黄土高原

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黄土高原一景
黄土高原地貌
黄土高原地貌

  黄土高原汉语拼音:Huangtu Gaoyuan;英语:Loess Plateau),中国四大高原之一,世界上黄土覆盖面积最大的高原,是中华民族古代文明的发祥地之一。位于中国北部北纬34°~40°,东经102°~114°,横跨青海甘肃宁夏内蒙古陕西山西河南7省区。东西长约900千米,南北宽400~500千米,面积约40万平方千米。高原由西北向东南倾斜,海拔多在1,000~2,000米。除许多石质山地外,大部分为厚层黄土覆盖。经流水长期强烈侵蚀,逐渐形成千沟万壑、地形支离破碎的特殊自然景观。黄土高原面积广阔,土层深厚,地貌复杂,水土流失严重。

地质与地貌

  地处华北准地台的西部和祁连山地槽的东部。古地形的基本轮廓是在白垩纪燕山运动以后形成的。高原上主要山脉太行山吕梁山六盘山把高原分隔成三部分:

  1. 山西高原 吕梁山以东至太行山西麓,有许多褶皱断块山岭和断陷盆地,山岭多呈北北东走向,主峰海拔均超过2,000米,山地下部多为黄土覆盖。主要河谷盆地有太原盆地临汾盆地运城盆地榆社盆地寿阳盆地等。
  2. 陕甘黄土高原 吕梁山和六盘山(陇山)之间黄土连续分布,厚度很大,其堆积顶面海拔一般在1,000~1,300米。地层出露完整,地貌形态多样,是中国黄土自然地理最典型地区。
  3. 陇西高原 六盘山以西,高原海拔约2,000米,黄土厚度逐渐增大,成为波状起伏的岭谷。

  黄土高原最基本的地貌类型有:

  1. 沟间地地貌 主要类型是塬、梁、峁、沟谷除河流的干支河谷外,还有为数众多的大小沟谷。塬是黄土堆积受流水侵蚀残留的高原面,地表平坦,坡度1°~3°,如泾河上游的董志塬、洛河的洛川塬等。塬面被沟谷强烈侵蚀后称为破碎塬。在大的地堑断陷谷地里,断裂往往呈复式阶梯状。覆盖其上的黄土塬称为黄土台塬。黄土台塬通常保存较完整,如汾渭断陷谷地里的黄土台塬。梁在平面上呈长条形,顶部宽度不大,多数仅长几十米到数百米至数千米,面积约2平方千米。梁的横剖面略呈穹状,坡度多在1°~5°,梁顶以下有明显的坡折。峁是孤立的黄土丘,平面上呈椭圆或圆形,峁坡多成凸形坡,坡度可达20°左右,面积约0.25平方千米。黄土梁峁区又称黄土丘陵沟壑区。此外,尚有黄土。主要分布在陕北白于山和甘肃省东部的河源地区。马兰黄土充填了古河沟长条凹地,尚未被现代沟谷切开,宽几百米至数千米,长达几千米至数十千米,成树枝状格局组合。黄土受现代流水侵蚀沟的破坏,谷坡两侧仍保存着局部平坦地形,则称黄土坪。
  2. 沟谷地貌 黄土高原沟谷发育,沟道密度2.35~10.9千米/千米2,一般塬面及四周切割密度小于3千米/千米2,广大丘陵沟壑区切割密度4~8千米/千米2,切割最严重的黄河峡谷河曲黄道沟一带10.9千米/千米2。黄土高原主干沟谷切割深度一般都在200~300米。黄土覆盖的流域面积和沟谷面积之比均已超过25%,最严重者56.7%,即被沟谷蚕蚀的面积已达黄土覆盖面积的1/2。沟谷地貌按其大小、形态特征和发育过程,可分为细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等。细沟是坡面水流在片状侵蚀的基础上最先出现的一种沟形,横断面宽10~15厘米,深几厘米,沟形能被普通耕犁所消除。浅沟多出现在坡长较大的坡地上,随径流汇集成较大的股流,因冲刷能力增大而产生,横断面似宽三角形,深0.5~1米。坡面水流进一步汇集,流水侵蚀增大,当沟身切入黄土1~2米以上,开始形成明显沟头时,称为切沟。它具有明显的沟缘线,沟深10米以上,长几十米。故细沟、浅沟和切沟均是发育在坡面上的侵蚀沟。冲沟多由坡面侵蚀沟发展而成。
  3. 黄土微地貌 黄土微地貌是地表水沿着黄土中的裂隙下渗,机械侵蚀和化学溶蚀的结果,破坏了黄土结构,形成洞穴,并引起地面沉陷,造成黄土特有的潜蚀地貌。常见者有黄土碟、陷穴、黄土桥和黄土柱等。黄土碟分布在平缓地面,形似碟状凹地,一般深2~3米,直径10~20米,深与直径之比约1∶10。由于地表水下渗,溶解了黄土中可溶矿物,并把黏土微粒带到土层下部,破坏了土层结构,在重力作用下土层围绕中心缓慢下沉压实。陷穴是一种较深的圆形或椭圆形洼地,当地表水汇集到节理裂隙中,由潜蚀作用形成洞穴称陷穴,按其形态可分为竖井状、漏斗状和串珠状。黄土桥是溶蚀和侵蚀形成的地下洞穴受重力作用发生崩塌,残留的洞顶形如拱桥。黄土柱是地表水沿着黄土垂直节理溶蚀和侵蚀,残留柱状或塔状的黄土土体,一般高数米或十余米。

