过去300年雄安新区涝灾年表重建及特征分析

摘要通过对历史文献、县志和相关期刊中雄县、安新、容城(合称“雄安新区”)洪涝灾害记录的摘录整理, 并 与降水观测数据比对, 确定了反映雄安新区1715~2016年洪涝灾害程度的年表, 分析了过去300年洪涝灾害时空分 布特征. 主要结果为: 1715~2016年间雄安新区发生洪涝灾害共计139次, 平均2~3a发生1次; 其中灾情最为严重的特大洪涝灾害(文中定义为4级)发生在1738,1801,1892和1954年, 3级大涝、2级偏涝、1级轻涝发生的年份数分别为14, 35和86. 1796~1827,1886~1898和1948~1965年3个时期, 雄安地区洪涝灾害发生频繁且灾情严重;空间上,偏涝年份,区域内滨临河湖、地势低洼地段容易被淹没, 占全区面积的20%~30%, 而特大洪涝年份, 除了容城地势较高之处, 雄安新区约80%面积被淹没. 鉴于历史时期本区水患频发, 未来城市建设规划设计中需要考虑水灾频率及空间发生特征.

关键词洪涝灾害年表, 历史文献, 雄安新区,过去 300年

　　洪涝是最为常见的自然灾害之一, 具有发生频率高、破坏性大、经济损失严重且社会影响广泛等特点. 全球每年平均洪涝所致经济损失达数百亿美元,死亡人达数千人[1]. 2005年Katrina飓风袭击了美国路易斯安娜州, 洪水造成1570人死亡和500亿美元的直接经济损失[2]; 2010年巴基斯坦大洪灾, 造成近2000人死亡, 2000万人受灾, 经济损失高达400亿美元[3].中国东部位于东亚季风区, 受季风环流的影响, 洪涝灾害频发,1990~2005年洪灾造成的损失约占中国同期GDP的2%, 年均1100多亿元人民币[4],如1991年洪涝灾害造成近800亿元损失,占中国当年所有自然灾害经济损失的50%以上[5];1998年特大洪涝灾害致3000余人死亡,直接经济损失超过1666亿元人民币[6,7].

　　历史上, 洪涝灾害也是影响城市发展的重要因素. 1787年多瑙河中游的大洪水冲毁了布拉迪斯拉发(Bratislava)的人工防洪堤坝以及交通设施, 一度切断该城通过多瑙河与奥地利哈布斯堡王朝首都维也纳的交通联系[8]; 20世纪30年代, 长江流域、密西西比河流域皆发生特大洪灾, 武汉、路易斯维尔(Louisville)、辛辛那提(Cincinnati)等工业城市被洪水淹浸, 市内航运设施、工厂企业、陆路交通皆受重创[9,10].

　　中国大量的历史文献等气候代用资料为还原中国境内旱涝灾情提供了丰富的文字依据[11]. 葛全胜等人[12]综述了利用历史文献研究过去2000年中国气候变化的进展, 认为史料中大部分记载有准确的地点和年份以及清晰的气候意义, 如清代海滦河、黄河、淮河、珠江、韩江等流域的洪涝档案史料可较为准确地反映各流域的水旱程度. 近些年, 利用史料对自然灾害严重程度的研究已取得一定进展, 如通过梳理近年关于旱涝史料分析的文献, 发现明代1637~1643年崇祯年间的大旱灾, 在范围和严重程度上均超过近百年所有旱灾, 特别是华北和西北东部经历了5年以上的连续大旱[13]; 通过利用雨雪分寸资料重建黄河中下游降水量, 发现光绪三年大旱是1736年以来最为严重的一次, 且具有全球性[14]. 此外, 通过史料建立自然灾害序列, 不仅可以反映研究区涝灾发生规律, 还可对比不同CO2浓度下(对应于不同强度的人类活动), 涝灾发生频率是否有显著差异, 为推断可能致灾的大气环流背景提供案例.

