黄河断代工程及其研究意义

　　［摘要］提出了黄河断代工程这一全新的研究黄河的学术理论，强调通过对黄河生命发展演化过程中自然发生的重大事件在河流断代界面上下中沉积物记录的某些重要信息的对比研究，可以获得河道发展、演化、河流行水规律（包括黄河下游环境演变）等方面的重要结论、重大启示，以更好地为当代治河服务，实现维持黄河健康生命的目的。

　　［关键词］黄河黄河断代工程断代界面

　　黄河是中华民族的母亲河，是中华民族的摇篮，黄河哺育了中国灿烂的古代文明。几千年来，这条桀骜不训的大河既为中国的政治、经济和文化的发展作出过巨大的贡献，也给中华民族带来过深重灾难。二十世纪五十年代以来，人民治黄事业取得了巨大成就，基本结束了历史上“黄河平均三年两决口、百年一改道”的悲惨局面，黄河的水利资源得到了有效地开发、利用，更好地服务了人类［1］。但是，随着经济社会的迅速发展和黄河流域人口的急剧增加，人类向黄河的索取远远大于黄河本身的供给资源，黄河承载的压力日益增大，正如世上万物一样，河流也是有生命的，如何维持黄河的健康生命是我们义不容辞的责任［2］。

　　维持黄河的健康生命就是把河流当成生命来善待，它是新时期治理黄河的新的思想，体现了人与自然和谐相处和可持续发展的当代最先进的水利观。既然黄河是有生命的，河流同有生命的万物一样也有其生命形成、发展与演变的过程，那么研究黄河生命的形成、发展与演变的过程，无论在理论上还是在治河实践方面都有着重要的意义［1～3］。

　　1 黄河断代工程的基本含义

　　1.1 历史断代工程的含义

　　中国历史从夏初到西周末长达近1300年［4～５］（夏，约公元前2070年～公元前1600年，商，约公元前1600年～公元前1046年，西周，约公元前1046年～约公元前771年）。西周共和元年即公元前841年是中国历史上有确切纪年的开始，此前的西周、商、夏的纪年，只能根据现存古代文献推测出大概，这一段历史出现了断代现象。“九五”期间国家组织“夏商周断代工程”，聚集专家联合攻关。夏、商、周时代的历史文化遗址的发现及大规模发掘，为夏商周时期的历史及其文明发展提供了清楚的脉络，为中国属世界文明古国的论点提供了重要的材料和依据。通过对传世和出土的文献进行整理和研究，对其中的天文、历法记录进行计算推定了一些事件的年代；通过对有典型意义的考古遗址和墓葬材料进行分期研究，并做必要的发掘，取得系列样品，运用现代测试技术进行测年，将夏、商、周时期的年代学进一步科学化、量化，对商代后期盘庾以下各王和西周共和元年以前各王提出了比较准确的年代，对商代前期和夏代提出了基本年代框架，特别是对武王克商年代、武丁在位年代、夏商分界年代和夏代始年的估定具有重要创新意义，提出了迄今最有科学依据的《夏商周年表》。根据夏商周历史断代工程,从夏朝建立约公元前2070年,到西周灭亡的公元前771年,夏、商、周三个朝代延续了约1299年的历史。据此，象历史上发生的许多重大事件，如夏桀复国、成汤建商、周武王伐纣、烽火戏诸侯等等重大事件都有了较为准确的年代［６～７］。

　　1.2 黄河断代工程的基本含义

　　黄河是有生命的，既然如此，那么黄河生命的起始点在哪里？众所周知，黄河下游现代河道是1855年黄河铜瓦厢决口后所形成的新河道，1855年黄河铜瓦厢决口后，下游新河道由桃花峪以上禹王河河道、桃花峪至东坝头明清河道、东坝头至陶城埠古地面新冲刷出的河道，陶城埠以下大清河至渤海海口等4个不连续的河段构成，这四段河道连在一起构成了黄河现代下游河道。从河流沉积学和河流演变动力学的角度来说，由于1855年黄河铜瓦厢决口，黄河河道边界条件、水流条件发生了重大改变，现代黄河河道自1855年黄河铜瓦厢决口后应该存在一个沉积新接口，那么，这个沉积新接口应该是代表了黄河现代生命的新的起始点，它反映在现代黄河河道剖面上应该在什么部位？对沉积新接口前后的河床物质的研究可以获得哪些治河启示？

