【摘要】利用黄河环境演变与水沙运行研究成果，综合近年有关水资源、气候环境变化的考察调研，认为黄河的环境灾害从根本看是自然环境的产物，但人类在水土资源开发中的不合理行为恶化了地质环境，激化了人与自然的冲突。气侯环境的变化，在未来一个时期可能不利于黄河及区域性社会经济发展，干燥、升温，干冷气流入侵，干旱洪涝频甚，风尘“雨土”频发，黄河径流的不稳定性加剧，流域侵蚀恶化。环境、自然灾害对人类的生存与发展提出严峻挑战。

有关黄河的防洪事业、水资源开发利用战略研究，应当基于对自然环境宏观背景的总体估量。

【关键词】黄河流域 灾害 环境

1黄河流域环境演变

近半个世纪以来，有关第四纪——特别是全新世的气候变迁、历史时期的黄河流域洪涝灾害、河流泥沙与沉积环境的许多研究，揭示出黄河流域环境演化呈现周期性振荡的规律〔l.2〕。

1.1黄土、黄河堆积与水旱灾害振荡波动的宏观背景

黄河流域环境与区域水旱灾害、河患以及河道变迁问题，从本质上说是地质环境问题。在研究历史文献及其分析的基础上，采用地理科学、历史科学和水利科学相结合的方法，并吸取灰色系统、耗散结构理论的观念方法，对历史时期的黄河中下游河床形态、堆积形态和黄河下游河患、流域环境变化的事实进行分析，认为历史时期黄河流域曾经有过数次突出的躁动期，有过多次黄河水、沙剧烈振动（两汉、宋金、元明、明清），相应宏观的背景是：黄河流域和广泛区域的气候环境振荡，水旱灾害频甚〔3〕。

从地质时期地质科学的角度，中国黄土专家刘东生认为，第四纪“黄土与古土壤的多次交替，与之相应的草原和森林草原环境以及干冷和温湿气候的多次演变，是这一时期黄土高原地质事件的主要特征”〔4〕。笔者从黄土研究的成果与历史时期情况探讨认为，从高原黄土所记录的环境波动信息看，既有百万年、数十万年、十万年的巨大时间尺度变化，也蕴含了数万、数千年乃至更短时间尺度的次级、子级旋回。历史时期势必存在再次级的、子属的环境波动、冷/暖、干/湿的周期性波动变化；而这些变化振动，直接影响乃至决定了人类在某一发展阶段对水土资源开发、人类抗灾减灾的决策，认识其规律对于黄河流域水土资源开发和防灾减灾尤为关键〔3〕。洪业汤等研究了黄河水沙脉动周期，认为黄土侵蚀存在一个强大的宇宙作用背景，从根本上制约黄土侵蚀的强度和周期〔5〕，也加强了笔者的这一认识。

1.2水沙波动与河患

历史上黄河小北干流对于中游环境变异反应最为敏感，粗沙主要来源区的气候波动、降雨-产沙变化，也最先在黄河的这一出口段体现出来。小北干流在唐宋以前尚非游荡性河道，唐中叶到宋元时，河道横向变化增加，不稳定性上升；明清时游荡性加剧，河势摆幅达到5～10km，最宽达19km。汇入的支流滦水、汾河大致也在宋金时期水沙出现变化，明代出现重大转折，来沙激增，河患不已。汾河中游湖泊也在唐宋时期一一淤淀消失。桃花峪以上河段曾经是相对稳定的，但是宋金时期游荡加剧，河床渐宽，流路散乱，河道展宽40％～40％，控制节点广武、敖山被严重冲蚀。这些迹象说明唐宋以来，中游河道也进入了躁动不安期，来水来沙变幅加剧，而明清时期正处于其颠峰状态〔3〕。

通过下游河道决溢频率的统计分析，进行低通滤波处理，初步划分出15个河患决溢频繁的阶段，考证确认了37次重大河患、决溢事件。黄河的灾害在时间分布上集中在某些阶段，呈现跳跃状况；而且河患有随时间加速的趋势。造成跳跃的原因大致如下：①气候变化，尤其是流域降雨的变化；②下游河道的演变和不同发育阶段对河患造成影响；③人类活动对河流的影响；④不同时期河道比降、入海边界条件、三角洲发育模式的影响〔3，1〕。对明清时期黄河下游来水、来沙研究说明：明清黄河下游（利用复原的三门峡站天然年径流）具有1479～1595年、1596～1782年、1783～1908年三个长周期，对天然径流序列采用最大熵谱分析，认为存在23年的主周期、73年的次主周期。认识到1534～1595年、1643～1782年、1798～1908年的偏丰时期，也大致是下游河道的三次加积时期。在丰水时期，平均年径流量距平正20亿～100亿m3，增幅4％～20％，特大丰水年增幅50％；枯水时期平均径流量距平为负的20亿～115亿m3，特枯年径流减幅也为50％。

