宁夏河东沙地历史时期水环境变化的现代启示
何彤慧
宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建省部共建重点实验室
摘 要:文章采用历史地理学及环境考古学研究方法，根据历代古城和古遗址的分布、古今地名和文献信息，反演了宁夏河东沙地历史时期的水环境变化过程，认为湖泊萎缩和消亡、河水断流与河道湮没，井泉消失是该区域历史时期地表水环境变化的主要表现，分析了水环境变化的原因，结合当前区域开发中面临的水资源和水环境问题，从保障区域生态安全的角度，提出了保护水环境和合理利用水资源的对策。
关键词:宁夏河东沙地 历史时期 水环境
Abstract:The research methods of historical geography and environmnetal archaeology has been used in this paper.According to the location of archaeological sites, toponymy of ancient and modern,and historical documentary information ,we resume the process of surface water environment change in the Hedong desert of Ningxia, which are the desiccated of many lakes, disappeared of some wells , drying up of rivers and buried of watercourse,etc . Then, Some reasons of surface water environment change have been analyzed. In terms of ensuring ecological safaty of that region, we put foword some countermeasures about water environment protention and reasonable utilization of water resources..
Key Words:the surface water environment change; historical time; the Hedong desert of Ningxia
1 历史时期水环境变化的研究方法
在古代，人们在选择定居地时，首先考虑的是水源条件。按照《管子·度地篇》的原则:“高勿近阜而水用足，低勿近水而沟防省” ，即是说居民点“为了保证用水不要建设在山岗上，为了防御水患不要离河流太近” ，这样的居民点选址原则从春秋战国直至今天，依然可行。
历史时期，中央政府向干旱区域移民时优先考虑水源条件，越是高等级的居民点越要建在好的水源地上，如秦汉时期曾经有几次大规模的西部移民开发，移民安置点主要在黄河河曲、河西走廊一带和新疆的绿洲区域，当时的移民安置原则为“相其阴阳之和，尝其水泉之味，审其土地之宜，观其草木之饶，然后营邑立城，制里割宅，通田作之道，正阡陌之界”[1]。南北朝时期，大夏国主赫连勃勃将他的国都统万城建在今陕北靖边县北，是因为其地“美哉斯阜!临广泽而带清流。吾行地多矣，自马岭以北，大河以南，未之有也”[2]，可见统万城建都之地也是有很好的地表水环境。隋唐时期，突厥降部被安置在宁夏河东沙地北缘，当时安置的原则是“选土地良沃之处，都置一州，量户多少置县”[3]。明长城在修筑时对城堡的用水也有专门考虑，一些城池甚至被专门用于守泉，例如在盐池县王乐井乡有明代的铁柱泉城，当时是因为它“水涌甘洌……日饮数万骑弗之涸”[4]，为了守备这个难得的水源地而筑城。
