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黄河流域:自然环境揭秘

【摘要】:三黄河流域的自然环境(一)黄河流域的地理位置和地形特征1.地理位置黄河源于青海巴颜喀拉山,干流贯穿9个省、自治区,分别为:青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东,注入渤海。当时的人们认为,黄河就是从它的东北角流出的。

三 黄河流域的自然环境

(一) 黄河流域的地理位置和地形特征

1.地理位置

河源于青海巴颜喀拉山,干流贯穿9个省、自治区,分别为:青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东,注入渤海。年径流量574亿立方米,平均径流深度79米。但水量不及珠江大,沿途汇集有35条主要支流,较大的支流在上游,有湟水、洮河,在中游有清水河、汾河、渭河、沁河,下游有伊河、洛河。两岸缺乏湖泊且河床较高,流入黄河的河流很少,因此黄河下游流域面积很小。

河源至贵德多系山岭及草地高原,属青藏高原,海拔均在3000米以上,山峰超过4000米,源头河谷地海拔4200米;贵德至孟津

黄河流域示意图

江段是黄土高原地区,黄土高原东为吕梁西坡,南为渭河谷地,北与鄂尔多斯高原相接,西至兰州谷地;黄土高原海拔一般在1000~1300米,地形起伏不平,坡陡沟深,沟壑地面坡度15~20度,沟谷面积占40%~50%,沟道密度3~5千米/平方千米,切割深度100米以上;孟津以下进入地势低平的华北平原,海拔不超过50米,进入下游后河道平坦,平均比降只有0.12%,水流变缓,泥沙大量淤积,河床高出地面4~5米;由于黄河多次改道,地面冲积出扇状的古河床和古自然堤,成为缓岗与洼地相间分布的倾斜平原,洼地比较开阔平展。

黄河从贵德至民和境内海拔在1600~3000米之间,从民和下川口进入甘肃,这一段气候温和湿润有“高原小江南”的美誉,水流清澈见底又有“天下黄河贵德清”的说法。宁夏的宁夏平原和内蒙古的河套平原,因为处在黄河上游的河谷地带,水源丰沛,灌溉便利,农业发达,水草丰美,因此被称为“塞上江南”。

2.地形特征

中国大陆自西至东高低相差悬殊,为世界上所少有,而且是沿两条边界上陡然跌落,形成三个巨大的阶梯,在黄河流经的地域,这个特点表现得最为典型。

第一道边界为自祁连山迤逦转折向南,至滇西的横断山脉一线,即青藏高原的前沿。

这个高原表面的一般高度达到海拔4000~5000米,分布在上面的山脉峰峦的高度,更多超出了这个数字。而越过这道边界,地势骤降到海拔3000米以下,更可低到海拔1000米上下,甚至更低。

再向东去,沿大兴安岭、太行山巫山、雪峰山至滇东高原东侧,又构成了一条地势陡然跌落的边界,在此边界以东,多为平原和低矮的丘陵,也有些山岭,但即使是在那里看起来很高大的山岳,实际高度也不过1000多米,极少超过2000米的。如号称“五岳之首”的泰山,其最高峰的高度也仅有1524米,要是摆到西部去,简直像个山中的侏儒。

青藏高原是三大阶梯中最高的一级,就地理形势来说,这里居高临下,最占优势。

公元七八世纪,吐蕃王朝曾以此为根据地,向外扩张,颇为顺利,就部分地凭借了这个优势,连处于鼎盛时期的唐王朝也不敢对它轻慢。但在这高原上,空气稀薄,气候寒冷多变,大部地区土地贫瘠,能够养活的人口有限,吐蕃的强盛终如昙花一现,而与在另外两个阶梯上繁盛起来的黄河文化结为一体了。

考古的发现证明,中国大陆上已有的新石器时代文化遗址大多分布在两个较低的阶梯上,尤以第二个阶梯上的黄土地带最为密集。大抵是最先在山间河谷两侧的平台上居住,创造了最早的文明;而当能走出山谷,进入辽阔的平原,治水排涝,“平上而居之”的时候,更达到了昌盛的程度。此时人们对黄河在这些地段流过的情况已相当了解,但对它的出处,对那处于最高位置的第一个阶梯,仍无正确的认识,只有个笼统的印象,那是个很高很大的地方,被称为昆仑。当时的人们认为,黄河就是从它的东北角流出的。

从昆仑到蓬莱,从高山到大海,在中国大陆,除了长江,只有黄河,自西而东穿越了这地形上的三大阶梯。水向低处流,在地球表面,这是一条铁的规律,地球的重力在无形之中起着作用。地势的高低决定着水的流向,所以位于这中国大陆的三大阶梯上的黄河要向东流,但这三大阶梯并不是均匀地降低高度,而地表又起伏不平,东部平原中有泰山这样的山丘,西部高原山地中也有不少较低的盆地和谷地。因此黄河不是直线地一泻千里,而且经过了许多曲折。从黄河发源处到大海的直线距离约为2160千米,而黄河的实际长度有5464千米。

水在地面流动时还始终遵守着一条规律,地势高低变化愈大时,流得愈快。而这个流动的速度和水量的多少,决定着它对地面的侵蚀能力和搬运泥沙的能力。在地势陡峭的地方,河水的侵蚀能力强,其主要是向下侵蚀,使河谷变得愈来愈深,两岸陡峭,形如V字;在地势低平的地方,河水流速变缓,向下侵蚀的作用减弱,但对两岸的侧面侵蚀作用却加强了。特别是当河流水面的高度接近于所注入的水体表面的高度时,向下侵蚀的作用几乎等于零,主要是对两岸的破坏。此老五时的河水还不仅是破坏,也在沉积。

河水在流动迅速时能夹带许多泥沙,当流速减慢时,搬运能力降低,就会有泥沙沉淀出来在水下堆积。如在河岸的凸出部位,或者水下有什么东西阻塞水流,那里的流速较缓,便会使泥沙在那里淤积,直至高出水面,成为沙洲、沙坝;河岸的凹入部分则受到侵蚀,愈来愈凹,平原地区的河流常特别弯曲,即有自身的作用。在河流入海的地方,地势最低,加上海水中溶解的氯化钠即食盐使悬浮在河水中的细微沙粒所形成的胶体状态受到破坏,产生沉淀,泥沙大量在河口附近堆积,造成陆地。中国大陆东部的平原,便主要是河流带去泥沙充填造成的,古代流传的“沧海桑田”神话,就是这一自然变化的反映。

到现在,这种填海为陆的作用还在进行,黄河河口的三角洲还在向大海推进。

黄河的奔流一方面为地形所决定,另一方面,通过它的活动,也在一定程度上改变着地面的形态。总的趋势则是这些在地面流动的水力求将陆地上高出海平面的部分夷平,同时将破坏后的产物带入海中,将海底垫高,把“精卫填海”的神话变为现实。

这些侵蚀和堆积的作用,最终受到河水流经地的海拔高度所控制。愈高受到剥蚀的程度愈强烈,因为万川归大海,所以河流的作用与这海平面相关;当然也有的河流注入内陆的湖泊中,则与湖面的高度相关了。

不过,影响地面形态变迁的主要因素,最终还是来自地球内部的力量,这些力量推动地壳的一些部分隆起成山,同时造成一些地区下缩成低谷、盆地,而且这些作用至今还在进行,尤以在中国大陆为盛。比如泰山、太行山还在升高,而华北平原在相对下降,所以泰山虽经受了长期的剥蚀,仍保持有相当的高度,华北平原及其附近的海域,则长期成为积聚泥沙的场所。

在黄河流经的地区,不少地段在地球历史发展的近期有过上升或下降的活动,这是它以曲折盘绕的形态流向大海的基本原因。那些峡谷便是地壳上升与河流的侵蚀作用相结合的产物。因为如果这里的地壳是处于稳定的状态,由于河流的侵蚀,当河床的高度削减到一定程度时,向下的侵蚀作用减弱,转而为以向两岸侵蚀为主,这时河谷就要逐渐变得开阔起来,不会存在狭窄高峻的峡谷;但如此地壳在不断上升,因河流侵蚀而失去的高度会随即得到补偿,便能保持一直以向下侵蚀为主,河谷不断加深却难以拓宽,于是就会形成自非亭午夜分不见曦月那样陡峭的峡谷。

