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罗开富:天然堤和它的伴生湖

(2020-01-17 10:21:00)
分类: 林超·黄秉维·任美锷·罗开富
天然堤和它的伴生湖
江河在平原段内,沿岸常形成天然堤。我国河流以多沙著名,两岸不仅有天然堤,还有与堤伴生的特殊地貌与水文现象;现在之一,就是沿江形成了不少湖泊。
一、沿江湖泊的形成
沿江地区,除了牛轭湖之外,何以会产生湖泊?依理,江河是水流集中之处,也就是地面最低或较低之处;既然集水,两岸水流应当直接入江,何以流到江边而不入,却在江边潴积成湖?
为了探讨这一形成过程,不妨追索天然堤是怎样形成的,洪水时,河水溢过两岸,岸滨之处,流向和流速发生的变化最为显著,河水所带的物质在此停积最多。等到河水过岸之后,流势减,水中物质少,而地面的堆积也离岸越远而越少。这样,久而久之,近岸之处堆积多,地面高;远岸的地面相对较低,也就是说,沿岸形成了天然堤,堤外形成了与堤平行的浅洼地。
干流有了天然堤,支流流入时就受到堤身阻挡,流速减,河水或者潴在堤外洼地,或者倒流上溯,两者都会形成临时水库,这种实例,安徽省内最为典型。
二、安徽诸湖
淮河由河南省流入安徽省,大致东西向。南北两岸都有不少支流;其中又有不少在入淮之前,潴成了长形湖泊。南岸有城西湖、城东湖、瓦埠湖、高塘湖、女山湖。各湖的形状,简直与大别山区的梅山水库、响洪甸水库、佛子岭水库,一模一样。北岸支流之中,北淝河、浍河、沱河、唐河等,也各在入淮之前蓄成了长形湖泊。
对于这一普遍的支河——“河口湖”,应当作出具有普遍意义的说明,在这里,最有普遍意义的说明,仍然是淮河天然堤对各支流的影响;也就是说,这些湖泊是天然堤截流形成的潴积在堤下洼地的江滨湖泊。
安徽省内,长江沿岸也有许多“河口湖”,现在还存在的,北岸有龙湖、大官湖、伯湖、武昌湖、菜子湖(白兔湖)、陈瑶湖等;距离较远的,有白湖、巢湖。南岸的有东流湖、黄湓湖(城南湖),青阳河下游的沼泽,南漪湖、固城湖,苏皖交界的石臼湖。
长江的沿江湖泊,形状是不规则的;淮河的却是长形的。洼地或谷地水库的形状,决定于潴水面积的轮廓。长江的天然堤比较宏大,堤下的洼地可能较广,支流的谷口可能较宽,湖面也就不限于长形了。
值得注意的是,干流的天然堤既然截蓄支流的河水,依理,每一支流都应受截,都应成湖,何以长淮两岸支流有些成湖,有些不成呢?天然堤依理是两侧对称的,两侧成湖条件应是相等的,何以长江淮河的沿江湖泊,却是一岸多一岸少呢?
淮北与淮南相比,成湖条件有一项相当重要的差异,就是黄河曾经“夺淮入海”(详后)。黄河河身增高很快,高出地面很多;历史上有一段时期,它的下游南移入淮,所带的泥沙堆积在淮北,是黄淮之间的地面,顺溜无阻地向南倾到淮岸;淮河南岸却没有同样的自然过程。此外,淮北的水源,也远不如淮南。这就是说,淮南的成湖条件,优于淮北。至于长淮两者彼此成湖消湖条件的具体差异,有些是地形演变的不同,有些是所携物质的变化,也有些由于地面或地下水流条件形状的不同,也有一些湖泊,已经围垦了或淤塞了;例如,安徽省内长江北岸的源湖、白荡湖等,是最近几十年内消失的。
三、洞庭湖和鄱阳湖
长江自三峡以下,沿岸湖泊众多(包括安徽诸湖),成为我国主要湖区之一,各湖紧靠江边,应与安徽诸湖一样,是长江天然堤截蓄支流所成的。
其中最大的湖,原来是洞庭湖和鄱阳湖,两湖水量之所以特别丰富,主要由于湖水不是来自一条河,而是来自几条河(洞庭有湘资沅澧,鄱阳有信抚赣修)。两湖出口都有山。洞庭著名的君山,对于湖口的收束作用,显然不能与鄱阳的诸山相比。鄱阳湖是从星子镇到湖口镇,山地不断出现;庐山、鞋山、孤山等等,使这一段“湖泊”成为狭窄的河道,坡降大,湖水长年入江,江水一般不能入湖,所以,鄱阳对于长江的洪水,基本上没有调节作用。
