1、1黄土高原地形地貌研究与海绵城市建设摘要：分析了黄土高原地形地貌，并指 出了该地区最突出的问题就是水土流失和旱涝灾害。提出了海绵城市的建设不仅是为了响应国家号召，更是根据城市现状给出的可行性方案，既可以大大降低城市内涝积水的问题，也改变以往城市“快排式”的水处理方式，增加水的利用循环，保障了水资源的节约与生态平衡。 关键词：黄土高原；水土流失；城市内涝 中图分类号：TU986 文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）01007407 1 引言 黄土高原多年来的水土流失和风沙问题，一直困扰着当今中国，这不仅是民生问题，更是关乎我国西部地区经济发展社会进步的重点问题。1973 年我国
2、在陕西省延安市的安塞县建立了安塞水土保持综合试验站，是科技部国家重点野外台站和中国科学院生态系统研究网络终点站，为我国黄土高原地区生态保护问题提供了有效的实验支持和科学依据。多年来关于黄土高原水土保持和生态环境建设，我国做出了巨大努力，曾与多国合作共同开展研究。为有效防治黄土高原水土流失我国先后实施了一系列水土流失重点防治工程。 近年来，国家进一步加大财政投资，为黄土高原水土流失综合防治2和生态状况提供了重要的支持。据中国科学报统计，截至 2011 年，黄河流域累计治理水土流失面积近 23 万 km2，从 20 世纪 90 年代末黄河流域土地植被覆盖率低于 10%增长到约 30%。 众所周知，
3、黄土高原是西北地区最为棘手、最难治理的区域，它的困难不仅是由于涉及面积区域之广，更在于气候自然条件的影响下其独特的地理特征，与我国其他地区有所差异。黄土高原地区的治理关乎整个西北地区的经济发展以至整个中国的经济发展。 2 黄土高原区域地貌分析 黄土高原是世界上最大的黄土堆积区，也是世界上独一无二的自然地理区域，位于中国中部偏北。黄土高原地区的黄河流域西起日月山，东至太行山，南靠秦岭，北抵阴山，横跨山西省、山西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区与河南省等黄河中游七省的 50 个地（市） ，317 个县，全区总面积约 64.2 万 km2，其中水土流失 45.4 万 km2。黄土高原平均每年输入黄
4、河的泥沙量达 16 亿 t，是我国甚至全世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区。 2.1 黄土高原成因与分类 2.1.1 黄土高原区域位置 黄土高原具有特殊的自然生态特征。它是世界最大的黄土高原，在中国中部偏北，包括太行山以西、秦岭以北、青海日月山以东和长城以南的广大地区，面积约 40 万 km2，海拔 10001500 m。除少数石质山地外，高原上覆盖深厚的黄土层，黄土厚度在 5080 m 之间，陇东、陕北厚达 150 m，最厚的地方达 200 m。由于历代战乱、盲目开荒放牧及乱砍3滥伐导致高原的植被遭到严重的破坏，加之黄土的土质疏松，水土流失极为严重，形成“千沟万壑”的黄土地貌（图 1
5、） 。 2.1.2 黄土高原历史成因 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?佣喑屎旎蚯澈焐?，说明当时气候比较炎热。早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。 更新世时期，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。 黄土高