地表物质

  黄土高原地区大部分为黄土覆盖,是世界上黄土分布最集中、覆盖厚度最大的区域。该地区黄土平均厚度50~100m,洛川塬超过150m,董志塬最大厚度超过250m。黄土高原地区的黄土主要为风成黄土,粉粒占黄土总重量的50%,结构疏松、富含碳酸盐、孔隙度大、透水性强、遇水易崩解、抗冲抗蚀性弱。

  该区主要的土壤类型有褐土、黑垆土、栗钙土、棕钙土、灰钙土、灰漠土、黄绵土、风沙土等。根据黄土高原地区有关土壤有机质、全氮和有效磷含量分级组合研究成果,极低养分地区面积占21.1%,低养分地区面积占19.4%,中等养分地区面积占26.7%。

气候与水文

  黄土高原属暖温带半湿润至半干旱气候,主要特征是冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润;雨量稀少,变率大;日光充足,日照时数多,热量条件较优越。高原从西北向东南,年平均气温8~14℃,全区日平均气温10℃以上,活动积温为2,000~3,000℃,无霜期120~200天。气温日较差平均在10~16℃。降水年际变化大,季节分配不均,东南多于西北。平均年降水量200~700毫米,其中65%以上集中于7~9月。

  区域水系以黄河为骨干,源于黄土高原的河流约有200条,较大的有洮河、祖厉河、清水河、黄甫川、窟野河、无定河、北洛河、渭河、沁河、汾河等,河川径流不丰(不包括黄河干流),年径流总量185亿立方米。大多数河流汛期受暴雨影响,洪峰急涨猛落,汛期水量占全年水量的70%以上。含沙量很高,往往一次洪水含沙量占全年70%~80%以上。高原浅层地下水补给主要来源于大气降水。大部分地区地下水贫乏,埋藏很深,多在50~60米以下,有的100~200米。

水系

  黄土高原地区面积大于1000km2的直接入黄支流有48条,其中水土流失严重、对干流影响较大的支流有洮河、湟水、庄浪河、祖历河、清水河、浑河、杨家川、偏关河、皇甫川、清水川、县川河、孤山川、朱家川、岚漪河、蔚汾河、窟野河、秃尾河、佳芦河、湫水河、三川河、屈产河、无定河、清涧河、昕水河、延河、汾川河、仕望川、汾河、泾河、北洛河、渭河、伊洛河32条支流,以及内蒙“十大孔兑”。

泥沙

  黄土高原地区的径流主要由暴雨洪水形成,区域差异明显。黄河兰州以上地区多湖泊、沼泽,降雨强度小、历时长、范围广,形成的洪水洪峰小,涨落平缓,含沙量小;兰州至河口镇区间两岸多为沙漠地带,无大的支流汇入,气候干旱,降雨量小,洪水过程更趋平缓;河口镇至花园口区间暴雨洪水频繁、洪峰高、含沙量大、历时短、陡涨陡落。该区间有三大暴雨中心,相应形成河口镇至龙门、龙门至三门峡、三门峡至花园口三大洪水来源区,常常形成大洪水和特大洪水,危害极大,如1958年7月17日由三花区间干支流洪水遭遇形成的特大洪水,花园口站实测洪峰流量22300m3/s;窟野河1959年实测洪峰流量达14000m3/s,最大含沙量达1700kg/m3。

  黄河泥沙有四个主要特点:

  1. 含沙量高、输沙量大 黄河三门峡站多年平均输沙量约16亿t,多年平均含沙量35kg/m3,实测最大含沙量911kg/m3(1997年),均为大江大河之最。河龙区间的皇甫川、孤山川和窟野河,洪水期含沙量常常超过1000kg/m3,实测含沙量达1700kg/m3(窟野河)。
  2. 地区分布不均 黄河兰州以上面积占34%,来沙仅占9%;河口镇至三门峡区间面积占17%,来沙占90%。特别是7.86万km2的多沙粗沙区,来沙占65.2%。
  3. 年内分配集中,年际变化大 黄河泥沙年内分配极不均匀,汛期6~9月沙量占全年的90%,尤其是7、8两个月来沙更为集中,占全年的71%。黄河沙量的年际变化不均,泥沙往往集中在几个大沙年份,三门峡站最大年输沙量39.1亿t(1993年),是最小年输沙量3.75亿t(2000年)的10.4倍。
  4. 泥沙主要来源于沟道 据皇甫川、清涧河、洛河流域典型小流域研究结果,沟间地产沙占20%,沟谷地产沙占80%。

