今年是中國第一個地學學術團體——中國地學會成立100周年的年份。作為地質學和地理學的一門交叉學科,地貌學在其成長、發展中經歷了不平凡的歲月;尤其在全球變化加劇,以及中國社會經濟迅速發展的當下,地貌學研究與教學實踐的狀況令人關注。
在中國地貌學科發源地之一的南京,《科學時報》記者近日採訪了南京市人民政府參事、南京大學地理與海洋學院長江研究所所長、博士生導師楊達源教授。
地貌學研究溯源
經典地貌學的基本理論是對地表形態發展變化的抽象和概括。在對美國西部地區大規模調查的基礎上,戴維斯(W.M.Davis,1909)提出了「解釋性的地貌描述法」與「侵蝕輪迴」理論。楊達源在2007年赴美探親期間,曾乘車考察了戴維斯理論的誕生地。
戴維斯的野外調查中,最早的不整合面在阿巴拉契亞山脈。楊達源等人是從北邊乘車往紐約、華盛頓方向去的。從北面看過去,阿巴拉契亞山地貌形態確實很平緩,坐在車上不知不覺就過去了。戴維斯研究的是阿巴拉契亞山的北段和內華達山的關係。內華達山上升得很高,切割得很深,到了阿巴拉契亞山的老巖體就很平了。這種情況相當於阿巴拉契亞山中北段是老年期,內華達高原是幼年期,真正的海岸山脈相當於壯年期。戴維斯的思想在於把不同的形態拼接起來。
德國地貌學家彭克(W.Penck,1924)研究的則是乾旱半乾旱地區,提出山麓剝蝕面的概念,楊達源等將其「極頂面」認為是冰雪剝蝕夷平面。1984年,R.J.Chorley又提出地貌發育的複合效應和臨界值概念,注重把地貌發育的漸變與突變結合起來。
在楊達源瀏覽過的英文期刊中,英國出版的《地貌過程》成為他長期追蹤的主要刊物之一。楊達源說,當代地貌研究的實際意義在於,「地貌」乃人類生存依託及一切活動的基地。對地貌及地貌發育的正確認識,有助於人類的實踐活動獲得預期效益。而人類社會進步的重要標誌之一,就在於地貌開發利用率的不斷提高。
注重解決實際問題的地貌學
近幾年,南京市在環境整治方面下了大力氣,城市面貌有很大改觀,先後獲得聯合國人居環境獎、國家人居環境獎和文明城市獎。這當中,地貌工作者的作用不可小視。
幾年前,針對南京城市環境治理中的問題,由王穎院士牽頭、楊達源執筆,以南京大學10個教授的名義給南京市長寫了一封信。這封信很快得到市長批覆,責成市建委按正常工作程序,由市政工程局和市規劃院編制一個正式規劃,準備斥資30億元進行治理。然而最初的規劃思路仍然是實施一系列的小工程,這裡搞清淤、那裡搞護岸,另一處可能就是輸水管道。
對此,楊達源提出疑義:這些小工程中的很多手段在上世紀八九十年代都用過,已經弄幾遍了,如果現在還是這個辦法,勢必難以奏效。但究竟怎麼解決好市民的排汙問題呢?主管部門提出嘗試調水的方案,準備花很少的錢開展調水。
是秦淮河水系的歷史變遷研究,使他們找到了合理的調水方案。楊達源說,南京本來處秦淮河河口部位,2000多年來一直在防秦淮河洪水與長江洪水的侵襲,導致南京城區由單一秦淮河河口水系最終被分隔成互不溝通的七河四湖。其中的外秦淮河,從原來的長江江濱、江心洲的內汊道、南京城牆下的護城河,直到20世紀末成為南京市城內的河,但其主要功能依然延續為洩洪排汙,河水長年又黑又臭,靠清淤護岸工程,實在無濟於事。
秦淮河水系變遷與南京城邊的長江水位的漸趨上升,以及多年來疊加的水利工程,使南京城區的水循環與水量平衡方程式發生重大變化:南京城區的河湖,沒有了秦淮河水源,只有城市生活汙水和雨汙水的補給,加之不斷的蒸發,在這樣的水量平衡方程式與水循環模式下,河湖水汙染肯定是治不好的。
河湖水系變遷研究,本是地貌學者的專長。南京大學10位教授調查的結果,形成了對城區水環境治理的清晰思路:還外秦淮河作為城內生態河的功能,讓河流儘快流動起來,必須從長江大量調水,補充自然水源。治理工程實施後,收到了明顯的生態和社會效果。
重視改進思想方法
