五陵原地质地貌分析及水土流失状况

五陵原地质地貌与水土流失状况　梁安和

五陵原地质地貌与水土流失状况^[1]　梁安和

(咸阳师范学院历史文化学院)

五陵原位于咸阳市区北部，地跨咸阳市的秦都区、渭城区、兴平市、泾阳县及西安市高陵县的部分地区。西起兴平县南位乡，东至泾阳县蒋刘乡和高庄乡，北至咸阳市区北界，南到渭水北岸，其中，景帝阳陵的陵邑和部分陪葬墓分布在西安市高陵县马家湾乡一带，面积约五百平方公里，涉及的自然村庄约三百多个，人口约五十万。五陵原西部地区，海拔从396米到478米左右，由于原面比较平坦，坡度不大，南部与渭河一、二级阶地结合的陡坎落差只有数米，加上渭河北移距离较小，北部通过陡坎与北山接合，所以，水土流失现象不是十分突出。东部地区，主要指位于渭城区以及泾阳县、高陵县的部分区域，海拔从378米到510米左右，这一带由于渭水北移距离较大，据学者研究北移距离达4100米左右^[2]，二级阶地与黄土台原的接合部陡坎达二十米左右，落差较大，再加上人为的开发使用，所以，东部地区的水土流失现象比较严重，具体表现为，原面北部常常出现崩塌现象，南部原面出现较多的冲沟，这些现象，对于五陵原地区的文物保护和人民生命财产安全都造成严重隐患，必须引起我们高度关注，并提出相应的保护和治理措施，防患于未然。

五陵原东部地区的地貌特点非常明显，其中包括河漫滩、一级阶地、二级阶地和黄土台原，地势呈阶梯状从渭河河床向两侧抬升。这里渭河河道比较宽浅，多心滩、边滩，枯水期河床宽三百至五百米，洪水期可达千米左右，河面高程约370米。河漫滩宽度2—6公里，高出河床1—3米，北岸较狭窄，南岸较宽阔。目前，河漫滩较高位置已被农民耕种，受洪水威胁较小。这里的组成物质，上部为细粉沙夹薄层亚粘土，下部为沙、沙粒为主，夹亚沙土、亚黏土，属全新统晚期冲击物。一级阶地渭河南岸较宽，2—8公里，北岸受渭河北移影响，宽度较小，在窑店一带约2公里，阶地高出河床7—9米，高出河漫滩2—6米，地形平坦，组成物质为全新统早中期冲击物，以粗沙、中沙夹黏土及亚黏土为主，一级阶地形成的时间约为春秋时期。^[3]

二级阶地在渭河北岸呈条带状分布于渭河北岸，海拔400—410米，高出河床30至40米，高出一级阶地20至30米，阶地前缘有15至20米的陡坎，阶地宽约650米到800米左右，从北向南向渭河倾斜，地面坡度1—2度。二级阶地上部为上更新统马兰黄土，下部为中下更新统细沙粉质黏土，形成于晚更新世末期。^[4]

黄土台原海拔440—460米左右，与二级阶地后缘以高差30—35米的陡坎相连接，原面向东、向南倾斜，地表相当平坦，原边分布有西汉时期皇帝陵墓，由东向西主要有景帝阳陵及王皇后陵、高祖刘邦长陵及吕后陵、汉惠帝安陵及张皇后陵、平帝康陵、哀帝义陵、元帝渭陵等。五陵原(即文献记载的咸阳原)就是介于渭河与泾河之间的黄土台原，它“南临渭水，北倚九嵕”，历史上也曾称“毕陌”、“毕原”、“毕郢原”、“咸阳原”、“咸阳北坂”(《咸阳县志》)等等。西汉时期，因为原上埋有西汉九位皇帝，其中茂陵、平陵、安陵、长陵、阳陵五座帝陵设有陵邑，建立县治，供奉祭祀历代祖先，所以，咸阳原也称五陵原。

五陵原的中心区域就是渭河的二级阶地和黄土台原，是帝陵、皇后陵和各种礼制建筑如陵园、寝殿、便殿等，以及文臣武将的陪葬墓、各种陪葬坑等中心分布区域。当地人习惯上将二级阶地称一道原，黄土台原称二道原，咸阳原或者五陵原就是黄土台原和二级阶地的统称，或者说就是一道原和二道原的统称。从历史文化的历史环境考虑，就是说考虑到五陵原上西汉帝陵及其陪葬墓、礼制建筑等等因素，五陵原还包括一级阶地的范围。

