲ，Ⅳ級旱災，不但使百姓生活難以為繼，同時也動搖了政府的統(tǒng)治力。崇禎即位之后，北方大旱不斷，赤地千里，寸草不生，后蔓延至晉、陜、豫、魯四省，導致農(nóng)民起義不斷，國力嚴重削弱。時任兵部尚書張鳳翼云：“寇之禍深矣，自秦而晉，自晉而豫而楚，已半天下矣?！薄?/p>

圖2　明代各時期文峪河流域旱災等級的頻率分布

2.3旱災的年際變化

明代文峪河流域共記載了55次旱災，平均每5 a發(fā)生一次。從旱災發(fā)生的時間特征來看，明早期這66 a中僅記載有5次旱災；在中晚期平均每4.3 a就發(fā)生一次，可見在早期受災較少。為更形象地說明文峪河地區(qū)旱災在這277年時間序列上的變化趨勢，可大致把這55次旱災劃分為兩個階段：第一階段是1368—1472年，持續(xù)了105年，期間僅記載有7次旱災，為旱災少發(fā)期，且大多為中度以下，受災程度相對較輕；第二階段是1473—1644年，經(jīng)歷了172年，共記載旱災48次，頻次明顯增多，為旱災多發(fā)期。其中大旱災以及特大旱災的次數(shù)有21次之多，占總數(shù)的44%。尤其是明末最后十年，每隔一年多就有一次(特)大旱災發(fā)生，波及范圍也是非常之廣，深深地加重了黎民疾苦。為了描述旱災在這277年間的變化特征，特以每10 a為統(tǒng)計單元，做出明代旱災頻次的年際變化如圖3所示。

圖3　明代時期文峪河地區(qū)旱災頻次

為深入探討旱災規(guī)律，應用最小二乘法進行5次多項式擬合分析[7]，相關系數(shù)R2=0.577，可通過顯著性水平α=0.01的檢驗，結果如圖4所示。該圖顯示明代文峪河流域旱災頻次在以10 a為間隔標尺下的變化特征。從早期到末期旱災呈現(xiàn)出波動增加的趨勢，尤其在公元1471—1570年最頻繁。在1631—1644年發(fā)生的次數(shù)最多為8次，且只有1次是輕度旱災外，其余7次均在Ⅲ級和Ⅳ級，表明這段時期的旱災頻發(fā)且嚴重。

圖4　最小二乘法擬合的旱災變化曲線

2.4旱災的季節(jié)變化

旱災具有季節(jié)性變化特點。山西省一年四季均會發(fā)生旱災，春旱出現(xiàn)幾率居多[8]?，F(xiàn)除去無法判斷其發(fā)生時間的近10次旱災之外，列出旱災季節(jié)變化如圖5所示。該流域發(fā)生最多的就是全年大旱和春旱，而全年大旱尤其在晚期多發(fā)，有12次之多，旱災連續(xù)多發(fā)，嚴重拖垮了百姓的幸福感，帶來沉重災難。

圖5　旱災的季節(jié)變化

2.5旱災發(fā)生的周期性

小波變換具有多分辨率分析、在時頻兩域都具有表征信號局部特征的能力[9]。本文利用MATLAB軟件，根據(jù)Morlet小波分析變換程序對明代文峪河流域旱災的周期性再進行分析，結果如圖6所示。

圖6的右縱坐標值正負大小對應了旱災周期指標偏多、偏少時期，等值線的疏密反映了旱災變化率，稠密代表變化劇烈，稀疏則表示變化比較平穩(wěn)。可以發(fā)現(xiàn)，本流域在明代期間，旱災周期分布的小尺度變化嵌套在大尺度變化之內，且不同尺度上的周期性變化顯著，有明顯的多周期性。旱災發(fā)生具有明顯的分段性，還可發(fā)現(xiàn)在明末旱災頻次明顯增多。周期中心出現(xiàn)在7 a，14 a和21 a左右，表明存在7 a，14 a和21 a的周期性。

圖6　明代文峪河流域旱災小波變換等值線

3　旱災成因分析

3.1氣候變干

文峪河流域屬暖溫帶內陸區(qū)，四季分明，冬春季少雨雪，降水集中于夏秋，多暴雨[10]。其東南有太行山、太岳山等山脈阻擋太平洋濕潤氣流；西北方是呂梁山地；冷暖氣流不易在本區(qū)內交匯，降雨偏少，易受旱災影響，這是造成該區(qū)干旱的重要原因之一。

