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古村落中的雨洪利用生态智慧:以山西贾泉村为例

2020-03-28王晓军赵雪荣田晋嘉

湿地科学与管理 2020年1期
关键词:风化层雨洪人工

王晓军 赵雪荣 田晋嘉

(山西大学环境与资源学院,山西 太原 030006)

山西东南部与水资源丰富的中国南方不同,历史上这里的村落为解决水资源不足问题,积累了丰富的雨洪利用的生态智慧,这些生态智慧至今仍有大量遗存,值得我们学习和利用。从根本上说,所有人类利用水资源(包括河川径流、地下水等)的智慧,都来自雨洪古代中东的钠巴特人在涅杰夫沙漠把从高地汇集的水径流由渠道分配到各个田块,或把雨水汇流到窖,在旱季用于浇灌农作物。中国传统上雨洪利用的智慧不仅直接利用雨洪的原始形式,而且充分利用其转化为风化层的水分。根据历史记载,我国在秦汉时期就有修建涝池、塘坝拦蓄雨洪利用,通过遵循自然规律对雨洪进行人为干预,使其就地入渗或汇集蓄存并加以利用,传统利用雨洪的生态智慧极其丰富。

现代以来,人类为了应对日益严峻的水资源缺乏问题,关注生态伦理问题(Leopold, 1968),有学者尝试用社会生态系统的观点解决水资源不足的问题,有学者提出要重视生态智慧(Naess, 1973),促进人与自然可持续发展。目前,中外学者逐渐接受了视雨洪为宝的观点,关注如何使雨洪得到充分利用,保证流域生态功能健康。从生态学角度看,问题核心是全部降雨就地入渗拦蓄,这实际上是雨水的主动利用。如以澳大利亚墨累-达令盆地为典范的蓄水范式努力使雨洪贮存在流域中,含水层蓄水恢复,盐渍化得到逆转(魏晓华等, 2009)。从地球关键带的角度,将研究扩展到风化层-生境-大气连续体,实现了风化层和生境的有机协同(Guo et al, 2016; 朱永官等, 2015; NRC, 2001)。生态基础设施(俞孔坚, 2015)以及流域生态结构等应用,都通过强调风化层对雨洪的调整来促进生态系统的健康(Kravčík et al, 2007; 王晓军等,2017)。从河溪生态系统的角度,对遭受破坏的河道和溪流进行整治,维护河溪生态系统的平衡和稳定(高甲荣等, 2002)。还有学者从小流域的河流、湖塘等地形调蓄结构对雨水的蓄积方面提出具体的治理建议(Dai et al, 2004)。

上述现代对雨洪的利用与中国传统生态智慧十分相似,都是人类在与水相处及对水的利用过程中,所蕴含的人类与自然和谐相处的智慧(颜文涛等,2016; 刘华斌等, 2018)。然而,现代的人们越来越忽视对传统雨洪利用方式所蕴含的用水生态智慧的保护,长此以往,不利于社会的可持续发展。因此,我们需要挖掘中国传统水生态智慧,加快对其生态湿地文化的保护(杨永峰等, 2019;康晓光等,2017),对缓解乡村水资源缺乏的生态困境具有重要的现实意义。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于山西省泽州县传统村落贾泉村(图1),村域东西长4 km,南北宽3 km,该村域海拔853~1 014 m,地势东北高、西南低;村东为山地,上部为土石山区,中部为粘质红黄土,下部为壤质黄土。气候类型为半湿润温带大陆性季风气候,年均降水570 mm,降雨集中在6、7、8月。本村铁矿资源丰富,缺乏地表水和浅层地下水,无可用水井,村庄住区用水依赖7个小型人工湖泊。

明清以来,本村都是千人左右的大村,目前有3 000多人,耕地面积250.87 hm2。本村为中国传统村落和中国历史文化名村,试图发展乡村旅游。

1.2 研究方法

使用无人机测绘方法获取村庄高清正射影像图和1:500地形图,在ArcGIS10.2软件环境下,以研究区高程点值的SHP文件生成的数字高程模型(DEM)作为研究底图。

采取参与式地理信息系统方法(PGIS),获取并还原明清时期贾泉村传统雨洪集蓄利用系统信息。结合历史资料获取庙宇、小型人工湖泊的基本信息,通过实地考察集蓄水设施的遗存并获取传统雨洪集蓄的利用方式。从生态学视角,分析传统雨洪集蓄利用的生态合理性及传统生态智慧的现代遗失过程。

