洪水事件的研究历史与现状

直到最近几十年,洪水事件才被作为一门学科来研究。随着第四纪地质学、地层学、地貌学、年代学、水力学、水文学等学科的交叉,以及同位素、热释光等测年方法精度的提高,洪水事件的研究逐渐成为国际地学和历史学家研究的热点。

1.关于古代洪水的传说和文献

翻阅历史书籍可以发现,几乎所有的民族在其文明的黎明时期都有许多洪水事件。圣经中诺亚方舟的故事被生动地讲述。古埃及的文明与尼罗河洪水的季节波动和泛滥密切相关。

我国史书中有许多关于于霞时期洪水的记载。我国古代《尚书·要典》最早记载了其事:“汤汤填山陵,气势磅礴。”《孟子·滕文公上》记载:“过去的尧朝,天下特别不安定,洪水泛滥,祭祀横行天下,草木茂盛,禽兽繁衍,庄稼不收,禽兽压境,鸟兽交华...九河,经济飘泊,海纳百川:肯定尤、韩,淮河是出了名的;然后中国就可以得到它,吃掉它。”司马迁《史记·夏本纪》中也记载:“尧帝在位时,洪水泛滥成灾”,姚“用枪治水,九年不停水,功能失灵。于是帝尧求援,只能和他相处”;舜“望水控之枪无状,故舜举枪以续其业”;于“积劳成疾,居外十三年,不敢进家门”,“天下太平。”《庄子天下》也提到了大禹的洪水:“昔禹洪水溺,江河破而通四夷九州,名河三百,支河三千,小江无数。于亲自照顾天下百姓,天下九杂江河。排里没胶,胫里没毛。雨下得很大,梳子刮风,天下皆是。”此外,鲁的《春秋情爱》、《诗经》、《左传》、《国语》、《墨子》、《荀子》、《韩非子》、《管子》、《楚辞》等古籍都提到了发生在中国古代历史传说时代的洪水。可见,在距今约4000年前的尧舜禹时代,曾发生过长时间的特大洪水灾害。

2.国外古代洪水事件研究进展。

虽然国内外对古代洪水事件的传说和文字记载由来已久,但真正把古代水文学作为一门学科来研究,却只有十几年的时间。

国外古水文研究始于20世纪50年代。20世纪七八十年代,由于洪水地貌学和第四纪地质学的研究方向不同,古洪水水文学作为地球物理学和应用水文学的交叉学科应运而生。随着第四纪地质学、地层学、地貌学、年代学、水力学、水文学等学科的交叉,以及同位素、发光等测年方法精度的提高,古洪水事件的研究逐渐走向国际化。Leopold & Miller (1954)首先使用了“古水文学”这个术语。20世纪60年代,舒姆斯。提出了根据河型参数计算古代洪水流量的方法。Frochich W .认为波兰的卡尔巴耶山地区在大约8400年前曾发生过一次古洪水,因此河道被削减了4 ~ 6米。斯波尔丁·W·G(spaulding W . G)在研究了北美西南部沙漠地区的古水文后认为,该地区在威斯康星晚期和全新世早期发生过两次洪水过程,其中以冰川鼎盛时期(据今天的18000)为最大。后来有人根据泥沙等粗颗粒沉积物的分析来研究古洪水的流量,人们对古洪水的研究也越来越广泛,总结出洪水平流沉积物在研究古洪水中的作用,但仅仅十几年就迅速发展起来,成为研究热点。

近年来,世界各地都发现了史前洪水事件。例如,在犹他州和亚利桑那州的19河流中发现了古代洪水事件,并研究了它们对古气候的响应。认为古代洪水事件与南方涛动指数和厄尔尼诺事件密切相关。在黑海地区发现了大约7500年前的古代洪水事件,并研究了它们对农业传播的影响。在西班牙,通过对塔古斯河流域平流沉积的研究,发现该流域自全新世以来有6个洪水易发期,最大洪水发生在距今9440 ~ 9210年、6750年和1200 ~ 950年期间。认为洪水的发生与伊比利亚半岛的水汽输送和冬季降水增加密切相关,对冬季降水变化敏感的湖面和持粉记录与塔有关。洪水的变化可能与影响伊比利亚半岛的大气环流型的变化有关。

3.中国古代洪水事件研究进展

在国内,许多学者对古代洪水进行了深入的研究,取得了一系列的研究成果。20世纪80年代,丁梦麟根据地质地貌资料推测洪水发生在古代最后一次冰期的鼎盛时期。马宗申等人也曾用洪水平流沉积物研究过红水河和西樵河的古洪水。

如今,随着研究方法的多样化和断代技术的精确化,全新世古洪水研究逐渐在我国许多河段展开,成为洪水研究的热点。陈武根据古河道砂体中埋藏的泥炭、木炭、浮木、泥炭层、古代遗物等资料指出,华北平原在距今3500-3000年前的商代末期和距今2500-2300年前的战国早期,曾发生过两次洪水期。2500年前华北平原的河型主要是弯的,后来是直的——微弯的。

张强等人收集整理了长江下游埋藏的古树、泥炭和海相贝壳的年代测定资料。结果表明,6000年以来,长江下游古代洪水的发生与气候变化密切相关。原因是长江下游地势低平,海平面变化对洪水的发生有重要影响。气候变化导致的海平面上升对长江下游径流产生支撑作用,导致河流上游和地表排水不畅,导致洪水发生频率增加。

杨大元等人确定了古洪水平流沉积的基本特征,指出古洪水的研究依靠古洪水沉积来获取古水文信息。他们在长江三峡下游和黄河三门峡下游的古洪水研究中明确了“古洪水平流沉积”的概念及其特定的古水文指示意义,指出了古洪水平流沉积的几个特征,即判断其是否具有特定指示意义的几个标志(在沉积构造上,表现为微层理的发育, 其末端是倾斜而尖的,并且还具有特定的粒度结构和各种重矿物的含量)。

谢等人根据淮河响洪甸、春沱河黄壁庄、长江三峡、黄河小浪底等地获得的古洪水平流沉积物的样品和实验分析,指出沉积环境、沉积物的颜色和沉积物的层理可以指导野外寻找和判断洪水干流中的沉积物。沉积物的粒度、矿物组成和孢粉分析可以进一步确定沉积物是否为古洪水平流沉积,以及洪水发生时期和洪水来源。谢等人还根据古洪水的基本特征和三峡河段的特点,建立了一套用于野外搜寻、鉴定和实验分析判断古洪水平流沉积的指标体系,对古洪水的研究具有较高的实用价值。

古洪水研究的目的是通过古洪水平流沉积这一古洪水信息的载体来提供古洪水水位和流量。谢在研究了长江、黄河、海河和淮河的古代洪水后指出,洪水平流泥沙夹点的高度与其洪峰水位之间存在着一致的关系,大量的室内模型试验、野外观测和抽样调查证明,洪水平流泥沙夹点的高度指示洪水水位的精度最高,可以确定为洪水时的水位高程。在确定了古洪水的水位和断面后,可以用水文方法推求洪峰流量。