明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害

2021-08-06 07:21岳大鹏赵景波
水土保持研究 2021年5期
关键词:中南部洪涝黄土高原

赵 艳, 岳大鹏, 赵景波, 刘 乐

(1.陕西师范大学 地理科学与旅游学院, 西安 710119; 2.中国科学院 地球环境研究所 黄土与第四纪地质国家重点实验室, 西安 710061)

自然灾害被定义为对人类造成财产损失和死亡的不利事件[1],是当今学术界乃至世界人民普遍面临的难题之一,其影响严重制约经济、社会的可持续发展,甚至威胁人类生存[2]。洪水和雨涝往往同时或连续发生在同一地区,统称为洪涝灾害,是我国危害严重的自然灾害之一[3],其发生范围广、持续时间长、发生频率高的特点使其成为制约国民经济生产活动的一大灾害[4]。对于洪涝灾害,前人做了大量的研究。吴先华等[5]通过实地调研确定洪涝灾害发生后不同承灾体在不同淹没水深下的灾损率,然后通过问卷调研评估防灾减灾能力对不同承灾体灾损率曲线的影响,构建新的灾损率曲线。张桂香等[6]基于1961—2010年长江中下游地区内426个气象站点的逐日降水数据,得出近50 a该区的农业洪涝灾害整体有增加的趋势,并呈现明显的江南多、江北少的分布特征的结论。黄河[7]、张会[8]、徐玉霞[9]等从不同方面对洪涝风险评估进行了讨论。

陕西是我国暴雨多发地区之一[10]。在明代,水灾是最重要的自然灾害之一,这一时期的水灾不仅在发生次数上处于前列,而且种类较多,造成了较严重的危害[11]。陕西是我国东部季风区的组成部分,季风影响显著,风向与降水均依季节而有明显的交替[12]。前人对陕西的洪涝灾害做了大量的研究,取得了一些重要的成果。张冲等[13]研究发现,汉代渭河流域洪涝灾害的发生与气候的波动关系明显,轻度和中等涝灾主要受局部降水集中的影响显著,流域暴雨和大暴雨是汉代渭河流域发生大涝灾和特大涝灾主要原因。赵景波等[14]在研究陕南地区洪涝灾害时,认为明代早期到晚期,洪水发生总体上呈波动上升趋势。刘晓清等[15]运用频谱分析,发现清代泾河中游地区洪水发生具有周期性,其中101 a和11 a周期可以和太阳活动的周期相对应,3.4~2.2 a周期则可能与热带海气耦合规律有关,说明太阳活动和低纬海洋大气活动对该地区洪涝灾害都有影响。刘引鸽等[16]分析了渭河流域近200年来旱涝变化规律,认为涝灾以夏秋季为主,且渭河流域旱涝具有长周期与短周期的变化特征,在近200年存在5个显著突变。但过去的研究多集中于关中地区,对于黄土高原地区历史时期的洪涝灾害研究相对较少。

由于自然和人为的原因,陕西黄土高原历史时期常发生洪涝灾害。洪涝灾害特别是洪水对水土流失的产生有重要影响,研究本地区的洪涝灾害对于治理水土流失有积极作用。目前没有关于陕西黄土高原中南部明代277 a来洪涝灾害发生的等级序列、频率、季节变化、发生周期等的系统分析。笔者通过查阅记录有明代陕西黄土高原中南部洪涝灾害的历史文献,整理出相关资料,对洪涝灾害的等级、频次、发生周期进行分析,探讨灾害发生的原因,以求为探寻本地区的洪涝发生规律、恢复历史时期气候和自然环境状况提供参考,进而对该区的洪涝灾害预测和防治提供帮助。

1 研究区概况和方法

陕西黄土高原位于陕西省的中北部,地理坐标位于北纬34°10′—39°35′,东经107°30′—111°15′。幅员南北长,东西窄。总面积89 326.92 km2,占陕西省总面积的43.2%。本区属干湿过渡的、以半干旱与半湿润为主的大陆性季风气候,地处我国东部季风区暖温带的偏西位。全区年平均气温约7~12℃,纬度位置决定了全区的热量带以暖温带为主,具有冬冷夏热、冬夏温差大的温度特点。年平均降水量约300~700 mm。全区海拔高度一般在800~1 600 m,地势西高东低,基本是由西北向东南倾斜[17]。