　　雄安新区位于河北省保定市境内, 包含雄县、容城、安新等3个县(图1), 耕地130余万亩,村庄共计570个(截至统计时段, 表1); 属海河流域,分布着潴龙河、拒马河、白沟河、清水河组成的大清河水系. 近些年海河流域常发生严重的水灾,如638(1963年8月), 968(1996年8月)和719(2016年7月19日), 这些均为因导致多人死亡和严重经济损失而被百姓牢记的数字.因此只有了解雄安地区历史时期的洪涝灾害发生规律, 才有利于未来采取恰当的防治措施, 提早防范和治理. 本文从雄安地区清代洪灾史料以及雄县、安新、容城的县志和水利、灾害等统计资料入手,结合1951年以来的降水观测数据, 探讨自1715~2016年雄安地区的水灾情况, 包括发生水灾的年份和灾情程度. 雄安新区是继深圳经济特区和上海浦东新区后, 又一个具有全国意义的特区; 它的建成将作为首都副中心, 发挥疏解北京非首都功能的作用[15];且该区域地势相对低洼, 在对新区的规划和建设中应关注洪水的影响[16].因此了解其洪涝发生的历史及原因, 可为未来城市发展规模及建设规划提供借鉴, 对国家制定千年大计具有重要参考价值.

　　1 资料与方法

　　1.1 资料

　　本文主要使用文献和器测降水量两类资料建立雄安新区涝灾年表. 其中文献包括1715~1985年的《安新县志》[17] 、《雄县志》[18]和《容城县志》[19] 等县志,1736~1911年源于清代档案中的奏折和军机处录副的《清代海河滦河洪涝档案史料》 [20]及1986年以来的《海河水利》[21]、《中国减灾》[22~25]、《河北水利》[26~28]等期刊; 根据这些文献对不同时段灾情记载的详略程度, 可重建该时段的涝灾等级. 我们从文献记载中提取对洪水灾情的直接描述, 如“大雨滂沱, 连宵达旦. 迄今十数日之久······”、“滹沱河之水涨 至一丈六七尺, 河面宽至六百余丈······”、“屡次大雨,河水大涨”等; 及人畜伤亡、房屋倒塌、农作物的丰歉成数等影响的间接描述, 如“容城县各项地亩,除被水地八成无收外, 计有收地二成, 秋禾约收三分”、“山水陡发、大路成河”、“苏家桥等六十一村庄洼地全行淹没”[20]等; 期刊中则主要选取涉及海河流域洪涝汛情通报、灾情调研、灾后重建、抗洪防洪工作总结等内容的文字.

　　表1雄安地区所辖3县耕地面积和村庄数量

Table1Cultivated farmlandareasandquantitiesof villagesinXiong, Anxin andRongchengCounties

1.2 方法

　　(ⅰ) 雄安地区涝灾范围的划定. 文献资料中不乏对洪涝灾害中受灾村庄和居民点、被涝地亩面积的记载, 如:1786年“至赵北口东南······一带道路, 本属洼下······水势涨发,即淹及大道, 一切差使文报均须用船渡送”、1806年“应请将安州南冯等一百六村庄,新安县于家等六十三村庄, 雄县王家等二十一村庄······本节年应征粮租概行蠲免”、1894年“安州三关村等二十八村成灾九分,同口村等十五村成灾八分,北冯村等三十三村成灾七分, 南冯村等三十四村成灾六分, 辛庄等二十三村成灾五分,陶口店等四十村歉收四分”[20] 、1956年“全县(雄县)······成灾面积18万亩,占耕地面积27.9%”、1964年“全县(雄县)受灾面积35万亩, 绝收17万亩, 减产八成5万亩,五至八成7万亩”[18], 类似上述文字的记录为还原洪涝灾害的被涝区域、受灾地亩面积提供了依据, 基于此我们划定了洪涝灾害发生的空间范围.

　　(ⅱ) 雄安地区年降水量的重建. 保定市区和安新县均位于华北平原, 城区相距40 km,年降水变率及降水量较为接近(P安新＝0.82×P保定＋82.8, r2=0.79;1997~2016年安新县降水量由该公式换算而来),因此采用两地降水的平均值代表雄安地区降水量,其1951~2016年年降水量变化如图2所示, 年平均降水量为525mm; 该区域降水年际变率大, 其中1954年降水量最大为1261mm, 2000年降水量最少为262 mm, 相差近1000 mm. 年代际尺度看, 20世纪50年代降水量偏多; 21世纪前十年降水偏少. 由于1951~1985年时段《安新县志》[17]、《雄县志》[18]和《容城县志》[19]等县志中也同时记载有涝灾灾情描述类记录, 故可通过降水量与涝灾灾情相对比, 将涝灾年份给出半定量化的等级数据.