巡视黄河,我们可以看到,三大阶梯的地形变化,直接影响着黄河的活动,而不同地段黄河所具有的面貌特征,又反映出这些地方所经历的外貌到地下地质情况的变化。

当黄河在第一、第二两阶梯上流过时,这些地方由于海拔高,因而从总体上来看,是受到流水侵蚀的地区,成为黄河中泥沙的供给地。加上高低变化很大,如从河源到内蒙古托克托,流程3472千米,落差3840多米;从托克托到禹门口即传说中“鲤鱼跳龙门”的龙门,流程718千米,落差611米,蕴藏的水力资源都特别丰富。

当黄河流到河南省孟津,出宁咀峡,进入到最低一个阶梯上时,河道突然开阔,从宽300米剧增至宽3000米,而自此以下直至入海,再也不受峡谷的约束,水流的速度减缓,携带的泥沙一路上大量沉积,但每年仍有很多吨被带到河口,在那里填海为陆。

一般之中也有特殊。在西部的山地、高原中,局部地区地壳的沉陷,会使黄河也在那里淤积出肥沃的土地。千里黄河富一套,河套平原及其南边宁夏的平原的形成,就是这种地质变动的产物;黄河支流汾河、渭河能在一些地段造成平原,也有这个因素。另一方面,我们也可以看到,在东部这个最低的阶梯上,仍有包括泰山在内的群山出现,而使齐鲁青未了。这个位于山东的丘陵山地,像一块砥柱矗立在黄河面前,黄河河口就在它的两侧摆动,将原来是烟波浩渺的大海填成陆地,而它这块最早隆起于海洋之中的地壳凸起部分,也从海中孤岛演变成挺立于平原之上的群山。

黄河及其支流,都有它发育的历史,经历过复杂的变迁,今天见到的“黄河西来决昆仑,咆哮万里触龙门”(李白),只不过是中国大地上沧桑变化的一个片断的场景。

(二) 气候特征

黄河流域幅员辽阔,山脉众多,东西高低悬殊,各区地貌差异也很大。又由于流域处于中纬度地带,受大气环流和季风环流影响的情况比较复杂,因此,流域内不同地区气候的差异显著,气候要素的年、季变化大,流域气候有以下主要特征。

1.光照充足,太阳辐射较强

黄河流域的日照条件在全国范围内属于充足的区域,全年日照时数一般达2000~3000小时;全年日照百分率大多在50%~75%之间;仅次于日照最充足的柴达木盆地,而比黄河以南的长江流域广大地区普遍偏多1倍左右。

黄河流域的太阳总辐射量在全国介于中间状况,北纬37°以北地区和东经103°以西的高原地带,为130~160千卡/平方厘米/年(1千卡=4.18千焦);其余大部分地区为110~130千卡/平方厘米/年,虽然不及国内西南部,尤其是青藏高原地区强,但普遍多于东北地区和黄河以南地区,为我国东部地区的辐射强区。

2.季节差别大、温差悬殊

黄河流域地区季节差别大,上游青海省久治县以上的河源地区为“全年皆冬”;久治至兰州区间及渭河中上游地区为“长冬短夏,春秋相连”;兰州至龙门区间为“冬长(六七个月)、夏短(一两个月)”;流域其余地区为“冬冷夏热,四季分明”。

温差悬殊是黄河流域气候的一大特征。总的来看,随地形三级阶梯,自西向东由冷变暖,气温的东西向梯度明显大于南北向梯度。年平均气温为-4℃左右的最低中心处于河源的巴颜喀拉山北麓,流域极端最低气温出现于河源区的黄河沿站,曾有过-53.0℃的记录(1978年1月2日)。年平均气温为12℃~14℃的高值区则位于黄河下游山东省境内,流域极端最高气温的纪录出现在河南省洛阳地区的伊川站,其值达44.2℃(1996年6月20日)。

黄河流域气温的年较差比较大,总趋势是北纬37°以北地区在31℃~37℃之间。北纬37°以南地区大多在21℃~31℃之间。

黄河流域气温的日较差也比较大,尤其中上游的高纬度地区,全年各季气温的日较差为13~16.5℃,均处于国内的高值区或次高值区。

3.降水集中,分布不均、年际变化大

流域大部分地区年降水量在200~650毫米之间,中上游南部和下游地区多于650毫米。尤其受地形影响较大的南界秦岭山脉北坡,其降水量一般可达700~1000毫米,而深居内陆的西北宁夏、内蒙古部分地区,其降水量却不足150毫米。降水量分布不均,南北降雨量之比大于5,这是我国其他河流所不及的。

流域冬干春旱,夏秋多雨,其中6~9月降水量占全年的70%左右;盛夏7~8月降水量可占全年降水总量的四成以上。流域降水量的年际变化也十分悬殊,年降水量的最大值与最小值之比约为1.7∶7.5,变差系数CV变化在0.15~0.4之间。

4.湿度小、蒸发大

黄河中上游是国内湿度偏小的地区,例如吴堡以上地区,平均水汽压不足800帕,相对湿度在60%以下。特别是上游宁夏、内蒙古境内和龙羊峡以上地区,年平均水汽压不足600帕;兰州至石嘴山区间的相对湿度小于50%。

黄河流域蒸发能力很强,年蒸发量达1100毫米。上游甘肃、宁夏和内蒙古中西部地区属国内年蒸发量最大的地区,最大年蒸发量可超过2500毫米。

5.冰雹多,沙暴、扬沙多

冰雹是黄河流域的主要灾害性天气之一。据统计,黄河上游兰州以上地区和内蒙古境内全年冰雹日数多超过2天,其中东经100°以西的广大地区多于5天,特别是玛曲以上和大通河上游地区多达15~25天,成为黄河流域冰雹最多的区域,也是国内的冰雹集中区。

沙暴和扬沙主要由大风所引起,并且与当地(或附近)的地质条件及植被状况密切相关。据统计,流域的宁夏、内蒙古境内及陕北地区,由于多年平均大风日数均在30天以上,区域内又有腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙漠,全年沙暴日数大多在10天以上,扬沙日数超过20天;有些年份沙暴最多可达到30~50天,扬沙日数超过50天。此外,在汾河上游和小浪底以下沿黄的河南省境内,还各有一个年沙暴或扬沙日数超过20天的区域,后者主要与黄河较大范围沙滩地的存在有关。

6.无霜期短

黄河流域初霜日由北至南、从西向东逐步开始,并且同纬度的山区早于平原、河谷和沙漠。如黄河上游唐乃亥以上初霜日平均在8月中、下旬,而黄河中下游一般在10月上、中旬;流域其余地区在9月份。流域终霜日迟早的分布特点与初霜日正好相反,黄河下游平原地区较早,平均在3月下旬,而上游唐乃亥以上地区则晚至8月上、中旬,其余地区介于两者之间。

由此可见,黄河流域无霜期较短,即使是黄河下游平原地区,其无霜日也只有200天左右;而上游久治以上地区平均不足20天,可以说基本上全年有霜;流域其余地区介于两者之间。

(三) 黄河流域的水文

黄河流域的万里长风既然已在很大程度上决定了气候,也就必将进一步决定这里的水文。因为无论地表水还是地下水,水文状况虽要受到地质构造和地形的制约,但与之关系最为直接和深切的,毕竟还是随风而来的气温、降水等要素的变化。

地表水最为重要。黄河上游青藏高原一段有冰川、沼泽和湖泊,下游华北平原也有不少湖泊沼地。若考虑到历史时期的情况,连阴山南麓一带也存在过屠申泽这样东西狭长的大湖。冰川乃是巨大的固体水库,其留下的雪水滋润着附近地区,有构成了大河的源头。沼泽则滋生着多种生物,或有大量泥炭。咸水或淡水湖泊调节了周围的环境,提供了丰富的盐类、渔业和水资源。但与黄河人关系最大,也是我们着重叙述的,则是黄河及其支流和华北、山东的另一些大小河流。

这些河流的基本特点,首先,因它们所处的地理位置和我国降水从东南向西北逐渐减少的总态势,故流量较小。严格意义上的黄河流域,现今面积虽达752443平方千米,占全国总面积的7.84%;年径流总量574.46亿立方米,只占全国相应总量的2.21%。加上华北海河等各河及中段运河和山东半岛隔河流域,年径流总量为1104.80亿立方米,即使再加上支流多在黄河南侧山地和丘陵的淮河流域,合计年径流总量为1455.80亿立方米,仍只占全国的5.06%。相比之下,不必说长江流域和珠江流域,仅浙闽沿海各河流域,面积虽只有212694平方千米,仅占全国的2.22%,年径流总量却达到2001.33亿立方米,占了全国的7.70%。