由此可见，研究干旱地区古代的城镇和居民点分布，再借助于文献、考古等资料，可以大概了解当地历史上的水环境状况及其变化规律，中外学者就是用这种方法揭示了新疆的塔克拉马干沙漠2000多年中的水系变化。近几年，我们在宁夏河东沙地开展了此类研究工作，初步掌握了宁夏河东沙地历史时期的水环境变化情况。
2 河东沙地历史时期的水环境变化特征
2.1 湖泊的萎缩和消亡
位于盐池县花马池镇柳杨堡村的张记场古城是一座两汉时期的古城，其使用时段可能早至秦代，晚至魏晋，至少在两汉时期应是临近北大池的，但目前距北大池水面约6km，以张记场古城东侧平滩地现今的海拔测算，建城时北大池的面积至少为100km2，水深至少达30m，但也不排除张记场古城周边有河流或泉水的可能性。大池子古城位于北大池的另一侧，因其在唐宋时期也以产盐为主业，无疑也应该是临湖而建的，按其位置折算出其建城时水域面积大约为20km2，水深至少达18m。但是北大池现在的面积只有8.7km2，水深4.5m，说明秦汉至隋唐的700～800年中，湖泊面积有可能缩小了80%，其后的1000多年中又缩小了65%。
盐池县惠安堡镇的老盐池古城原为明代盐池县城，东侧有当时著名的盐池——小盐池，大约在清代后期已不产盐，目前只残留一个不到1km2的时令湖，周边有大片盐碱滩和固定沙地。若按老盐池城东侧地形转折处的等高线量测，湖泊面积大约为15km2。 《水经注》和《新唐书·地理志》都记载了温池县因为县侧有温泉而得名，而且该县“西北至州（指灵州，今吴忠市）一百八十里……县侧有盐池” ，目前考证温池县旧址就在今惠安堡的老盐池县城一带。郦道元记述温池盐池“在县（廻乐县，与灵州在一地，即今吴忠市一带）南一百八十三里，周回三十一里” 。按北魏时的里长来折算，其盐池周长大约为27华里，即13.5km，按规则图形折算面积最大为14.52 km2，最小也有11.06 km2，即使当时盐湖的形状很不规则，其面积也应当在10 km2上下，这是北魏时期的水平。
明代兴武营一带有一湖泊名为蛤蟆湖，与花马池（今盐池县城）一带的锅底湖（今北大池）齐名，规模应当不算小，所谓兴武营一带有70里的卤湿之地就因为该湖的存在，一个更早时期的古城就建在这一段湖滩地上，但现今这一地区只有盐碱地和季节性湖滩湿地，说明蛤蟆湖在明代中期以后逐渐消亡。今天成为宁东基地水源存蓄地的鸭子荡与挂井子沟，从地名上得知其原本是有湖沼有水沟的，反应出较好的水源条件，但是在挂井子沟隧洞和鸭子荡水库兴建之前，我们在这一带见到的风景显然是名不副实的，说明地表水环境在近百年间逐渐恶化。
2.2 河水断流、河道湮没
清代的《鄂尔多斯七旗地图》中标识出一河流由南向北进入“锅底池”（也叫锅底湖），即北大池。据《蒙古游牧记》和《钦定大清一统志》等文献考证，该湖之东南有兔河、赤沙河两条水流注入其中，两条资料相互印证，充分说明河流存在的真实性，但是目前从地形图和遥感影像上很难比定这两条河流，说明在近200年中，这两条河流已经断流并湮没在沙层之下了。