根据复原的水沙系列，研究建立水沙组合的四个系列，参照和对比钱宁在黄河泥沙研究中提出的6种水沙组合类型〔6〕，筛选出与钱宁（2）型可比的“上大下中”典型（1954年），三门峡站输沙距平达92％；“上大下小”典型（1966年），输沙距平达53％。与钱宁（4）型可比的“上大下大”典型历史时期黄河上中游旱涝分期（1958年），三门峡输沙距平高达124％。研究认为，这种典型大致上表征了明清时期丰水阶段和典型水沙事件的状况；此时中游主要产沙区以侵蚀产沙为主，导致下游河床淤积（特别是淤滩）；而干旱、干燥时期（或阶段）黄土高原的沙尘、黄土优势堆积，为丰水时期（或阶段）的暴雨侵蚀，或干冷气候向温湿多雨的急剧转化阶段，提供了加速侵蚀的物源〔7，8〕。这一问题应当引起应用研究和充分关注。

2历史气候变化序列的重建和环境波动

2.1气候变化序列的重建

从鄂尔多斯高原的北大池湖泊沉积分析，推断出近13000年来河套及临近地区的降水变化，多雨期以距今600年为代表，降水量最多比现今平均值高出50％，而少雨期以距今5000年或3000年为代表，降水量比现今少了30％，其时气候环境干燥、风沙活动频繁，250mm等雨量线摆动到现今300mm等雨量线左右，而当时300～350mm地区，现代降水则为400mm；荒漠草原东南迁移达180km。对鄂尔多斯北部东胜泊江海子的湖泊沉积物理化性质和孢粉分析，认为最近1000多年大部分时间处于少雨时期，出现在距今510～140年，降水较今少20％～25％〔9〕。

表1历史时期黄河上中游旱涝分期

长达1724年的西安旱涝变化序列，显示出存在7个旱涝相间时段；偏旱时段——288～689年、1000～1229年、1420～1639年；偏湿时段——265～287年、690～999年、1230～1419年、1640～1989年。其间，似应存在更短的波动变化时段〔9〕。在黄河流域各省同类工作的基础上，将全流域近500年旱涝变化分为6个相对旱期——1480～1530年、1570～1640年、1690～1700年、1780～1790年、1860～1870年、1910～1930年；6个相对湿期——1540～1560年、1650～1680年、1710～1770年、1800～1850年、1870～1900年、1940～1970年。流域上中游地区存在多个主要旱涝时期〔2〕：

通过突变分析显示，至少有三个地区在15世纪末或者16世纪初曾经出现特旱特涝的气候突变，渭河区和陕晋区在1492年有一突变，内蒙区1502年出现突变；中游极其邻近地区存在一个明显的由旱转涝的时期，大体发生在16世纪初。大旱与大涝出现最多的是内蒙区，最少的是鲁淮区。

从小冰期气候分析，黄河流域的小冰期气候前后，出现明显的温度变化，旱涝状况出现突变。在流域较为寒冷的时期，大旱、大涝出现的几率较大〔2〕。王绍武（1990）重建了1380年以来的华北气温10年平均距平序列，认为16～19世纪至少有两个明显的寒冷期，即从16世纪50年代～17世纪90年代，从19世纪初～60年代。张丕远（1979）统计出近500年的寒冬年及其频数，划分出1500～1550，1601～1720，1831～1900年三个寒冷时期。

研究发现，“黄河下游的决溢较频繁发生在气候的冷暖转折期”〔10〕。此外，统计现代7～8月西安与呼和浩特平均温差和中游来水来沙，认为“近70年水沙变化与盛夏该区南北气温梯度的年代变化趋势完全一致，即南北气温梯度大，则中游水沙量偏多；反之亦然”；而6～9月延安、绥德、横山的相对湿度和黄河中游的水、沙量值的相关分析，相关系数都在0.60以上〔11〕。

赵德秀等统计研究了近500年黄河中游（及海河）大旱年（65年），与日食的关系。认为大旱年与该年日食在中午见食的区域存在良好的相关性，统计特大旱年的见食区域多集中于南太平洋、大洋州、东亚至印度尼西亚一带，以及西非〔12〕。赵的观点得到M.I布德科《地球热平衡》中海洋面向下层水体传递的热通量年等值线分析的支持。