其次是东部丘陵平原和西部高原山地的河流间,水量有明显差异。东部的中段运河和山东半岛各河、华北海河各河,加上淮河各河流域,年径流总量达881.34亿立方米。其中中段运河和沂、沭、泗及山东半岛各河流域,面积为140558平方千米,仅占黄河三门峡以上流域面积68.8万平方千米的20.43%,年径流量却达到246.89亿立方米,占了整条黄河及其全部支流的42.98%。这种状态正是东部距海近而湿润,西部距海远而干燥的结果。

三是由于水量补给来源的差别及其季节性变化,这些河流的水量,在冬春和夏秋丰枯悬殊,反差强烈。这里的冬季天寒地冻,冰雪难融,降水稀少,地下水补给随之减少,故河流大多冰封,水量骤减以致干涸,越往西北越明显。春季以后气温渐高,冰雪融化,降水增加,大河小川便开始进入汛期。尤以盛夏大雨集中,更成咆哮泛滥之势。夏季径流量一般都要占到全年的50%以上,个别如陕北无定河一次大暴雨所产生的径流,可高达全年的86%。总的则愈向东南,依赖于雨水补给的程度愈高,夏季径流量也愈大。

四是在大面积疏松黄土和流水的互相作用下,各河含沙量普遍较多,其中又以黄河及中游各支流和盛夏丰水期为甚。按现代多年平均含沙量计,黄河陕县段约为37.7千克/立方米,暴雨季节可达1000千克/立方米。泾河达171千克/立方米,而祖厉河竟高达476千克/立方米。陕北的无定河流域,年输沙量达两亿多吨,占黄河三门峡以上年输沙总量的1/6,而其汛期三个月的输沙量,又占到全年的87%。除黄河流域外,华北各河含沙量也远较长江年均0.575千克/立方米为多,官厅水库修建前的永定河高达60.8千克/立方米。

以上四大特点的形成虽与人类活动相关,各历史时期也随草原、森林和水土保持的情况而有所变迁,但归根到底,变动的前提和决定性因素,却是大自然本身。尤其是季风,更在既定地质和地形的基础上扮演了最为重要的角色。事实上,河川径流的状况不过是地表径流状况的集中表现。除青藏高原外,黄河所经地区的年均地表径流深度是:从秦岭淮河一线的200毫米上下(山东半岛西南可近400毫米),向西北大致到黄河中游下段包括山西高原和黄土高原大部,降低至50毫米,这是介于多水与少水区的过渡带;再到黄河中游上段的西部,降低至5~10毫米,为少水以至缺水地带,无灌溉即无农业。这种从东南向西北地表径流深度越益降低,地表水越益稀少的态势,正式季风的影响越益微弱,年均降水量依次减少而蒸发量相应增大的结果,也与这里河流的状态若合符契。从总水量较少、东西部河川水量的差异,到丰枯期的变化和集中于夏季的含沙量,各河流的这些特征,都十分明显地体现了季风的作用。

地下水与地表水密切相关,同时有赖于地质构造与地形。黄河上游青藏高原厚厚的冻土层下,有大量地下水,并往往露出一些水质极好的不冻泉。黄河中游及其支流的河川谷地直至下游高于地面的河床两侧和古河道上,通常是充水丰富的地带。黄土高原低下的砾石层中和砂礓层上,也有或多或少的水流及水层,但除河谷外,总体上较为贫乏,埋藏较深。黄河中游西北部的鄂尔多斯高原地带,由于较厚的渗水层和底下的隔水层,因面有丰富的潜水,某些低洼处水位距地面仅1~2米。山西高原的各种岩溶、基岩裂隙和沉积孔隙中,蕴含着多少不等的地下水,并随地形起伏向低处汇集。华北平原西部含水层厚,水质好,埋藏亦浅,向东则埋藏较深,水层变薄,而且开始从微咸、咸水变为滨海一带的咸水和盐水。黄河以南和以北的地下水状况也有不同。华北平原与山东丘陵相交处和山东半岛上的低地、谷地,由于较多的地表水补给和较好的储水构造,形成了众多的地下径流。此外,青海东部、太行和吕梁山区、渭河谷地、豫西山地等处,又由于地质条件而散布着不少温泉和矿泉。这些地下水,都在一定程度上调节和平衡着本地区的水量,特别是在干旱地区,更构成了生命之源,从而使不毛之地也洋溢起勃勃生机。

(四) 植被和土壤

如果说人类在高深莫测的地形、地貌、气候、水文面前显得相当软弱,而且往往无能为力的话,那么,他们对大地表面植被和土壤的作用,就相当直接和巨大了。迄今为止,人类对地貌气候水文的影响,仍然主要是通过对植被和土壤的干预能力而简介体现出来的。而土壤和植被,又在地形地貌气候水文的制约下,呈现了紧密相依的关系。

这是一个人们大有作为而又无可奈何,天人之际和谐与冲突错综交织的过程。黄河流域植被和土壤类型的水平分布,大致与此地域的多水带、过渡带、少水带和缺水带相对应而略有出入。即由东南而西北,整个华北平原、山东丘陵到秦岭北麓山西高原南端和渭河谷地,为暖温带落叶阔叶林——棕壤、褐土区;到黄河中游吕梁山北部斜向六盘山、岷山一线,过渡为暖温带、温带森林草原——黑垆土、黑钙土区;从河套东端斜向祁连山东端一线,变为温带草原——栗钙土、风沙土区。而黄河上游青藏高原一段,属高寒草原——高山草原土区。

山地的植被和土壤,又随高度而呈垂直分布。大致东南多水带和过渡带的山地,主要因热量的差异由低而高,依次从落叶阔叶林——棕壤到针叶落叶阔叶混交林——暗棕色森林土,再到山顶落叶阔叶灌丛、亚高山草甸——山地灌丛草甸土。而西北过渡带和缺水少水带的山地,则主要因湿润程度的变化,由低而高,依次从荒漠草原——荒漠土、继而各种针叶林——山地灰褐色森林土再到亚高山灌丛草甸——山地黑钙土、高山草甸土,再往上为寒冻风化带以至雪线。除以上水平和垂直分布概况外,许多地区又因地形地貌气候水文状态而夹杂着或广或狭的盐生植被——盐渍土、沙丘植被、沙土等隐域性植被和土壤。

这些已被专家们反复抽象过了的植被和土壤类型,实际上说明着黄河流域在这方面所曾经历的沧桑反复。

从森林草原等名词中,我们可以想象到黄河人开始崭露头角的五六千年以前,这里所有过的大片绿荫和沃壤。如前所述,那正是一个比今天为温暖和湿润的时期。因而从高原到平原,从山地到丘陵,到处草木郁葱。特别是在大面积疏松肥沃的黄土和次生黄土上,更是林密兽走,草长莺飞。如果我们考虑到森林和草原的大量败根腐叶、枯木朽株的日积月累,那么这草繁林茂的植被状态,意味的自然便是暗色的良壤美土。在此立足的黄河人,正是由此踏上以农为本的发展之路的。

但黄河人的天人合一,与其说是一种已经达到的地步,不如说是难以企及的境界;与其说是经验,不如说是教训。因为总体地看,原始植被和土壤的不断缩小,耕作面积的日益扩大,以及与之相伴随的一系列过程,必然会使地形地貌气候水文不利的一面失去有力的屏障,结果破坏了原有的地表循环,导致水土的流失,甚至形成恶性循环。因此,在一个个黄土高坡日益变得支离破碎的事实中,尤其是从荒漠土、盐渍土和沙土等名词中,我们又知道了黄河人在辛勤耕耘,享受丰收喜悦之余,还必须去啃另一种果实。直至今天,这里绝大部分地区的原始植被早已绝迹;平原和山地高原的低平之处,已成为人工栽培植被和耕作土壤,同时夹杂着一片又一片盐生、沙生植被;理论上的森林区和草原区,实际上只有稀疏的次生树木和杂草,以至于荒漠戈壁、光山秃岭。这就反映了在此之前,黄河流域因人与自然交相作用而经历的多次折腾。

事实上,即使是黄河上游的高山草原、河川谷地,也早因人类

的活动而在人工植被和次生植被间反复。

(五) 干流峡谷

黄河干流峡谷共有30处,上游河段28处,中游河段2处。下游河段流经华北平原,没有峡谷分布。干流峡谷段累计长1707千米,占干流全长的31.2%,占上中游河段总长的36.5%。其分布特点,主要集中在上游的拉加峡至虎峡、中游的河口镇至禹门口及三门峡至小浪底间,这三段河道长2027千米,其中峡谷长1410千米,峡谷长占河道长的69.6%。峡谷如此集中分布,究其原因,是由于水系发育与地质构造的结果。