6、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。文物工作者和地质科技人员曾经在宁夏回族自治区泾源县、彭阳县等地发现的古生物化石研究证实，约在 6000 万年前，黄土高原被水所覆盖，现在的山峰则是当时水中的孤岛。 在距今 6000 万年前，地壳发生剧烈断块式上升与下降，到了距今 24万年前，六盘山、月亮山等发生剧烈的上升运动。此后，随着山区间歇式继续上升，广大的丘陵区均沉积了厚度不等的风成黄土，在盆地中心4或山麓地带则有冲积砾岩和黏土，大量的黄土堆积，覆盖了山坡丘陵，形成了现代黄土高原的地形
7、地貌。 2.1.3 黄土高原分类 根据地貌的形成过程和特点，可分为以下几个部分。 （1）陇中高原。一称陇西高原，位于六盘山以西，是一个新生代的拗陷盆地，属盆地型高原，海拔 15002000 m。地形破碎，多梁、峁、沟谷、垄板地形。 （2）陇东、陕北高原。包括六盘山以东，吕梁山以西，渭河北山以北，长城以南的地区。也是一个盆地型高原，海拔 8001200 m。经强烈侵蚀，除少数残留的黄土塬外，大部地区已成为破碎的梁峁丘陵。其间只有少数基岩低山突起在高原之上，状似孤岛。 （3）山西高原。包括五台山、恒山以南，伏牛山以北，太行山以西，吕梁山以东的地区。它由一系列褶皱断块山与陷落盆地组成。山地有吕梁、恒
8、山、五台、中条及太行等山，盆地有大同、忻县、太原、临汾、运城等。除河谷平原外，大部地区海拔在 10001500 m，石质山地构成高原的主体，黄土堆积仅限于盆地及山间谷地，分布范围约占全区面积的 40%。 （4）渭河平原，一称关中平原。位于渭河北山与秦岭之间，西起宝鸡，东至潼关。 2.2 黄土高原地形地貌 2.2.1 陕北黄土高原自然地理概况 （1）地形地貌。黄土高原由黄土丘陵、黄土台塬和石质山组成，地5面地形破碎，地形落差普遍，一旦遇上大雨或暴雨，黄土受坡度的影响特别容易坍塌，故不利于水土保持。 从地形上来看，黄土高原北方是我国内蒙古高原，东面是华北平原，西边是广大的西北内陆地区和青藏高原，黄
9、土高原大面积地区黄土覆盖，境内形成了黄河中游重要的自西北向东南流向的黄河支流，主要有渭河、泾河、洛河、汾河。这些河流汇入到黄河，形成一些小平原，平原地带土壤肥沃，农业发达，特别是渭河平原和汾河谷地，是黄土高原人口最密集，农业最发达的地区。（2）气候水文。黄土高原的位置位于我国东部沿海和西北内陆之间，处在我国来自太平洋的东南季风和暖湿气流向西北吹送的通道中，故气候带有明显的过渡性，为我国东南沿海温暖湿润的季风气候向西北内陆干旱气候过渡的半湿润、半干旱的温带大陆性气候。区内从东南向西北依次为暖温带半湿润气候、半干旱气候、干旱气候。 （3）土壤植被。黄土是第四纪以来经过风的吹扬、搬运、堆积形成的，黄
10、土疏松多孔，粉沙质，质地均一，垂直节理发育，因而易被冲刷，加之其所在的黄土高原地区降水在年内降水高度集中，多暴雨，特别容易造成严重的水土流失。广大的地面被长期冲刷形成众多的沟谷，沟谷切割地表形成黄土高原特有的黄土塬、黄土墚、黄土峁。这几种黄土地貌的共同特点是黄土层的边缘被流水强烈冲刷、切割，不同之处在于黄土塬顶部平坦、黄土墚顶部狭窄成长条，而黄土峁是孤立的黄土丘，根本原因在于它们处在不同的发展阶段。在黄土高原这种干燥、半干燥的气候条件下，这些粉尘相互之间的结合并不紧密，所以黄土具有多空隙、6结构疏松的特点，并且垂直节理发育明显。 这样的黄土层比较透水，颗粒小又决定了黄土容易溶于水，黄土的这些特
