黄河水沙变化与河道变迁

*历史上黄河水沙变化与下游河道变迁徐海亮黄河的水沙变化与河道变迁归根结底是一个地质环境问题。

本文在历史文献分析研究的基础上，结合黄河河床形态、堆积形态及黄土与环境的研究，采用历史学、地理学、水利学方法，并吸取灰色系统、耗散结构理论，分析黄河下游来水来沙变化的历史事实，以及河道变迁的历史事实，认为历史时期黄河流域曾经有过数个躁动期，有多次的水沙剧烈振动（两汉、宋金、元明、明清），相应地，中下游河道进入躁动期。

来水来沙的突出变异，下游河道河床变形的加剧，导致河道迁徙、改道事件频频发生。

唐宋以来环境恶化及这一相关变化趋势加强，明清尤剧。

从历史长河看，环境演变对水沙变化与下游河道变迁起到决定性作用。

一、黄河下游河道变迁及其研究今人对于黄河下游河道变迁做过各种研究，影响较大的诸如对决口改道的各种研究。

近年在本课题中，对历史时期黄河下游各阶段的具体变迁，做了进一步的探讨和考证。

从这些研究中，特别是通过对决溢、变迁，河床堆积形态的探讨，认为应从黄河水沙变化与河床变形的意义来认识黄河变迁，记载中的1500多次决溢事件以及人类重大的治河活动，可以从更为深刻的含义上去理解。

从而在各种历史年表和笔者自己研究的河患事件中，筛选出38次具有特殊意义的黄河下游重大河患与变迁事件。

筛选的根本原则是：这些事件正处于黄河历史变迁时间序列的转折点上，或者处于变迁的高发阶段，它们客观地又非常突出地反映出河道变迁中一系列重大的控制性变异，或反映出阶段性变异的某种后效；其中包括黄河来水来沙的变化，在下游河道的上段所显示出的沿程淤积效应，同时也考虑到河口段的变化和溯源反馈。

这些事件以自然变迁为主，同时也涉及人类参与下的河床变形。

这样，客观地显示出流域自然环境变迁、水沙变化的总趋势，以及在人类参与下的河床变形和河道变迁的结果。

黄河下游游荡性河道变迁的重大事件，从宏观现象上披露了黄河河床堆积与河道游荡性加强的实质。

钱宁根据北方多沙河流的水沙资料，提出游荡性指标表达式1：Θ=（ΔQ/0.5TQπ）×(Q max–Q min/Q max+ Q min)0.6 (J/D35) 0.6 (B/h) 0.45 (W/B) 0.3其中第三因式显示了河床物质的相对可变动性，隐含了河流来沙状况和冲淤变化的幅度，第二因式突出了径流变幅对河流游荡性的影响。

总课题里其他子项目的研究，也从不同的角度揭示出水沙变化与河床变形的关联2。

本文的指导思想和下面筛选出的重大河患年表，都遵从这一数理表达的基本思路。

认为河患——特别是重大河患、变迁事件，是河床变形的一个结果，实质上都反映出河流来水来沙的急剧变化，研究将这些经过特意筛选的河患事件，作为来水来沙变异、变化的某种象征点；以河床变异（而非水文）来探讨水沙变化的规律，*“七五”国家自然科学基金重大项目资助课题子项目报告，辑入《黄河流域环境演变与水沙运行规律研究文集》（三），地质出版社，19921钱宁等，1987年，《河床演变学》P196，科学出版社。

2钱意颖1991；王玲等1991年见总课题论文集(一) 地质出版社，1991年。

以及与河道变迁的关联。

二、历史上黄河水沙变化的某些信息有关地质时期(特别是全新世)气候变迁、河流沉积环境变迁的许多研究，显示出古代河流水沙与沉积环境的周期振荡，提出了不少时间序列，这也是认识历史上黄河水沙变化与河道变迁、分析水沙变化信息的总背景。