　　图21951~2016年雄安地区降水量变化. 黑线:10 a低通滤波曲线;红色虚线: 平均降水量

Figure2PrecipitationinXiong’anNewArearegionfrom1951 to 2016. Blackline:10-alow-passsmoothingfilter; reddottedline:average precipitation of the series

　　(ⅲ) 涝灾记录与年降水量的对照.据《雄县志》 [18]第107页记载, 该县“大涝”发生在年降水量距平>50%的年份, 在20%<年降水量距平≤50%的年份中会“偏涝”.因此我们在划分特大涝灾、大涝、偏涝和轻涝的等级时,以该标准为基础, 结合县志中具体洪涝灾害相关文字描述,比较了灾害程度与降水量的对应关系, 确定了4个涝灾等级.如在1951~1985年间, 1954年观测降水量为1261 mm(是平均降水量2倍以上), 当年县志中对灾情的记载也最为严重, 3县全部遭受严重洪灾, 其中雄县耕地成灾面积39万亩,占全县耕地57.9%; 安新县倒塌房屋5万余间; 容城 县全部土地被淹33万亩, 39个乡中34个遭受重灾.1956,1964,1977和1959年降水量分别为970,876,853和835 mm(是平均降水量的1.5倍以上), 县志中的记载为1956年雄县耕地成灾面积18万亩, 安新县倒塌房屋1.2万余间,容城县52个村庄被洪水包围······;1964年雄县沥涝面积29万亩, 绝收17万亩,安新县3.3万亩田地被淹等;1977年雄县大水、偏涝, 安新县28万亩庄稼被淹等.1961,1963和1985年的降水量分别为733, 797和661 mm(20%<年降水量距平≤50%),其县志中的灾情描述也略轻, 一般3县中只有1~2县记载有洪涝发生, 如1963年雄县洪涝成灾面积17万亩, 安新县170个村庄被洪水浸街;而其余年份如1966~1967,1976和1979年降水量仅较年平均降水量多出不足20%, 县志中记载了如“春旱秋涝”、“大水沥涝”、“淀区由旱而涝”等灾情描述. 需要说明的是, 部分年份如1959年降水量达835 mm, 但基本无涝灾的记载, 可能与当时特殊历史时期有关; 而1955年降水 量为531 mm, 但灾情记载上达到偏涝等级, 可能与8 月14~18日连续5 d降水量达127 mm有关. 总体来说,用于相互参照对比的35年间, 除了1955和1959年外,其余涝灾均可以通过降水量的多少得到辨识, 且与灾情描述基本一一对应.因此通过降水量与涝灾灾情描述相结合, 不仅可识别1951~1985年时段的涝灾等级, 还为重建1715~1950年时段的涝灾年表找到了合理的定级标准. 本文参考1715~1950年县志[17~19]和1736~1911年《清代海河滦河洪涝档案史料》[20] 中的记载, 根据逐年灾情的文字描述, 建立了该时段的涝灾等级(表2).

　　表2 1715~1950年雄安地区洪涝灾害等级划分标准

Table 2The criteria toclassifythegradesof floods inXiong’anNewArearegionfrom1715to1950

　　表 年洪涝灾情及降水量年表

Table 3Chronology of floods descriptionand precipitationfrom1986to2016

　　此外, 对于1986~2016年时段, 由于灾情记载方式与县志中略有区别,因此将采用降水量作为主要判断指标, 期刊中搜集到的涝灾灾情描述则作为次要指标的方法建立涝灾等级年表, 如表3所示. 最后,将上述3个阶段1715~1950,1951~1985和1986~2016年的涝灾等级衔接, 进而形成过去300年完整的涝灾年表.

　　2 结果与分析

　　2.1 灾情的时间分布

　　1715~2016年时段的302年中, 4级特大洪涝共发生4次, 平均每76 a发生1次,发生年份分别为: 1738,1801, 1892和1954年; 3级大涝共发生14次, 平均22 a发生1次, 发生年份分别为1775, 1816,1819,1822,1823,1890,1893,1894,1950,1956,1959,1964,1977和1988年; 2级偏涝和1级轻涝各为35和86次, 分别平均9 a和3~4 a发生1次; 302年内总计发生涝灾139次,平均2~3 a发生1次. 从涝灾发生严重程度看, 在年代际尺度上,1796~1827,1886~1898和1948~1965年间灾情较严重; 而1845~1875和1989~2016年间灾情较轻, 未发生3级大涝和4级特大洪涝(图3). 在世纪尺度上,19世纪灾情最为严重, 共发生2次4级特大洪涝和7次3级大涝; 而1715~1800年灾情较轻,仅发生1次4级特大洪涝和1次3级大涝; 在最近的半个世纪(1967~2016年)灾情较轻, 未发生4级特大洪涝. 从涝灾发生次数看, 在年代尺度上,19世纪10~20年代、19世纪80~90年代与20世纪50年代为洪灾频发的年代;而19世纪50~60年代为低发年代, 且20世纪中期后,洪灾发生频次呈减少趋势, 最近30年中仅9年受灾,平均3.33a受灾1次(图4). 世纪尺度上, 18世纪(1715~1800年)共发生29次洪涝, 平均每3 a发生1次,为洪灾发生频率最低的时期;19世纪共发生58次洪涝, 平均每1.72a发生1次, 为洪灾发生最为频繁的世纪;20世纪共发生洪涝49次, 平均每2a发生一次.