诚然，从天文、大气物理等角度研究黄河水旱变化的方法、成果不仅仅限于这些。

2.2沙漠演化与风尘变化

中国沙漠的演化还记录了冷暖演变的信息，以及降尘高发时段的沙源扩展的一个背景。距今7000～3000年的气候最宜期，是近万年来“沙漠退缩的主要时期”……“沙漠或固定沙地的北界比今天北移2～4个纬度”〔13〕；其后至今，相当于欧洲新冰期与现代小冰期，我国西部山地冰川出现三次冰进，沙漠区土壤发育中止、减弱，风沙盛行。公元4～5、10～11、14～16、18～19世纪，出现多次干旱、大风和沙漠化发展（陈玉琼，1986），峰值出现在4～5、14～18世纪，以致发展到赤地千里，井河干涸，人口南徒，战乱不已。乌兰布和沙漠北部的沙化是近1000年中形成的，河西走廊流沙起于唐代以后，内蒙额济纳旗的古居延垦区，在西夏时业已沙化，黑城文化被明中叶之后的沙漠掩覆。毛乌素沙漠，汉代遗址延伸最远，唐代次之，宋又次之，明代则退居沙漠南沿。伊克昭盟以及比邻地区，在前1、2世纪，2～3世纪，5、11、13世纪，16世纪以来，都处于干旱的峰期，5世纪、11～12、13～14、16～18、19～20世纪，出现大风霾〔7〕。

比邻黄河的塔里木盆地的克里雅河流域环境演变，也是一个参照。距今8500～3000年的暖期，导致该流域多次绿洲化，但17世纪中叶以来，天然绿洲向南萎缩，遂被沙丘替代。1736年以来，克河于田站年径流滑动平均值趋于由大变小。祁连山敦德冰芯的研究，展示楼兰、喀拉敦古城消亡正值低温冷谷。气温低冷、水源短缺、沙尘暴喧嚣，导致绿洲衰退、沙漠化发展〔14〕。

沙漠化与风尘变化对黄河中游产沙环境意义重大，证实了10世纪以后旱涝灾害加剧，风尘“雨土”频发，黄河来沙增多的一个背景。研究标出黄河中游异动、躁动时间，与下游来水来沙急剧变化、河道变徒时间完全同步，可见黄河流域性的水旱灾害，河道变异存在全流域系统的宏观背景。前述37次的下游重大河患和变迁事件，绝大多数发生在业已划分出的河患频发阶段之中。间冰期和小冰期的雨土现象，既帮助理解黄土的成因、冰期的环境，也有助于间冰期自身的环境波动。张德二（1984年）分析指出公元1000年以来，中国雨土频发期为1060～1090年、1160～1270年、1470～1560年、1610～1700年、1820～1890年。据雨土记录点绘频次曲线，给以低通滤波处理，并以黄河下游河患频40年来乍得湖面积缩小95％，朝鲜半岛至蒙古面临几十年来最严重的干旱，灾难具全球性。全球变化对我国水文影响将导致淮河以北径流变幅加大，南方降水将可能更多，水资源极其短缺的北方将可能更为干旱。模拟研究认为黄河河口～龙门间年径流将减少2.1％，产沙增加4.6％。黄河上中游无论降水增减多少，气温升高将导致陆面蒸发量加大。

《中国气候和海面变化及其趋势和影响》项目通过系列研究也结论认为：到2030年左右以前，西北季节性积雪将趋于减少，冰川将继续后退萎缩。“对于西北工农业主要集中地区的干旱平原区来说，由于年均气温较高，将使流经平原区的河流径流量丰枯变化增大，加重了洪旱现象”；“若未来西北干旱化的趋势还会继续，则多数内陆湖泊明显收缩，有的则趋于干缩”〔15〕。

国外一些研究认为，即使没有人类干预，地球气候也不稳定，可能在短期突然发生冷暖变动振荡。

许多迹象说明，全球四大沙尘暴区的中亚区是活动最剧烈地区，近期正进入一个新的活跃期。独联体境内荒漠化面积从过去10～20％，上升到50％以上；我国塔克拉马干、腾格里、巴丹吉林沙漠提供了尘暴的近处物源。1952～2000年，西北及内蒙古中西部共发生强或特强沙尘暴130次，60～70年代呈波动上升，80年代略有减少，90年代后期呈现急剧上升。我国可能进入沙尘暴的新一轮活跃期，特别是其多发区有从南疆及河西向内蒙古西部、宁夏北部北移的趋势。沙尘暴频繁是干冷气候条件的产物，但专家们同时注意到它与全球增暖、海温变化的关联，特别是与冬季东亚大气环流的关系。近两年春的高频沙尘暴发生，似预告一个新的气候“不适宜”时期的来临。北方主要沙尘暴中心和沙源区是河西走廊及内蒙古阿拉善盟、南疆塔克拉马干沙漠周边、内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地比邻地区、蒙陕宁长城沿线，沙尘暴形成对黄河流域和整个北方的威胁。

