明朝大名府遭受破坏后城市的重建工作

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：The reconstruction of the destroyed city floods of the Daming Prefecture during Ming Dynasty

古洪水重建与气候机制研究：以北宋故都Daming Prefecture为例，通过AMS 14C和考古测年建立时间框架，结合花粉组合（如30.8%木本花粉）、颗粒大小（46.1%细粒含量）、磁敏感性等指标识别古洪水层（第2、5层），估算极端洪水深度达2.1-3.3米，揭示弱厄尔尼诺与赤道辐合带北移是主要驱动因素。为华北平原防洪工程提供科学依据。

　　

杜天宇|任学彦|严俊霞|李月聪|吴月杰|谢明霞|郭少青|吕伟|杨楠|徐青海|李冰|李华勇

河北师范大学地理科学学院，中国石家庄050024

摘要

在全球变暖的背景下，极端气候事件的频率正在增加。

由于洪水发生频繁且对人类社会影响广泛，它们仍然是一种主要灾害。目前的观测数据不足以约束罕见的高强度洪水事件，因此重建长时间尺度的古洪水尤为重要。大名府曾是七个朝代的首都，在北宋（960–1127年）时期作为“北京”，具有重要的军事地位，但在明朝（约1400年）时被洪水灾害摧毁，保留了古代洪水的沉积物，这些沉积物为重建古代洪水提供了宝贵的材料。通过AMS ¹⁴C和考古年代测定，我们确定了古洪水的准确时间框架。除了现场岩性特征外，我们还利用花粉、粒度和磁化率等指标确定了第二层和第五层中的洪水层。值得注意的是，细粉砂（46.1%）、有机物（4.7%）、树木和灌木花粉（30.8%）、松树（27.2%）以及蕨类孢子（46.5%）是识别该地区古洪水事件的关键标志。根据终点高程法估计，摧毁这座城市的极端古洪水深度至少为2.1–3.3米。此外，我们发现该地区的古洪水主要受弱厄尔尼诺现象和热带辐合带北移的影响。这为该地区未来建设水利设施、采取防洪措施和防止土壤侵蚀提供了科学依据。

引言

目前，全球变暖及其环境影响是科学界和政府部门关注的主要问题。由于气候变化不稳定，各种极端自然灾害频繁发生，包括极端干旱、暴雨、洪水、海平面上升、冰川退化和永久冻土融化（例如Agha Kouchak等人，2020年；Mbokodo等人，2020年；世界经济论坛，2023年；世界气象组织，2023年）。其中，洪水由于发生频率高、影响范围广，已成为影响人类生活和生产的主要灾害之一（Jongman，2018年），威胁着人类生命、农作物、住房和其他基础设施（Suwarno等人，2021年；Tabari，2020年）。根据慕尼黑再保险公司（Munich，2022年）的最新研究，2018年至2022年间全球洪水造成的损失高达3000亿美元。中国东部季风地区居住着约95%的人口（Chen等人，2018年），也是经济活动的主要集中地，同时是一个对气候敏感的区域。近年来，由于气候波动频繁，极端降水事件也时有发生。仅2023年，全国就有29个省（包括自治区和直辖市）受到不同程度的洪水影响，共计5278.93万人受到影响（中华人民共和国水利部，2024年）。因此，研究洪水灾害的频率和规模、预测其未来趋势以及理解其气候机制已成为维持人类社会发展的紧迫任务和关键因素。为此，通过进行长时间尺度的古洪水研究，探索洪水的演变模式以及气候驱动机制与环境变化之间的关系至关重要。然而，直到16世纪，测量气象要素所需的仪器才逐渐被发明（环境百科全书，2023年）。记录时间太短，无法预测低频或罕见的洪水。因此，寻找地层/沉积物中不寻常洪水的证据、探索其气候影响以及重建古洪水的水位/体积等方面尤为重要。