本文主要研究陕西省内黄土高原中南部地区(图1)。以延安市北界、北纬35°21′为划分界线,线以南的陕西黄土高原地区为研究区域。具体包括延安市所有区县、陇县、千阳县、麟游县、长武县、彬县、旬邑县、永寿县、淳化县、铜川市所有区县、白水县、澄城县、合阳县、韩城市,共计29个区县。

图1 陕西黄土高原中南部地区位置

本文研究方法主要包括历史文献资料的收集与判读,数理统计,morlet小波分析等方法。洪涝灾害时常以不同的周期变化,表现出多种时间尺度的特征。因此,应用小波分析方法的平移和伸缩等运算功能可对灾害信号、时间序列进行多尺度细量化分析[18]。

2 数据来源

本文根据《中国三千年气象记录总集》[19]、《西北灾荒史》[20]、《陕西省志·气象志》[21]、《陕西历史自然灾害简要纪实》[22]、《中国气象灾害大典·陕西卷》[10]、《中国灾害通史·明代卷》[11]及所有区县地方志中的历史文献记载,尽可能全面地搜集明代时期研究区域关于洪水的记录,整理出明代277 a内的洪涝灾害数据。由于资料记载的洪涝灾害采用编年体,而且往往只记载着当年是否发生灾情,因此本文在进行资料整理统计时,对于一年中有多次洪涝灾害的均按一次计算。在进行等级划分时,一年中有多次记录的则取等级最高的记录作为当年洪涝灾害的等级。

3 结果与分析

3.1 明代洪涝灾害等级划分

为分析明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害发生的轻重程度,以所记载的定性描述为根据,从灾害持续时间、受灾范围、对人民生活的影响程度、政府的赈灾措施等方面,再参考前人研究成果[14]中的分级标准,将研究区域的洪涝灾害划分为4个等级(图2)。

图2 明代洪涝灾害等级序列

第一级为轻度洪涝。文献中有“大水”、“大雨”等模糊或轻微灾害记载,并未提及对人民生活和农作物生长的影响,持续时间不长,波及范围不广。如公元1508年的黄陵县,“正德三年9月,大水”。公元1545年的澄城县,“北方白龙见,去县四十里大雨如注,顷刻水深三尺”。公元1622年的延长县,“是年8月,延水雨涨,或澄清澈底,聚观为瑞”。

第二级为中度洪涝。记载里出现持续时间较长、伤及作物和牲畜、毁坏城市设施或居民房屋、朝廷蠲免赋税的情况,对人民的生产生活已经造成影响,但并未出现人员伤亡。如公元1431年的陇县,“4月,大水,庐舍学宫漂没”。公元1503年的延安市等,“7月乙酉,以水灾免陕西延安等府、靖虏等卫税粮”。公元1565年的富县,“7月,洛水复涨,入城深五尺,漂没禾稼”。

第三级为大洪涝。文献常记载有较大范围的受灾情况,有人畜的死伤,大量民田被淹,城垣倒塌。如公元1562年的富县,“大涝灾大水。6月三十日,洛水泛涨,冲开外城百余丈,水突至西山坡下,官民房宇漂没无存,沿洛一带川地高者漂没禾稼,卑者水崩石压,不堪耕种。分巡道副使张公西铭呈请赈恤免粮,知州苏时化补筑城垣”。公元1613年的长武县和彬县,“7月,泾水暴溢,高数十丈,漂没居民商贾无算”。

第四级为特大洪涝。持续时间非常长,连续降雨日数一般多于50 d,强度大,人口大量死亡,对人民生产生活造成巨大影响,危及生命和财产。如公元1410年的子长县,“秋,霖雨六十日”。公元1631年的富县,“是年秋7月,淋雨七十日”。