考察和调研认为，沙尘暴既是气候干旱条件的产物，也是生态环境被人为干扰破坏所致。近20年来，我国沙尘暴源区的无度垦植、牧放、樵采，无序、过度开采水资源，滥挖矿、滥挖药，经济活动频繁、剧烈，导致草场退化、沙漠边沿隔离带缩小，内陆河湖干涸，沙漠化正以每年2460km2的速度发展。贺兰山以西，表现为水资源调配不当，下游农耕缺水撂荒，以及沙漠绿洲过渡带盲目开垦樵采和过牧，贺兰山以东，沙漠化发生在农牧交错带，冬春干旱季节，由于滥垦、草场严重超载引起土壤沙化。中科院寒区旱区环境与工程研究所王涛等研究认为，人类土地利用方式与沙漠化关联，在沙漠化和逆转交替过程中，“人类活动总是在自然条件的基础上起诱发作用，表现在历史上沙漠化的发生期往往与一些重大事件相关联”，社会动荡与民族征战时期，“都是沙漠化的发展期。而这些时期也正与气候较为冷干相吻合，这也加剧了沙漠化的过程，减弱了退化土地自我恢复的能力”〔16〕。

国家科委、计委、经贸委自然灾害综合研究组对《综合减灾与示范》专题研究概括预报：“20世纪末至21世纪初将是气象灾害相当严重的时期”；“根据地球自转速度的变化，20世纪末期、21世纪初期和中期，可能为地球自转速度变化较大的时期，即地震活跃期”；“根据张先恭的资料，近500年来大体可分为三个阶段：1479～1691年为干旱期，共213年；1692～1890年为湿润期，共199年，1891年至今为干旱期”。1891年至今仅110年，超长的干旱仍可能持续。张先恭等人认为“在太阳活动行星周期的减弱阶段旱灾增多”〔17〕；洪业汤等人认为目前处于长周期的干旱升温期，导致全球升温的主导因素是太阳辐射的长周期变化〔18〕。

这些调查、研究显示最近一个时期，黄河流域环境振动处于较不利的状态，水旱风沙灾害频度加大，灾害的程度可能加重；特别人类一些不合理的活动可能进一步激化灾害的发生，强化致灾的后效，扩大灾害的破坏。对于气候干旱与沙尘活跃，可能应该更多从宏观环境的振荡着眼，结合历史的经验教训，看到对于黄河防灾减灾不利的一面。

4体会与认识

黄河流域的环境与自然灾害，有其宏观的地质环境背景；在较长的历史时期，气候振荡、旱涝变化、黄河水沙丰枯，呈现时段性的波动。

人类对水土资源开发，违反自然规律将导致灾害的激化、放大。

气候环境的变化，在未来一个时期可能不利于黄河流域社会经济发展，干燥、升温，干冷气流入侵，干旱洪涝频甚，风尘“雨土”频发，黄河径流

参考文献

〔1〕叶青超主编.黄河流域环境演变与水沙运行规律研究.山东科学技术出版社，1994

〔2〕吴祥定主编.历史时期黄河流域环境变迁与水沙变化.气象出版社，1994

〔3〕徐海亮.历史上黄河水沙变化与下游河道变迁.黄河流域环境演变与水沙变化规律研究文集第四集.地质出版社，1993

〔4〕刘东生等.黄土与环境.科学出版社，1985

〔5〕洪业汤.黄河沙量记录保存的环境信息.环境地球化学与健康.贵州科技出版社，1990

〔6〕钱宁等.黄河中游粗泥沙来源区对下游冲淤的影响.黄河的研究与实践.水利电力出版社，1986

〔7〕徐海亮.明清时期黄河下游来水来沙与河床演变.黄河流域环境演变与水沙运行规律研究文集第三集.地质出版社，1992

〔8〕徐海亮.历史上黄河水沙变化与下游河道变迁.黄河研究——黄河研究会首届年会文选，1992

〔9〕史培军等.10000年来河套及邻近地区在集中时间尺度上的降水变化.黄河流域环境演变与水沙变化规律研究文集第二集.地质出版社，1991

〔10〕王英杰.论历史时期气候变化对黄河下游河道变迁的影响.黄河流域环境演变与水沙运行规律研究文集第三集.地质出版社，1992

〔11〕王云璋，吴祥定，近70年黄河中上游气候与水沙关系初析.黄河流域环境演变与水沙变化规律研究文集第四集.地质出版社，1992

〔12〕赵德秀等.论日食与水旱灾害的关系.西北工业大学出版社，1992

〔13〕胡春元.五万年来中国沙漠演化的初步探讨.第四纪冰川与第四纪地质论文集第六集.地质出版社，1990

〔14〕王劲峰等着.人地关系演进及其调控——全球变化、自然灾害、人类活动中国典型区研究.科学出版社，1995

作者单位：顺德市水利局