談起學科的改造,楊達源語重心長:首先是思想方法要改進。原來地貌學重形態劃分,重類型研究,形態和類型都是識別標誌,這是最初的一步,應該過渡到研究地貌發育的過程,要回答它怎麼變成現在這個樣子的,以後還將發生什麼樣的變化。其次,就是不要總套用其他地方的成果。各個地方都不一樣。以前巴爾博在長江上一個階地都找不到,因為他腦子裡只有歐洲的階地、地中海沿岸的那種階地,在亞洲的長江上找不到與之完全一樣的階地。
長江中下遊研究的實例很能說明問題。長江河口在距今5000~6000年以前就退到現在的鎮江—揚州以西的位置了,到大約1500年前都沒有發生多大的變化,依然流傳著「揚州觀潮,鎮江觀海」之說。然而1500年以來,河口卻延伸得非常快。原來中遊的荊江大堤是東晉時期開建的,後來慢慢完善,到宋代基本完成,此後長江泛濫受到限制,兩岸平原的泥沙淤積少了,長江中下遊的主要功能由不斷泛濫營造兩岸衝積平原,轉變為向下遊河口輸水輸沙,從而導致長江三角洲迅速生長。而原來長江兩岸的泛濫平原,卻成為「飢餓」平原,長江兩岸的自然堤後湖,越來越缺少長江水沙的倒灌、缺少物質和能量的補給,就變成了「低能」的湖泊。低能的湖泊中再加入汙染物質,而且只有進來沒有出去的,就會變成汙水臭水。這就是為什麼太湖的汙染治不好,巢湖又汙染了,其根本原因就在於修築牢固的堤壩之後,沒有水沙進去了,這些湖泊走向了萎縮、衰亡的過程。可見修築堤防,有的地方是加速了自然過程(如中遊河段的水位上升),有的地方是改變了自然過程,對於自然堤後湖來說是逆轉了自然過程。
隨著堤壩的提高,洪水對兩岸的威脅越來越大。「防五十年一遇」、「防百年一遇」大洪水的說法,要改一改了。楊達源說:「歷史上2000年來長江中遊的洪水泛濫治不好,因為修堤築壩時只想到以前發生的洪水有多高,沒想到以後發生的洪水會更高。」對此,他提出了「實施全流域雨水調度工程,削弱盛夏洪峰,補充隆冬枯流,創造長江流域最佳人居環境」的治理思路。
重新認識我們的大江大河
學界前輩對長江的認識可以追溯到上世紀20年代。李四光、葉良輔、謝家榮、丁文江、李春昱、巴爾博、蘇良赫、施雅風都曾有過專題研究。解放後,李承三、任美鍔、沈玉昌、陳吉餘等也先後出版過專著。改革開放以後我國學者對長江的研究更是進入一個空前繁榮的階段。
從1979年開始,楊達源用28年的時間,從河口溯源而上,到達金沙江上段,在前人考察過的地方,他反覆穿越、深入思考,豐富著前人的學術思想,修正了前人的一些認識。在大量的巖性礦物分析和測年數據的基礎上,他發現金沙江中上段兩岸階地,有些其實「不姓金」,這說明長江在金沙江上中段曾經歷過不止一次襲奪其他南向河流的過程。而金沙江下段與三峽河段的貫通,則是近百萬年的事情。是青藏高原的強烈隆起,導致了長江的東流並最終貫通,也造就了兩岸高山峽谷、深槽險灘的河谷地貌。
學科改造要從教材抓起
進入新世紀以來,楊達源把學科改造的重點放在新教材編撰上。總結講授自然地理課十幾年的經驗使他明確了一點:教材改革要有利於綜合思考。他說,原來學習地貌學都是單線的:河流一條線、海洋一條線……把複雜的自然過程簡化了,實際上,自然過程包含「氣、水、土、生、地」的物質與物質運動及其複雜的相互關係。
他認為,在遇到實際問題時,更重要的是把物質與物質運動及其複雜的相互關係與變化過程搞清楚。
講解水環境的演化,他就帶著學生到野外去看,4個堤看下來,南京原來水系什麼樣、現在什麼樣、為什麼汙染治不好,學生們很快就明白了。他說,其實水系變遷既是地貌問題,又是水問題,還是城市規劃問題,還有水利工程問題。所以應該抓住一些大問題,作綜合分析。
針對現狀,他建議通過辦進修班的方式,培訓那些在崗的、在工作中需要應用地貌專業知識的人,把他們對地貌學的興趣與現在的地貌分析手段結合起來,在解決實際問題上下工夫。
《科學時報》 (2009-7-29 A2 國內)