黄河水系发育,主要受阴山—天山、秦岭—昆仑两大纬向构造和祁(连山)吕(梁山)贺(兰山)山字形构造体系的控制。当流经古湖盆之地,则坡降平缓,极少峡谷,如河源段、宁蒙段及下游河段等;当流经构造体系之间,则坡降陡峻,出现诸多峡谷,或长或短,有的峡谷与川地相间,形成串珠式长峡;有的峡与峡相连,长峡中套有若干短峡,各具风格。

黄河自河源东流22千米,在约古宗列盆地和玛涌盆地之间,出现黄河干流第一个峡谷,称茫尕峡,长18千米。再东行经过扎陵湖、鄂陵湖,过玛多县城29千米,便进入黄河干流第二个峡谷,称多石峡,长23千米。这两个峡谷属河源区的宽浅型峡谷,谷底宽400~1000米,谷深仅100米左右。实际上,这是上下两个盆地间的曲颈部位,如不留意,身在峡谷还不知峡谷之所在。

黄河出多石峡后,穿行于阿尼玛卿山(积石山)和巴颜喀拉山之间的平川宽谷中,流过321千米,便进入麦多唐贡玛峡和官仓峡。前者长51千米,后者长198千米,中间夹一长33千米的平川宽谷河段。这两个峡谷蜿蜒曲折,谷底宽200米左右,深100~200米,河道比降1.2‰左右。这一河段,位于青藏高原“歹”字形构造体系的头部,河道两岸出露基岩以二叠、三叠系砂岩、板岩和页岩互层为主,由于褶皱强烈,断层、节理、裂隙发育,岩石风化,破碎严重。加之人烟稀少,交通不便,目前开发条件尚差。(www.chuimin.cn)

黄河出官仓峡后,仍向东南流,遇岷山阻挡,则绕积石山脚转向西北流,然后进入拉加峡。黄河自拉加峡至虎峡,进入多峡谷河段,流经青海、甘肃和宁夏境内,河道长1169千米,其间分布有长短峡谷23个,峡谷段累计长583千米,占该段河道长50%,其余河段则为22个川地。峡谷如此之多,究其原因是该河段流经青藏高原和黄土高原的接合部位,地质构造比较复杂,主要受祁吕贺山字形构造体系、河西构造体系、陇西帚状旋扭构造体系和东西纬向构造体系控制,形成一系列东西向、北西—南东向的山脉排列,黄河在此,穿行于秦岭西段、祁连山东段、六盘山以北与陇西地块之间,多与这些山脉走向斜交或正交,并沿构造线强烈下切,因而出现许多峡谷和川地。

该河段的峡谷,自上而下是:拉加峡、野狐峡、拉干峡、龙羊峡、阿什贡峡、松巴峡、李家峡、公伯峡、积石峡、寺沟峡、刘家峡、牛鼻子峡、朱喇嘛峡、盐锅峡、八盘峡、柴家峡、桑园峡、大峡(下峡)、乌金峡、红山南峡、红山北峡、黑山峡、虎峡。已建成龙羊峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、大峡、李家峡水电站。其中最长的峡谷是拉加峡,长216千米;最短的是牛鼻子峡,长3.3千米;最陡的是龙羊峡,长38.6千米,落差235米,两岸悬崖壁立,高100~200米,河床宽仅20~40米,水流湍急,河底暗礁密布,龙羊峡水电站蓄水期间,曾派人查勘过石门一带河床,发现河中许多直立的岩石,有的如刀,有的似剑,犬牙交错,蔚为壮观,马鞍山漂流队曾在此失利;最窄的峡谷,首推野狐峡,它位于青海省同德、贵南县境,左岸为40~50米高的石梁,右岸峭壁高百余米,两岸相距很近,河宽仅10余米,据说野狐能从右岸跳到左岸,因而得名,称野狐峡。

黄河出虎峡后,流向北东,在“塞上江南”的银川平原和(中)卫(中)宁平原之间,则是有名的青铜峡。它的地位十分重要,从质构造来看,贺兰山、六盘山呈南北纵向分布,组成祁吕贺“山”字形构造体系的中轴,在这中轴的上下两段的接合部位,出露了一段寒武、奥陶系石灰岩和砂页岩互层,质地坚硬致密,构成青铜峡,长8.2千米,河谷呈梯形,谷底宽250米,两岸高50~100米,为修建水坝提供了条件。

黄河出青铜峡后,仍向北流,再转东流,至河口镇折转南下,进入另一个长峡,即晋陕峡谷。黄河在青铜峡至河口镇之间,流程868千米,两岸无山岳对峙,除石嘴山至三盛公有一段长140千米的相对窄河段外,其余均为宽浅河床,无峡谷出现。已建工程有三盛公水利枢纽。

至河口镇后,受吕梁山所阻,便折转南流至禹门口,飞流直下725千米,构成黄河第一长峡,水面高程由984米降至377米,将黄土高原劈为两半,东岸为山西省,西岸为陕西省,带水相邻,故称晋陕峡谷。黄河在此长峡中,无大的回流曲折,始终保持北南流向,这是由于地质构造与水系发育的结果。约在第四纪初期,山西、陕西之间还是一个比较低洼的地带,东有吕梁山高地,西有鄂尔多斯台地隆起,黄河则沿着鄂尔多斯台地东缘这个低洼地带奔流,顽强地切割沿途的古老地层,天长日久,遂形成峡谷型的河道。如今,沿着峡谷行走,可以看到峡谷的基岩构造较为简单,除上段喇嘛湾至龙口约100千米河段、天桥附近和下段禹门口以上约10千米河段为寒武、奥陶系石灰岩外,其余均为二叠、三叠系砂岩页岩互层,峡谷形态比较单一,无忽宽忽窄之处,一般都是梯形河谷,谷底宽200~400米,水流湍急,左右淘刷,使两岸呈不对称的陡崖峭壁,出水面数十米至百余米。峡谷沿途只有清水河、河曲、府谷附近的河谷较宽,有较多的川地分布,并有县城所在。其余河段仅在凸岸有零星窄条川地,谷底极少村庄。晋陕长峡谷中的窄谷,出现在峡谷的石灰岩区,如上段的万家寨、龙口,下段的龙门,都是修建水电站的好地点,已建工程有万家寨水电站、天桥水电站。这里两岸悬崖壁立,高出河床数十米至百余米,谷底宽仅百余米,水流湍急,险象环生。其中最窄处是禹门口上游5千米处的石门,谷底宽仅90米,两岸由两块巨石夹峙,高约100米,形如两扇石门,卡住黄河,因而称石门,水流从门内喷射而出,气势雄伟壮观。

黄河出禹门口后,进入古汾渭盆地,继续南流至潼关,受秦岭所阻,便折转东流,直趋三门峡,流程238千米。潼关是一个850米宽的卡口,将黄河分为两段,上段由禹门口至潼关,河谷开阔平坦,谷宽3~15千米,两岸滩地连片,河床左右摆动,素有“三十年河东,三十年河西”之称。下段由潼关至三门峡,是相对较窄的黄土河谷,谷宽1~2千米,宽处可达5千米,两岸为黄土阶地,高出河水面数十米,河床比降平缓,现为三门峡水库区。

黄河自三门峡至小浪底,仍向东流,穿行于中条山与崤山之间,构成黄河又一个较长峡谷,北岸为山西省,南岸为河南省,故称晋豫峡谷。本段峡谷长133千米,河谷基岩大部为二叠、三叠系砂页岩,多为梯形河谷,谷底宽200~800米不等。较宽河段两岸有川地分布,村庄人口较多。本河段内还有几处更为狭窄的河段,两岸悬崖峭壁,可称为峡谷中之窄峡。它们是:三门峡,河谷基岩为闪长玢岩,河宽仅170米,现已建成三门峡水利枢纽;任家堆,河谷基岩为震旦系石灰岩,河宽200余米;八里胡同,河谷基岩为寒武、奥陶系石灰岩,河宽仅200米;小浪底,是黄河干流最末一个峡谷,河谷基岩为二叠、三叠系砂页岩,河宽300余米,是修建水坝的优良地址,小浪底水利枢纽就位于此处。黄河出小浪底后,流经华北平原,再无峡谷出现。

(六) 河流分段

黄河上、中、下游的分界有多种说法。黄河水利委员会以河口镇与桃花峪划分上、中、下游;传统的中学教科书以河口镇与孟津划分上、中、下游;学者杨联康经考察后认为以青铜峡、孟津划分更合适;学者许韶立主张以河南省焦作市武陟县嘉应观作为黄河中下游分界线。下面为黄河水利委员会的划分方案。