华北平原是中国三大平原之一，是重要的粮食生产区和人口密集区。同时，它具有典型的温带季风气候，降水量变化大，容易发生洪水。在历史上，这里人口众多，农业发达，文化繁荣，是研究洪水灾害发生规律及其对人类生活和生产影响的典型区域（Ge和Wu，2019年；Shi和Dong，2018年；Zhang和Yin，2012年）。目前，对华北平原历史时期古代洪水的重建包括探索古代洪水的气候背景和影响因素（Chu和Zhao，2013年；Fang等人，2013年；Li等人，2019年；Li等人，2020年）；研究洪水对历史时期人类生产和生活的影响以及古代人类的应对策略（Gao等人，2023年；Xiao等人，2014年；Zhang，2012年）；以及通过识别地层记录中的沉积周期来确定历史时期古代洪水的频率和规模（Liu等人，2023年；Ma等人，2016年；Wu等人，2019年）。然而，大多数上述研究基于历史文献。然而，文献中的大多数记录都是片面的定性描述，甚至来源之间存在不一致之处。例如，历史洪水灾害的描述主要使用“水”、“洪水”、“堤坝决口”和“溢出”等模糊术语（Li，2005年；Luo，2006年），定量分析有限。因此，华北平原的定量或半定量古洪水重建仍然很少。

北宋时期的大名府在明朝早期被洪水摧毁，为研究河北平原的古洪水及其气候影响因素提供了宝贵材料（大名县地名志编纂委员会，1994年；Gu，2005年）。因此，基于三个AMS ¹⁴C年代数据和考古文物的年代测定，本研究建立了古洪水的年龄-深度框架。通过利用花粉和粒度等环境代用指标，本研究揭示了影响该古洪水发生的主要气候因素。此外，还使用终点高程法重建了古洪水的水深。这项研究为区域防洪和减灾提供了科学依据，特别是对于控制低频和高能量洪水，也为土壤侵蚀控制和城市选址提供了参考。同时，它还为重建平原地区的古洪水水位和洪水流量提供了方法论见解。

区域背景和地点描述

研究区域位于华北平原的中部和南部，毗邻山西、山东和河南省份，属于河北省邯郸市大名县（图1a–1c）。邯郸市整体地形西高东低，呈阶梯状下降。以京广铁路为界，西部是中山丘陵地带，东部是华北平原（Wang，2019）。

邯郸地区

采样和年代测定

采样点位于2021年10月中旬，位于邯郸市大名县双台村大名府遗址一期TN01E02勘探区西侧墙体（36°19′1.2“N，115°13′15.2”E，海拔40米）（图2）。剖面厚度为298厘米，采样间隔为2–3厘米。剖面的主要岩性为粘土、粉砂粘土和粘土粉砂。共收集了148个样本。

粒度、有机物和磁化率结果

粒度结果显示，整个剖面（0–298厘米）的沉积物主要是中粒粉砂，含量大多在10.8%到33.6%之间，其次是粗粒粉砂和细粒粉砂，平均含量分别为24.6%和23.1%。灼烧损失结果显示，有机物含量在0.8%到7.2%之间，低频质量磁化率χ_lf在41.9×10^?8到135.2×10^?8 m³/kg之间，平均值为68.5×10^?8 m³/kg。

确定摧毁城市的古代洪水

为了进一步表征摧毁城市的古代洪水的沉积特征，我们分析了整个研究剖面。在剖面的第8单元（298–219厘米）中，花粉组合主要为草本植物。尽管苋科植物的比例变化较大（14.9–50.4%），但粒度、磁敏感性和灼烧损失共同表明沉积环境较为稳定。该层由棕黄色粉砂粘土组成，含有较高的松树（13.5%）和蕨类植物

结论

基于现场观察、花粉和粒度数据，对大名府遗址进行了古洪水重建，并探讨了影响该地区古洪水发生的主要气候因素。得出以下结论：

(1)

综合多代用指标分析表明，第5单元（104–126厘米）和第2单元（12–24厘米）反映了低地平原洪水沉积的典型特征，表现为松树花粉、蕨类孢子和有机物的较高比例

CRediT作者贡献声明

杜天宇：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，软件使用，数据分析，概念化。任学彦：方法学研究，数据采集，数据分析。严俊霞：监督，数据分析，数据管理。李月聪：撰写 – 原稿，方法学研究，数据采集。吴月杰：撰写 – 原稿，软件使用，数据分析，数据管理。谢明霞：数据分析，数据分析。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备这项工作时，我们使用了ChatGPT和DeepSeek来改进英文表达。使用这些工具后，我们对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（42271158）、河北省社会科学基金（HB23KG001）、河北省自然科学基金（D2024205036）和河南省自然科学基金（252300420280）的支持。