河套平原與庫布齊沙漠環(huán)境差異分析

呂澤浩，成佳慧，姚柳杉，薛 靜

(太原理工大學 水利科學與工程學院，山西 太原 030024)

1 引言

巴彥高勒-三湖河口河段屬于黃河河段，深處內陸，海洋暖濕氣流難以到達，且距蒙古高壓中心很近，寒冷干燥氣團經常自西北或北面襲來，降水稀少且集中，日照充足，氣溫變化劇烈。有數(shù)據(jù)顯示[1]，巴彥高勒-三湖河口河段大部分地區(qū)年降水量介于150～400 mm之間(而植物生長所需的最低年降水量為400 mm)，再加上下墊面是廣闊的沙漠，地面上的水分極難保存，故沙漠是該地區(qū)最天然的狀態(tài)。但實際上巴彥高勒～三湖河口河段北側為富饒的河套平原，是重要的糧食基地，素有“黃河百害，唯富一套”之說，南側為橫跨內蒙古三旗的中國第七大沙漠-庫布齊沙漠。南北過渡明顯，二者受同一河段影響，卻形成截然不同的現(xiàn)狀，故對兩者形成原因的差異進行研究對于防止沙漠進一步擴張以及河套平原的穩(wěn)定發(fā)展都有重要意義。

迄今為止已有諸多學者圍繞河套平原和庫布齊沙漠二者的形成原因進行了相關分析。其中李炳元[2]、肖瑞玲[3]等研究表明河套平原的形成與地形地貌及古代人類活動有關。根據(jù)武焱[4]、梁霞[5]等的研究，庫布齊沙漠形成的原因主要是干燥的氣候、豐富的沙源及人類的過度利用。并且有研究表明，近年來沙漠前緣有明顯向西北擴張的趨勢[4]。

本研究通過對已有數(shù)據(jù)及河段周圍真實環(huán)境等的分析，對河套平原與庫布齊沙漠環(huán)境的差異原因進行了討論，可以為今后沙漠治理方面的決策提供一定的依據(jù)，防止沙漠擴大；能夠為解決當?shù)厣?、生產方面的問題提供一定的依據(jù)；為尋找及治理沙漠用水提供思路。

2 研究區(qū)概況

2.1 河套平原

河套平原位于內蒙古自治區(qū)西南部，黃河巴彥高勒-三湖河口河段以北的平原、高原地區(qū)，土地肥沃，農業(yè)灌溉發(fā)達，西接烏蘭布和沙漠 , 東至烏梁素海 , 南臨黃河 , 北抵陰山。一般講的河套平原主要指陰山以南的黃河沖積平原[6]。

2.2 庫布齊沙漠

庫布齊沙漠位于鄂爾多斯高原北部、黃河巴彥高勒-三湖河口河段以南地區(qū)，西、北、東三面均以黃河為界，地勢南高北低。南部為高原臺地，中部為風積沙丘，北部為河漫灘地，長400 km，寬50 km。

3 分析與結果

始新世時期，由于燕山運動與喜山運動，陰山山脈和鄂爾多斯高原之間構造活動和垂直差異運動十分顯著，形成了狹長的河套盆地[7]。河套灌區(qū)則位于陰山山脈與鄂爾多斯臺地之間。自陰山山脈經河套平原再至鄂爾多斯高原，平均海拔依次由1800 m降至1000 m再過渡到1300 m，總體地勢自北向南呈凹字形，其沿圖1剖面所示的地形剖面圖如圖2所示。獨特的地形構造是河套平原與庫布齊沙漠環(huán)境在黃河河段發(fā)生突變的根本原因。

3.1 侵蝕與沉積

庫布齊沙漠和河套地區(qū)分別位于巴彥高勒-三湖河口河段的凸岸與凹岸。由于慣性和橫向環(huán)流作用，在凹岸的河套地區(qū)形成了較多截彎取直的牛軛湖，而大量沖刷下來的泥沙被帶到南(凸)岸堆積，加上黃河的沉積物與陰山山前廣泛發(fā)育湖積洪積物，為風的侵蝕提供了大量易風化的原巖；由于陰山海拔高，在擋住冬季季風帶來的風化碎屑的同時，也為南坡的河套地區(qū)阻擋了一部分風的侵蝕，故河套地區(qū)物理風化不發(fā)育，而庫布齊地區(qū)為陰山山后的迎風坡，由于中更新世時期青藏高原抬升對周圍區(qū)域的影響，使得地表風蝕粗化。故鄂爾多斯北部地區(qū)風成堆積物普遍發(fā)育，形成的大小沙丘便是庫布齊沙漠的原型[7]。

3.2 光資源

黃河中游地區(qū)全年無太陽直射，河套平原位于高峻的陰山山脈南坡，沒有高山阻礙，地勢平坦，光資源豐富，這是形成大規(guī)模農業(yè)生產的必要條件。南岸是低于平均海拔的河流階地，太陽輻射強度較低，可利用的光資源相對較少。因此，光照是兩地植被覆蓋出現(xiàn)明顯差異的原因之一。