11、性，使黄土高原特别容易受流水的侵蚀作用。地表光秃裸露，缺少植被的保护。植被具有良好的涵养水源，保持水土的作用。大面积的植被覆盖对防止水土流失，保持土壤肥力，调节气候具有重要的作用。而目前我国黄土高原森林覆盖率不足 10%，远低于世界平均水平，高原绝大部分面积是支离破碎的黄土，风沙漫卷，暴雨来临泥沙俱下，加剧了水土流失。 （4）资源基础。黄土高原煤炭资源丰富，人类的修路、开矿等工程建设破坏地表。黄土高原人口众多，煤炭资源特别丰富，开发煤炭资源是当地经济发展的重要内容。但这些经济活动不可避免地破坏地表，甚至导致永久性的不可恢复。 2.2.2 黄土高原人文地理概况 （1）人类活动。自秦汉以来黄土高原
12、经历了三次滥伐滥垦高潮。 第一次是秦汉时期的大规模“屯垦”和“移民实边”开垦。这次大“屯垦”使晋北陕北的森林遭到大规模破坏。 第二次是明王朝推行的大规模“屯垦” ，使黄土高原北部的生态环境遭到空前浩劫。据考证，明初在黄土高原北部陕北（延安、绥德、榆林地区）和晋北大力推行“屯田”制，竟强行规定每位边防战士毁林开荒任务。从这里不难看出，明代推行“屯田”制对环境破坏之严重。 第三次大垦荒是清代，清代曾推行奖励垦荒制度，垦荒范畴自陕北、晋北而北移至内蒙古南部，黄土高原北部和鄂尔多斯高原数以百万亩计7的草原被开垦为农田，使大面积的土地沙化，水土流失加剧。 并且黄土高原地区存在着显著的人地矛盾，人多地少，
13、生?a 方式落后。黄土高原农垦历史悠久，人口众多，随着人口的不断增长，人多地少的矛盾日益突出，加剧了人类破坏性和毁灭性的开发。导致森林日益减少，土壤日渐贫瘠。 现在，黄土高原地区总人口 1.08 亿人，其中农业人口 7333 人，占总人口 70%以上。据 2008 年统计，国民总产值 1.85 万亿元，农民人均纯收入 3196 元。人口密度为 167 人/km2，相当于全国平均水平的122.9%，人地矛盾更加突出。 （2）河流交通。黄土高原地区面积大于 1000 km2 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
14、、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” 。 总的来说有的地方交通发展不错（如汾水谷地等） ，但是大部分地区交通不发达。西安、太原、宝鸡等地是铁路枢纽。 （3）民俗文化。黄土高原群山连绵，沟壑纵横，北有横山、北于山，西有子午岭，东南有黄龙山，形成一马蹄形。地势西北高，东南低。石器时期气候湿润，经考古发掘仰韶文化遗址内容十分丰富。相传少典族居住在陕甘交界处，与有乔氏互通婚姻，生下黄帝和炎帝。黄帝居姬水，8为姬姓；炎帝居
15、姜水，为姜姓。他们中许多部落顺着河流移动，发展到黄河中游，后来称华夏族。 以陕北黄土高原为例，陕西剪纸形式多样：一是单色剪纸，二是色纸拼贴剪纸，三是点彩剪纸，四是渗染剪纸，五是纸塑窗花，六是剪纸熏样。陕北以单色剪纸为主，造型简洁质朴、注重夸张变形，传承着古老的审美情趣和造型观念。在内容上多以动物花草为主。据说孔圣人教化天下，唯独遗漏了陕北，所以创造性极强，喜怒哀乐表现的淋漓痛快，极具个性。在陕北的靖边、安边、定边，人们称“三边剪纸” ，剪纸变成了另一种风格，纤细入微，小巧玲珑，小中见大，刻画精到。打出的 “ 乐乐 ” 细如针尖，剪出的线细如发丝，剪纸粗犷，又不同江南的工巧、写实。据考证，三边原