1.上游

内蒙古托克托县河口镇以上的黄河河段为黄河上游。上游河段全长3472千米,流域面积38.6万平方千米,流域面积占全黄河总量的51.3%。上游河段总落差3496米,平均比降为1‰;河段汇入的较大支流(流域面积1000平方千米以上)43条,径流量占全河的54%;上游河段年来沙量只占全河年来沙量的8%,水多沙少,是黄河的清水来源。上游河道受阿尼玛卿山、西倾山、青海南山的控制而呈S形弯曲。黄河上游根据河道特性的不同,又可分为河源段、峡谷段和冲积平原三部分。

从青海卡日曲至青海贵德龙羊峡以上部分为河源段。河源段从卡日曲始,经星宿海、扎陵湖、鄂陵湖到玛多,绕过阿尼玛卿山和西倾山,穿过龙羊峡到达青海贵德。该段河流大部分流经于三四千米的高原上,河流曲折迂回,两岸多为湖泊、沼泽、草滩,水质较清,水流稳定,产水量大。河段内有扎陵湖、鄂陵湖,两湖海拔高程都在4260米以上,蓄水量分别为47亿立方米和108亿立方米,为中国最大的高原淡水湖。青海玛多至甘肃玛曲区间,黄河流经巴颜喀拉山与阿尼玛卿山之间的古盆地和低山丘陵,大部分河段河谷宽阔,间或有几段峡谷。甘肃玛曲至青海贵德龙羊峡区间,黄河流经高山峡谷,水流湍急,水力资源丰富。发源于四川岷山的支流白河、黑河在该段内汇入黄河。

从青海龙羊峡到宁夏青铜峡部分为峡谷段。该段河道流经山地丘陵,因岩石性质的不同,形成峡谷和宽谷相间的形势:在坚硬的片麻岩、花岗岩及南山系变质岩地段形成峡谷,在疏松的砂页岩、红色岩系地段形成宽谷。该段有龙羊峡、积石峡、刘家峡、八盘峡、青铜峡等20个峡谷,峡谷两岸均为悬崖峭壁,河床狭窄、河道比降大、水流湍急。该段贵德至兰州间,是黄河三个支流集中区段之一,有洮河、湟水等重要支流汇入,使黄河水量大增。龙羊峡至宁夏下河沿的干流河段是黄河水力资源的“富矿”区,也是中国重点开发建设的水电基地之一。

从宁夏青铜峡至内蒙古托克托县河口镇部分为冲积平原段。黄河出青铜峡后,沿鄂尔多斯高原的西北边界向东北方向流动,然后向东直抵河口镇。沿河所经区域大部为荒漠和荒漠草原,基本无支流注入,干流河床平缓,水流缓慢,两岸有大片冲积平原,即著名的银川平原与河套平原。沿河平原不同程度地存在洪水和凌汛灾害。河套平原西起宁夏下河沿,东至内蒙古河口镇,长达900千米,宽30~50千米,是著名的引黄灌区,灌溉历史悠久,自古有“黄河百害,唯富一套”的说法。

2.中游

内蒙古托克托县河口镇至河南孟津的黄河河段为黄河中游,河长1206千米,流域面积34.4万平方千米,占全流域面积的45.7%;中游河段总落差890米,平均比降0.74‰;河段内汇入较大支流30 条;区间增加的水量占黄河水量的42.5%,增加沙量占全黄河沙量的92%,为黄河泥沙的主要来源。

河口镇至禹门口是黄河干流上最长的一段连续峡谷——晋陕峡谷,河段内支流绝大部分流经黄土丘陵沟壑区,水土流失严重,是黄河粗泥沙的主要来源,全河多年年均输沙量16亿吨中有9亿吨来源于此区间;该河段比降很大,水力资源丰富,是黄河第二大水电基地;峡谷下段有著名的壶口瀑布,深槽宽仅30~50米,枯水水面落差约18米,气势宏伟壮观。

禹门口至三门峡区间,黄河流经汾渭平原,河谷展宽,水流缓慢。河段两岸为渭北及晋南黄土台塬,是陕、晋两省的重要农业区。该河段接纳了汾河、洛河、泾河、渭河、伊洛河、沁河等重要支流,是黄河下游泥沙的主要来源之一,多年年均来沙量5.5亿吨。该河段在禹门口至潼关(即黄河小北干流)的132.5千米河道,冲淤变化剧烈,河道左右摆动很不稳定。该河段在潼关附近受山岭约束,河谷骤然缩窄,形成宽仅1000余米的天然卡口,潼关河床的高低与黄河小北干流、渭河下游河道的冲淤变化有密切关系,故此有“潼关高程”这一水文术语。

三门峡至桃花峪区间的河段由小浪底而分为两部分:小浪底以上,河道穿行于中条山、崤山之间,为黄河干流上的最后一段峡谷;小浪底以下,河谷渐宽,是黄河由山区进入平原的过渡地段。

3.下游

河南孟津以下的黄河河段为黄河下游,河长786千米,流域面积仅2.3万平方千米,占全流域面积的3%;下游河段总落差93.6米,平均比降0.12‰;区间增加的水量占黄河水量的3.5%。由于黄河泥沙量大,下游河段长期淤积形成举世闻名的“地上悬河”,黄河约束在大堤内成为海河流域与淮河流域的分水岭。除大汶河由东平湖汇入外,本河段无较大支流汇入。

下游河段除南岸东平湖至济南间为低山丘陵外,其余全靠堤防挡水,堤防总长1400余千米。历史上,下游河段决口泛滥频繁,给中华民族来了深重的灾难。由于黄河下游由西南向东北流动,冬季北部的河段先行结冰,从而形成凌汛。凌汛易于导致冰坝堵塞,造成堤防决溢,威胁也很严重。

下游河段利津以下为黄河河口段。黄河入海口因泥沙淤积,不断延伸摆动。目前黄河的入海口位于渤海湾与莱州湾交汇处,是1976年人工改道后经清水沟淤积塑造的新河道。最近40年间,黄河输送至河口地区的泥沙平均约为10亿吨/年,每年平均净造陆地25~31平方千米。

(七) 黄土高原及其景观

黄土高原分布图

关于黄土高原的形成原因,虽众说纷纭,但概括起来,有风成、水成及风化残积成土三大类。多数学者认为,黄土高原的形成过程,主要是经过风力的搬运和堆积作用后,再经受水流等其他外力作用的改造,形成了大量的不同种类的黄土,逐步堆积成现在的黄土高原。

在黄土高原的西北面是广阔的亚洲内陆,那里有寸草不生的戈壁,有流沙滚滚的腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和鄂尔多斯高原的毛乌素沙地等。这些沙石分布的不毛之地,温差较大,大的岩石在热胀冷缩作用下,先是由大块崩解成小块,由小块再变成粉末,长年累月之后,遍地散布着粗细不分的岩石碎屑,这就是黄土高原的物质来源。强烈的西北气流,将亚洲干旱内陆岩屑物质夹带运移,粗粒的重量大,掉在戈壁东南外围而成沙漠、沙地;细粒的重量小,被夹带落在沙地的东南地区,即形成黄土高原。

黄河流出巴颜喀拉山后,便进入了黄土高原。黄土高原一般西起祁连山,东至太行山,北沿长城为界,南到秦岭北坡,连续分布面积达40多万平方千米,黄土堆积厚度从数10米到400多米。黄土高原除因地势相对较高外,还因这个高原是由厚层黄土连续堆积而成,故名黄土高原。它是我国自西向东在地形上形成的三大阶梯地形的第二个阶梯地形的组成部分。黄土高原内部以六盘山和子午岭为界可为三部分,六盘山以西为西部黄土高原,主体部分位于甘肃省东南部地区,统称陇中黄土高原;六盘山以东至子午岭间为中部黄土高原,主体部分位于甘肃省东部和宁夏南部地区,统称陇东黄土高原;子午岭以东至吕梁山之间为东部黄土高原,主体部分位于陕西省北部和山西省西部地区,统称陕北黄土高原。

黄河上中游地区的黄土高原的黄土分布,无论是面积还是厚度,都居世界之冠。它的范围大致是北起阴山,南至秦岭,西抵日月山,东到太行山,横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省区,面积64万平方千米。黄土覆盖厚度一般在100米以下,而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚,六盘山以东到吕梁山西侧,黄土厚度在100 ~200米之间,最厚在兰州,达300米以上。

