洪水泛滥与堤防的演变
一、“前后果关系”地理观的简化“自然世界”古代人类的生存必须直接依赖水，这对古代人类生存的最大威胁是洪水和动物的入侵。他们从记忆中得知,过去的某月某日某个时辰,在什么方位多么远的地方,发生过什么事情有可能危及当地人的生存,或者曾经有人遇难,于是往后的某月某日某个时辰,还是在那个地方,依然会发生同样的事情,如果又有人恰巧又来到那个地方,那就会遇到同样的凶险。其实,《周易》的地理思想一直延续到现在还相当盛行,如用归类统计的办法,推算过去的自然地理现象发生发展的所谓“规律”,然后借以预测它未来发展变化的动向,其前提依然是认为自然世界只有机械重复,没有发展变化。20世纪以来特别流行的地理思想,是所谓的“发生学原理”及其“因果关系分析”,把地理环境开放系统中的“气、水、土、生、地”的相互关系及其发展变化,简化为“(前)因(后)果关系”。其实,把自然界十分复杂的“气、水、土、生、地”的相互关系,简化为两两相对的因果关系,这种思考仍然落在《周易》的八个方面之间两两相对的“八八六十四卦”的框架之中。简单“(前)因(后)果关系”分析,导致人类在“征服自然”的种种斗争中陷入困境。例如,既然是洪水泛滥酿成洪灾,那就筑起堤防抑制洪水泛滥;若干年后该地又出现漫过堤防的洪水泛滥,于是就再加高加固堤防……显然,这仅仅是要预防过去已发生过的洪水,并非要防御未来将要发生的洪水。所以,时至今日,所有曾发生过洪灾的地方,虽然一年复一年地进行工程建设,但依然面临着洪水侵袭的威胁。其实,就以某个地点的洪水侵袭而言,虽然每次洪水泛滥侵袭聚居地及田园禾苗等基本上都是一样的,但每次洪水的由来及其洪水过程却总是有变化的;同样的洪峰流量,但在洪水侵袭地点的最高洪水位却是有变化的(见表1)。某地多次遭受洪水泛滥侵袭,但其堤防的决口位置经常也是有变化的,甚至是捉摸不定的。二、现代的提出了现代的人类学思想随着高新技术的应用日益增多,与“系统”分析及“过程”研究等的加入,使现代的地理学思想与过去相比,发生了十分重大的变化。地理科学的核心问题是人类生存(地理)环境在发展变化,人地和谐与可持续发展。(一)与其他地区的地理成因人类的“生存环境”即“自然环境”或称“地理环境”,由“气、水、土、生、地”的物质与物质运动及其复杂的相互关系所构成,其最显著特点之一是世界各地的“气、水、土、生、地”的物质与物质运动及其复杂的相互关系(即地理环境结构)有着很大的差别,其二是世界各地的地理环境的发展变化也有着重大的差别。因此,一个地区的地理环境的科学研究,不能代替在另一个地区的地理环境的科学研究;一个地区的地理环境科学研究的成果,不宜用于指导另一个地区的自然资源的开发利用与自然环境的建设性改造。(二)“复合”叙事的“最大”法源于《周易》关注人周围自然界的八个方面(天、地、雷、风、水、火、山、泽,即“八卦”)以及八个方面之间的相互关系(即八八六十四“卦”),以叙事或示凶吉,或先叙事而后示凶吉,或先吉凶而后叙事,或叙事又吉凶,或混而有之,主要用以预告行为人将遭遇的“凶”或“吉”。现代自然地理研究人周围的“气、水、土、生、地”的物质与物质运动所构成的复杂多样的地理环境及其发展变化,仍然是围绕着人类生存的安全与健康、生活质量的提升以及人类社会的发展而展开的。所以,现代自然地理学的根本依然是“以人为本”。(三)干旱半干旱地区的河流改造和发展应当有足够的多样性人与自然实现和谐,最基本的道理就在于人类在自然界的攫取不超过自然界维持正常自然过程所必需的物质与能量的流通。对于特定的自然地理环境而言,“维持正常自然过程所必需的物质与能量的流通量”通常有一个“极限值”,超越了这个极限值,自然地理环境就会发生重大的变化,以至于人类的生存都会受到侵害。例如修建水库,提高水资源的利用率,在多雨地区能达到预期目的,但在干旱少雨地区将产生相反效果,原因就在于干旱少雨地区入库(相当于湖)水的流通量很小,水库水的换水周期过长,水的利用价值与水的利用率也将大大下降,与此同时还会导致库下游的断流。人们知道干旱地区的盐湖水很难利用,但没有想到在干旱地区建一个水库,竟然就是建了一个未来的盐湖。“因地制宜”的基本依据就是上述地理环境所具有的两大特点,即世界各地地理环境的差异以及世界各地地理环境的发展变化的不同。尼罗河上游的水利工程,曾导致尼罗河下游流量大减,甚至有时断流。黄河也是如此。在自然状况下,干旱半干旱地区的河流,本来就较易发生断流,称之谓“间歇性河流”。这就产生了一个新问题:干旱半干旱地区的某一条河流,要保持多大流量才能不发生断流?应该说,不同的干旱半干旱地区及其不同规模的河流,维持不断流所需最低流量是有一个“极限值”的。“因地制宜”就是要根据具体情况做具体分析。(四)自然资源开发利用与环境优化建设的科学规划人与自然实现和谐的关键,就在于充分调查目前该地自然地理环境的基本特征,查明“气、水、土、生、地”多方面及其互相之间的物质与能量交换的流通量的“极限值”,然后再进行自然资源开发利用与环境优化建设的科学规划,实现该地未来相当长时间内的人与自然和谐及可持续发展。