笔者在明清黄河的径流变化、中下游水情、水沙组合、水沙周期与河床堆积等方面作出探讨，进一步认为明清来水呈周期变化，在丰水阶段中，平均年径流距平为正20～100×108m3，增幅4～20％，特丰年距平可达200～245×108m3，增幅50％；枯水阶段平均年径流距平为负20～115×108m3，减幅4～23.5％，特枯年距平为负242×108m3，减幅50％。

而长达2000年的超长序列，最基本的水沙变化信息，仍是河患决溢史料。

利用《黄河水利史述要》[1]的年表，分别统计每10年河患发生频次，进行滑动平均处理，初步划分出以下河患频繁的阶段；⑴前132至公元11年；⑵268~302年；⑶478至575年，⑷692~838年，⑸924~1028年；⑹1040~1121年；⑺1166~1194年；⑻1285至1366年；⑼1381~1462年；⑽1552~1637年；⑾1650~1709年；⑿1721至1761年；⒀1780~1820年；⒁1841~1855年，⒂1871~1938年。

但是，河患的每一样本，并不简单地是反映单一的场次性洪水径流的物理量，而应当是蕴含多元灰色关联的子集合的复杂系统，记为河患集合B = {W、G、D、R、H、T、……}这里W为径流子集合，含径流过程、水量、流量、变率、水位等，G为泥沙子集合，含来沙状况、过程、输沙率，颗粒组成等灰元素，D为河床边界条件，如河床物质构成等等，R为河床形态，如河型、纵横剖面等，H为人文背景因素，含社会经济，工程技术、社会组织，动乱与战乱等等灰元素；T为构造因素子集合，如中游新构造运动，华北平原地形变化、海平面变化以及地球自转率变化等等灰元素。