2 结果与讨论

本研究还原了明清时期该村先民的雨洪利用系统的生态智慧(图2),从生态学的视角,评价了这一系统的生态意义,并且探讨了该村60多年来传统水生态智慧的遗失过程。

2.1 传统雨洪集蓄利用系统的还原

该村雨洪集蓄利用系统包含雨洪收集、雨洪蓄积供水和雨洪排泄3个子系统。

2.1.1 雨洪收集子系统如图2右侧所示,雨洪收集子系统由村东部山地集水槽、主汇水区及次汇水区组成。这里海拔为880~1 014 m,中上部为土石山区,植被类型以辽东栎林为主。先民在土石山下部与粘质红土的丘陵地带交接处沿山体等高线开挖了长4 800 m、宽0.3 m、深0.5 m的集水槽。集水槽以上的山体为汇水区(图2中的斜纹阴影部分),面积为274.7 hm2,其中,在山地上部由土石山和粘质红黄土构成的汇水区,我们称为主汇水区,由红粘土构成的汇水区为次汇水区。集水槽通过截获顺山势而下的地表地下径流,并在该村东北侧缓坡上部汇合,然后流入村东北角的东泊池。

图2 明清时期贾泉村雨洪集-蓄-排系统复原图Fig.2 Recovery map of the harvesting-suppling- drainaging system of stormwater in Jiaquan during the Ming and Qing dynasties

2.1.2 雨洪蓄积供水子系统明初,该村先民共开挖了7个小型人工湖泊和1个渗水坑(图3)。其中,除黄树岭泊池为孤立存在以外,其余6个小型人工湖泊和渗水坑都通过或明或暗的水渠沿街道连接。村内每个院落几乎都有水窖收集本院落内的雨水,它们共同构成全村雨洪蓄积供水和排水系统,体现了该村先民以蓄水为主、排水为辅的生态智慧。

村东部雨洪收集子系统截获的雨洪汇集到村东北角的东泊池,其最大储水量约为1.5万m3。其出水口有3处:第一处位于池西侧东岭庙地下涵洞,当泊池储水量达到涵洞高时,水经东岭庙西侧墙角而出,沿街将东泊池水引入链春池;第二处出水口略高,将一部分水顺山势沿北侧明渠注入后泊池;当泊池储水量几乎达到池顶时(洪水季节),泊池水溢出第三处出水口,灌入小型人工湖泊西南侧的村庄街道。

链春池、后泊池、西泊池等小型人工湖泊分别可储水约1.0万m3、0.6万m3、6.2万m3,池水直接供村民使用。

图3 明清时期贾泉村雨洪蓄积供水子系统与雨洪排泄子系统Fig.3 The stormwater supplying subsystem and draining subsystem in Jiaquan during both Ming and Qing dynasties

蓄水、供水和排水系统的功能并非完全分离,在蓄积供水子系统中,上述4个小型人工湖泊以蓄积供水为主,兼有蓄积供水和排水功能的泊池有长泊池、黄树岭泊池和南泊池,只有村西南角的南阁渗水坑完全用于排水。

2.1.3 雨洪排泄子系统如图3所示,当西泊池水位达到一定高度后就到达长泊池,这一小型人工湖泊储水1.2万m3,无出水口,多余的水或下渗或蒸发。村内院落流出的雨水汇入街面流水,一部分街面流水汇入村外南侧南泊池,储水约2.0万m3,也无出水口;一部分流入村西南角的南阁渗水坑,入坑前,水流过一片水口林,然后穿过南阁下的暗涵,从主殿后墙下部的涵洞口流出,在渗水坑中完全渗入土壤。但因年代久远,村街巷变动剧烈,现在只能大致辨别雨水的流向。另外,黄树岭泊池为孤立小型人工湖泊,收集小型人工湖泊周边的雨洪,可储水约0.6万m3。

据本次土壤观察发现,在南阁主殿后墙以下,即从渗水坑往坡下,土壤质地从村庄座落处的粘质红黄土突然成为壤质黄土,如图3左下角所示为大致分界线。渗水坑在壤质黄土中极易下渗,并向四周运动转移,滋养下部农田;而其它泊池处在粘质红黄土之上,下渗缓慢,有利于蓄水。可见早在明初,该村先民们在村庄选址时,就了解不同水土生态特性的相互匹配。