1.自然环境

黄土高原西高东低,陇中黄土高原海拔一般1800~2000米,部分山岭高于3000米;陇东黄土高原一般海拔1400~1600米;陕北黄土高原一般1200~1400米;高原内沟谷纵横。高原以西,山脉走向以北西向为主,主要有拉脊山、祁连山和南华山等;中部和东部多为中山,南北走向分布,有六盘山、子午岭和吕梁山等。黄河干流自兰州进入黄土高原后,蜿蜒曲折,流路多变,并汇集了众多的支流。陇中黄土高原上的支流在黄河两岸不对称,呈直角状分布,陇东和陕北黄土高原支流密度大,黄河两岸均有分布,支流多呈树枝状。

黄土高原属半干旱大陆性季风气候区,冬季为较强的西伯利亚高压冷气团控制,西北风盛行,气候寒冷,雨雪稀少。夏季受太平洋和印度洋低槽的影响,盛行东南、西南季风,雨水增多。受纬度和区域地形及环境的影响,黄土高原降水量地区差异很大,多年平均降水量从西北向东南呈递增趋势。降水量的年际变化一般较大,丰水年可为枯水年的1~3倍,如青海为2.16~2.87倍,甘肃为1.6~3倍,宁夏最大可达3~7倍。这种年际变化尤以黄土区和沙漠边缘区最为显著。黄土高原降水量年际变化有一定的周期性,一般丰水年与枯水年以4~7年到6~8年为周期交替出现。由于受大陆性季风气候的影响,黄土高原年内降水量丰、枯季节亦十分明显,雨季多集中在7~9月份,每年7~9月降水量占全年降水量的50%~80%,这种丰、枯季节的差别越往北越明显。除了雨季集中的特点外,春旱是黄土高原地区另一显著气候特点。每年2~3月份降水量仅占全年降水量的3%~6%,造成地表干裂、土层剥落、沟壁张裂。黄土高原降水高度集中,多以暴雨形式降落,一年中的降水量仅在几次大暴雨就可能降下全年水量的50%以上。

黄土高原的植被具有水平方向和垂直方向上分带的特点。受气候的地带性影响,黄土高原的植被自南向北依次分布为暖带落叶阔叶林带、温带草原带和温带荒漠带等大的植被带类型。由于受地形变化的影响,从山麓到山顶,随海拔的增高,气候土壤条件也随之发生变化,导致植被类型的垂直分带分布。垂直分带类型基本上是由山麓的草原灌丛带向山上过渡为针阔叶混交林带一针叶(或阔叶)林带,直到亚高山(或高山)草甸(草原)带,另外阴坡和阳坡的植被类型也,有很大差别。

秦汉以前的2000多年里,黄土高原地区总人口为850万~900万。汾河渭河盆地和豫西是人口比较集中的中心地区,有人口450万~600万人,占本区人口总数的50%~60%,其余50多万平方千米面积只有250万~300万人,平均密度为每平方千米5~6人。除河谷平原区外,大部分丘陵山区几乎无人居住。秦汉以后,人口渐增,经隋唐至明代,黄土高原人口一直在1000万~1500万之间,丘陵山区的人口密度一般每平方千米不超过10人。到了清代,黄土高原人口剧增,基本奠定了今日人口的基础。清代以前黄土丘陵区是每平方千米10人的人口密度,一般聚居在靠近水源的河谷地带,依靠梁、峁中的中型河谷平原和平缓的塬、梁斜坡等耕地还可以维持居民的一般生活,对离居民点较远的黄土丘陵山区的自然环境也影响较小。清代及其以后,黄土高原人口密度增加到每平方千米30~100人。

人类的生活规模和活动范围不断扩大,如大规模地砍伐丘陵山区的森林,大面积的垦荒放牧,不仅对河谷平原区的自然环境造成严重影响,也对黄土丘陵、沟壑侵蚀产生极大的影响。1985年,典型的黄土丘陵沟壑区人口为8139万,密度已增至每平方千米200人,约是秦汉时期的100倍。1985~1990年,黄土高原区实际人口增长率已超过2%,达到9031万人,原来预计人口自然增长率为1.66%,到2000年达到10417万人,但实际上人口的增长可能要突破这一数字。人口的大幅度增加对土地的承载形成沉重的压力。

规模的林木砍伐,大面积垦荒,连年广种薄收,越种越收越贫穷的恶性循环,使黄土高原区的自然资源的供求关系严重失去平衡,加剧了水土流失和土地荒漠化的进程。

2.黄土高原地貌

(1)黄土高原地貌形成因素

黄土高原区域地形地貌的发育特征,是受本区晚新生代以来新构造运动的控制形成的。晚第三纪强烈的剥蚀侵蚀作用,使大量的基岩山区剥蚀造成的泥、砂等碎屑物质堆积在山前低洼地带或一些盆地中,形成红色黏土、砂黏土及黏少土为主的晚第三纪地层。在第三纪末塑造成了黄土高原残留的基岩山区,低山山前带盆地边缘区和盆地区三种类型的古地貌格局。进入第四纪时期以来,黄土高原全区处于不断的区域性上升活动中。从区域上升幅度来看,黄土高原内中低山上升幅度较大,上升速率平均每年约0.8毫米。黄土丘陵沟壑区及北部沙漠高原区为弱上升区。黄土高原的北部如白于山、华家岭一带上升比较强烈。高原的南部渭河盆地为一沉降盆地。自第三纪后期以来,至今一直呈下沉状,沉降的幅度很大。从盆地中堆积的第四纪沉积物厚度来分析,至少沉降幅度在千米以上。黄土高原北部的上升与南部的沉降形成很大的差异性升降运动,这一运动趋势至今仍在继续着。这一特殊的新构造运动控制了整个黄土高原水系发育的主导方向和河流的发育历史。它也是塑造黄土高原地貌格局的基本动力。

黄土高原区内分布的河流有洮河、庄浪河、祖厉河、渭河、泾河、洛河、延河、无定河、窟野河、清水河等,这些河流都是黄河的主要支流。它们在流域范围内的侵蚀和堆积作用,对黄土高原地貌形态的形成和发展也产生了重要的影响。各水系发育历史各自不同,产生的影响也各不相同。

渭河是本区内仅次于黄河的最大水系,它包括了流域面积很大的泾河、洛河、葫芦河等支流,有较长的发育历史,它们自早更新世以来先后形成。渭河有四级高于河漫滩的阶地,一般一、四级阶地阶面广阔,比较发育,二、三级阶地阶面较窄。渭河上游(天水以上)河段是在一些第三纪盆地基础上发育形成的,因而有十分宽阔的河谷阶地。泾河是渭河最大支流,泾河的上游段称马莲河及环江,都保留有宽阔的古河谷地形,说明该河段形成历史较早。渭河的另一较大支流是洛河,(注:黄土高原有两个洛河,此处系指在陕西境内的洛河,又称北洛河;在河南的伊洛河的一个支流也叫洛河。)有着更为复杂的发育历史。洛河一般有三或四级阶地,洛河上游河段分布着早更新世的湖相沉积,在吴旗附近第四纪早期的古湖沉积厚达百余米;类似的古湖相沉积在洛河河谷多处可见。表明洛河是在这些古湖泊消失时串联而成的。从古水文条件来看,第四纪早更新世后期至中更新世初期洛河的水量要比渭河的小得多。不论是泾河,还是洛河,它们的下游流人古渭河沉降盆地时均为峡谷状河谷。

无定河是仅次于渭河的黄河一级支流,它的上游河段称为红柳河,切穿晚更新世早期形成的古湖盆,现在已被掩埋在毛乌素沙漠之下了。无定河中、下游发育有四级阶地,且有侵蚀阶地。其中一级阶地阶面宽,发育好,二、三级阶地阶面较窄,前缘呈陡坎,阶地面被侵蚀成峁状,四级阶地很少残留,亦呈峁状。

祖厉河位于六盘山以西,自南而北流入黄河,它发育在靖远这个较大的断陷盆地内。河谷内可见四级阶地,其中第二级阶地最发育,阶面非常宽阔,三级阶地阶面很窄,因被侵蚀破坏常成峁状。六盘山北部的清水河和南侧的葫芦河,前者向北流入黄河,后者南流入渭河,它们都是发育于古盆地中的河流,在盆地范围内河谷宽阔,阶地发育完整。