参照以上标准,对明代陕西黄土高原中南部地区的洪涝灾害等级进行了逐年划分,并绘制灾害等级序列图。结果表明(图2),在明代的277 a内,陕西黄土高原中南部地区共发生73次洪涝灾害。其中,一级轻度洪涝共发生14次,占发生总次数的19.18%;二级中度洪涝共发生45次,占61.64%;三级大洪涝共发生12次,占16.44%;四级特大洪涝灾害共发生2次,占2.74%。可以看出,中度洪涝的发生频次最高,比总发生次数的1/2的还多。轻度洪涝和中度洪涝的占比总和为80.82%,说明本区发生的洪涝灾害主要为轻度洪涝和中度洪涝。大洪涝和特大洪涝灾害发生次数虽然较少,但也占到总数的近1/5,说明三、四级灾害的威胁也不容小觑。从时间序列上看,明代洪涝灾害多发生在中后期,二、三、四级洪涝频次在中后期里较前期多有增加,洪涝灾害有加剧的趋势。明代前期虽发生过特大洪涝,但总体来说发生频次较少,且多为轻度和中度洪涝。

3.2 明代洪涝灾害时间变化与特点

3.2.1 洪涝灾害发生频次变化 为了更好地研究明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害在时间上的变化,本文根据搜集到的数据,以10 a为单位,对明代(公元1368—1644年)洪涝灾害的发生频次进行了整理分析,并绘制研究区域的洪涝灾害频次变化图(图3)。

图3 明代洪涝灾害频次变化

在明代277 a中,陕西黄土高原中南部地区的洪涝灾害年为73次,平均每3.78 a发生一次。较严重的洪涝灾害年(大洪涝、特大洪涝)共有14次,平均每19.71 a就有一次较严重洪涝灾害发生。可将明代研究地区洪涝灾害划分为6个阶段。第一个阶段是公元1368—1427年,在这60 a内,记载共发生5次洪涝灾害,平均每12 a发生一次。第2个阶段是公元1428—1487年,共发生洪涝灾害23次,平均2.6 a发生一次,这60 a囊括了1438—1447年、1458—1467年、1478—1487年这3个发生过最高频次5次的10 a间隔,与第一阶段相比,灾害的频次和等级都有很大提升。第3个阶段是公元1488—1517年,共发生洪涝灾害5次,平均每6 a发生一次。第4个阶段是公元1518—1567年,50 a间共发生19次洪涝灾害,平均每2.63 a发生一次。第5个阶段是公元1568—1587年,共发生洪涝灾害2次,平均每10 a发生一次。第6个阶段是公元1588—1644年,共发生洪涝灾害19次,平均每3.15 a发生一次。由此可知,第1,3,5阶段为洪涝灾害少发期,第2,4,6阶段为洪涝灾害多发期。

可将公元1368—1427年作为明代早期,1428—1644年作为明代中期和晚期。在明代早期,值得特别注意的是,1388—1407年的连续20 a间,陕西黄土高原中南部地区没有发生洪涝灾害,而剩下的40 a里,洪涝灾害的发生频次也不多,大多数10 a单位为1次,这可能表明在明代早期,研究区域的气候是比较干旱的。在中后期,仅1578—1587年未发生洪涝灾害,其他的10 a单位中均有灾害发生,最高频次为5次,分别是1438—1447年、1458—1467年、1478—1487年。发生频次等于或超过3次的10 a单位在后217年中占了150年,说明明代中后期洪水发生频次要明显多于前期。明代中后期发生2 a连涝15次,3 a连涝2次,4 a连涝1次,而前期仅有1次2 a连涝,说明在中后期灾害有加剧的趋势。总体来看,研究区域明代早期是洪涝灾害低发期,中后期是洪涝灾害高发期。

为了深入了解研究区域明代洪涝灾害的变化特点,计算出每10 a研究区域洪涝灾害发生频次的距平值,并根据计算结果绘制成图(图4)。

图4 明代每10 a洪涝灾害频次距平值变化

由图4可以非常直观地观察到,第1,3,5阶段距平值均为负值,第2,4,6阶段距平值几乎都为正值。而在明代早期(公元1368—1427年),距平值均为负值,表明洪涝灾害发生频次低于平均值,次数较少,为洪涝灾害低发期。中后期(公元1428—1644年),正值次数明显多于负值,距平值以正值为主,说明在明代中后期洪涝灾害发生频次比较高,明显高于早期,为洪涝灾害高发期。