与此不同,在洞庭地区,长江南岸开了四个缺口(现在只剩三口),江水能在岳阳湖口以上分流入湖;洞庭有效地调节了江水,又大量地接受了长江的泥沙;它之所以消失迅速,这是主要原因。该湖湖滨所成陆地,是从长江四口向南推进的。今日的洞庭已经明显地缩小,只剩下原来湖面的南部,并填塞了四口之一,成为一些单独的小湖;其中较大的是洞庭东湖、洞庭南湖、洞庭西湖和大通湖。按照这样的发展,今后只凭湘省四水,也就不难填满剩下的湖面了。
洞庭湖的缩小,使长江失去了一个巨大的“调节水库”。过去,曾经有“搬湖上山”的设想,要把洞庭湖全部围垦,另在湘省山区多建水库,借以蓄留原来汇入洞庭的水量,这一设想没有落实,因为:(1)洞庭不仅要容纳湘省四水,而且要容纳江水;(2)湘水不仅能来自湘省山雨,而且相当主要的部分来自四水的中下游和洞庭湖区的雨水。因此,即使把湖搬上了山,也还要解决洞庭地区的排蓄问题,何况现在是洞庭湖自己填塞了,因此,排蓄问题就显得更为突出。
鄱阳湖的填塞过程远较缓慢,湖区排蓄的困难也较轻。
四、有关洞庭成因的讨论
关于洞庭湖的成因和演变,过去有许多争论,有人说它是构造湖,有人说是云梦泽干缩的结果。这里就这两项说法,提出一些不成熟的意见。
首先,洞庭所在盆地(即江汉盆地或江湖盆地,指汉水与洞庭湖之间的湘鄂湖群所在的盆地),看来是构造盆地。洞庭是湖群中的一个湖,位于盆地的南缘,但不是构造运动直接形成的。江湖盆地比洞庭湖大得多。它的北界是金门黄陂,南界益阳长沙,西界宜昌常德,东界黄岗岳阳;区内湖泊群出,河道交织,盆地周围,有些古代岩层的构造体是突然中断的,构造体(山岳)邻近的断崖可以连成直线。盆地东南缘,在洪湖下游江边的赤壁,也是明显的断层崖。
另一方面,这些构造体或岩体又在盆地之内留下断陷的部分,例如,武汉地区的古生代山丘可以看出是与盆围两处的同样构造体相连的。前一处在钟祥附近(盆地北界),后一处在黄石附近(东界)。钟祥武汉黄石这三处的山丘可以连成一条构造体,作西北至东南向,中间的武汉山丘是陷落的遗留体。又如,监利华容附近的山丘(又称华容隆起),也可连接到盆地东南缘的幕阜山,两处山丘都是花岗岩体,岩体的断而复现,是中间陷落的真实反映。
然而江湖盆地的陷落和形成,是很早的(大概有1亿年上下),洞庭湖却是新近的(甚至不到1万年)。假如盆地初成之时曾经成为湖泊,那么这个湖很可能充满了整个江湖盆地,并建造了今日盆地边缘的沉积物(第三纪的或更老的)。物质沉积之时,长江还未形成;入湖的河流(或河流的某些段落)可能是长江的前身。今日的长江既然划开了洞庭与江北诸湖,那么洞庭的形成,最早不过与长江同时,很可能在长江形成之后。
在江湖盆地之内,面积广大(南北100-300公里,东西约400公里)了能还有微小的构造运动;这些运动对洞庭湖的形成和演变,有无促成或干扰呢?从大的范围来说,长江既然穿过整个盆地,降水一直畅流无阻,可见这些微小运动既没抬升了盆地阻滞水流,也没产生过凹陷而扩大水面;反之,湖边的陆地仍在不断增长,表示地基稳定。另据湖南省地震局1973年调查,湘省各河中下游的多级阶地,向湖盆逐渐减少级数或消失;这就反映了湖区沉降的趋势,是有利于湖泊形成的。
值得注意的是,天然堤截流而成的湖泊,往往一条支流截成一个湖,而洞庭(和鄱阳)却是几条支流集汇成一个湖;如果原来地面没有凹陷,就很难设想有什么力量会把各流的河口集汇起来,可见,拗陷是有助于洞庭的形成的。这里只想指出,今日的洞庭,不是建造江湖盆地边缘湖湘沉积的古湖,而是形成在长江之后,基本上是天然堤的伴生湖。
能否假设,古湖后来逐渐干缩成为长江江边的一个湖,然后缩成洞庭湖呢?根据河湖地貌和水文的演变规律,这一设想时不能成立的。