宁夏的多本地方志中都记载了一首有关清水河的明代诗作:“兴武营西清水河，牧童横笛夕阳过。逢人报道今年好，战马闲嘶绿草坡。 ”有关这首诗中的清水河，区内专家以前都认为是流经固原县城的清水河，从大方位上也符合“兴武营西”之说，似乎是说从固原流到中宁入黄河的清水河，在明代是一幅林草相连、草美水丰的景致。其实不然，该诗描写的是今盐池县兴武营西侧的清水营堡一带的风景。 《嘉靖宁夏新志》卷三记载:“清水营西逾河至宁夏七十里，南至灵州七十里，东至兴武营六十里，北临沙漠。城一里许。弘治十三年（公元1500年），都御史王珣拓之为二里，驻官军一百二十名。 ”其后清水营城墙经包砖和修整，清初因地震毁坏后还有过修复，故此，该城池目前还雄伟高大。
清水营在明代不是河东防御体系中一般的营堡，它是总置三边官员军事议事中心，还是当时开边后著名的马市所在，是汉地与蒙地商品往来的重要通道，在开市之日及其前后，来来往往人群密集、牛羊塞道，这样一个重要营堡一定会有很好的供水保证。清水营实际上得名于其南依的清水河，前诗中描述的即为此地明时的景色。清水河是一宽浅河流，至20世纪七八十年代时还有约20m宽的河床，水不过膝，河流阶地平坦但不甚宽阔，村落和农田分布其上。近期有群众在清水营一带挖出泥沼中埋藏的古柳，需两人合抱，说明这一带历史时期确实是有清澈河流与湖沼相依的景观。从遥感影像上可以发现，清水营一带的河沟向西断续沿伸至红山堡子，经水洞沟至横城入黄河，当地居民习惯上称其为边沟，现在清水河已变成季节性河流。
其实与清水营隔着一架大梁的磁窑堡镇回民巷村一带的回民巷沟，在宋元时期也是一道常年性河流，西夏时期的灵武窑窑址选在这里的原因一是有常流水，二是这里背风向阳，环境较好，三是周边有陶瓷黏土出产。至明代，磁窑位置南移至今磁窑堡镇，目前可见在窑址东南侧有一更宽阔的河床，可能在明清时期回民巷沟水量逐渐减少，不得不迁置水量更有保证的地段。20世纪以来，回民巷沟水量越来越小，目前基本上是个泄洪沟。
2.3 井泉的消失
泉水是溢出地表的地下水，在宁夏河东沙地广泛出露，往往成为湖泊和河流的重要的补给来源。管律的《城铁柱泉碑》记载明代花马池县的铁柱泉是一“水涌甘洌……日饮数万骑弗之涸” ，而且“幅员数百里，又皆沃壤可耕之地，北虏入寇，往返必饮于兹”[5]。当时为守泉专门建筑了铁柱泉城并开始了军屯，但只持续了不到100年。20世纪60年代初，侯仁之先生考察铁柱泉时，这里是一片荒漠，泉水几近干涸。
据明代著名的地理书《读史方舆纪要》卷六十二记载:“东湖，所（韦州千户所，位于今宁夏同心县韦州镇）东三十里。湖北三里，又有鸳鸯湖，互相萦注。所境田畴，多藉以灌溉。 ”可见东湖和鸳鸯湖是两个水源贯通的湖泊，两者的湖水均可以灌溉田地，必然有稳定的淡水补给，或为泉水，或为大罗山下泄的溪流。至清末民初，东湖和鸳鸯湖均已基本消亡，田地荒芜，地表积沙，但是当时因地下水位较高，尚存在很好的芨芨草草原，直到近二三十年，由于地下水位严重下降才出现沙丘连绵的景观。
3 河东沙区历史时期水环境变化的原因
宁夏河东沙区的主体部分（中部和东部）是鄂尔多斯台地西南部波状高原的一部分，在宁夏被称为灵盐台地，东高西低，海拔主要变化在1700～1200m，地形起伏和缓，由梁地和滩地相间组成。梁地上梁面平坦，覆盖不同厚度的沙层，有水蚀沟；滩地实际上是冲积、湖积平原和小盆地，有的滩地中央还有积水湖泊。宁夏河东沙区的西段是山地和平原相间分布的地形，包括罗山、青龙山、红寺堡平原、韦州平原、下马关山前倾斜平原等。宁夏河东沙地这样的地形条件，非常有利于短小河流、泉水、湖泊的形成。在盐池县境内有大约1500km2的范围属内流区，积水无法外泄，必然潴留在湖中。
