杨海乐 陈家宽,2
(1.复旦大学生物多样性科学研究所,上海 200433;2.南昌大学生命科学研究院流域生态学研究所,江西南昌 330031)
随着近年国内流域问题的日渐突出,流域研究日益兴盛,而“流域”这个概念却存在着术语表述不清、使用混乱等问题。笔者尝试对“流域”及其相关术语进行梳理,尽量厘清各术语的定义及对应英文术语,希望本文能够对流域研究的发展有所裨益。
流域,作为一个常用概念,为多学科所共用,但在各学科中其具体阐述又略有差异。考证主要相关学科的专业辞典即可发现,流域在近似且混乱的术语表述当中、在重叠且多样的英文翻译当中,已经变得混淆不清。另有与之紧密相关的概念——分水岭也处于类似的境地(详见表1)。
表1 流域及相关术语在各学科当中对应的英文等价术语
整体来讲,流域的定义都是用集水区的概念来完成的,其核心即“分水岭所包围的集水区”。“汇水区”与“集水区”两个术语等价,即“分水岭内径流汇集的范围”。由此可知,“流域”“集水区”“汇水区”三个术语实质上有基本一致的内涵,所以经常混用。但“流域”的规定性更强一些,而“集水区”和“汇水区”的内涵更宽泛一些。而“汇水面积”“集水面积”“流域面积”这三个术语则相对显得有点乱,偶尔在某些学科当中还与“汇水区”相混淆。但整体来讲,这三个几乎等价的术语的内涵还是清晰并且一致的,即“由分水线所包围的面积”。另外在环境学科当中,“集水面积”和“汇水面积”还被阐释为“设计断面在集流时间内汇集降雨的面积”。
“分水岭”指流域划分的边界,和“分水线”极为相似,因而常被混用,偶尔也和“山脊线”混用。整体来讲,“分水岭”和“分水线”都是“分开相邻流域的边界”。但“分水岭”从地貌上来讲,即“相邻两个流域之间的山岭或高地”;从水文上来讲,通常强调“降落在分水岭两边的降水沿着两侧的斜坡汇入不同的河流”。而“分水线”则强调“分水岭最高点的连线”,同时由于流域内的径流包括地面径流和地下径流,因此“分水线”也相应具有“地面分水线”和“地下分水线”。
考证英文辞典和百科全书便可发现⑬,可以看出,在英语世界里,drainage basin是表述“流域”最常用的术语之一,等价于catchment area和(在北美地区使用的)watershed。但由于watershed具有“分水岭”“分水线”的含义,所以 drainage basin和catchment area使用更普遍些。catchment也具有“流域”的概念内涵,但不完全一致。drainage basin、catchment area、watershed强调的核心在于“所有降水都流向同一处的区域”,但彼此之间略有差异。drainage basin更多强调“所有降水都流向同一个水系”,catchment area强调的则是“通过河流或其他水体排水”,而watershed则更多强调“所有降水都集中流向同一点”,各有侧重。以规定性来讲,drainage basin和 watershed的规定性最强,catchment area最弱,而drainage basin和watershed的差异只在于其所强调的重心不同。因此,也只是在“通过一个水系排水的陆地区域”这个意义上,drainage basin、catchment area、watershed 三个概念等价。另外,river basin作为一个表示“流域”含义但不常单独使用的术语,其内涵和drainage basin最为贴近。而catchment因为兼有“汇水”这个动作本身的含义和“流域”概念的含义,进而在表达“流域”概念上其规定性更弱。
与drainage basin相对应,表达“分水岭”“分水线”概念的术语为drainage divide。比较常用的主要还有 watershed和 divide。另外,continental divide,其在作为一个特指术语来讲时,指北美西部以落基山为主将北美大陆水流分为东西两个流向的一系列连续山脊;在作为一个常规术语来讲时,则指在大陆尺度上将任何大陆水流分为两个相反流向的地形分界。drainage divide、divide、watershed三个术语有几近一致的内涵,都是指“将水流分向两边的流域边界”,但也存在强调重点上的微小差异。drainage divide和divide略偏重分水岭、分水线的边界特性,watershed则略偏重分水岭、分水线的地貌特征。
笔者根据国内现行的流域相关术语及其对应英文术语,对“流域”及相关术语做出如下分析:
1)“流域”“集水区”“汇水区”内涵基本一致,但存在细微的差异。其中“流域”对应的英文术语为 drainage basin、watershed、river basin。其中 river basin具有专指性:“集水区”和“汇水区”对应的英文术语为 catchment area、catchment。但由于“流域”和“集/汇水区”术语内涵的模糊重叠,“流域”吸纳了原本属于“集/汇水区”的英文术语——catchment和 catchment basin,但是 catchment basin极少应用,它只是catchment area的一个附庸。和catchment basin的处境类似,与catchment area表述最为相近的drainage area,也很少应用。另外,由于basin本身并不具有明确的“流域”概念的含义,只是在特定语境下借用作“流域”。
2)“流域面积”“集水面积”“汇水面积”内涵基本一致,但由于“集水面积”和“汇水面积”还有“设计断面在集流时间内汇集降雨的面积”的阐释而保持了与“流域面积”的差异。“集/汇水面积”在英文当中并没有其相应的特定术语,但就目前catchment area作为其主要的对应英文术语来看,或许“集/汇水面积”这个术语最起初就是catchment area的错误翻译,在目前某些文献当中将“集/汇水区”和“汇水面积”混为一谈就是其中的一个佐证[1]。而后由于实际需要(计算汇集径流的面积)而赋予“集/汇水面积”全新的内涵,进而有了对应的 water collecting area、collecting water area、collecting area这几个生造的英文翻译。类似情况还有“流域面积”,在英文中也没有这个术语,国内学界将其对应的英文术语命名为 catchment area和drainage area。
