长江三角洲地区全新世以来海面变化与古洪水发生关系探讨.doc

长江三角洲地区全新世以来海面变化与古洪水发生关系探讨*张强姜彤（中国科学院南京地理与湖泊研究所，南京210008 ）提 要 通过对K江三角洲地区埋藏古树、泥炭、以及海相贝壳测年资料以及地方志、历 史文献当中关于研究区洪灾事件记录的搜集、整理，研究结果表明，山于长江三角洲地区地势 低平这一地貌特点，使得海面变化对于研究区洪灾的发生有着重要的影响.在长江中下游地区， 海面的上升是导致冰后期长江河谷泥沙加积的主要原因，随着海面的上升和河床的抬高，长江 中下游的水位也随之上升，从而导致长江洪水期排泄不畅，加重了洪灾的影响，加上长江三角 洲地势低平，使海面变化成为长江三角洲地区洪灾发生的一个重要影响因子.同时，海面上升 对长江水流的顶托作用也是加剧洪灾危害的一个重要原因.本文对于未来研究区洪水发生的预 测，加强海岸带地区自然灾害的预防工作，减少生命财产的损失，具有一定的理论与实践意义.关键词长江三角洲古洪水研究全新世海面变化分类号P532当前，全球气候变暖以及由此引起的全球性环境问题已经受到科学界、社会公众以及 各国政府的普遍关注.未来一个世纪人类活动很可能会导致全球气候的进一步变化，据IPCC （Intergovernmental Panel on Climate Change）报告，在过去的一个世纪里，由于人类活动 的影响，地球表面升高了o.6c,至2100年，地球表面预计可增加0.6-rc.国内外学者对气 候变化，特别是由于人类活动导致大气中温室气体含量增加引起的全球变暖对洪水事件的 影响较为关注，并利用各种气候、降水模型、径流模型等「顷研究在全球气候变暖的情况 下洪水事件发生的特点.有的学者通过对过去气候变化对河流流域水文状况影响的研究，发 现在早、中全新世的温暖时期洪水发生的规模较大，而在中、晚全新世较为凉爽的时期， 洪水发生的规模较小⑶，认为可能是由于气候变暖对气团以及暴雨的位置和移动路径产生 了影响的原因g].长江中下游地区为低于洪水位的12. 6X10W 洪泛平原地区，20世纪90年代多次发 生洪涝灾害，表现出与世界大河流域洪水曾经出现过的现象“小水大灾”，这种现象的发 生除了人类影响以及气候变化等因素之外，由全球变暖引起的海面上升对长江水流的顶托 作用，从而使洪水排泄不畅以及风暴潮的频发等也是长江中下游地区的重要致洪因了.本文 旨在探讨长江中下游地区，特别是长江三角洲地区海面变化对洪水事件发生的影响，为今 后该区洪水的研究以及海岸带灾害的预防提供借鉴.•中国科学院知识创新工程重要方向项目（长江中下游洪水孕灾环境变化、致灾机理与减灾对策，KZCX3-SW-331）和国家自然 科学基金项目（历史时期长江中下游平原旱涝序列时空格局与风险评价No. 40271112）联合资助.2003-07-08 收稿;2003-11-18 收修改稿.张强，男，1974 年生，博士, email: zhaiigq@.1材料与方法在长江三角洲地区，埋藏古树主要见于太湖平原诸湖泊周围以及宁镇、宜深山地河谷 中，埋深约0. 6-8m,这些埋藏古树多与砂砾或淤泥呈混杂堆积，大多数未经碳化并保存完 整.石英砂表面扫描电镜观察⑹结果表明，在太湖平原诸湖泊周围的埋藏.占树是湖泊扩张 被原地掩埋形成的，而分布在宁镇、宜漂山地河谷中的埋藏古树则是经短距离急促的山地 洪水搬运又经后期的再沉积而形成的.降水、古湖泊的分布、废弃以及由大规模的陆地洪水所引起的地表水域的扩张等是造 成泥炭大量堆积的重要原因⑺，泥炭堆积旺盛期与气候适宜期以及由高湖面、陆地洪水引 起的地表水面积扩张的时期是基本一致的.贝壳堤是在河流作用以及海潮等共同作用的产物，一般沉积在高潮位，其沉积特征是 贝壳与粗砂混合沉积，是海浪从潮间带冲向高潮位位置的⑻.