2.2 雨洪集蓄利用系统评价

明初形成的这一传统雨洪集蓄利用系统是该村先民通过顺应当地气候、地形、地势、生境、风化层等自然要素特征,利用传统风水文化智慧而构建的,是一套有机耦合了集水、蓄水、排水等生态功能的文化生态系统。该村先民不仅智慧地建成这一传统雨洪利用系统,还利用后代对文化传统和宗教的敬畏来规范其行为,确保后代能够自觉维护这一系统的正常运行,例如,在村庄进出水关键的小型人工湖泊处分别建设东岭庙、南阁等,保证进出水口的规格大小不被破坏。

这一系统组成要素包括汇水区、集水槽、小型人工湖泊、南阁渗水坑、街道、庙宇、林地等。该村先民雨洪利用文化智慧中蕴含着厚重的生态系统思想。从生态系统的视角,湿地系统实际上是一种生态耦合关系,这种协调的生态结构及其稳定的水分行为关系使流域生态功能得以发挥,为该村提供了源源不断的“活水”。雨洪集蓄利用系统上游的“汇水区”地处土石山区,其特殊的物质组成与时空结构,决定了它如同巨大的“天然水库”滞蓄雨洪。如图4所示,降水被生境层截留一部分后渗入风化层,风化层表层为土壤和岩石碎屑,透水性能好,水分会沿着风化层表层向下渗流,与剧烈降水时可能形成的地表径流一起,在汇水区下部持续不断地汇入人工开挖的集水槽中。

集水槽中的汇水在流向村落时,集水槽还在持续汇集着沿途风化层中的渗流,水量只增不减。当汇水到达村东北角的一级蓄水人工湖泊后,分4级经东泊池、链春池、西泊池、长泊池为村落提供雨洪水资源,雨洪水资源通过小型人工湖泊中塘泥、水生植物和微生物等的沉淀、分解、吸收等物理、化学和生物净化过程,为整个村落提供健康用水。同时溢出小型人工湖泊出水口的水(洪水季节)及村内院落流出的雨水沿着街道一同汇入南阁渗水坑、南泊池渗入土壤,增加了土壤的含水量,利于耕作,实现“灰水”资源的充分利用。

图4 汇水区水分行为剖面示意图Fig.4 Schematic diagram of water behavior profile in catchment area

表1 60多年来贾泉村用水事件与传统雨洪集-蓄-排系统遗失过程表Table 1 The process of the drinking water event and the loss of the traditional harvesting-supplying-draining system of stormwater in Jia quan in more than 60 years

通过以上分析,表明该村落的传统雨洪集蓄利用系统完美地利用了有限的雨洪,确保了该村落几百年来千人以上的生活用水。本文虽然将该系统分别为3个子系统加以阐述略显生硬,然而,正是这一师法自然的智慧,使得该系统收集雨洪、蓄积供水、净化水体等生态功能得以充分发挥。可见,这是一个将湿地系统视为有机耦合的文化生态系统,古人利用传统生态文化智慧营造可持续人居环境的优秀实例。

2.3 传统水生态智慧的现代遗失过程

通过对村民的访谈,得到60多年来该村的用水事件与传统雨洪集蓄排系统遗失过程表(表1)。

随着人口的增多,用水量的增加,雨洪集蓄量逐渐难以满足人们的用水需求,同时传统雨洪集蓄排设施因缺少维护与管理而被日渐损毁,传统雨洪集-蓄-排系统再无力运转。村民转而不断尝试以现代化的手段去解决缺水问题,甚至模仿先民修渠引水,但都失败,并没有从根本上解决当地缺水的隐患。就村落整体而言,传统水生态技术早已被遗忘。

3 小结

中国传统雨洪利用生态智慧历史悠久,强调和谐的人与自然关系,先民们尊重地形、地势、气候、风化层、生境等自然特征,师法自然来维护雨洪利用系统的运转,实现人工生态系统与自然生态系统的耦合,保证了该村长期以来可持续用水。

通过研究,在乡村规划与建设中,我们需要重视传统古村落水利用和湿地管理的生态智慧:从生态系统的角度,通过雨洪收集、蓄积供水、排泄等系统的湿地管理,解决雨旱季洪涝问题;学习借鉴优秀传统文化,规范人们的行为,维护系统的正常运行等。

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