上述这些主要水系,对黄土高原大的地貌格局和微地貌形态的形成、发展和演化都产生了极为深刻的影响。造成了具有地区性特点的黄土地貌。

黄河及其大小支流,以及这些支流形成的沟谷,将高原的厚层的黄土侵蚀、切割成支离破碎的黄土塬、黄土梁和黄土峁为主的侵蚀残留的丘陵地形。黄土高原的群众把这些河流沟谷之间残留的地表坡面倾斜在10°以下的地面形态称之为“塬”。由于塬面较为宽阔、平坦,是最好的耕种土地;“塬”的四周均为沟谷,坡陡谷窄,常发生滑坡、崩塌等现象;那些残留的长条状地形,顶部黄土地面倾斜坡度一般大于110°,约在20°~30°,坡面较长,易于被地表径流侵蚀;另一些是侵蚀残留的孤丘状地形,顶部平坦,面积较小,坡面是向四周倾斜,呈丘状,被称为黄土“峁”。在这三类不同的黄土地形上,发生不同程度的土壤侵蚀作用,产生不同程度的水土流失。

(2)黄土地貌类型及其分布规律

(a)黄土塬

黄土塬

由黄土堆积在倾斜平缓的古地形面上,如古盆地山前地带或山间盆地内形成大面积较大的黄土平原,这种地形称黄土塬,如甘肃的西峰塬,陕西的洛川塬等。塬面平坦,面积不等,一般有几十平方千米。黄土塬一般表部平坦,或微有起伏,黄土堆积厚度较大。塬面周边为沟谷环绕,由于现代沟谷的溯源侵蚀和切割,一般塬面边缘都呈支离破碎、参差不齐的形状,少数冲沟甚至伸进塬面,将塬面分割成若干块,各块间有时有一小鞍部或黄土梁相连,有的中间形成浅沟,将塬面隔离成两块。沟谷的进一步溯源侵蚀,使宽阔平坦的塬面逐渐缩小,整个塬面都显得支离破碎,称这种行将解体的黄土塬为残塬。黄土残塬是黄土塬经流水侵蚀和切割形成的,这种残塬在陇东和陕北交界处的定边县南部分布较多,如罗庞塬、刘峁塬、姬塬等。在黄土高原边缘地带的一些较大的河谷盆地中的阶地上常常堆积了厚度很大的黄土,黄土覆盖在阶地台面上,台面向河谷倾斜,沿河谷形成长条状,这种黄土台面称黄土台塬,如渭河沿岸的黄土台塬。黄土台塬的形成和发展规律明显受河流发育的控制,因此黄土台塬无论在成因、结构和表部形态与黄土高原内部的黄土塬和黄土残塬都有很大区别。

(b)黄土梁

黄土梁

平行于沟谷的长条状高地,梁长一般可达上千米,几千米或十几千米,梁顶宽阔略有起伏,宽几十米到几百米,呈鱼脊状往两面沟谷微倾。梁顶一般覆盖着上更新统黄土和现代堆积。谷坡中、下部裸露为中、下更新统黄土。黄土梁有时是残塬进一步被侵蚀切割形成。因此在分水岭部位仍有规模不大的残塬或近似残塬的宽梁分布。梁的两侧沟谷顶部由于溯源侵蚀,几乎将梁脊切穿,形成非常狭窄的鞍部,陕北陇东当地居民称其为崾脸,如定边的白马崾脸和张埂脸等。除分水岭部位外,其他黄土丘陵区的梁状地形行将解体的黄土塬为残塬。黄土残塬是黄土塬经流水侵蚀和切割形成的,这种残塬在陇东和陕北交界处的定边县南部分布较多,如罗庞塬、刘峁塬、姬塬等。在黄土高原边缘地带的一些较大的河谷盆地中的阶地上常常堆积了厚度很大的黄土,黄土覆盖在阶地台面上,台面向河谷倾斜,沿土台塬。黄土台塬的形成和发展规律明显受河流发育的控制,因此黄土台塬无论在成因、结构和表部形态与黄土高原内部的黄土塬和黄土残塬都有很大区别。(c)黄土峁河谷形成长条状,这种黄土台面称黄土台塬,如渭河沿岸的黄

( c) 黄土峁

黄土峁

呈孤立的黄土丘,浑圆状形如馒头。大多数峁是由黄土梁进一步侵蚀切割形成的,但也有极少数是晚期黄土覆盖在古丘状高地上形成的。由于黄土峁多是由黄土梁进一步演化形成的,所以在多数地区一般均为梁峁并存的地貌形态,统称这种地貌形态为黄土梁峁区。在黄土梁峁区,由于流水侵蚀切割的时限和强度不同,各地段均有很大差别,因此有些地段黄土梁相对多些,即地形相对完整些,有些地段峁相对多些,地形相对破碎些,我们把以梁为主的微地貌组合称为梁峁区,而把以峁为主的微地貌组合叫峁梁区。由此看来,在黄土丘陵区,很难有单独的黄土梁区和黄土峁区。塬、梁、峁之间的关系基本上代表了黄土丘陵区流水对黄土的侵蚀强度和地貌的演化过程。出土的石器来看,虽然都是旧石器,但石器的种类和制作的精良程度随着时代的更新,种类越来越多,工艺水平越来越高。如在萨拉乌苏和水洞沟遗址出土的石器中,已经出现雕刻器和装饰品。从黄土高原发现的多处古人类与古文化遗存点和遗址可以说明,中华民族的始祖自180万年前就生息繁衍在这块黄土地上,这块黄土地是史前文明的发祥地,它是通往现代文明的桥梁。从各个时代化石点的分布还可以说明,古人类在黄土区的活动基本上连续贯穿了整个第四纪时期,人类本身的进化和生产、生活工具的进步,这些发展阶段性的丰富信息,为黄土高原黄土地层的研究和划分提供了重要依据。

3.黄土高原的古气候与古环境

地球上在第三纪的较长时期内古气候相对比较稳定。到了第四纪,气候发生了显著的波动,出现了冷暖交替的急剧变化。其变化幅度大、周期短,比过去地质历史上任何时期都频繁。近年来经各国地质学家们的研究证实,这种变化无论在海洋还是在陆地,都有古气温强烈变化的反映。因此,这种变化是全球性的,在不同地区有其相似的规律。第四纪古气候变化的结果,在一些地区引起冰川的形成、发展或者退却。在另外一些无冰川的地区,影响到动植物群落的频繁迁徙,同时还影响到海平面的升降。特别是近年来气候的趋暖,引起世界各国的普遍关注,对于这一变化各国学者持有不同的看法:一种观点认为是自然因素形成的;一种观点认为是人为因素造成的。还有认为全球性的气候变化是在地球自身发展变化规律的基础上人为因素影响叠加形成的,而且从某种意义上讲,自然因素起有主导性作用。因此,研究第四纪以来,特别是晚更新世以来古气候的变化,对今后气候变化趋势的预测具有极其重要的意义。

我国黄土地层分布范围广,地层连续性好,自晚第三纪以来至第四纪全新世的地层都很齐全,黄土高原各地都分布有较多典型的黄土剖面。它们厚度大,地层连续,具备研究第四纪(250多万年)以来古气候变化的最好条件。利用深海沉积物来研究古气候的变化固然有很多优越性,但深海沉积物的提取成本高,技术难度大,对研究工作的广泛开展带来一定的难度。经我国地学工作者的研究,黄土地层的古气候曲线能和深海沉积的古温度曲线较好吻合。因此通过研究黄土地层为探讨古气候的变化规律和预测未来变化趋势开拓了广阔的前景。20世纪70年代以来,许多国外地质学家,如美国、英国、法国,匈牙利、比利时等国的地质学家先后来到我国与我国的地质学家们合作共同研究中国的黄土。

(1)黄土地层的古气候标志

黄土地层中反映古气候的标志概括起来有:古土壤、湖沼相沉积、河流相沉积、黄土的颜色变化、化学元素组分含量和孢粉组合等。

古土壤,它是在不同地质时期的地表,在当时的气候条件下,经过成壤作用形成的。因此古土壤的类型、成分结构等特征都带有形成时气候特征留在土壤中的痕迹,这些痕迹直接记录了当时气候冷暖干湿等变化。因在黄土剖面中,利用古土壤与黄土交替相间层次变化的规律进行气候变化旋回的分析已被广大地质学家们重视。黄土堆积时所处古地理位置不同,古土壤的层数、厚度则因地而异。

湖相沉积,黄土中常夹有湖相地层,这类地层主要出现在早更新世早期和晚更新世的早期或晚期,全新世地层中也有小范围湖沼相堆积。这些湖沼相沉积物中碳质成分含量很高,富含生物碳及孢粉,其所含铁元素多为还原状态,氧化程度很低,这些特征表明上述湖沼相堆积是在湿冷气候条件下形成的,这一点由孢粉分析结果可以得到证实。