3.2.2 最小二乘法对洪涝灾害发生频次的拟合 根据研究内容,研究地区明代洪涝灾害的特点还需进行进一步的揭示。应用最小二乘法意义下的多项式的拟合,绘制经5次多项式拟合的陕西黄土高原中南部明代洪涝灾害变化图(图5),可以更加清楚地看到研究区域明代洪涝灾害频次在10 a尺度下的变化特点。采用多项式拟合的方法不仅能够反映灾害的变化趋势,还能够分辨出灾害变化的阶段性。

据图5显示,趋势线在明代早期(1368—1427年)呈现上升的状态,在第2阶段(1428—1487年)曲线达到最大值,之后曲线虽有相对轻微下滑和上升的阶段,但总体上仍处于平稳的状态,进一步说明了陕西黄土高原中南部在明代中后期灾害发生频次要显著高于前期。

图5 经5次多项式拟合的明代洪涝灾害变化

3.2.3 洪涝灾害季节变化 根据历史文献纪录,整理洪涝灾害发生年份里的月份信息,绘制出图6。有时间记载的共53 a,其中有15 a笼统的记载了季节(其中3 a记载夏秋皆涝),38个年份详细到月。明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害季节分布特点十分显著,呈现出不均等的趋势。

由图6可知,该区明代洪涝灾害在农历2月、3月、11月发生次数为0月、1月、10月仅1次,12月2次,总体来说冬春洪涝灾害次数较少,发生频率低。农历6月、7月、8月为灾害集中发生月,频次均为8次或以上,这3个月次数占总频次的65.79%,说明该区夏秋洪涝灾害较为严重。

图6 明代洪涝灾害月频次变化

将2月、3月、4月归为春季,5月、6月、7月归为夏季,以此类推,将38个月份数据分别归入不同季节,再加上之前18个季节数据,得到表1。表1中夏秋灾害次数占总次数的比例高达85.71%,再次印证了夏秋洪涝灾害严重,是明代该区洪涝灾害最集中的季节这一结论。

表1 明代洪涝灾害的季节分布

3.2.4 洪涝灾害发生的周期特点 应用Matlab软件,利用morlet小波分析方法对明代陕西黄土高原中南部洪涝灾害进行分析,得到相应的小波变换等值线(图7)和小波方差(图8)。小波转换系数为负值,说明周期不显著,在图中表现为虚线;小波转换系数为正值,则周期较为显著,在图中表现为实线[23]。

由图7可看出,在15 a以下尺度,周期震荡剧烈,有多个震荡核,无明显的规律。随着时间尺度的增加,周期震荡趋于平缓,规律比较清晰,在15~30 a周期上震荡显著。该时期60 a以上大尺度上周期变化不明显。从图8中可以清晰地观察到明代陕西黄土高原中南部地区存在年际周期和代际周期的变化。图8中存在4个峰值,分别对应准4 a,6 a的年际周期,20 a,58 a的代际周期,说明该区明代洪涝灾害有4 a左右的短周期,6 a左右的中周期,20 a左右的长周期,58 a左右的更长周期。其中20 a周期小波信号最强,上方差值最大,代表该区明代洪涝灾害的第一主周期为准20 a,第二主周期为准58 a。另外,从图7中还能看出1644年后58 a左右的长期振荡周期等值线并未闭合,表明明末以后在该周期上的洪涝灾害仍有发生的趋势,说明这一时期仍处于灾害发生较多的阶段。

图7 明代洪涝灾害小波变换等值线

图8 明代洪涝灾害小波方差

4 讨 论

4.1 明代洪涝灾害的类型

洪涝灾害的发生主要与降水量有关,年降水量的增多和分配不均都会引发洪涝灾害。参考以往的研究,可将研究地区明代涝灾害根据表现形式分为降雨型和河流决溢型洪涝灾害[11],其中降雨型又可分为年降水量增多型和年降水量分布不均型,具体如下。

年降水量增多引发的洪涝灾害很常见。此类型灾害主要是由于长时间的降水和暴雨造成的。本区受到东亚季风的影响,在某些年份,东亚季风发生异常活动,输送了比寻常年份更多的水汽到本区,造成年降水量的增加。表现为降水过程持续时间长,致使河水泛涨,淹没庐舍,庄稼受损,人畜伤亡等情况发生,影响范围较大。如文献记载,公元1456年,“延安等处久雨,坏各营寨城垣”。公元1460年,“邠州长武雨水连绵,秋收无望,人民缺食,受灾35县”。