顧靜等[11]對關中地區(qū)、渭河、涇河流域等地區(qū)旱澇災害研究表明，從大尺度的時間跨度來說，氣候波動與旱澇發(fā)生有顯著相關性。竺可楨先生[12]提出的我國歷史上氣候是冷暖交替，這一觀點已達成共識，即氣候的旋回說。其中第四個小冰期即主要發(fā)生在明清時期，特別是16世紀之后氣候干冷化。華北地區(qū)在16世紀晚期趨于干旱化，一直持續(xù)至17世紀中，也就是說明末時氣候就一直持續(xù)變冷、轉干。旱災等災害隨之增多，農(nóng)民收成銳減、民不聊生；同時也加重了政府的財政困境和賑災難度。明末的“崇禎大旱”始于1637年，黃河流域各省份均出現(xiàn)大旱，斷斷續(xù)續(xù)到了1643年。“土地荒蕪，村落為墟民，饑而死者十有八九，成為明末農(nóng)民起義的策源地之一”。由上可見，氣候變干是這一時期旱災發(fā)生的主要原因。

3.2年降水量異常減少

由于氣候的不穩(wěn)定性，該區(qū)域降水量年際變化較大。降水量多的年份(1988年658 mm)和少的年份(1999年299 mm)能相差兩到三倍。年降水異常偏低對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有顯著影響，由此可能導致農(nóng)作物缺水、人畜飲水困難、病蟲害、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)等后果。年降水異常偏少的年份往往也是當?shù)匕l(fā)生(特)大旱災的年份。故通常認為，當代干旱年份降水量的異常變化也可作為歷史時期旱災年份降水量、旱災程度的推斷依據(jù)[13]。如1955年，呂梁地區(qū)年初到6月底一直無有效降雨，全年降雨量僅有277 mm，只有正常年份的一半，導致河溪長期斷流，形成嚴重旱災。1957年，本區(qū)又發(fā)生大旱災，汛期降水只有平均年份同期的28%，秋季連續(xù)干旱，全年降水僅276.4 mm，百姓損失慘重。諸如這些災情表明，根據(jù)現(xiàn)代降水量的變化可大致推斷出明朝時該區(qū)域(特)大旱災發(fā)生時，降水量也不會超過300 mm，且主要是四季連旱或全年大旱。再如1997—1999年文峪河地區(qū)連續(xù)三年大旱。1997年交城縣年降水量不足299 mm，4—6月的降水量僅39.3 mm，5月降水只有3.3 mm。1999年，孝義、汾陽等地的年降水量不足300 mm，孝義市全年四季連旱[14]。這三年是枯水年份，且在作物播種、生長關鍵時節(jié)，降水少，造成農(nóng)業(yè)嚴重歉收，形成(特)大旱災。1483年，春、夏、秋，孝義大旱，禾盡槁死，民逃徙及餓殍者甚眾。汾州大旱，夏秋不雨，禾麥盡槁，饑殍盈野，人相食。1586年，汾州等屬大旱，赤地千里，餓殍盈野，疫癘死者枕藉，三月發(fā)帑賑之。交城大旱，赤地，六畜多死，民食草根、樹皮、白土，冬無雪。文水丙戌一歲不雨，大饑，民食草根、白士者死甚眾?？梢娛妨现杏涊d的(特)大旱災年份也多是全年或跨年度出現(xiàn)降水嚴重匱乏。

根據(jù)上述分析可知，如果研究區(qū)全年或跨年度出現(xiàn)大旱災和特大旱災，該區(qū)年降水量一般不足300 mm，會導致農(nóng)業(yè)大幅減產(chǎn)，嚴重影響百姓的正常生產(chǎn)生活。

3.3降水季節(jié)分配不均

受大陸性和季風性氣候的疊加影響，本流域年內降水變率大。季節(jié)降水不均直接影響了河流徑流量的季節(jié)多寡，進而波及到農(nóng)業(yè)、生活用水，而降水過度集中也會導致旱災的發(fā)生，這類情況一般災情較輕。3—5月是農(nóng)作物的抽穗期，需水量大，在此時期降水偏少往往就會導致輕、中度旱災的發(fā)生。如1985年4月全月呂梁地區(qū)幾無降水，發(fā)生春旱，近700個村莊人畜飲水困難，7月份才普遍降水，緩解了旱情。1988年汾陽市春旱，但是在7月的降水量則達357.6 mm。這一類季節(jié)單旱可以通過一些農(nóng)業(yè)補救措施來減輕災情。如史料據(jù)記載，1374年二月汾州旱，免租稅。1433年，春山西久旱，遣使賑恤。從以上數(shù)據(jù)實例可以分析，如果不是全年降水明顯偏少，季節(jié)間降雨不均，降水集中期與作物需水期不能很好匹配，就可能會導致該地區(qū)輕度、中度等旱災的出現(xiàn)。