古湖湖水充满整个江湖盆地之际,盆内就没有长江了;或者说,在这广大的水面(>40000平方公里),就无所谓“江”了。如果湖水从此逐渐干缩成为一条河流,那么,不论干缩的细节如何,也不论长江如何与江外的湖泊相接,湖水是在地面最低之处,也就是在河流所在之处,江与湖应当成为一体而不是分家,很难设想,干缩着的湖水,会在残余水体之外(洞庭之外),产生一条完整的河道来;干缩着的湖水,也不能向下侵蚀,挖出一条巨大的长江来。
而且,有一些迹象表明:(1)长江河身不是湖盆最低之处;(2)江与湖早已分家;因此,不可能像上面所设想的,江与湖是同一水体干缩而成的。盆地之内,长江北岸地面今日高出南岸地面2-3米或更多。长江开凿四口(松滋口、太平口、藕池口、调弦口)。由于陆地向湖推进,调弦口现在已不存在。将部分江水流入洞庭,根据当时的记载,是有意牺牲江南而避免江北水患的(湖南省水电局资料室藏有清代某官员的奏折,他在折中反对开凿四口,反对加重江南地区的水患)。既然分水分湖,江面就是高于湖面,符合堤外洼地积水成湖的情况了。
著名的洪湖,位于洪湖城之西,在武汉上游约100公里,湖身紧靠江边,但不在此与江相通,正说明它是堤外洼地的湖泊,洪湖的水源来自湖身上游的长江,湖的出口却在湖身下游的武汉附近。这里的来水蓄水排水情况,都与天然堤伴生湖泊的现象相符。
大小湖泊都证明了长江天然堤外洼地的存在,也说明湖与堤两者的伴生关系。湖水既然潴在堤下洼地,就不能设想一个跨过两岸的湖泊。一旦跨过两岸,就是江湖不分;湖水干缩时,江与湖就是同一水体,而不是现在的两个水体了。不论古籍中的“云梦泽”指的是否“八百里洞庭”,如果它曾经存在,那就只能假设它位于长江的一岸,而不是跨过两岸(“云梦泽”似乎是一个不清楚的概念,它的位置与范围,按古书所载,有七种说法,或者说它在江北,或者说它在江南,或者说它横跨长江南北,或者说洞庭在汉之前称为云梦。本文对此不作考据)。
关于洞庭湖的形成,还有人说,不论云梦与洞庭的关系如何,江湖盆地原是近似闭塞的,像今日的四川盆地一样,那时,这一盆地与今日湖外长江下游之间有一处分水岭;后来,湖里的小河溯源向东侵蚀(加上湖外河流溯源向西侵蚀),穿割了分水岭,才把洞庭引向东流。这一说法最难接受之处在于:(1)穿山成河,应当形成峡谷;现在,洞庭鄱阳之间的长江河道,那里看到峡谷河段?(2)湖里溯源东侵的小河在割穿分水岭之前是向西流的;穿山之后,最多是两水相通,像今日的“湘漓同源”一样,在分水岭之处东西分流;今日的长江那里有西流的河段?什么力量能使这西流河段的河床坡度倒转了,使原向西流之水也向东流呢?不能因此假设该分水岭附近发生了局部性的凹陷性的构造运动从而使河水东引,因为地壳的升降是大面积的,不会专发生在长江一段;(3)短小的河流,竟然能溯源穿割大山,是值得怀疑的;源头实际水量之小,与假设侵蚀力之大(割穿分水岭)是矛盾的。
五、天然堤和伴生湖的阶段发育
天然堤的伴生湖的演变过程,根据我国各地情况,似可分为三个阶段,暂称为:初期、中期、后期。在初期阶段,堤已建成,但湖泊仍未发育完好;中期,湖泊已普遍发育;后期堤身继续增积扩大,消灭了堤下洼地和湖泊。初期的典型,可用广东东江在东莞地区的“埔田”为例;中期可以长江下游或淮河为例;后期可举黄河下游为例(伊洛河口以下)。
长江和淮河,上文已经谈过,这里不再引述。下面,试谈初期的东莞埔田和堤下湖泊已经消灭了的黄河下游。
1.东莞埔田。广东的东江自惠阳城下,大致向西流;石龙镇以下,分为南北两枝,东莞县境主要在南枝的南侧。
县境的北部是一片季节性水淹的地面,延伸直到江岸;多数地面已用作稻田,称为埔田;有些埔田是常年受淹的。
水淹的原因,仍然是地面水流受到东江天然堤的阻截,就在堤下洼地积而不流。固然,人工筑堤加速了阻截水流的作用;不过,即使水流穿过堤身而入东江(例如寒溪水),河水也受堤身的收束而在堤外潴积起来,大水年份,积水也会上溯支流,从而扩大了埔田的范围。