本报告集中讨论W与G的变异，忽略D、R、T与H的复杂因素。

当然，忽视任一子集合因素，都会导致系统认识的某些偏斜。

不论如何，河患集合首先反映了水沙条件急剧变异的模糊信息。

因而，上述历史上河患决溢频次较高且集中的阶段，也同时是下游来水来沙条件急剧变化的时段。

决溢在下游，特别是河南境游荡性河段高发，反映出下游河道纵向调整的异常强化，这一调整，首先反映出来的是下游上段的沿程淤积。

从统计角度看，明清河患的频次高于前代，延续时间较长，说明来水来沙条件变异幅度甚于历代。

而且附表所示的重大事件，绝大部分处于河患频发段中，说明水沙变化、河床变形，河道变迁的密切关联。

古人对黄河泥沙有定性和半定量的表述：“俟河之清，人寿几何！”[2]黄河多沙，在西周就被认识到，战国称其为“浊河”。

西汉末张戎提出“河水重浊，号为一石水而六斗泥"，支流泾水也有石水“其泥数斗”之说[3]。

张瑞瑾估计其含沙量可达700kg／m3。

北宋任伯雨云“河流混浊，泥沙相半”，[4]沈立在《河防通议》中也说“河水一石而其泥数斗”。

明代潘季驯多次引张戎言，论及河以四分之水挟载六分之沙，“若至伏秋，则水居其二矣，以二升之水，载八升之沙。

”[5] 即便通常以为水患较少、侵蚀较缓的唐代，孟郊与罗隐也有“流出混沌河”与“莫把阿胶向此倾”的诗句。

汉代、宋代和明清的黄河来沙，在量级上特受当局关注，可能当时存在明显的来沙剧增。

下游河道在堤防维持下迅猛淤积抬升和河口延伸，也是水沙变化最宝贵的信息。

西汉末河南浚滑河段，入汛“河高出民屋”，“计出地上五尺所”。

[3]渤海湾第三道贝壳堤以东平原的堆积主要也反映了前2世纪中叶以后淤泥质泥沙来源增强，直至公元11年河流改道，海岸线推进约20km。

世说“安流八百年”的汉唐河道，在王景治河后，虽有湖泽淀淤泥沙，但漯水受阻、沙沟出流、尾闾不畅，说明新道已发展为地上河。

西汉末沉积颗粒明显细化，王莽河沉积物自中砂向细砂过渡，其间沉积环境急剧变化。

”[6]浚滑段西汉至北宋累积约3~4m，汉唐故道山东段，一般河床相厚3~5m。

北宋时河床急剧抬升，1034年形成的横陇河道，仅行水10年，“又自下流先淤”，[5]遂有商胡决河。

商胡北流后经20年，“渐淤积，则河行地上”，[5]二股河东流，30余年河床巳“高仰出于屋之上”。

[5]小吴北流，计有22个年头过水，从地层剖面计淤厚3~5m。

1100年苏村决口北流，次年巳淤1m多。

[5] 汴河引黄，有20年不浚，汴梁以下“河高出堤外平地一丈二尺余”。

[7]典型的滑澶河段，宋金200余年河床堆积厚约 4.5m。

金末到明初，对来沙状况虽无过多描述，但以金故道河线演化形成的贾鲁大河，断续行水约300余年，商丘虞城河床相厚约7~10m。

明清黄河有大量的档案、专著记载，故道也完整存在。

从万历间相对固定到咸丰改道，东坝头至云梯关，淤厚8~12m；若从桃花峪剖面看，明初以来的淤积厚竟占西汉以来积厚的一半，而且主要发生在景泰至道光年间，西汉末下游河床颗粒呈中砂——细砂过渡，宋金呈细——极细砂转化，明清时进一步向粉砂转化，说明此个阶段沉积环境急剧变化，来沙量相对增多。

”[8]从以上回顾看出：前2世纪至公元1、2世纪，10世纪末——12世纪末，13世纪中至15世纪初，15世纪中至19世纪中，黄河下游来沙相对增多，河床加积，沉积物颗粒明显细化。

来水来沙有过几次间歇性的波动、起伏，总趋势是变化加剧，来沙量是增多的。

这一变化，也在中游反映出来。

河出龙门，进入黄，汾、渭河谷地区，小北干流紧接河口——龙门河段，对于黄土高原环境变异反应最敏锐。

粗砂来源区的水沙变化，最先在这一出口河段反映出来。

小北干流在唐宋以前尚非游荡河道，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，河道横向摆幅竟达5~10km，最宽达19km，滩槽冲淤变化甚剧，延及现代。

从三国以来该段河道年均淤厚1.8cm，沉积0.2133×108m3，明代以来年均淤厚3.69cm，沉积0.417×108m3。

[9]明清淤积最甚的如蒲州，竞达16m，汇入小北干流的支流洓水，汾河，乃至汾河支津潇河，大致都在宋金时水沙开始变化，河患加多、来沙渐增，明代出现重大转折，来沙急增，变迁加剧。

《水经注》时代汾河中游湖泊也在唐宋时一一淤淀消失。

孟津至桃花峪河段历史上曾是稳定的，隋唐以前尚无明显游荡。

但宋金时期，自铁谢至桃花峪游荡加剧，河床渐宽，流路散乱，河势变化以南侵为主，河道展宽40～140％。

北宋中位于桃花峪冲积扇顶点处的广武山频频被冲；元末，相对稳定已达15个世纪的河阴滩地被大溜所冲，广武、敖山大规模地塌蚀，河势南移。

可见唐宋以后，河道的躁动不安也不仅仅限于传统认识中的下游，而是全流域性的。

明清两代正处于这一躁动的颠峰状态。

若将中、下游历史时期水沙变异的这些信息与下游河道变迁联系起来，黄河的变化就不是偶然的了。

三、黄河流域环境~水沙振荡与河道变迁来水来沙的振动，有宏大的环境背景。

黄土与环境的研究，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”。

”[10] 数百万年的地质背景，对于历史时期说尺度太大，但都显示了自然演化的规律。

天体、地球的结构、演化，是宏观与微观的辩证统一。

环境与黄土的变化波动，既有20万、10万年的旋回，又蕴含有数万年、数千年的次级与更次级的旋回。

近1万年中势必存在再次级的、子属的冷暖周期变化，存在黄土堆积一侵蚀的子属周期振荡脉动。