年降水量分布不均引发的洪涝灾害。这类灾害主要由于短暂时间内出现的大暴雨造成的。这种情况下年降水量没有显著增加,但年内降水量分布不均匀,呈现异常集中的状态。这种洪涝灾害发生过程持续时间短,影响范围较小,造成的灾害规模也较小,一般是暴雨型洪水。如公元1616年,淳化县,“夏6月,大雨如注五、六日,云阳漂没七十余村”。

河流决溢型洪涝灾害。主要是由于暴雨、凌汛等原因造成的河水泛涨,致使河水决堤、溢出,造成洪涝灾害。如公元1445年,延安,“夏,大雨,鄜州河水泛涨,决本州城垣一隅,败官民舍庐”。公元1562年,富县范围内大雨致使洛水泛涨,“冲开外城百余丈,水突至西山坡下,官民房宇漂没无存,沿洛一带川地高者漂没禾稼,卑者水崩石压,不堪耕种”。

4.2 明代洪涝灾害与气候变化

从明代起,对于气候的研究进入方志时期,地方志对于一个地区的气候提供了很可靠的历史资料。明清时期对于灾害的记录与其他历史时期相比,要更加的完整,可信度也有提升。赵景波等[14]对陕南地区洪灾的研究,认为可将明代该地区洪灾分为3个阶段,1369—1435年为洪灾贫发阶段,1436—1550年为洪灾多发阶段,1551—1644年为洪灾较少阶段,洪灾发生次数总体呈上升趋势。阴雷鹏等[24]研究发现,在泾河流域,明代早期70 a内发生洪涝灾害较少,中期发生洪水较频繁,后期又相对较少但仍多于早期。任世芳等[25]通过坎德尔秩次相关检验和滑动平均两种趋势分析方法分析了明代汾河流域洪涝灾害发展趋势,认为在整个研究期洪涝灾害的发展有上升趋势,明代中后期尤其显著,相对严重。这与本文认为明代早期为洪水少发期,中后期频次显著高于早期,整体呈上升趋势的结论基本一致,说明研究地区明代洪涝灾害发生特点的研究结果是比较可信的。

洪涝灾害的发生是以气候条件为背景的。为了了解明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害多发期的气候状况,将洪涝灾害阶段变化与其他的气候曲线[26-33]进行对比(图9,图10),可以揭示研究区洪涝灾害多发阶段的气候冷暖与干湿状态。

从图9中可以看出,在1400—1500年,南海海温曲线、中国东部、西部温度曲线、北半球温度曲线都显示出了比较强烈的温度下降,除了这样一次明显的气温下降之外,其他时间段温度都处于相对温暖的状态,虽有轻微波动,但变化不大。洪涝灾害多发的1518—1567年、1588—1644年处于较暖的时期,1428—1487年则相对较冷。图10中的曲线反映的是明代的干湿状况。在1518—1567年、1588—1644年,陕西湿润指数、西北旱涝阶段、华山降水量、古里雅冰芯,积累量这四条曲线均显示这两个阶段气候较为湿润,特别是在古里雅冰芯曲线中,1550年前后是冰芯积累的最大值,反映出这个阶段的降水最为丰沛。在1428—1487年,冰芯积累量也有一个大幅度增长的阶段,表明此阶段气候较为湿润。综合以上分析,对研究区洪涝灾害多发的3个阶段气候变化状况进行汇总,得到表2。

表2 明代气候变化状况与洪涝灾害频次对照表

注:A.根据岩芯恢复的南海海面温度序列[26];B.中国东部冬半年温度序列[27];C.重建的北半球温度序列[28];D.中国西部温度序列[29];E.陕西黄土高原中南部明代洪涝灾害多发阶段。