五陵原东部南缘缘边地形地貌自秦末以来发生了显著变化，有自然变化，也有人为改变。主要表现为流水作用形成的冲沟发育和人为居住所引起的地貌变化。五陵原东部南边地形呈阶梯状结构，原面径流流向渭河，径流流经一道原前缘陡坎时切开陡坎形成冲沟。从我们实际考察的情况看，从咸阳市区东边的塔尔坡到泾渭交接的米家崖东西长约26公里，200米以上的冲沟就多达二十三条，比较长的有聂家沟、牛羊沟、赛家沟、刘家沟、西沟、东沟、解家沟、毛王沟、后沟、四沟、任家沟等，其中渭河发电厂以东的任家沟达1000米，窑店以西的毛王沟长700米，这些冲沟原貌多呈V字形状态，深度不等，一般为六七米，最深达到10米左右，是泾表水随原面比较低洼的地方冲击形成。历史上由于外地移民进入咸阳，这些冲沟就成为移民首选的定居地，所以，目前我们看到的这些冲沟多为巷状形，两壁近于垂直，底部平坦，外宽内窄，两壁是移民用于居住的窑洞。这些冲沟既是原面径流的出口，也是五陵原东部地区连接南北原上原下交通的道路。

从秦都咸阳宫殿遗址的考古情况分析，这些冲沟的发育是秦末以后逐步形成的。秦都咸阳的考古工作从20世纪60年代就已经开始，截至目前，共发现宫殿建筑基址27处，经考古发掘的主要有一、二、三号宫殿基址。这几处遗址位于一道原原边到二道原之间。一号遗址位于宫殿区北侧牛羊沟原边，被牛羊沟从中切断，牛羊沟以东为平地，西边残存长31米宽6至13米，高6米的夯土台基。二号建筑基址位于一号遗址的西北，东西长127米，南北宽30—45米，三号建筑基址位于一号遗址西南，东西35米，南北宽55米。另外，在这些宫殿遗址外围，发现有宫墙遗迹，分布于窑店至纪家道一带的原上和原下，呈长方形结构，宫墙内有牛羊沟、赛家沟，宫墙东边被水冲毁。综合以上情况分析判断，我们认为，象牛羊沟、赛家沟、西沟等冲沟的发育成熟是秦王朝灭亡后逐步开始的。通过实地考查调研，赛家沟居民陈世清讲，二十世纪以来赛家沟沟头仍向北延伸大约百米左右，用GPS定位仪测定的数据进行计算，1900年至1975年，赛家沟延伸约85米，1975年至2002年间，延伸约15米，牛羊沟则在1975年到2002年延伸约95米。

我们在实地考察时发现，五陵原南缘边坡地带分布的村镇比较密集，通过调查，从塔尔坡到米家崖一带有村镇16个，居住人口也比较密集，对窑店镇、正阳镇调查后知道，目前原边居住的人口3万—4万人，十多个自然村，这些村庄沿原的边坡分布在1000—1200米平台上，村庄后缘是自然的黄土窑洞，较原面低9—12米，历史时期，这里的人们一直居住在窑洞里，人们利用马兰黄土的直立性开挖窑洞，窑洞顶部距原面6米左右。

历史上居住在这里的人们斩齐原边陡坎为窑壁，并以此挖掘窑洞，同时，为了居住及生活方便，人们又在原的边坡上开挖出平台作为院子。由于浇地等原因，过一时期，原来的窑面坍塌，难以继续使用，人们则挖去原有窑洞，使窑面继续向后延伸，形成新的窑洞，这样不断反复，五陵原边不断后退，这种因聚落发展引起的人为地貌演变，是五陵原东部南缘地貌演变的主要形式。窑店秦宫殿建筑基址，由于这种原因，已经受到比较严重的危机。未发掘的四号宫殿建筑遗址据原面仅仅只有10米，其他西汉帝陵如安陵等陪葬墓或者礼制建筑基址也受到这种威胁。说明这些村庄平台的形成是秦都宫殿被毁灭之后的事情。秦代咸阳原边坡的位置渭河一级阶地后缘与村庄平台交接的陡坎处。在梁村以东一级阶地后缘没有人类居住，也没有居住的窑洞，也就没有形成边坡中的平台。