　　在黄河整个生命形成的漫长过程中，发生过很多重大事件，单就黄河改道来说，黄河历史上下游改道频繁，黄河有史以来，曾发生过许多次大小规模不同的决口改道，在西起郑州、北至天津、南抵淮河口的黄淮海大平原上，或北流注入渤海或南迁夺淮入黄海，是一条“善淤、善决、善徙”的河流。关于黄河历史上决口改道的情况，根据已有研究，自公元前602年（周定王五年）以来，黄河历史上曾决口泛滥达1500多次，较大的决口改道26次，重大的决口改道9次，黄河小的决口而且决口后又在不太长的时间进行堵复的则不计其数。所谓重大改道，是指决口规模大、黄河水灾波及面广、对民族造成深重灾难、黄河河道发生重大变迁、决口后的河道行水有一个相对稳定历史时间的改道［８～１１］。搞清黄河历史上不同时期决口以及不同时期黄河行水河道的分布情况、并分析决口改道的原因，对于研究和治理现代黄河具有重要的现实意义。关于黄河改道的时间记载以及洪水灾害所波及的范围、损失、影响等问题前人都进行了研究，有了较为明确的说法，这并是黄河断代工程所要研究的内容，黄河断代工程所要研究的是这9次重大改道发生前后在原河道沉积物方面所具有的变化，以及由此所带来的治河方面的启示，其实质是，要把自然的黄河改道看成是人类在大自然这个实验场进行的1∶1比例尺的“原位实验”，通过这个“原位实验”总结出我们研究黄河、治理黄河的某些重要规律、重要发现。它类似于我们黄委进行的调水调沙实验，调水调沙实验也是在黄河现场进行的1∶1比例尺的“原位实验”，总结试验效果时，我们要在已经事先选定好的剖面上进行泥沙方面的研究，通过比较调水调沙实验前后剖面形态的变化，我们可以得出黄河泥沙在剖面所代表的河段在调水调沙实验前、调水调沙实验后河道的冲淤情况、通过对事先选定好的剖面上调水调沙实验前后泥沙颗粒大小的变化分析，我们可以得出调水调沙实验前后剖面所代表的河段调水调沙的效果。两者的区别在于，黄河断代工程学所要研究的是自然发生的而非认人为造成的这种1∶1比例尺的“原位实验”，而且是发生在黄河历史上的古老的事件。

　　黄河断代工程的基本含义是通过对黄河生命发展演化过程中自然发生的重大事件在河流沉积物方面记录的某些重要信息的研究，获得河道发展、演化、河流行水规律（包括黄河下游环境演变）等方面的重要结论、重大启示，以更好地为当代治河服务，实现维持黄河健康生命的目的。