河流相沉积物,主要为粗砂、砾卵石等,常见于河谷地区的黄土地层中。如在渭河、洛河河谷,黄土层下部就有巨厚的河流相堆积与黄土互层构成河流高阶地,一般属于早更新世中后期及中更新世早期。在晚更新世时,一些盆地和山前地带的黄土中夹有不同厚度的砂卵石层,这些粗岩相沉积物说明当时黄土堆积时,曾经有过较大的丰水期,因而河流发育,水文活动积极,反映了当时湿润的气候条件。

黄土颜色的变化是气候变化的比较直观的反映。黄土形成于不同的气候条件下,因而有不同的外观颜色。综合黄土高原黄土剖面颜色在垂向上的变化,自下而上大体可以分为4个主要颜色段:第一段,浅红黄色段;第二段,棕黄色段;第三段,灰黄色段;第四段,褐黄色段。黄土颜色自下而上由红黄—棕黄—灰黄—褐黄的变化,反映了黄土堆积时气候由湿润逐渐向半干旱气候变化的规律。所以第四纪以来黄土高原区气候变化的总趋势是由温湿变为干冷。

黄土地层中的化学组分,黄土中化学元素组分的迁移是与气候变化相关的。所谓元素的迁移,是指土壤中的化学元素的转移和再分配,使化学元素重新分散或集中的迁移。如果把地壳中某元素的平均含量(称克拉克值)作为标准,那么偏离这个标准,趋向于减小的即为分散;趋向增多的即为集中。分散与集中是一个问题的两个方面。某一地段元素的分散,必然导致另一地段的集中,反之亦然。元素的迁移是一个复杂的地球化学过程。在不同的物理化学环境中,迁移的方式、强度和结果都不相同。温度是元素在地质历史时期迁移最重要的外界因素,因此我们可以通过测定黄土层中元素迁移量的大小、形式及其组合关系等,反演其迁移的地质历史时期的古气候条件,以达到了解古气候环境波动的目的,如黄土中的氧化铁和碳酸钙等化学元素含量的变化对温度的变化就很敏感。通过测试陕西岐山县附近黄土剖面中120个黄土样品的碳氧同位素含量,并对应取样深度作出碳、氧同位素曲线。曲线反映出黄土高原距今13万年以来古气候有8次较明显的冷暖变化,这条气候变化曲线可与其他测试方法获得的气候变化曲线(如孢粉、氧化铁全铁含量)进行对比。说明用这种方法研究黄土古气候变化是可行的,也说明我国黄土地区古气候的变化与全球气候变化的一致性。

植物分为孢子植物和种子植物两大类,孢子和花粉分别是这两类植物的繁殖器官。孢子和花粉当它们在植物的孢子囊和花药中成熟后,借助风、水或动物等动力的作用飞离植物母体,大部分落在土壤中,经过漫长的地质年代,孢子花粉也就变成了化石。孢子化石和花粉化石统称孢粉化石。植被的生长分布直接受地形、气候和土壤条件的控制,不同的自然条件和不同的地理分带均生长不同的植物群落,相应的有不同的孢粉组合。地质工作者曾在陕西白鹿塬厚达100多米的黄土剖面中以及洛川黑木沟黄土剖面中系统采集孢粉样品进行孢粉分析,作出了反映黄土区气候波动的孢粉图谱和曲线。通过其他技术方法验证,曲线能较好地反映黄土地区古气候变化规律。

(2)黄土高原古环境的变迁

气候是古环境变化主要的驱动力之一,特别是在地质历史时期人类的作用和影响还比较微弱的情况下,影响区域性古环境变迁的主要因素就是气候变化。通过近年来对黄土高原黄土地层多学科的综合研究,对其古气候及古环境的变迁的基本规律有了更进一步的认识。新生代早期,全球性气候变暖,我国各地区包括黄土高原的早第三系地层多呈红或浅红色,说明当时气候比较炎热。欧洲气候也比现在要温暖得多,北欧的格陵兰在第三系地层中发现温带气候的植物。欧洲伏尔加河流域当时具有和我国南方及日本南部相同的温暖气候,生长着棕榈树和常绿青,而乌克兰地区当时曾生长着现代越南种植的棕榈树。晚第三纪东亚大陆气候仍然趋于温暖湿润。到第三纪末期气温才开始普遍下降。早更新世早期,黄土高原内在一些第三纪未形成的古侵蚀或断陷盆地边缘和盆地内,形成很多河流及大小不同的湖泊,其中堆积了厚大的湖相沉积。在早更新世末期,由于气候逐渐变得干旱起来,雨量减少使这些湖泊逐渐萎缩,乃至干涸消失,并演化成河流。中更新世开始时,由于新构造运动对环境的影响,黄土高原的气候变为温湿和干凉交替的波动。这一时期河流最为发育,河水流量也与气候变化相对应而呈增多或减少的变化规律。到晚更新世初期,干旱气候开始显著。到全新世,黄土高原则明显地被干旱少雨的气候所控制,北部向沙漠化方向演化。在整个第四纪时期内,黄土高原的古气候环境的主要变化时期是中更新世早期,中更新世晚期和晚更新世末期。

20世纪50年代末,在陕西省乾县大北沟,修建水库工程。施工中,在黄土层下10余米深处,挖掘出一具完整的象化石。经过有关专家的鉴定,确认为纳玛古象。其时代约为第四纪晚更新世初期的动物化石。这个纳玛古象产出的地层位置是在地表下第一层黄土下面的沼泽相沉积中。这个现象说明在距今十几万年前,乾县大北沟这个地方曾有过河流和沼泽。纳玛古象产出的地点就是在沼泽的边缘。据推测,可能是这个纳玛象当时陷入沼泽之中,遗骸被以后的沼泽相沉积所埋藏,以后在其上又堆积了黄土。20世纪60年代,中国科学院古脊椎动物研究所的专家们,在甘肃东部合水县板桥乡马莲河右岸三级阶地上的砂砾石层中发现了一具完整的象化石,被命名黄河古象。其时代约在第四纪中更新世。众所周知,象是生存于气候暖湿的地区。从今日西北地区的气候条件和环境来看,无论如何也不适于象的生存繁衍。这些事实说明,黄土高原过去的古环境与现在的环境相比,已经发生了很大的变化。

在陕西省西安市以东著名的半坡博物馆,其馆址就坐落在一个距今6000年前的原始社会的村落遗址上。经考古学家发掘研究证明为仰韶期文化。这个史前时期村落里的居民是靠打猎、打鱼为生。村落的外围挖有深沟,以防止野兽侵袭。这个居民遗址的地理位置,恰好处于沪河二级阶地与一级阶地之间的斜坡上。根据遗址、遗物,可以推断,当时的浐河,水量丰沛,岸上有森林,很多野兽经常出没于附近。这是距今6000年左右的自然环境。然而今日我们所见到的半坡博物馆所在地及附近的铲河的自然景观,则完全不同了。森林不见了,野兽也见不到踪影了。沪河河水的涓涓细流中,已无鱼可打了。在距今6000年左右,相当我国的古文化期仰韶期,是历史上气候比较温暖的时期,比现在的气温要高,雨量要多,生存环境条件要好。

公元前700多年的春秋之际,秦文公曾凿石鼓十面。在上面用四字诗的文体,记载了秦王游猎,以庆征战成功的情况。石鼓中记载着:“吾车既好,吾马既壮”、“吾水既静,吾道既平”等描述当时渭河流域的情景。石鼓文中还写有“千泛”篇,这是描写渭河支流千河(位于今宝鸡市以东)两岸风光美好的文句,如:“佳杨及柳”、“漫之小鱼,其游踌躇”;文中记有:在千河水中鲢鱼、鲤鱼、锦鱼成群成串游荡的情景;两岸都是垂柳拂水,白杨钻天。记述了当时在千河上捕鱼之景:“君之渔之”、“其鱼佳可”。这是对渭河流域环境的历史记载。今非昔比,今日宝鸡以东千河河谷的自然环境早已不是过去的景象了。2000多年来,黄土高原的自然环境已发生了很大的变化,向着愈来愈干旱的环境演变,两千年前优美的自然环境已不复存在。

黄土高原环境的变迁,有其自然的因素,这与全球气候变化有关,但也有人为的因素,如黄土高原森林的砍伐,草地的破坏,土地利用不合理造成的土壤侵蚀,导致高原自然环境恶化。