由表2我们可以发现,在洪涝灾害多发的3个阶段中,1518—1567年、1588—1644年都是暖湿气候,有利于洪涝灾害的发生。而1428—1487年为冷湿气候,对于低温和洪涝之间的关系,前人也有相关研究。毕硕本等[34]研究华南地区时发现低温灾害和洪涝多发地区具有一致性。李长安等[35]研究发现,气候寒冷时洪水发生频率比较高。但这是否说明低温对洪涝灾害的发生有一定的促进作用,还不能下定论,低温对于洪涝灾害的影响程度还需进行更深入的研究。总体来说,洪涝灾害发生阶段大部分都处于暖湿阶段,湿润的气候对于洪涝灾害的产生有促进作用,也表明该区明代洪涝灾害的发生主要是对气候变暖湿的响应。

注:A.明代陕西省湿润指数5 a滑动平均[30];B.中国西北地区东部旱涝阶段[31];C.华山1468—1644年4—6月降水量重建[32];D.古里雅冰川积累量记录[33];E.陕西黄土高原中南部明代洪涝灾害多发阶段。

4.3 夏季风对明代洪涝灾害的影响

研究区是季风气候区,其降水分布格局主要受东亚夏季风环流活动控制。陕西黄土高原中南部地区降水主要集中在夏秋季,其水汽由东亚夏季风从热带洋面带来。王宝鉴等[36]研究认为东亚夏季风对我国降水的影响主要位于100°E以东的地区。强夏季风年,陕西黄土高原中南部所在的夏季风影响区汛期降水偏多。张强等[37]认为,总体上,西北地区东部汛期降水主要受东亚夏季风控制,如果东亚夏季风比较强,会导致西风比较弱,从而西北地区东部降水增加。西太平洋副热带高压是东亚夏季风环流系统的重要成员,副高脊西北侧的西南气流是把南方水汽向北输送的重要通道。王雅琦等[38]研究发现,影响西北地区东部夏季降水的主要因素是西太副高,在多雨年,由于西太副高偏强偏西,强度是少雨年的6倍,有利于该地区降水。在多数年份里,副热带高压从7月上旬开始影响陕南、关中,7月中旬以后加强西伸北抬影响陕北,在与西风带的低值系统的共同作用下产生大范围的暴雨和造成严重的洪涝灾害。运用旱涝等级和海平面气压等数据重建东亚夏季海平面气压场,可得出16世纪中期到17世纪初东亚夏季风偏强的结论[39],在这个时间段内,陕西黄土高原中南部处于明代中后期的洪涝灾害多发期。而重建的东亚夏季风指数具有6 a,20 a,60 a左右的显著周期,与研究区域洪涝灾害的周期具有一致性。研究区洪涝灾害在东亚夏季风强盛时期频发,说明研究区域洪涝灾害多发生于东亚夏季风活动加强的阶段。

前文研究发现,在明代,研究区域夏秋洪涝灾害严重,是明代该区洪涝灾害最集中的季节,而夏秋正是该区夏季风强盛时期。夏季风活动弱的冬春季,洪涝灾害发生频次远少于夏秋季。因此,研究区域受东亚夏季风的影响降水多集中于夏秋季,而夏秋季节降水集中的特性可能是易发生洪涝灾害的直接原因。

4.4 人为原因

4.4.1 防洪排水设施建设不完备 排水不畅的城市在经历强降雨之后往往会形成水灾。明代的排水系统较之前代已有极大改善和发展,以北京城的排水系统建设最为完备。然而,即使是明代北京城这样科学完备的排水系统,在遇到强降雨时也难免雨涝成灾,如1425年,“闰7月,京师大雨,坏正阳、齐化、顺成等门城垣”。1544年,“6月,京师大雨,平地水数尺”[11]。这样的历史文献纪录还有很多,不在此赘述。其他城市的排水系统自是不可与北京城相比,在遭遇强降雨时情况只会更糟。

在研究地区,历史记录如1534年的富县,“大水入城,东门至大什字街,水深三尺许”。1545年的澄城县,“去县四十里大雨如注,顷刻水深三尺”。1547年的千阳县,“嘉靖二十六年6月二十五日晚子时至次日午,大雨,千、晖二水涨发,冲毁县城,知县张涵全家溺死,民漂死者无计”。除了这些记录,还有地方志中对于城市建设的描述,提取关于防洪、排水系统的信息可发现,研究区域的系统建设非常不完备。延安市志[40]中记载,明清时,为防洪修筑过一些河堤,因年久失修毁坏殆尽,而在中华人民共和国成立之前,过去民间只有些简陋的防汛措施,如拨水沟、打水窖、筑软埝、修鱼鳞坑等。铜川市志[41]多次提到明代曾修筑城墙、石堤,组织修建防水灾所用的翁城门,但屡修屡被冲毁,在大雨来临之时所起作用也有限。由此可见,不完备的城市防洪系统对洪水的抵御能力极其有限,排水系统的不通畅反而会造成水灾的发生。