3)“分水岭”“分水线”内涵基本一致,但存在细微的差异。其中“分水岭”对应的英文术语为watershed、continental divide,其中 continental divide具有专指性;“分水线”对应的英文术语为drainage divide、divide。但由于“分水岭”更为常用,进而吸纳了原本属于“分水线”的英文术语——drainage divide和divide,另外还生造出了water divide、dividing crest、dividing ridge三个英文术语。同时,为体现“分水线”的边界特性,而特别生造出divide line,以及by-pass line和water parting作为“分水线”的英文对应术语。
4)在我国,在流域的相关表述中,流域的英文对应术语多用watershed和river basin,这或许与我国相应术语大多都引自北美有关。
在术语使用混乱之下,两个更深层次的来自流域概念内部的问题值得仔细讨论:一个是流域定义的有效适用性问题,另一个是流域定义的根本落脚点问题。
现行的“流域”概念主要是在水文学层面上定义的,且通过“集/汇水区”概念来实现。虽然在大多情况下“流域”都以集水盆地的模式呈现,然而对于干旱-内流地区以及平原水网地区的流域划分,用“集/汇水区”来定义的“流域”便失去了其有效性。针对这个问题,有两种解决方案:一个是另定一个术语来指代这个更具包容性也更宽泛的概念;另一个就是,将原本的“流域”概念进行拓展,然后给以特定的限定来表示不同的内涵。概念“水文单元(hydrologic unit)”即是按照第一个方案的思路而提出的⑭。而“广义流域”“狭义流域”概念的提出则是沿着第二个方案来展开的[1]。由于“水文单元”偏离了流域概念体系,所以讨论流域概念适用性更好的选择是第二个方案。此外,还有一个问题遗留,即无流区的流域理解与划分问题,因为超越了水文,所以需要一个新的视角,这便是第二个问题。流域是一个水文学的概念,但其根本则在地貌学上。因此,地貌学意义上的“流域”是最根本也是最广义的“流域”。由于超越了水文学视域的局限性,便容易解决无流区流域的理解及划分问题。同时,这也符合目前信息化时代基于DEM数据理解流域的发展趋势。
对比而言:地貌学流域,即由地球陆地水及其所携物质在重力作用的驱使下发生侵蚀、搬运和沉积过程并因此形成一系列具有相互密切联系可能性的和特定范围的区域的集合。广义流域,即所有包含某水系(或水系的一部分)并由分水界或其他人为、非人为界线(如灌区边界等)将其圈闭起来的相对完整、独立的区域。狭义流域,即所有降水都汇集向同一河流、湖泊或盆(洼)地的集水区域。
为了避免混淆,建议在术语表述上也进行区别:
1)地貌学意义上的流域称“流域”,对应英文术语用basin以及watershed(有文献将river basin、basin和 watershed做尺度上的区分[2],但并不可取)。“流域”从字面构成上来讲并没有明确强调“水”,而更显示了一种可能性,因此用“流域”表示地貌学流域恰如其分。用basin和watershed作为其对应的英文术语,因为basin本身就具有地貌上的意义(a natural depression on the earth's surface),同时还具有现行意义上“流域”的引申含义,实际应用当中,可根据情况变通,如“河流流域”用river basin,“湖泊流域”用 lake basin等;watershed本意为转折点,并且有具有较强地貌意蕴的“分水岭”的引申义,进而将watershed假借以表示“流域”概念,更多地继承其地貌意蕴。当然,根据目前使用习惯,watershed可以有比basin要大得多的尺度灵活性。其边界根据地貌来确定,用“界岭”来表示,对应英文术语用ridge以及watershed来表示。其面积即“流域面积”,英文对应术语为避免area的多义所造成的干扰,可用the area of basin或者the area of watershed来表示。
2)广义的流域称“排水区”,对应的英文术语用drainage area以及drainage basin。广义流域,属水文学意义上的流域,其核心在水,但又不完全是水的汇集区,还包括与本水系相关的一些非集水区,所以用“排水区”来表示。因为drainage本意即排水,而非集水,所以 drainage area、drainage basin所含的意义很符合广义流域的内涵。另外,由于area避免了basin所固有的地貌含义,所以drainage area比drainage basin更宽泛一些,尤其是在表示干旱地区和平原水网地区的排水区的时候用drainage area要比drainage basin更合适。由于广义流域的边界的核心在水,但又非集水边界,尤其注意到在干旱地区以及平原水网地区的流域边界划分,所以其边界应该是比较精确勾画的一条线,因而用“分水线”来表示广义流域边界,对应英文术语用drainage divide。divide本意是分开,drainage divide的直观意思就是将排水区域分开,切合广义流域边界的含义。其面积称“排水面积”,英文对应术语用the area of drainage area和the area of drainage basin。