三、“自然地理学”的创新与发展(一)自然生境研究不断深化与创新的需要“自然地理学”源于《周易·系辞》所言:“仰以观于天文,俯以察于地理,是故知幽明之故”。随着人类对“天”“地”的观测技术与精度的不断提高,以及观测资料的积累,人类对自然地理环境的认识水平也在不断地提高。其中,“观测技术与观测精度的不断提高”,既是自然地理环境研究不断深化与不断创新的需要,也是自然地理环境研究不断深化与不断创新的依据。世界人口不断增多,人类消耗的自然资源总量越来越多,与此同时人类生活质量要求不断提高,对自然地理环境的稳定性与舒适度的要求也越来越高,给自然地理环境科学研究者提出的新问题越来越多、问题的难度也越来越高,这就需要自然地理科学研究不断创新不断提高。(二)加强模范保障和环境保护,提高水循环能力自然地理科学研究对人类社会的进步贡献很大。在我国古有“都江堰工程”创造了《史记》中所述的从此“水旱从人,不知饥馑,沃野千里,世号陆海,谓之天府也”;特别是20世纪50年代以来,在全国大力发展水利事业,从此几十年无大洪水泛滥灾害,几十年全国性的农田建设与低产田改造,中国北方的治沙治荒,传染性疾病(如血吸虫病)的防治等等,为我国的繁荣富强奠定了基础。如苏北平原由于历史上的“淮河失修”与“黄河改道南徙夺淮”等,曾导致苏北平原洪涝灾害连年不绝,以及经济萧条与贫困落后。新中国成立以来,在苏北平原大兴水利与稳产高产农田建设,发展养殖业,植树造林,滩涂开发与自然保护区的建设等,已使苏北平原变成江苏乃至国家的粮仓。但是,若干地理环境研究的认识也曾导致我国的地理环境建设有过失误,如在干旱少雨地区推广水库建设;再如在江苏实施“引(长江水)江济太(太湖)”工程,工程实施5年来累计已有87亿立方米长江水直接进入太湖,2006年曾在总结报告中说该工程提高了太湖水环境的承载能力,支撑了流域经济社会的可持续发展,有力地保障了太湖流域供水安全,缓解了太湖周边地区用水紧张状况,但是2007年5月底却在太湖出现了蓝绿藻爆发,数以百万计的民众陡然发生饮水困难,究其原因在于“引江济太”工程对太湖来说是引水倒灌而已,并没有改变太湖流域的水循环模式。经验与教训的积累,迫使地理环境工作者,要不断创新认识和做更多的社会实践。(三)人类面临的环境危机日益增多美国前副总统戈尔于1977年出版了一本专著叫《濒临失衡的地球》,他认为人类的追求已超越自然的承受,为此不仅许多老的灾害问题依然存在,如洪涝、地震、沙漠化等,却又出现了许多新的灾害问题,如水土流失、水和空气污染、热带雨林毁坏、杀虫剂超量使用、物种灭绝、垃圾成山、臭氧层变薄、全球变暖等,它们共同构成对人类的“环境危机”。2006年1月2日有关报道,据来自95个国家的1360名专家的评估,人类生命支持系统的60%已经毁灭或者已处于崩溃之中,随着另外26亿人口的增加,到2050年地球生态环境将进一步恶化。目前海洋和森林对碳的吸收每年达到30亿到35亿吨,而每年排到空气中的碳达到了70亿吨。如果目前的趋势得以维持,这将使每年的碳排放量达到140亿吨,最终导致温室效应失控。(四)对全球变色的预测当前,全球变暖已成为事实,但全球各地的“变暖”在时间上有先有后,在程度上有高有低,特别是全球各地“变暖”的地理环境效应也有着很大的差别。我们的研究认为,当前的全球变暖并非由地球接收到的太阳辐射能量的变化所造成,而是由地球接收到的太阳辐射能量,通过地球表面的热辐射,在地球表层重新分配所造成:有更多的地面热辐射被近地层大气截留,于是近地层大气增暖了,而其更上层大气则必定降温了;另一方面,化石燃料的燃烧所释放的能量并没有被再埋藏起来,人类活动造成的地表对太阳辐射能的吸收也在增加。所以,当前的全球变暖根本不同于历史上曾有过多次的时冷时暖的变化,也就不能用过去气候变化研究所用的方法,来分析预测当前的全球变暖及其地理环境效应的动态与趋势;当前的全球变暖不会引发全球的气候系统发生重大变化,最明显的将是各地的地理环境某些因子,出现过去少见的“极端值”,在地理环境效应方面主要是增强了不稳定性,以现有的认识水平,对种种突发的变化难以预测。如2006年8月四川与重庆市的高温大旱,重庆綦江地区出现44.5℃,创下55年来的最高气温记录。全市共有28个地区最高气温超过40℃,7个地区最高气温超过43℃。特大干旱在重庆市造成的直接经济损失达28.7亿元,760多万人饮水困难。长江重庆段遭遇110多年来同期最低水位,大片河床裸露。2007年12月,南京市连日浓云密雾,全月只有49小时的太阳光照。2008年1月10日到2月初,我国发生罕见大范围雨雪天气,有12个省区的降水日数突破极值,南方数省出现近半个世纪以来罕见的雨雪冰冻灾害,江西与贵州诸省连日冻雨,自北向南普遍出现了50年一遇的冻灾,湖南省连日的严寒使洞庭湖国家级自然保护区往日的烟波浩淼变成一片冰天雪地,数万只候鸟面临生存危机,仅湘鄂皖黔四省受灾人口就达五千余万。这次奇灾造成直接经济损失超过上千亿元。