　　2 黄河断代工程的基本研究方法

　　2.1 研究内容的空白性

　　黄河生命发展演化过程中自然发生的重大事件在河流沉积物方面记录的某些重要信息是客观存在的。只是由于学科的分工，各个学科对于河流沉积物以及河流沉积物中某些重要信息研究的重点是有区别的，以水文泥沙专业为例，水文泥沙专业在研究现代黄河时，尽管也要研究古洪水古泥沙但更多的注意力是集中在现代洪水现代泥沙研究方面，对于黄河沉积物方面记录的某些重要信息的研究则主要是近几年至近几十年时段内的信息，反映在黄河河道沉积物厚度方面则主要是河道沉积物表层几个cm或者几十个cm以内，研究的内容主要是黄河来水来沙条件以及在下游河道中淤积特征、冲刷特征，研究时间偏重于当前或者距今小尺度时段的，研究内容偏重于黄河生命的当代面貌；工程地质专业，对河流沉积物的研究主要是集中于地层划分、地层的物理力学指针等工程性质方面，地层划分的时代往往按照地学观点以满足工程需要的第四纪地层为主，第四纪地层按最新的时代来说，全新世（Q4）距今也在万年前后，即使对全新统上段（Q34）地层的研究，也主要是集中在地层的工程性质方面。因此，它的研究时间是大尺度的，研究内容偏重于黄河生命的当代承载性能。对于近百年、上百年甚至上千年的黄河生命沉积物质的研究却是空白的，在河流沉积物研究方面存在着断代问题。断代问题存在的另一原因在于人类历史的短暂性，表现在人类文字产生的滞后性（人类与文字产生的异步性，文字是人类产生很长时段后的产物，中华民族有5000年文明史，而最早的文字甲骨文产生在商代，距今仅3 500年的历史）、历史记载的缺乏性（人类较为完整的、系统的历史记载在东周春秋时代，而此前的2000多年的历史缺乏较为完整的、系统的文字记载）、治河历史文献的非专业性、技术手段的限制性等等方面，这也造成了黄河生命发展演化过程中自然发生的重大事件在河流沉积物方面记录的缺乏。

　　2.2 研究对象的复杂性

　　黄河是一条“多徙善变多泥沙”的河流，是世界上公认的最难治理的河流，河流沉积物质具有复杂多变性。仅就黄河下游而言，地貌上有山东东明高村以上的游荡性河流地貌、有高村至山东阳谷陶城铺之间的过度性河流地貌、还有陶城铺至山东恳利宁海之间的弯曲性河流地貌，反映在河流沉积物质方面，尽管总体上黄河下游处于沉积的趋势，但有的河段局部是以冲刷为主、有的河段局部是以淤积为主、还有的河段局部是冲刷与淤积处于暂时的平衡状态，这些不确定性条件给黄河沉积物质的研究带来了很大的困难。

　　2.3 已有研究方法的局限性

　　黄河断代工程侧重于对黄河河流沉积物的时代、沉积背景、重大自然水害事件发生前后河流沉积物的响应变化、黄河下游环境变迁趋势等方面，其研究手段必须能够达到上述研究内容的要求，而传统已有的研究方法则受到种种限制，例如，一般研究黄河泥沙要进行颗粒分析试验，泥沙粒径级别往往在mm 级，而黄河断代工程所需要研究的泥沙粒径的最小级别是μm级，通过泥沙粒径更小级别的研究，才能揭示重大自然水害事件发生前后河流沉积物响应变化的微观信息和黄河下游环境变迁趋势等方面的微观信息，可见，从研究内容到研究的测试手段已有的泥沙研究测试方法是不相适应的。再比如，地质上的测年一般是通过C14的方法实现的，而C14测年的误差一般也有上百年，对于近代黄河生命（1855年以后的河道）发展演化过程中自然发生的重大事件的测试显然是行不通的。黄河断代工程学从其研究内容到研究手段与传统已有研究方法相比都是一次创新。

　　2.4 研究方法的创新

　　黄河断代工程基本的研究方法，立足于黄河河流沉积物质研究，采用宏观测试手段与微观测试手段相结合、传统技术方法与当代最新技术相结合、充分吸收、挖掘历史、考古、化学、气象、环境等相关学科的研究成果，运用“以今论古”“以古论今”的方法，开展黄河河流沉积物质的时代、沉积背景、重大自然水害事件发生前后河流沉积物的响应变化、黄河下游环境变迁趋势预测等方面的研究，由此揭示黄河生命发展、演化过程中内在规律性的信息，以更好地治理黄河，维持黄河健康生命。下图是基本的研究方法示意图。