4.4.2 过度开垦 明代初期,农业生产遭到破坏,统治者为了恢复经济,推行民众垦荒的政策,同时大兴“屯田”以解决军队给养问题。洪武四年,陕西初定,明王朝便诏陕西等地屯田。同时,由于有利可图,商屯也得到了发展[42]。伴随着休养生息的政策,到明孝宗弘治年间(1488—1505年),延安府已有69万余人。人口增长,导致土地开拓的范围和深度更广,军、民、商集聚开荒种地,蔚然成风。开荒所及,无处不到,不仅河谷川地没有弃地,其至陡峭崖坡也在开垦之列,达到了阡陌交错在万山丛中的景象[17]。在黄土丘陵地区,像这样地滥垦滥伐,势必造成严重的水土流失。地表裸露,缺少植被,遭遇强降雨必将引发严重的洪涝灾害。

4.4.3 救灾不力 明代的救灾系统虽比较完备,有报灾、勘灾、形成灾害决议的救灾程序,还有蠲免、赈济、以工代赈等救灾措施,但在救灾过程中也存在相当多的弊端,导致救灾的效果不理想。如前文所提到的救灾程序,非常的复杂繁琐,大大降低了救灾效率,常常本年度出现灾情,往往等到下一年或几年后才能得到蠲免的命令。在研究区域,1462年、1476年、1477年等年份都发生过这样的情况[10,20]。同时,官员虚报、瞒报的现象严重,给救灾带来了严重的阻碍。明代后期,政治腐败,各项制度不断地废弛,到了明末,这些制度和政策只是名存实亡,救灾系统不仅瘫痪,而且成为一些官员敛财的重要手段。救灾不力往往会错失最佳救灾时机,使小灾变大灾,加剧洪涝灾害的等级和对社会的影响。

5 结 论

(1) 在明代的277 a内,陕西黄土高原中南部地区共发生73次洪涝灾害,平均每3.78 a发生1次。可分为轻度洪涝、中度洪涝、大洪涝、特大洪涝4个等级,分别占发生总次数的19.18%,61.64%,16.44%和2.74%,以轻度洪涝和中度洪涝为主,洪涝灾害在明代中后期有加剧的趋势。

(2) 可将明代陕西黄土高原中南部洪涝灾害划分成6个阶段。第1阶段是公元1368—1427年,共发生5次洪涝灾害,平均每12 a发生1次。第2阶段是公元1428—1487年,共发生洪涝灾害23次,平均2.6 a发生1次。第3阶段是公元1488—1517年,共发生洪涝灾害5次,平均每6 a发生1次。第4阶段是公元1518—1567年,共发生19次洪涝灾害,平均每2.63 a发生1次。第5阶段是公元1568—1587年,共发生洪涝灾害2次,平均每10 a发生1次。第6个阶段是公元1588—1644年,共发生洪涝灾害19次,平均每3.15 a发生1次。第1,3,5阶段为洪涝灾害少发期,第2,4,6阶段为洪涝灾害多发期。洪涝发生频次总体上呈上升趋势,明代中后期频次显著高于早期。

(3) 洪涝灾害季节分布不均的特征明显,多集中于夏秋两季,农历6月、7月、8月灾害频次最高。

(4) 据小波分析的结果可知,明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害有4 a的短周期,6 a左右的中周期,20 a左右的长周期,58 a左右的更长周期。其中,20 a周期为第一主周期。

(5) 明代陕西黄土高原中南部洪涝灾害的发生是自然因素和人为因素共同影响的结果。气候暖湿时期和夏季风活动强盛期利于洪涝灾害发生,研究区明代洪涝灾害的发生主要是对气候变暖湿和夏季风活动增强的响应。城市设施不完善、过度开垦等人为因素对洪涝灾害的产生也有一定影响。

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