16、是边关重镇，朝廷常派南方将领在此地镇守，他们带着家眷在这里生活，也带来了水乡的民间文化，与当地古拙的民间艺术相结合，产生了独特的三边剪纸（图 2） 。 3 黄土高原现状分析 3.1 山体滑坡 黄土高原地区由于地质地貌条件复杂，山、塬、丘陵面积分布广泛，滑坡灾害较多。目前黄土高原水土流失面积约 50 万 km2，其中土壤侵蚀模数大于 5000 t/km2 的严重土壤流失面积约 14.5 万 km2，是当今世界上水土流失最为严重的地区之一。为了建设良好的生态环境，防止滑坡侵蚀发生，必须加强滑坡侵蚀的研究。 3.3.1 滑坡形成原因 （1）大气降水、地表水、生产生活用水的入渗，河湖水倒灌，地下水等在
17、山体内，增加了坡体重量，增加了下滑力。同时，浸泡软化易滑9地层，使抗剪强度大幅度降低而产生滑动。 （2）工程活动可以破坏坡体。在坡体上由于建筑、倾倒、填方、筑堤等增加荷载引起边坡超载，增加荷载使坡脚压力增大，使斜坡支撑不了过大的质量而失去平衡，沿软弱面下滑。 （3）地震使斜坡承受的平衡应力发生改变，还会造成地表形变和裂隙增加，降低岩土的力学强度，触发滑坡的滑动和促进滑坡体的形成。 3.1.2 滑坡预防措施 滑坡可造成严重的工程事故，因此，在工程建设中应采取积极措施加以预防。其防治原则是及早发现，预防为主；查明情况，对症下药；综合整治，有主有次；治早治小，贵在及时；力求根治，以防后患；因地制宜，
18、就地取材；安全经济，正确施工。 3.2 水土流失 汉书?沟洫志对黄河水沙有“河水重浊，号为一石水而六斗泥”的记述。黄河年均输沙量为 16 亿 t。世界上年均输沙量超过 1.0 亿 t 的大河中，黄河的年输沙量及平均含沙量均位居首位。长期以来严重的水土流失所造成的沟壑纵横的特殊地貌以及黄土自身抗侵蚀性弱等特殊因素造成了黄土高原独特的水土流失格局，水土流失区多年平均侵蚀模数为 4100 t/km2（图 3） 。 图 3 典型泥石流示意 3.2.1 水土流失自然因素 黄土高原土壤侵蚀具有明显的区域分异特征，这种区域分异特征是自然因素和人为因素的综合反映。 10（1）地质与地貌因素。黄土地貌类型主要有
19、黄土塬、黄土梁、黄土峁和各类沟谷。在以黄土塬为主的地貌类型区，土壤侵蚀方式以沟蚀为主，沟蚀量可占小流域侵蚀总量 80%以上。在以黄土梁峁为主的黄土丘陵区中，晋西、陕北等地坡面侵蚀和沟谷侵蚀都很严重，但沟谷地的产沙量仍占主要部分。陇中地区谷间地面积较大，坡度较小，坡长较大，土壤侵蚀方式以坡面侵蚀为主。长城沿线和高原北部地区，间地、丈地、掌地、墒地等地貌类型分布广泛，它们目前正受沟谷溯源侵蚀影响，形成以坡间为主的独特现代侵蚀类型区。无定河上游及其以北的黄土丘陵区，地表有零星沙丘覆盖，沟谷中广泛出露中生代石砂岩和泥页岩，风蚀、水蚀和重力侵蚀很活跃。坡度陡峻是黄土高原地貌的又一重要特点。坡度的陡缓不仅
20、决定土壤侵蚀的强弱，在临界坡度以下土壤侵蚀以面蚀和沟蚀为主，超过此坡度则重力侵蚀活跃，发生滑坡、滑坍、泻溜侵蚀。（2）气候因素。黄土高原的年降水量变化为 200700 mm，具有由东南向西北递减的特点。黄土高原降水的季节变化很大，主要集中在夏季，其次是秋季。大部分地区 59 月份的降水量占年总量的 70%以上，其中又以 7、8 月降水量最多，可占年总量一半左右。该地区暴雨历时普遍较短。暴雨多发生在 68 月份，空间分布有由东南向西北递减特点。这些特点对土壤侵蚀特征的时空变化产生了深刻影响。 （3）土壤因素。黄土高原地区分布最广的黄绵土，它常与黑垆土呈复式区分布。黄绵土是该区最主要的耕作土。黄绵土的形成过程一方面是黄土耕种熟化过程；另一方面又是侵蚀为主的地质地貌过程。目前除