在距今7500～5000年的全新世中期，气候温暖湿润，我国北方地区湖泊面积广大，宁夏河东沙区也不例外。此后，气候向寒冷干旱方向变化，虽然其中也有波动，但总体上降雨量是减少的，湖泊作为干旱地区气候变化的指示器，它总的变化趋势也是缩小和消亡。其实早在唐宋时期，宁夏河东沙区湖泊干涸的问题已经存在，当时称这一地区为“斥卤枯泽”之地和“七百里瀚海” ，说明当时地表已有大片盐碱滩地，古人也认为其为干涸的湖泊海子。
泉水是出露地表的地下承压水。宁夏河东沙地所在的鄂尔多斯台地是一个巨型地下水盆地，它有多个地下含水层，在裂隙处地下水涌出即为泉水。由于地下水补给非常缓慢，泉水枯竭显然是地下水补充偏少、水位下降的反应。明清时期正值气候上的小冰期，地下水位下降与较长时期干旱有关，也与人类大量用水减少了地下水补给有关。
明代韦州的东湖和鸳鸯湖可以相互贯通补给，至清末基本消失，这其中必然有气候干旱补水减少的原因，但同时明清时期也是宁夏河东地区军屯、民屯空前发展的时期，所谓“孳牧遍野，粮价亦平”[6]，地表水和地下水被大量用于灌溉，致使湖泊补给减少，湖泊水位下降面积缩小。罗山在清代和民国时期有“七十二场巡山雨”之说，但是到了气候相对暖干的20世纪中后期，此景观便不复存在，这既是气候波动变化的结果，也是人为因素导致罗山及其周边植被退化，局地湿度下降的体现。
4 宁夏河东沙区历史水环境变化的现代启示
4.1 保护水资源和水环境，保障区域生态安全
宁夏河东沙区历史时期城镇的发展具有很强的不连续性，如汉代的三水县（在今同心县红城水一带）、朐衍县（在今盐池县柳杨堡村一带）、隋唐的弘静县（不详）、白池县（在今盐池与鄂前旗交界处）、温池县（在今惠安堡一带）、静塞军城（在韦州一带，具体位置不详）、清远军城（在盐池与环县交界处，具体位置不详）等等，都在使用一个或几个朝代以后而废弃。但是今天的吴忠市和灵武市却因为有黄河之利而分别从秦汉、唐代沿用至今。又如宋、元、明三代在磁窑堡一带有过大规模的陶瓷生产；清代、民国直至现代，该地都有很多砖窑，但是这么大规模的矿业开发并未带动当地城镇体系的形成，这一方面与矿产逐渐枯竭有关，更重要的是水资源的短缺和水环境的恶化，不利于宁夏河东沙区城镇体系和产业体系的形成。
水资源短缺和水环境恶化在历史时期已成为宁夏河东沙区社会经济发展的掣肘，今天来看，水问题不仅是该区域发展的关键问题，而且还是区域生态安全的核心问题。沙漠科研已经证实，我国沙漠形成的主要沙源多是本地的，即所谓“就地起沙” ，湖泊、泉水等的消失，表土含水量的下降，大大增加了就地起沙的概率。宁夏河东沙地当代的土地退化问题，不仅与植被破坏有关，与地下水位下降的关系也非常密切，而且地下水位下降往往是地表植被退化的诱因。因此，保护水资源和水环境，才能保障宁夏河东沙地的生态安全。
4.2 以水定地、以水定人口、以水定发展
在我国西北地区，水资源短缺是区域发展的瓶颈，一个区域的发展规模和水平必须取决于水资源承载力。水资源承载力从概念上讲，是指水资源的可开发利用量在满足维护生态环境用水要求后，所能支撑的工农业最大产值和人口数量，也是干旱缺水地区在维持区域社会、经济、生态系统安全的前提下，水资源所能支撑的最大发展能力。近年来，国家对于西北地区的水资源承载能力问题特别重视，许多重大的研究课题和专项都针对这个问题开展，最初形成的基本对策特别强调在缺水地区要“以水定地、以水定人口” ，新近的研究则更进了一步，强调在“以水定地、以水定人口”的同时，还要“以水定发展” 。
宁夏河东地区的本地水资源非常有限，近年来区域发展能力的提升，主要是依靠客水资源实现的，如宁东能源基地的发展依靠专门性供水工程；盐环定扬黄工程促进了当地农业生产能力的建设，等等。随着当地城镇体系和区域经济的发展，水资源的需求量将会更大，鉴于客水资源和本地水资源的有限性，必须从水资源承载力的高度，规划今后的发展规模和发展方向，这样的发展才能持续下去，才能避免历史上城镇和区域经济发展的不连续性在今后继续上演。