五陵原东部南缘边坡地带，20世纪以来，人口增长较快。据赛家沟老人陈世清讲，20世纪初，赛家沟住户17户，人口仅有100人左右，目前有住户170户，人口已近千人之多。通过GPS定位仪在1∶10000地形图(1975年航测)上标绘的原边坡线，发现1975—2002年的27年里，原边坡线仍在后退，特别是20世纪80年代以后，随着农村建房热原边边坡后退有所加剧。只有控制这一带人口增长，防止新的居民点的出现，同时，原边边缘地带，减少耕种面积，种植树木，防止浇灌过程中窑洞后壁的不断坍塌，才能有效控制五陵原南缘水土流失现象的出现。

五陵原东部北缘水土流失现象，主要表现为泾河下游南岸台原边坡的滑坡造成的自然灾害。20世纪90年代以来，一些学者开始对这一地区滑坡现象产生的原因进行研究，认为与这里的地质构造、地貌、水文以及人类生产活动有直接关系。但缺乏对造成边坡失衡和滑坡诱因的具体分析，所以我们对这里进行了实地考察，对边坡的稳定性、边坡滑坡的诱因等进行了全面分析和研究，以期对这一问题有一个全面了解，并提出解决这一问题的对策和办法。

泾河出泾阳县张家山，就进入到关中平原，泾河南岸是礼泉—咸阳原的东部区域，也是五陵原的东部地区，是典型的黄土台原地区。这里受泾河隐伏断层的约束和北山新构造运动抬升的影响，河流不断地侧食南岸，也就是五陵原东部北缘区域。泾河南岸阶地表现为狭窄及断续分布，阶地海拔370—400米之间。魏村、山西庄等村的阶地较宽处为1800—2200米，东边的临泾村、舒唐王村等处阶地缺失，河床直接与台原边坡坡脚接触。五陵原东部地区为关中平原中部典型的黄土台原，原面比较平坦，海拔在410—480米之间，是宝鸡峡引渭灌溉工程的最东端地区。^[5]

这一带台原与阶地之间的台原边坡，高差约40—80米，坡度45度到70度，是典型的黄土高陡边坡。从高庄、余家堡一带的地层剖面可以看出，组成台原边坡的地质结构为晚、中更新统黄土及古土壤。上部晚更新统黄土呈浅灰黄色，结构疏松，厚度约11米，为垂直节理发育，孔隙比为1.12，中部中上更新统黄土及古土壤，形成台原边坡的主体，厚度27米左右，土色呈灰黄——浅棕红色，质地比较纯净均一，结构较致密，孔隙比为0.81—0.86之间。古土壤层呈棕红色，团块状结构，致密黏重，其中第一、第四古土壤层较厚，约2—2.3米，第二、第三古土壤层较薄，为0.6—0.9米，孔隙比为0.71—1.06，边坡下部坡脚由中下更新统黄土及古土壤层构成，余家堡一段剖面高差较大，达到76米左右，坡脚露出第九古土壤层，高庄剖面高差较小，约41.2米，脚坡露出第五古土壤层。中下更新统黄土古土壤结构与中上更新统相似，但黄土粒度更细，胶结更好，也更黏重。其中的第五古土壤层厚度达5.7米，底部有厚度1米以上的坚硬的钙结核层。^[6]

历史时期，五陵原北缘的泾河南岸及渭河北岸都曾发生过地质灾害，但造成的损失情况缺乏明确的记载。如西周幽王二年，就有“三川震，岐山崩”的记载(《史记·周本纪》)。三川就是指泾、渭、洛三条河流，可能是地震引起的河岸崩塌。西汉元帝、成帝时期也曾发生过泾河岸崩塌的记载。如《汉书·元帝本纪》记载，元帝建昭四年六月甲申，安陵岸崩壅泾水，水逆流。成帝河平四年三月壬申，长陵临泾岸崩，壅泾水。我们通过实地考察了解到，从礼泉县泔河口到泾阳县米家崖约40公里之间，泾河南岸台原边坡出现滑坡有41处，从1980年—2005年，发生滑坡16起，滑动土方8.77×10⁶立方米，毁坏耕地113.33公亩，造成31人死亡，27人重伤，直接经济损失超过1000万元。1984年12月2日，高庄大堡子村滑坡，滑动土体100×10⁴立方米，毁田16.3公顷，毁坏房屋159间，死亡20人，受伤20人，是新中国成立以来陕西省滑坡伤亡作惨重的滑坡事件。(《泾阳县志》、《礼泉县志》)