贝壳砂堤以及埋藏的海相贝 壳层，作为第四纪海岸带地貌的一部分已成为恢夏古海岸线位置以及过去海平面变化的一 种借用指标顽・木文对研究区搜集的96个泥炭点、55个埋藏古树以及50个埋藏贝壳的测年数据作了 分析，以了解长江三角洲地区全新世以来海面变化对古洪水发生的影响.对于历史时期(主 要是指1500aBP以来)研究区海面变化与洪水关系的研究，所用数据主要来自对文史资料的 整理，如《泰州府志》、《东台县志》、《如皋县志》、《海安县志》等，以及对陈高庸等3」 编写的《中国历代天灾人祸表》中有关研究区的自然灾害的记载作了统计与摘录，将这些 史料中记载的有关研究地区对水灾及风暴潮等灾害情况作了整理与分析，并与同期中国东 部海面变化进行了对比分析.2长江三角洲地区全新世以来洪水发生状况与海面变化的关系图1中C图长江三角洲地区全新世以来海面波动变化是由泥炭和贝壳堤的海拔高度获 得泥炭的形成与气候变化有着密切的联系，北欧地区的许多学者研究表明，在海洋气 候条件下，泥炭的堆积与大气候降水以及地下水位的高低有关皿」.同时，前人对该区泥炭 层中泡粉的分析结果"刃表明，泥炭层的弛粉以常绿阔叶树为主，榜属(Castanopsis Spach) > 青冈株(Cyclob血nopsis Quersus)为建群树种，其中还见有樟科(Lauranceae) 杨梅 (MyricaL.)、冬青〈Ilex purpurea Hassk)、植木(AInns cremasto^yne Burkill)等常绿阔叶树， 水生、湿生草木植物中有较多的眼子菜(F・d泌〃ms)、香蒲(Typhanceae) 黑三棱(S. cto- lomferuni) >水鳖(Hydrocharis asiatitus)等，这表明当时为湿、热气候条件.因此，泥炭层 形成时期，气候是温暖而湿润的，该区在气候适宜期湖泊群扩张以及由陆地洪水所造成的 地面洼地积水、地下水位上升是造成该在某一时期泥炭堆积的重要原因.图1中所标的&、I)、c、d、e和f六个时期，均是泥炭及埋藏古树重要的形成时期， 这六个时期与全新世的6个相对高海面期大致相对应，同时也是气候暖湿期.特别是 7000-6000aBP,该时期泥炭与埋藏古树大量形成，在该区整个全新世非常突出，这一时期 是全新世大暖期中稳定的暖湿期，即所谓的大暖期热盛阶段(Megathermal maximum)[1C]. 据前人研究s,该区在7000-6000aBP左右年均温较今口高2C,降水增加，根据长江两 岸的古树，当时河漫滩发育，副热带森林茂密，因海面上升顶托入江支流，使长江水位增高，长江下游很大一部分地区遭受到海水淹没，地面洪水泛滥，两岸湖泊沼泽发育•，这次 大洪水时代被称为第一次洪水.图1长江三角洲地区埋藏古树(A)、泥炭(B)、全新世海面(C)变化比较Fig. I Comparison between sea-level changes(C), frequency of calendar ages of buried paleotrees (A) and peat (B) in the Yangtze Delta region(E空-5三一涅其它的儿个泥炭与埋藏古树相对集中形成期分别大致在7400-7800aBP , 5300-5800aBP, 4500-5000aBP, 3100-3300aBP 以及 lOOOaBP 左右.据我国学者多年来的研 究表明［回，末次冰期以后，夏季风开始增强，气候变暖，海面上升，7000-6500aBP左右 海侵达最大范围.木文依据贝壳砂堤以及泥炭的高程及埋深恢复了该区全新世以来的的海 面变化反映了该区全新世海面变化状况.另外，图1中的高海面期所对应的埋藏-占树、泥炭 形成期在长江三角洲地区的自然沉积地层以及考古地层中均有反映(图2).