圖1 地勢地形

圖2 高程剖面

3.3 水資源

該黃河河段南北岸地區(qū)受季風影響，降水分配不均且年際變化較大，年平均降雨量均位于200～300 mm等降水線之間，由于地形原因，河套平原有些地區(qū)年降水量可達400 mm。由此可知有限的降水和相似的降水條件，不足以導致兩地植被覆蓋率和地貌的顯著差異。因此本研究從除降水以外的補給和兩岸自身的差異來分析水資源對河套平原與庫布齊沙漠環(huán)境的影響。

3.3.1 地表水資源

河段北部平原地勢平坦，允許其他河流流過，故地表水較南部更多，主要流經的河流有黃河、大黑河等，此外，平原地區(qū)的湖泊也是該地區(qū)地表徑流的一部分，幾千年來，黃河改道、地質沉積作用等殘留了大量湖泊，使得河套平原地區(qū)地表水體廣泛存在[8]，這些湖面積小、湖水淺，大多數(shù)為淡水河，水質好，能夠緩解水源短缺。而河段南部地區(qū)地表裸露、蒸發(fā)強烈，為第四紀近代沉積的風積物，既不利于儲存降水，也無外河流經，匱乏的水資源是荒漠化的必然結果。

3.3.2 地下水資源

地下水資源的產生比地表水復雜得多，不僅有降水入滲的補給，還有其他地區(qū)越流的補給或排泄，更與該地區(qū)地下地貌有關。本研究從賦存、補、徑、排條件來對河套平原和庫布齊沙漠的地下水資源狀況進行分析。

3.3.2.1 賦存條件

從地貌上看，在陰山山脈山前洪積平原上發(fā)育著一系列微向南傾的洪積扇群，而平原地區(qū)大部分是由湖積盆地作為基底加上黃河沖積沉積形成的，向南則為近代形成的風積沙地。地區(qū)本身的地貌和沉積方式，導致其由南至北沉積物逐漸由礫石沙土向粘土過渡，水平滲透性逐漸變弱，水力坡度逐漸變小，徑流條件變差，含水層的埋深也逐漸增加。河套地區(qū)地下水位在灌溉期時，可上升到0.5～3.28 m，且多為潛水與半承壓水[9]。而到了黃河以南庫布齊沙漠地區(qū)，地下水埋深增加到達0～10 m，埋藏形式為上層滯水、潛水與承壓水[10]?？捎纱酥卑兜貐^(qū)的地下水埋藏條件利于水分運移并補給土壤水，可以發(fā)展為沃土，而南部的地下水埋深過大，農作物及其他植物的根系難以利用，無法生長。

3.3.2.2 補給條件

河套平原的地下水比南側地區(qū)豐富的原因之一是補給來源多，河套平原地區(qū)補給來源包括大氣降水、外來河流補給(主要是黃河)、灌溉水滲漏及平原兩側的基巖裂隙水、山溝洪水、陰山積雪融水等[6]；而南側地區(qū)海拔相對較高，黃河水一般不能夠補給地下水，補給來源主要是降水，然而降水稀少并不能補給巨大的蒸發(fā)量，因此造成了兩岸地下水儲量的差異。

3.3.2.3 排泄條件

由于平原地區(qū)特殊的排泄條件，潛水受到河湖水及山前平原地下水頂托，使得地下水在低洼處局部匯集，形成封閉的潛水盆地，難以往外滲流[6]，大部分的潛水依靠灌區(qū)的排水干渠匯入北部的總排水干渠，最后排入東部的烏梁素海，東部地區(qū)季節(jié)性地受到烏梁素?；厮难a給，所以河套地區(qū)是一個以垂直水交替為主的封閉地下水盆地系統(tǒng)[7]；位于黃河南部及鄂爾多斯高原北部的地區(qū)與河套平原徑流聯(lián)系相對不密切，加上海拔較高，含水層埋藏更深。這些水資源原因，造成了黃河南岸嚴重的荒漠化。因此相比而言河段北側平原地下水易于保存，地下水位更接近地表，適合發(fā)展農業(yè)，便于灌溉利用。

3.4 人類活動因素的影響

建國后人類在河套以南地區(qū)大規(guī)模地移動開荒，過度放牧狩獵，再加上過度采集薪材及藥用植物，使得土地進一步惡化[11]，而河套以北地區(qū)，人類不斷利用引黃灌溉工程，發(fā)展灌溉農業(yè)，同時還改良土壤，植樹造林，使得土壤肥力顯著提高，注重農牧配合發(fā)展[12]。這樣，河套南北差距越來越大，造成了現(xiàn)在截然不同的地貌。

4 結論

一河兩岸的河套平原和庫布齊沙漠產生環(huán)境突變，主要有地形、光照、水資源和人為方面的原因。

(1)由于地質構造運動和垂直差異運動，使得河套平原整體呈凹字型，而庫布齊沙漠則地勢高且多為階地。

(2)河套平原較庫布齊沙漠整體地勢較低，并且無高山阻擋，使得河套平原光照充足，光資源豐富。

(3)河段北岸較南岸地勢低，地表水除降水外還有來自其他河流等供給，并且由于特殊的地形使得水分難以向外滲流，最終使得北岸水資源明顯多于南岸。

(4)河套南北地區(qū)人類完全相反的活動，使得兩地差異明顯。