　　3 黄河断代工程研究的意义

　　黄河断代工程的研究与当代治河密切相关，例如，1855年黄河铜瓦厢决口是现代黄河历史上发生的一次重大自然事件。1855年黄河铜瓦厢决口后的黄河河道沉积起始接口(断代接口)的研究，可以建立自1855年起河道泥沙沉积的时谱曲线和泥沙粒度特征曲线，进而可以像查化学元素表一样查出下游各个部位的河道泥沙沉积的时间刻度和同期泥沙沉积的厚度、泥沙粒度特征等，还可以提供黄河下游不同的具体河道部位的泥沙沉积的真实速率；对于东坝头至陶城埠古地面新冲刷出的黄河河段，还可以定量计算出该段悬河形成的具体年代，探究悬河形成的机理，运用同样的研究原理，还可以定量研究二级悬河形成问题以及形成的机理。在1855年黄河铜瓦厢决口时，曾形成了较大规模的朔源侵蚀现象，相当于前人在黄河现场进行了1∶1比例尺的黄河河道朔源侵蚀“原位实验”，运用黄河断代工程的研究方法，查清朔源侵蚀的发生机制、规模以及对当时黄河河床泥沙沉积的影响(断代接口)，可以为我们在现代黄河下游河道采用人工的方法造成朔源侵蚀事件、依靠自然本身的力量拉深河槽，冲刷泥沙入海提供依据。再例如，湖相沉积物具有沉积稳定、少冲刷、少缺失、地质信息、气候信息、环境信息等信息保存完整的特点，可以以东平湖为研究切入点，通过运用黄河断代工程学的研究方法，综合研究黄河下游万年以来（重点是五千年以来）古环境（气候、降雨、植被等）的演变过程，进而研究黄河下游古环境演变的趋势，此外，东平湖湖水在二十世纪五十年代末由自然调节转为人工调节，也相当于进行了一次1∶1比例尺的黄河放淤引沙、淤细颗粒放清水的“原位实验”，通过湖水自然调节转为人工调节前后湖相沉积物微观特征的研究，可以为我们在黄河下游进行人工建湖、放淤引沙、淤细放清（水）（与黄河中游小北干流的淤粗放细联合构成了一个上下呼应的、完整的黄河防沙治沙的防御体系）提供依据，研究的关键点在于找出湖水由自然调节转为人工调节所反映的湖相沉积变化的接口(断代接口)，而这个接口是客观存在的，也正是黄河断代工程研究所强调的，是黄河断代工程研究的精髓和核心。类似的例子在黄河生命发展、演化过程中还有许多。

　　4 结语

　　维持黄河健康生命是当代治河的新思维、新理论，在理论上和治黄实践中都有着重要的意义。同时，对于黄河的研究和孜黄实践都提出了更高的创新要求，黄河断代工程正是在这一背景下所产生的，它丰富了黄河泥沙研究的内容，拉大了黄河泥沙研究的时空跨度；它延展了“三条黄河”建设的内涵，强调了“原型黄河”的历史；它丰富了维持黄河的健康生命的研究手段；同时，又提出了黄河研究新的学科增长点，开辟了一个研究黄河的新领域，新方向。相信，随着对黄河问题研究的逐步深入，一批以服务于维持黄河健康生命为目的的创新性成果会越来越多。

　　参考文献

　　［1］黄委黄河水利史编写组.黄河水利史述要［M］.郑州:黄河水利出版社，2003.

　　［2］李国英.治理黄河思辩与践行［M］.北京：中国水利水电出版社,2003.

　　［3］周志芳，李金都.黄河流域地质特征及其环境生态系统演化规律研究［R］.南京:河海大学学术报告课件,2005.

　　［４］齐吉祥，马志斌，王宏等.中国历史.北京：人民教育出版社，2001.

　　［５］冯国超.中华文明史［M］.北京：京华出版社，2004.

　　［６］王雷.中国历史未解之谜全记录［M］.北京：京华出版社，2004.

　　［７］戴逸，龚书铎.中国通史［M］.郑州：海燕出版社，2002.

　　［８］尹学良. 黄河下游的河性［M］. 北京：中国水利水电出版社,1985.

　　［９］叶青超，陆中臣，杨毅芬.黄河下游河流地貌［M］.北京：科学出版社，1990.

　　［10］马国彦.黄河下游河道工程地质及淤积物物源分析［M］.郑州:黄河水利出版社，1997.

　　［11］钱宁，万兆惠.泥沙运动力学［M］. 北京：科学出版社,2003.