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洪水事件的研究歷史及現狀

把洪水事件作為壹門學科進行研究,只是近幾十年的事情。隨著第四紀地質學、地層學、地貌學、年代學、水力學、水文學等多種學科的交叉,以及同位素、熱釋光等測年手段精度的提高,洪水事件的研究逐漸成為國際地學界和史學界關註的熱點。

1.有關古洪水的傳說和文獻

翻閱史籍可以發現,幾乎所有民族在其文明曙光初露的時代都流傳著諸多洪水事件。《聖經》中諾亞方舟的故事講得淋漓盡致;古埃及的文明與尼羅河洪水季節性的漲落和泛濫息息相關。

我國的史書上有不少關於虞夏時期洪水肆虐的記載。中國古代《尚書·堯典》首記其事說:“湯湯懷山襄陵,浩浩滔天。”《孟子·騰文公上》記錄說:“昔堯之時,天下尤未平,洪水橫流,祀濫於天下,草木暢茂,禽獸繁殖,五谷不登,禽獸逼人,禽蹄鳥跡交於中國……禹疏九河,淪濟漂而註諸海:決汝、漢,排淮記而註之江;然後中國可得而食也。”司馬遷的《史記·夏本紀》也記錄:“當帝堯之時,鴻水滔天”,堯“用鯀治水,九年而水不息,功用不成。於是帝堯乃求人,始得舜”;舜“行視鯀之治水無狀,於是舜舉鯀子禹,而使續鯀之業”;禹“乃勞身焦思,居外十三年,過家門不敢入”,“天下於是太平治”。《莊子·天下》也提到了大禹時的洪水:“昔者禹之湮洪水、決江河而通四夷九州也,名川三百,支川三千,小者無數。禹親自操眾耘,而九雜天下之川。排無膠,脛無毛。沐甚雨,櫛疾風,裏萬國。”此外,《呂氏春秋·愛類》、《詩經》、《左傳》、《國語》、《墨子》、《荀子》、《韓非子》、《管子》、《楚辭》等古籍對中國古史傳說時代發生的洪水皆有所提及。可見距今4000年左右的堯舜禹時代,持續發生了很長時間的特大洪水災難。

2.國外古洪水事件研究進展

盡管國內外早已對古洪水事件有了傳說和文字記載,但真正把古水文作為壹門學科來研究僅十幾年時間。

國外以20世紀50年代開始出現了古水文研究,在20世紀70~80年代,由於對洪水地貌和第四紀地質學研究方向的不同,古洪水水文學作為地球物理和應用水文學的交叉學科出現,隨著第四紀地質學、地層學、地貌學、年代學、水力學、水文學等多學科的交叉,以及同位素、光釋光等測年手段精度的提高,古洪水事件的研究逐漸成為國際地學界和史學界關註的熱點。Leopold&Miller(1954)首次使用了“古水文學”壹詞。SchummS.A.在20世紀60年代提出根據河道形狀參數來推算古洪水的流量。Frochiich W.對波蘭喀爾巴葉山地區研究認為,在該地區有距今8400年左右的古洪水,因而河道下切4~6m。Spaulding W.G.在研究北美西南荒漠地區的古水文以後,認為該地區在晚威斯康星和早全新世,曾發生過兩次洪積過程,其中以冰期全盛期(據今18000年)為最大。後來有人根據泥砂等粗顆粒沈積物的分析來研究古洪水的流量,人們對古洪水的研究越來越廣泛,並總結了洪水平流沈積物對研究古洪水的作用,但其迅速發展並成為研究熱點只有十幾年的時間。

近年來,世界各地相繼發現了史前洪水事件的記錄,例如,在美國猶他州和亞利桑那州的19條河流中發現了古洪水事件並研究了其對古氣候的響應,認為古洪水事件與南方濤動指數和厄爾尼諾事件有密切關系;在黑海地區發現了7500年前後的古洪水事件並研究了其對農業傳播的影響。在西班牙,通過對塔古斯河流域的平流沈積的研究發現,全新世以來該流域***有6次洪水頻發期,最大洪水發生在距今9440~9210年,6750年和1200~950年期間,研究認為洪水的發生與伊比利亞半島水汽輸送和冬季降水量增加密切相關,對冬季降水變化敏感的湖面和抱粉記錄結果與塔古斯河洪水頻發期相壹致。洪水變化可能與影響伊比利亞半島的大氣環流模式的變化有關。

3.國內古洪水事件研究進展

在國內,許多學者對古洪水做了深入研究,並取得了壹系列研究成果。在20世紀80年代,丁夢林依據地質地貌資料,推測遠古時代大洪水發生在末次冰期全盛期;馬宗申等人也都利用洪水平流沈積物,分別對紅水河、西溟河的古洪水進行了研究。

如今,隨著研究手段的多樣化和測年技術的精確化,全新世古洪水的研究在我國的許多河段逐漸展開,成為洪水研究的壹個熱點。吳忱根據古河道埋藏在砂體中的草炭、木炭、漂木及其上面的泥炭層、古遺跡等資料,指出在3500~3000年前的商代末期和2500~2300年前的戰國早期,華北平原有過兩次洪水期。華北平原的河型,在2500年前以彎曲型為主,以後則為順直-微彎曲型。

張強等通過對長江下遊地區的埋藏古樹、泥炭以及海相貝殼測年資料,進行搜集和整理,結果表明:長江下遊地區距今6000年以來古洪水的發生與氣候變化有著密切的聯系。其原因是長江下遊地區地勢低平,海面變化對於洪水發生有著重要的影響,氣候變化導致的海面上升對長江下遊河段徑流的頂托作用,導致河流上溯以及地面排水不暢,致使洪水發生頻率加大。

楊達源等確定了古洪水平流沈積的基本特征,指出古洪水研究依賴古洪水沈積獲得古水文信息。他們在長江三峽下段與黃河三門峽以下河段的古洪水研究中,明確了“古洪水平流沈積”的概念及其特定的古水文指示意義,並指出古洪水平流沈積的幾項特征,也就是判別它是否具有特定指示意義的古洪水平流沈積的幾項標誌(在沈積構造方面為發育微薄層理,末端翹起並尖滅,此外還具有特定的粒度結構以及多種重礦物的含量方面的特征)。

謝悅波等根據淮河響洪甸、淳沱河黃壁莊、長江三峽及黃河小浪底古洪水研究所取得的古洪水平流沈積物樣品及實驗分析,指出沈積環境、沈積物的顏色及沈積物的層理等可以指示現場尋找和判斷洪水幹流沈積;沈積物的粒度、礦物組成成分和抱子花粉分析還可以進壹步確定該沈積物是否是古洪水平流沈積,以及洪水發生時期、洪水來源等。謝悅波等還根據古洪水平流基本特征,結合三峽河段的特點,建立了壹套野外尋求、識別及實驗分析判定古洪水平流沈積的指標體系,對古洪水研究具有較高的實用價值。

古洪水研究的目的是通過古洪水信息的載體——古洪水平流沈積提供古洪水水位及流量。謝悅波等對長江、黃河、海河和淮河的古洪水研究之後指出,洪水平流沈積物尖滅點高程與其洪峰水位之間為壹致關系,而且大量的室內模型實驗及野外觀測、取樣調查的結果都證明洪水平流沈積尖滅點高程指示洪水位精度最高,可以確定為洪水時的水位高程。古洪水水位和斷面確定之後,即可利用水文學方法推求出洪峰流量。