通过对泾河下游南岸台原边坡滑坡现象进行分析，滑坡现象具有以下几个特征:首先，从现象分析，这些滑坡属于黄土层内切层推移式滑坡，滑坡发生在原生黄土层内，滑坡体多呈墙状整体下滑，滑动面横切黄土层，滑坡后壁围椅状形态部典型，纵向上多呈直线形。从横向看，后壁上陡下缓，上部坡度70度以上，高度11—13米，与晚更新统黄土层相当，新鲜后壁上滑动擦痕明显。从古土壤层向下的滑坡后壁中部，坡度趋缓，为45度—60度，高差30—50米，滑坡体从坡脚剪出，呈舌状沿阶地伸向泾河，长度数十米到三百米不等，一般有2—3级台阶，台阶前部隆起，鼓胀裂隙发育，后部常有积水。滑坡的能量主要源于高差巨大的台原边坡所具有的势能，滑坡体滑动呈推移式，土体滑动过程中，未发生剧烈的翻转、滚动。滑坡体向前滑动时，破坏力极强，所过之处，大树被折断，甚至公路被推移数十米。(www.xing528.com)

其次，滑坡现象具有明显的周期性。从1980年—2005年统计的数据显示，滑坡具有周期性，从活跃期到稳定期约十年时间，其中活跃期一般3—4年，稳定期6—7年。比如，1981年—1991年为一个周期，1981年到1984年为活跃期，发生滑坡6起，1985年到1991年为稳定期，发生滑坡1起。1992年—2000年为一个周期，1992年到1994年为活跃期，发生滑坡4起，1995年到2000年没有生滑坡现象。从2001年到2004年，又进入活跃期，发生滑坡5起。这种周期性规律，为我们治理滑坡灾害提供了有利的机制条件。

第三，滑坡现象具有阶段性，剧滑速度快。泾河南岸台原边坡滑坡具有黄土滑坡的共性特征，一般经过边坡变形、蠕移、剧滑、停止四个阶阶段。^[7]当边坡失衡时，边坡边沿的台原面往往出现纵向裂缝，随着纵向裂缝加宽，加深，滑动面、滑动体逐步形成，滑坡体开始缓慢蠕移，蠕移持续时间数日至半个月不等，如2003年7月23日高庄镇东风村发生大型滑坡，7月18日出现蠕移，蠕移持续6天。剧滑时间短，速度快，如1984年高庄镇大堡子村滑坡剧滑时间十秒，最大滑行速度每秒30米。滑坡体在剧滑过程中能力逐渐消失，速度减慢，直到能量消失殆尽，滑坡停止。停积下来的滑坡体前常常有泥液流出。

滑坡现象的原因分析。首先，从地质结构情况看，泾河南岸滑坡后壁陡坎高度与马兰黄土厚度一致，受黄土垂直节理控制，再加上后壁总体坡度较大，是滑坡现象发生的重要因素。其次，地震以及人为改变边坡地形地貌，也是诱发滑坡现象出现的重要原因。泾河下游，处在渭河平原地震带，台原边坡地带存在隐伏断层，构造基地不稳定，属于地震烈度7度区^[8]，但目前由于未发生大的地震，如1998年1月15日，泾阳县永乐镇发生4.8级地震，没有引起滑坡现象发生。第三，历史上台原边坡下的居民，具有挖窑洞居住的习惯传统，挖窑洞需要在台原坡脚切形成高9—12米的直立面，人为切坡一方面将边坡坡形变成凸肚形，下部形成临空面，另一方面使坡脚失去支撑，这样便改变了边坡地貌结构，诱发滑坡现象发生。1984年高庄镇大堡子村发生滑坡后，泾阳县对台原边坡下的村庄实行集体搬迁，使原有的窑洞废弃，人为的边坡切坡行为受到制止。第四，泾河下游属暖温带半湿润季风气候，据咸阳市周陵气象站降水资料统计分析，1949年—2005年，年平均降水量为500.16毫米。20世纪80年代以来，降水逐步减少，1981年—2005年，452.56毫米，较平均值减少9.5%。统计1981年—2005年滑坡次数与降水量之间的关系，结论是:多水年诱发滑坡率占75%，平水年诱发滑坡率46%，少水年滑坡率占36%，说明降水的多少与滑坡的发生有密切关系，发生滑坡的概率为多水年大于平水年大于少水年，降水比较丰富的年份，更容易发生滑坡。^[9]