3.4人類活動的影響

文峪河下游是廣闊的平川地區(qū)，也是呂梁地區(qū)的人口富集區(qū)和糧食、林木產(chǎn)區(qū)。周邊縣市很早就利用文峪河灌溉，滋養(yǎng)了文水、交城等縣市的很多灌區(qū)。到了明朝共有澆地渠道近15條，灌溉面積約數(shù)十萬畝[15]。經(jīng)過明初的休養(yǎng)生息，人口迅速膨脹，對資源的無限制索取，使得文峪河流域的自然資源和生態(tài)環(huán)境遭受了極大破壞，大量植被消失，水土流失愈發(fā)嚴重，水旱災害也頻繁發(fā)生。北魏時，今汾陽城東還有一處方圓近百里的文湖。到萬歷年間，為緩解人口—土地矛盾，文湖被泄湖為田。失去湖泊也導致汾陽境內水旱災害變多[16]。在農(nóng)業(yè)社會時期人口的不斷增加，就需要相應地增加土地，也就不斷圍河湖拓地、墾殖，對上游植被的破壞，對水資源的無節(jié)制索取，最終導致了徑流減少，生態(tài)失調，極端氣候事件多發(fā)，旱澇頻率增加。

4　結 論

(1)明代期間文峪河流域共記載發(fā)生了55次旱災，平均約5 a一次，以Ⅱ級旱災為主，計22次，占旱災總數(shù)的40%；I級旱災最低，為11次，占20%；Ⅲ級、Ⅳ級旱災共計22次，占40%。Ⅱ級以上旱災比重達80%，遠超旱災總數(shù)的一半，表明明代時該流域旱災受災程度嚴重。

(2)明早期旱災數(shù)量少且較輕，中、晚期旱災開始迅速增加且較重，尤其是明末連續(xù)爆發(fā)Ⅲ，Ⅳ級旱災，指示明代晚期氣候變得更為干旱。這不但使百姓生活難以為繼，同時也動搖了統(tǒng)治根基。

(3)該流域旱災發(fā)生季節(jié)最多的是全年大旱和春旱。該區(qū)明代發(fā)生的全年或跨年大旱與特大旱災指示當時年降水量應小于300 mm。

(4)16世紀后的持續(xù)干冷化是造成該流域旱災頻發(fā)和嚴重的主要氣候背景。年降水的異常減少或者跨年度持續(xù)干旱是導致本地區(qū)發(fā)生大旱、特大旱災的主要原因。人口增加，對土地資源的不斷索求，對水資源、植被的無節(jié)制索取加劇了旱災多發(fā)。

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Analysis of Drought Disasters in Wenyu River Basin in the Ming Dynasty

HOU Yule1,ZHAO Jingbo2,3,CHENG Aifang4

(1.Aba Teachers College,Wenchuan， Sichuan 623002,China; 2.College of Tourism and Environment Science,Shaanxi Normal University,Xi′an 710062,China; 3.Center for Historical Environment and Socio-Economic Development in Northwest China,Shaanxi Normal University,Xi′an 710075,China; 4.College of Geography and Environment,Baoji University of Artists and Sciences,Baoji， Shaanxi 721013,China)

Through the statistics of the historical data,using the method of mathematical statistics,we analyzed the frequency of drought disasters,grade sequence characteristics,seasonal and internal variations and the cause during the Ming Dynasty.The results show that it happened recorded a total of 55 times,about once every 5 years,given priority to with class Ⅱ drought,accounting for 40% of the total number of drought; Above class Ⅱ proportion was 80%,and was more than half of the total number of drought,it showed that in the Ming Dynasty drought damage was serious.Drought quantity was less and lighter in the early Ming Dynasty; drought began to increase rapidly and became heavier in medium and late of that dynasty.Most drought seasons were the year of drought and the spring drought.The dry and cold climate after the 16th century created a degree of frequent and severe droughts.And the growth of population,continued demand for land resources,the excess requirements for water resources and vegetation eventually led to the runoff reduction and the frequent droughts.

drought disaster; Ming Dynasty; Wenyu River Basin

2016-01-27

2016-02-16

四川省教育廳項目岷江上游旱澇災害原因及治理探析(16ZB0386);黃土與第四紀地質國家重點實驗室項目(SKLLQG1428)

侯雨樂(1983—),男,山西交城人,碩士,講師,主要從事自然地理研究。E-mail:houyule0358@163.com

趙景波(1953—),男,山東滕州人,教授,主要從事第四紀與區(qū)域環(huán)境學研究。E-mail:zhaojb@snnu.edu.cn

P426.616

A

1005-3409(2016)05-0188-05