气候特点

  黄土高原地区属大陆性季风气候,冬春季受极地干冷气团影响,寒冷干燥多风沙;夏秋季受西太平洋副热带高压和印度洋低压影响,炎热多暴雨。多年平均降雨量为466mm,总的趋势是从东南向西北递减,东南部600~700 mm,中部300~400mm,西北部100~200mm。以400mm降雨量等值线为界,西北部为干旱区,中部为半干旱区,东南部为半湿润区。

  1. 东南部半湿润区 主要位于河南西部、陕西关中、山西南部,年均气温8~14°C,年降雨量600~800mm,干燥指数1.0~1.5,夏季温暖,盛行东南风,雨热同季。该区的范围与落叶阔叶林带大体一致。
  2. 中部半干旱区 包括黄土高原大部分地区,主要位于晋中、陕北、陇东和陇西南部等地区,年均温4°C~12°C,年降雨量4 00~600mm,干燥指数1.5~2.0,夏季风渐弱,蒸发量远大于降水量。该区的范围与草原带大体一致。
  3. 西北部干旱区 主要位于长城沿线以北,陕西定边——宁夏同心、海原以西。年均温2°C~8°C,年降雨量100~300mm,干燥指数2.0~6.0。气温年较差、月较差、日较差均增大,大陆性气候特征显著。风沙活动频繁,风蚀沙化作用剧烈。该区的范围与荒漠草原带大体一致。

  黄土高原地区降雨年际变化大,丰水年的降水量为枯水年的3~4倍;年内分布不均,汛期(6~9月)降水量占年降水量的70%左右,且以暴雨形式为主。

  每年夏秋季节易发生大面积暴雨,24小时暴雨笼罩面积可达5~7万km2。河口镇至龙门、泾洛渭汾河、伊洛沁河为三大暴雨中心。形成的暴雨有两大类,一类是在西风带内,受局部地形条件影响,形成强对流而导致的暴雨,范围小、历时短、强度大,如1981年6月20日陕西省渭南地区的暴雨强度达267mm/60min。另一类是受西太平洋副高压的扰动而形成的暴雨,面积大、历时较长、强度更大,如1977年7、8月,在晋陕蒙接壤地区出现了历史罕见的大暴雨,笼罩面积达2.5万km2,安塞(7月5日,225mm)、子洲(7月27日,210mm)、平遥(8月5日,365mm),暴雨中心内蒙古乌审旗的木多才当(8月1日)10小时雨量高达1400mm。

土壤与植被

  高原土层富含碳酸钙和磷、钾、硼、锰等元素,土壤反应多偏碱性,腐殖质和氮素养分贫乏。主要土类有褐色土、灰褐土、栗钙土、灰钙土和漠钙土。水土流失严重,熟化土壤不断流失,生土裸露,肥力瘠薄。

  因长期滥垦滥伐,土地利用不合理,自然植被残留较少、分布零散。森林覆盖率仅5%。植被由东南向西北为森林草原、干草原和荒漠草原。森林主要分布于吕梁山、子午岭、黄龙山、六盘山等地,为落叶阔叶林及少量针阔混交林。沟谷和荒坡上,草本植物多旱生种类,如白草、委陵菜、狼尾草、碱草、甘草、酸枣、荆条、沙柳、柠条、沙草、沙蒿、苜蓿、沙打旺、草木犀等。高原农业垦殖条件最好的地区,如关中平原、晋中盆地、晋南盆地等,是中国著名的小麦和棉花产地。陕北、甘肃和晋西北条件差,一般仅能种植耐干寒的莜麦、荞麦、糜子、胡麻、薯类等。

水土流失及其治理

  黄土高原严重水土流失面积约27万平方千米。高原大部分侵蚀模数在4,000吨/千米2,窟野河神木至温家川区间3.57万吨/千米2。水土流失冲走耕地的熟化土层,降低蓄水保墒能力,作物生长不良,产量低而不稳。大量泥沙下泄,造成渠道、水库淤积和河流淤塞,增大了流域开发治理的困难。陕县三门峡站每年下泄泥沙约16亿吨,年最大输沙量39.1亿吨(1933),90%来自黄土高原。水流平均含沙量37.6千克/米3,黄甫川曾出现过1,570千克/米3的高含沙水流。

  中华人民共和国建立后,对黄土高原开展了群众性的水土保持工作,设立了水土保持科学试验站,总结历代劳动人民水土保持的经验,根据土壤侵蚀特点和沟道的输沙特性,创造出许多有效的办法。具体治理措施因地区差异而不同,但水土保持的方针是:工程措施与生物措施相结合,以生物措施为主,以小流域为单元,综合治理、集中治理、连续治理。