3)狭义的流域称“集水区”“汇水区”,对应的英文术语用 catchment area以及 catchment basin。因catchment本身具有收集的含义,所以catchment area、catchment basin即是降水汇集向同一处的区域。通常用集水区表示一个降水自然汇集向同一处的区域,进而就不存在边界模糊的问题,其边界通常是一个自然明晰的高地,所以用“分水岭”来表示。其对应英文术语用dividing ridge或者dividing crest,其中dividing表示其将集水区分开,ridge和crest强调其边界的自然地貌特征。因此,通常catchment basin具有比catchment area更精确的表达,但对干旱地区集水区的指称用catchment area要比catchment basin更合适。其面积称“集水面积”“汇水面积”,对应英文术语用the area of catchment area和 the area of catchment basin。
明确这三套概念,对于流域这个术语的深入辨析至关重要,因为它们不仅仅在内涵阐释上有差别,同时在实际应用中,它们具体所指也存在差异。以塔里木河流域为例,地貌学意义上的塔里木河流域,即“塔里木河流域(Tarim river basin)”,是指整个塔里木盆地及界岭范围内的周缘山地,包括环塔里木盆地的九大水系144条河流;广义的塔里木河流域,即“塔里木河排水区(Tarim river drainage area)”,即塔里木河干流排水区及其三条支流——阿克苏河、和田河、叶尔羌河的排水区的总和,包括它们各自的集水区和灌区,但不包括与之独立的内流区和无流区;狭义的塔里木河流域,即“塔里木河集水区(Tarim river catchment area)”,即塔里木河干流集水区及其三条支流集水区的总和,而不包括与它们各自相关的灌区,以及与之独立的内流区和无流区。
总的来讲,在干旱半干旱地区,“流域”“排水区”“集水区”这三个概念所指示的区域往往有较大差异;而在湿润半湿润山地丘陵区,这三个概念所指示的区域往往重合。所以,在应用当中应该对其有明确的认识和准确的理解。文中建议的术语区分或有不妥之处,还请方家批评。
注释
①见全国科学技术名词审定委员会http://www.term.gov.cn/index.jsp。
②“流域”“流域面积”“分水岭”“分水线”,见现代地理科学词典:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201206042.html。
③“流域”“流域面积”“分水岭”“分水线”,见地学辞典:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R200609036.html。
④“流域”“集水区”“集水面积”“分水线”,见环境学词典:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201007105.html。
⑤“集水面积”,见环境科学大辞典:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R200708040.html。
⑥“流域”“汇水面积”“分水线”,见中国土木建筑百科辞典 · 桥 梁 工 程:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201211251.html。
⑦“流域”“分水线”,见中国土木建筑百科辞典·水利工程:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201211257.html。
⑧“汇水面积”“山脊线”,见中国土木建筑百科辞典·建筑结构:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201211256.html。
⑨“汇水面积”,见中国土木建筑百科辞典·城市规划与风景园林:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201211260.html。
⑩“分水岭”,见中国土木建筑百科辞典·隧道与地下工程:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R201211261.html。
⑪“流域”,中国农业百科全书:水利卷·上:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R200610100.html。
⑫“流域”“集水面积”,见农业大词典:http://gongjushu.cnki.net/refbook/R200611053.html。
⑬英文词典和百科全书请参见 Encyclopaedia Britannica Online Academic Edition:http://www.britannica.com;Encyclopedia.com:http://www.encyclopedia.com;The Encyclopedia of Earth:http://www.eoearth.org;The-FreeDictionary.com:http://www.thefreedictionary.com;Fundamentals of Physical Geography,2nd Edition:http://www.physicalgeography.net。
⑭“Hydrologic Unit Geography”.Virginia Department of Conservation & Recreation:http://www.dcr.virginia.gov/water_quality/hu.shtml。
[1]岳健,穆桂金,杨发相等.关于流域问题的讨论[J].干旱区地理.2005(06):775-780.
[2]Jensen M E,Goodman I A,Bourgeron P S,et al.Effectiveness of biophysical criteria in the hierarchical classification of drainage basins[J].Journal of the American Water Resources Association. 2001, 37(5):1155-1167.