　　图31715~2016 年洪涝灾情等级序列. 黑线:30a低通滤波曲线; 红线: 4 级特大涝灾

Figure3Chronologyofflooddisastergradesfrom1715to2016.Black line: 30-a low-pass smoothing filter; red line: mega-flood events

　　图41715~2016 年每 10年受灾次数动态图.黑线: 30 a低通滤波曲线; 红线: 受灾年份

Figure4Changesof movingflooddisastersforeach 10-yearsduring1715–2016.Blackline:30-a low-passsmoothing filter;red lines:the flooding year

2.2 灾情的空间分布

　　由于县志等史料中记载了雄安3县洪涝灾害发生范围,因此依据其中不同等级洪涝灾害中受灾、被淹村落、致灾河流和湖泊涨溢范围, 并结合农业丰歉记录中歉收、成灾地亩位置等信息, 绘制了2~4级洪涝灾害的淹涝范围图.由于1级轻涝灾情较轻, 仅沿河滨淀处局部地区被涝, 故未成图.图5显示, 2级偏涝被淹地亩主要分布在滨临白洋淀地区的低洼地带,以及大清河等河道的沿岸地区, 受灾面积占3县全部地亩的20%~30%(图5(a)). 3级大涝被淹范围向地势较高的周边地区与距河湖较远地区扩展, 如2级偏涝中, 雄县东部的几个孤立被涝区域, 在3级大涝范围中, 与以白洋淀为中心的洪涝区域连成一片,受灾面积约占全部地亩的50%(图5(b)). 需要说明的是,今安新县的清水河与白洋淀西南部的中间地带在清代区划中位于安州县(今安州镇)、清苑县两县的交界地带,当时居民点分布较为稀疏, 对此区域洪涝记载较少, 但此区域地势低洼易于沥水停蓄, 经与周边被淹地带参校对比, 推测这一地区有10余村在3级大涝中存在被淹没风险, 并已在被涝区域图中标示. 而4级特大洪涝则淹没雄安地区大多数地亩, 受灾面积约占全部地亩的80%以上, 仅有容城县北部地势较高区域及雄县中北部距大清河较远地区未被淹; 安新县除局部区域外, 几乎全县被淹(图5(c)),这可能与安新县地势低洼, 且白洋淀等湖淀广泛分布有关.

　　图5各等级涝灾淹没的空间范围. (a) 2 级偏涝范围图; (b) 3 级大涝范围图;(c)4级特大涝范围图

Figure5Thespatialareasinundatedwhendifferentlevelfloodsoccurred.(a)RangeofGrade2mediumflood;(b)rangeof Grade3severefloods;(c) rangeofGrade4 mega-flood

3 结论

　　在过去300年, 雄安地区共发生洪涝灾害139次,平均2~3 a发生1次. 其中4级特大洪涝灾害4次, 平均76 a发生1次, 发生年份分别为: 1738,1801,1892和1954年;3级大涝共发生14次, 平均22 a发生1次; 2级偏涝共发生35次, 平均9a发生1次;1级轻涝共发生86次, 平均3~4 a发生1次. 雄安地区水灾的发生具有明显阶段性:1796~1827,1886~1898和1948~1965年洪涝灾害发生频繁且灾情严重. 近30年涝灾发生次数明显减少, 共9次, 平均3.33a发生1次,且无4级特大洪涝灾情出现. 通过统计2~4级涝灾发生区域的空间特征, 发现在2级偏涝中, 滨临白洋淀、大清河等水域的周边地带被淹, 过水面积占20%~30%; 而4级特大洪涝则淹没雄安地区大多数地亩(容城地势较高地亩除外), 受灾面积约占全部地亩的80%以上. 由于雄安新区境内低洼而多河湖, 降水具有在7~8月集中的特点, 尽管近些年随着降水量逐渐减少, 涝灾发生次数明显降低, 但建设新区是国家百年甚至千年大计,以史为鉴, 洪涝灾害仍是该区域未来规划设计中需要考虑的重要气候灾害之一.

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