呂澤浩，成佳慧，姚柳杉，薛 靜

(太原理工大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)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(nèi)陸，海洋暖濕氣流難以到達(dá)，且距蒙古高壓中心很近，寒冷干燥氣團(tuán)經(jīng)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(shí)際上巴彥高勒～三湖河口河段北側(cè)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(cè)為橫跨內(nèi)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(jìn)行研究對于防止沙漠進(jìn)一步擴(kuò)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(xué)者圍繞河套平原和庫布齊沙漠二者的形成原因進(jìn)行了相關(guān)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(guān)。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(kuò)張的趨勢[4]。

本研究通過對已有數(shù)據(jù)及河段周圍真實(shí)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(jìn)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?dāng)U大；能夠?yàn)榻鉀Q當(dāng)?shù)厣睢⑸a(chǎn)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(nèi)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(nóng)業(yè)灌溉發(fā)達(dá)，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(fēng)積沙丘，北部為河漫灘地，長400 km，寬50 km。

3 分析與結(jié)果

始新世時(shí)期，由于燕山運(yùn)動與喜山運(yùn)動，陰山山脈和鄂爾多斯高原之間構(gòu)造活動和垂直差異運(yùn)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(jīng)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(dú)特的地形構(gòu)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(fēng)的侵蝕提供了大量易風(fēng)化的原巖；由于陰山海拔高，在擋住冬季季風(fēng)帶來的風(fēng)化碎屑的同時(shí)，也為南坡的河套地區(qū)阻擋了一部分風(fēng)的侵蝕，故河套地區(qū)物理風(fēng)化不發(fā)育，而庫布齊地區(qū)為陰山山后的迎風(fēng)坡，由于中更新世時(shí)期青藏高原抬升對周圍區(qū)域的影響，使得地表風(fēng)蝕粗化。故鄂爾多斯北部地區(qū)風(fēng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必要條件。南岸是低于平均海拔的河流階地，太陽輻射強(qiáng)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(fēng)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(dá)400 mm。由此可知有限的降水和相似的降水條件，不足以導(dǎo)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(bǔ)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(jīng)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(zhì)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(zhì)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(qiáng)烈，為第四紀(jì)近代沉積的風(fēng)積物，既不利于儲存降水，也無外河流經(jīng)，匱乏的水資源是荒漠化的必然結(jié)果。

3.3.2 地下水資源

地下水資源的產(chǎn)生比地表水復(fù)雜得多，不僅有降水入滲的補(bǔ)給，還有其他地區(qū)越流的補(bǔ)給或排泄，更與該地區(qū)地下地貌有關(guān)。本研究從賦存、補(bǔ)、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(jìn)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(fēng)積沙地。地區(qū)本身的地貌和沉積方式，導(dǎo)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?nèi)酰ζ露戎饾u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(shí)，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(dá)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(yùn)移并補(bǔ)給土壤水，可以發(fā)展為沃土，而南部的地下水埋深過大，農(nóng)作物及其他植物的根系難以利用，無法生長。

3.3.2.2 補(bǔ)給條件

河套平原的地下水比南側(cè)地區(qū)豐富的原因之一是補(bǔ)給來源多，河套平原地區(qū)補(bǔ)給來源包括大氣降水、外來河流補(bǔ)給(主要是黃河)、灌溉水滲漏及平原兩側(cè)的基巖裂隙水、山溝洪水、陰山積雪融水等[6]；而南側(cè)地區(qū)海拔相對較高，黃河水一般不能夠補(bǔ)給地下水，補(bǔ)給來源主要是降水，然而降水稀少并不能補(bǔ)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(bǔ)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(yán)重的荒漠化。因此相比而言河段北側(cè)平原地下水易于保存，地下水位更接近地表，適合發(fā)展農(nóng)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(jìn)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(nóng)業(yè)，同時(shí)還改良土壤，植樹造林，使得土壤肥力顯著提高，注重農(nóng)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(jié)論

一河兩岸的河套平原和庫布齊沙漠產(chǎn)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(zhì)構(gòu)造運(yùn)動和垂直差異運(yùn)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。