泾河下游集中分布在6—10月份，占全年降水量的68%，7月份降水最多，9月份次之，分别占17%和15%。从各月发生的滑坡比例和降水之间的关系看，降水丰富的6—10月，占滑坡的50%，7月与9月份是滑坡比例最高的月份。二分之一的滑坡现象发生在6—9月，夏雨集中在7月，秋雨集中在9月，是一年易于发生滑坡的月份。泾河下游南岸台原区是渭北旱原的一部分，灌溉分渠灌和井灌两种形式。1976年台原区成为宝鸡峡引渭灌区，建成干支斗三级渠网306条共783公里，有效灌溉面积69平方公里，年渠灌水量924×10⁴立方米。为了有效利用地下水资源，原区实行灌排结合井渠结合的方法，大力发展机井灌溉，台原区形成了井渠结合确保有效的灌溉体系。一年中间，分春灌、伏灌、和冬灌，3、4月份的春灌和7、8月份的伏灌以井灌为主，12、1月份的冬灌以渠灌为主。1980年—2005年发生在冬灌期间的滑坡比例占到69%，其中12、1月份的冬灌期间占37.5%，可见滑坡与灌溉之间的关系非常密切，特别是冬季降水稀少的情况下发生的滑坡主要由灌溉原因引发。

我们再看看泾河下游南岸的地下水情况。宝鸡峡灌区建成之前，这里属渭北旱原，地下水埋藏较深，一般在50—80米之间，低于泾河河床1—8米，与河漫滩地下水位基本一致。1976年以后，宝鸡峡灌区建成后，这里采用大水漫灌形式长期浇灌，使得地下水文情况发生明显变化，地下水位逐年上升。通过有关部门和专家分析和统计计算，1981年—2005年这一代台原区地下水补给量大于排泄量，地下水年平均补给盈余100×10⁴立方米，地下水位年平均上升0.35米。

从1981年—2005年地下水位变化以及与滑坡发生的关系分析，地下水位上升是诱发滑坡的根本原因。1981年—1999年这一代地下水位持续上升，年平均为0.49米，到1999年累计上升9米多，1999年以后地下水位开始有所下降，但从总的情况看，2005年较1981年，该地区地下水位上升约8.83米，地下水位上升诱发滑坡现象发生。如1981年—1984年，是地下水位上升最快时期，年均上升0.92米，导致1981年—1984年发生滑坡事件6起，1988年地下水位上升，引发高庄镇东风村滑坡。黄土台原长期引水灌溉引起地下水位上升诱发滑坡是一种普遍的地质现象。在黄土区进行农业灌溉，必须实行井渠结合，并根据地下水量平衡确定排灌量，控制地下水位部发生大的变化。第五，台原边坡地下水位与古土壤层重合时，容易引起滑坡发生。黄土与古土壤构成物质及土体结构不同，土壤中水分在向下运移过程中，古土壤层一般起着隔水层的作用，当地下水位与古土壤层重合时，其抗剪强度大幅度下降，古土壤层容易形成滑坡的滑动面，诱发滑坡发生。泾河下游南岸第五第九古土壤层位于台原坡脚，厚度较大，地下有钙结核层，容易形成隔水层，诱发滑坡发生。如1981年—1984年以及1992年，地下水位上升到第五和第九古土壤层，引起高庄大堡子村、河滩村、庙东村、寨头村等一带的滑坡现象发生。所以，使地下水位逐步降到古土壤层以下，并且加大井灌面积和灌溉水量，是治理这一带滑坡发生的根本手段。

【注释】

[1]国家社会科学基金项目——五陵原自然与人文社会环境变迁研究课题，08XZS014;陕西省重点扶持学科——历史地理学建设项目研究课题。

[2]桑广书:《秦末以来秦都咸阳地貌演变》地理科学2005年6期。

[3]中国科学院地理研究所渭河研究组:《渭河下游河流地貌》北京科学出版社1983年63—80。

[4]甘枝茂:《黄土高原地貌与土壤侵蚀》西安陕西人民出版社1990年12—14。

[5]桑广书等:《泾河下游南岸台塬边坡稳定性与滑坡诱因分析》水土保持学报2007年5期。

[6]桑广书等:《泾河下游南岸台塬边坡稳定性与滑坡诱因分析》水土保持学报2007年5期。

[7]杨具瑞等:《黑方台滑坡灾害研究》水土保持学报2003年5期。

[8]陕西省地质矿产局:《陕西区域地质志》北京地质出版社1989年546—556。

[9]王家鼎等:《黄土地区灌溉水诱发滑坡群的研究》地理科学2002年3期。