如上海福泉山 遗址第3、5含有埋藏古树的冲积地层，海安青墩遗址底部黑色淤泥层，南京江浦镇林峰桥 剖面数层砂砾石洪积层以及江苏华山一储山曰人工渠道自然沉积剖面中第3、5层等均是在 全新世高海面期形成的洪积层，多次洪水泛滥期给长江三角洲地区新石器时代人类生存带 来了灾难，在考古遗址中形成多期文化断层.上述研究区泥炭与埋藏古树的形成期与该区高海面期基本相对应这一结果并非偶然， 海面上升的直接结果是海水对长江水流产生了顶托作用，使长江河床加积，水位上升，扩 大了陆地洪灾的影响，导致“小水大灾”的洪灾现象，从而使该区长江两岸的一些地形洼南京浦镇林峰桥削面200 -2 300 -400 -600 -700V灰黄色亚粘土3790+105^3985瑚酎■灰色亚粘土♦砂砾石夹捋木干枝•灰色细砂层（长江泛滥沉枳）■棕黄色含川砾的矽质土层（为洪积-冲积相沉积）Bi■耕作层V明淆扰乱层含埋藏古树V •黄褐色粉矽层［黑色泥质层 黄襁刈砂快,耕作层,粘土质粉砂■ 473（^80V燧泽文化层, 5210+75■马家浜文化层W灰色淤泥层■次生黄土■砂砾石层■泥质砂砾石层■泥质夹层V新石器时代文化层、V黄色粉砂层■青灰色泌泥层7562均0A 灰黄色泥质层二|■灰黄色矽麻石层 inn卜灰黑色醐层820（吐12/ .榇黄色砂砾石层灰黑色於泥层1441526户|■^黑色泥炭层■灰黑色被泥层地因排水不畅而先后积水，形成一些湖泊和许多的沼泽地、各种类型的湿地，为该区泥炭 的形成创造了良好的环境，这已为许多的地质地貌调查资料⑵」以及数值模拟［2，］所证实. 同时，在 2100aBP, 3100aBP, 5000-5300aBP, 6000-6lOOaBP 以及 7800aBP 左右气候相对干 冷，这几个时期分别对应着该区相应的低海面以及泥炭、埋藏古树形成的贫乏期，在这几 个时期，在格棱兰冰岩芯中主要表现为冰岩芯中的海盐含量、陆源尘埃增多，甚至处于峰 值［22］.图2玲江三角洲地区自然沉积剖面与新石器时代考古遗址剖面对比示意图⑵・2们华山口 -储山口人工集道剖而 海安青嫩遗址 青浦福泉山遗址Fig. 2 Comparison study on the natural and Neolithic cultural sections in 由e Yangtze Delta3历史时期洪水发生与海面变化相关关系探讨为了研究的需要，本文将长江三角地区以长江为界分为两部分，搜集地方志、史志等 有关洪水、海潮、以及气候变化等历史记录，绘制成图（图3,图4）.从图3可以看出，随肴近年来全球气候变暖，无论是洪灾发生的频率还是海面变化均 有上升的趋势.根据竺可桢⑶的研究，600AD以前有近200年的气候寒冷期，从图3中可 以看出此时期为低海面期，而且洪水发生频率较低.600-960AD,也即隋唐、五代十国时期, 气温I口I升，处于我国的第三个温暖时期，随着气温I口I升,海面上升,洪水发生频率也在增 大，在980-1130AD,中国气候进入与西欧小温暖期相当的气候温暖期，图3表明这个时期 在高海面下仍为一个洪水频发期，台风比例增加，由风暴潮引起的洪灾有增加的趋势.但值 得注意的是，在1310-1590AD的小冰期冰盛中，海面下降，但这个时期却是洪水的频发期,这一个时期洪涝灾害乃至其它类型的自然灾害主要是由于小冰期处于气候转折期，气候波 动剧烈的缘故.1800AD以后，海面以及洪灾事件发生的频率又有上升的趋势.由于人类活动 的增强，工业革命对全球气候产生了巨大的影响，使各种自然灾害剧增.另外，由海面上升、 风暴潮等导致的洪灾事件占由过多降水引起的洪水事件比例也呈上升趋势（线性IE归曲线 呈上升趋势）.Fig.3 Sea-level fluctuations and flood events occurred to the north part of the Yangtze Delta since !500aBP (the sea。