埔田主要在洪水期间受淹,这说明堤身的阻水作用还不完善(还不是全年阻水),堤下湖泊仍未发育完好;这些,可以理解为堤下湖泊初期发育的特征。
石龙以下,东江北枝的增城县,沿江也有季节性水淹的田亩,当地称为“低凼田”(凼音荡,表示水潭),应与东莞的埔田划入同一发育阶段。
东江南岸,在惠阳县境接近东莞县境之处,有一条支流铜河,河口是一大片季节性水淹地区,称为潼湖;它的形成过程与埔田低凼田相似。40多年前,潼湖沿岸是沼泽,中间是小湖;现在,全部已垦为潼湖农场,耕地有20多万亩。
2.黄河下游。黄河天然堤规模之大,是举世无双的,它的建造速度,是首屈一指的。河流所在,应是地面最低之处,但今日的黄河河身,却是黄淮平原最高之处,而且成为一条明显的分水岭。黄河以北,水流汇入海河水系,以南,汇入淮河水系。淮河北岸各支流,事实上是流在黄河天然堤南侧的堤面;汇入海河的河流,流在黄河北侧的堤面。
可以设想,黄河天然堤的发育过程中,在它类似今日长江的阶段时,堤下也必然有湖泊,或者连成一片,或者分别成为黄河当时支流的“河口湖”。当时,黄河仍是集水河道(不是分水岭);后来,天然堤继续加高,河水所含泥沙不仅逐渐淤塞了堤下洼地和湖泊,而且改变了地面的倾向,迫使黄河的支流倒流,流向黄河转为从黄河分流。黄河在伊洛河口以下700多公里之间,现在不但没有支流补充水源,而且河水从堤身两侧渗出;黄河的流量在这一段是向下游减少的。
历史的记载很清楚,黄河下游原是向北流入渤海的(当时的黄河口接近今日的海河口);但在1194年却向南夺淮河而入黄海;再过600多年后,于1885年恢复向北流入渤海(造成今日的黄河口)。这就说明,黄河由于河身迅速加高,在12世纪末已经成为黄淮平原堤下积水成湖这一现象,在人工堤中也会出现。例如,我国南北大运河在山东江苏段内沿河东岸筑成长堤之后,堤外原来流入运河的水流就沿堤潴成一系列的湖泊。根据历史记载,苏北过去的泗水城,由于运河筑堤而淹没在洪泽湖内。人工堤下湖泊的形成,更证明天然堤下积水成湖的可能性和普遍性。
国外也可见到天然堤下伴生着湖泊。例如,多瑙河在铁门以下(Eissen Tuer),北岸逐渐出现长形湖泊,或与多瑙河垂直,或与它平行,最下游的几百公里(在罗马尼亚和苏联境内)堤下湖泊发育得更好。密西西比河是天然堤最初提名之处,其右岸支流红河的下游沿岸各湖和三角洲上各湖,有些四周有天然堤,有些只有一边靠堤,都可与我国的堤下湖泊划入同一类型。法国罗讷河三角洲上各湖,也是如此。
堤下湖泊都是浅的(除非大到像洞庭湖那样,可以由于局部沉降而加深);一般都是“河口湖”,水中物质丰富。从演变过程来说,湖的寿命是短暂的;从养殖或其他利用来说,都可划入富营养湖。所以,广东的埔田是肥源充足田地之一;长江中下游的湖区,农业发达,称为鱼米之乡。
形成堤下湖泊的作用,既然最后可以消灭湖泊,而且整个过程是短暂的,那么要利用水面来养殖,或利用洼地(湖泊)来蓄洪,就应注意挖浚,作为延寿的措施。反之,如果要围湖耕垦(像过去的“搬湖上山”),就应有全面的周到的防洪规划,还应从全面的经济利弊去衡量得失。
长江与黄河相比,仅从水利上说,长江优越的多;防洪,灌溉,养殖,航运,更是如此。这固然反映了气候的差异,但也说明了有无湖泊的差异。从综合经济的前景来说,甚至从环境改善和风景条件来说,有湖泊总比没有好,黄河流域和华北西北省份是少雨地区,年雨量年径流都有较大的变幅,防旱防洪灌溉都需要蓄水。在这些地区,不仅要保护现有的湖泊,而且要建造更多的人工湖泊。
也应看到,堤下长年有湖,就使堤的外侧内侧经常“泡”在水里,这是动摇堤基不利于固堤工程的,对于伴生着湖泊的河堤,必须加强护堤措施。
[本文曾发表于《第二次中国海洋湖沼科学会议论文集》,科学出版社,1983年]

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