4.3 节水和水资源循环利用是区域可持续发展的基础
我国单位面积平均产水量是29.8m3/km2，宁夏本地平均产水量为1.98 m3/km2，是全国最低水平，而宁夏河东沙区只有0.62 m3/km2，相当于全区平均水平的31%，全国平均水平的2.1%。客水资源的引入在一定程度上缓解了区域的用水需求，但是并不能扭转水资源短缺的局面。例如，盐环定扬黄灌溉工程每年分配给盐池县的用水指标在5000万m3上下，可利用地产水和客水资源的总合大约8800万m3，人均占有水资源量达到500m3左右，但只达到了宁夏全区人均水平的1/4左右，远低于全国平均水平。除继续从区域外引入客水资源外，在宁夏河东沙地不具有太多“开源”条件的情况下，“节流”无疑是该区域可持续发展的出路所在。
农业节水是宁夏河东沙地具有较大节水潜力的领域。目前国内已形成一些适宜干旱和半干旱气候的节水型农业模式和乔、灌、草优化配置模式，区内的科技工作者也在摸索适宜本区自然条件的节水模式，推广成功的农业节水模式和合理配置农、林、牧比例，是该区域节水的出路之一。为保证自治区重点工程的用水需求，我区通过水权转换向宁东能源化工基地引水，规划确定2010年转换水量3.3亿m3，2015年转换4.94亿m3。宁东基地供水工程引入的客水资源量，比宁夏河东沙区地产水资源及其他工程引入的客水资源总量还要多，鉴于目前我国煤炭行业、能源化工行业单位产值耗水量较大（全国平均生产1t煤耗水1.6m3,洗煤1t耗水3～4 m3，用煤生产1t甲醇耗水10m3左右） ,工业节水技术的引进和工业用水循环利用，将会产生非常显著的效宜，对宁东基地乃至宁夏河东沙区实现可持续发展是非常重要的。
4.4 保护井泉、优水优用，生态节水是当务之急
历史时期，特别是明清以来，宁夏河东沙地的人类活动傍井泉、河沟的特点非常突出，从王乐井、野狐井、大沙井、侯家河（今青山乡）、石沟驿等地名即可见一斑。即使在今天，宁夏河东沙地较大的居民点也是分布在有较好井泉（当地称甜水）的地方，但是井泉水位下降乃至消失、水质变差等情况，在宁夏河东沙区普遍存在着。近十几年来，滩地突水和渗水等问题发生的次数也在增加，有研究称盐池周边地区油井抽水和注水是诱因。总之，在区域开发强度不断增大的今天，宁夏河东沙地水环境恶化和突变的可能性越来越大，保护井泉、优水优用，是该区域水资源保护的核心工作。
井水、泉水都是出露的地下水，地下水循环周期缓慢，水文过程非常复杂，故此井泉的保护是一项非常困难的工作，大量使用加之补给不足会造成井泉的枯竭。目前应当减少对地下水，尤其是承压水的开采量；开挖矿井和打深井时要防止地下水串层和外泄。优质水源应当全部用做城乡居民生活用水，杜绝使用优质井泉水从事采矿、灌溉、造林、造景等活动。宁夏河东沙地的生态建设中存在着大量消耗地下水的问题，实际上，这一区域在历史时期并不存大片森林，只是在水源条件较好的地段有树木和林地，分布很零星，开采地下水造林的生态建设行为其实是一种透支生态的做法，是不可取的，而保井泉、保河湖的做法才是生态建设和生态恢复的根本所在。
参考文献
［1］ 《汉书》卷49 《爰盎晁错传第十九》
［2］ 《太平御览》卷555
［3］ 《旧唐书》本纪第九《玄宗下》
［4］ ［5］ 《嘉靖宁夏新志》卷3
［6］ 《西园闻见录》卷54
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