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1、河南西部黄河流域土壤侵蚀类型 宇洁;罗新杰;王现国【摘 要】豫西黄河流域是黄河泥沙的产区之一,严重的水土流失使黄河下游泥沙、洪水问题更加严峻.通过对研究区土壤侵蚀的地质环境及形态类型的调查研究,分析了研究区控制土壤侵蚀的主要地质环境特征,在此基础上依据不同地质环境特征,主要考虑地形地貌类型和地层岩性等地质环境条件的差异,将研究区土壤侵蚀环境类型划分为基岩山地丘陵侵蚀、黄土塬梁峁丘陵侵蚀、河谷侵蚀3 种类型,这对深入开展区内土壤侵蚀机理研究,对于黄河的治理与开发以及区内生态建设具有重要的意义.【期刊名称】地下水【年(卷),期】2011(033)006【总页数】3 页(P109-111)【关键词】
2、河南西部;黄河流域;土壤侵蚀;类型【作 者】宇洁;罗新杰;王现国【作者单位】河南省栾川地质矿产局,河南洛阳 471500;河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队,河南郑州 450053;河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队,河南郑州 450053【正文语种】中 文【中图分类】S159 豫西(河南西部)黄河流域是黄河泥沙的产区之一，也是黄河流域土壤侵蚀最强烈的地区之一1。区内黄河河道主要处于晋豫峡谷之中，河宽多为 400600 m，两岸支流水系十分发育，流域面积 2.7 万 km2，年均产沙量 3 258 万 t，其中含粗泥沙 867.77 万 t。严重的水土流失不仅使区内土壤
3、贫瘠、生态环境恶化，而且也使黄河下游泥沙、洪水问题更加严峻。研究分析豫西黄河流域土壤侵蚀的类型及其特征，对于区内水土流失防治、生态重建及黄河下游河道整治都具有十分重要的意义。1 豫西黄河流域土壤侵蚀的地质环境 1.1 自然地理特征 1.1.1 气候特征 气候因素主要指降雨和大风。区内年降雨量由南部、西部地区的 5001 000 mm，向东北部递减为500600 mm。黄土区因降雨造成侵蚀最活跃的是年降雨量400500 mm 的地区，这一降雨范围几乎涵盖了整个研究区。统计分析表明，50mm 的暴雨出现几率较高，因其多数是局部暴雨，对全区侵蚀产沙的影响有限;50 mm 暴雨的侵蚀影响一般较大，尤其
4、是雨量大、雨强大、笼罩面积广的暴雨，会发生强烈的侵蚀。1.1.2 植被特征 研究区植被分带可分为森林地带、森林草原地带、草原地带，以森林草原地带面积最广，是研究区内的主要植被带。由于历史上的人为破坏，黄土分布区天然植被几乎全部被毁，梁峁坡仅有稀疏的草被、次生灌丛或矮林，许多地方几近光秃，乔木林分布的地方林分结构简单、郁闭度低，尤其是地表缺乏枯枝落叶层，植被已起不到保护岩土免遭侵蚀的作用2。1.2 侵蚀岩土特征 研究区易侵蚀岩土总体上可分为两大类，即松散岩类和碎屑岩类。松散岩类地层以黄土为主，碎屑岩类抗侵蚀强度不一，其中中生界碎屑岩类普遍易侵蚀，三叠系碎屑岩类抗侵蚀能力较强，二叠系上石盒子组碎屑
5、岩则为易侵蚀岩。1.2.1 松散岩类(1)分布及物理力学性质特征。大部分地区黄土层厚度超过 50 m，最大厚度可达200 m。晚新生代以来各种地层发育完好，三趾马红土(N2)、午城黄土(Q1)、离石黄土(Q2)、马兰黄土(Q3)等均有分布，其中以离石黄土分布厚度最大，马兰黄土分布最广。马兰黄土结构松散，垂直节理及大孔隙发育，有机质含量低，易溶盐含量高，具湿陷性，天然含水量低，吸水性强，饱和后几十秒或数分钟内即可全部崩解，抗水蚀能力极差。(2)颗粒组成特征。上更新统黄土主要分布在三门峡地区，厚度由北向南逐渐变薄，而0.05 mm的粗颗粒含量由 65%左右变为 30%左右;中更新统黄土主要分布在洛
6、阳境内，由南向北厚度变大，最厚可达 100 多 m，0.05 mm 的粗颗粒含量由北部的 60%左右向南变为 20%左右。总体上看，黄土的颗粒组成主要集中在0.005 mm 以上，占到颗粒组成的 78%90%。(3)矿物成分特征。研究区北部马兰黄土中的石英和长石的含量在 50%以上，南部含量为 30%40%;云母含量北部高于南部;少量的重矿物含量南、北部无明显变化。离石黄土北部的石英和长石含量为 30%40%，南部含量30%，北部高于南部，细粒中少量的重矿物含量北部低于南部，这可能与风向有关。(4)微结构特征。黄土的结构是一个三维空间体系，它由黄土的骨架颗粒、胶结物和孔隙三个基本部分组成。研究
7、区黄土一般可划分为 6 种结构类型，即:粒状、架空、接触结构;粒状、架空、接触胶结结构;粒状、架空、胶结结构;粒状凝块、架空胶结结构;粒状凝块镶嵌、胶结结构;凝块、镶嵌、胶结结构3。1.2.2 碎屑岩类(1)微结构及化学性质特征。刘家沟组、和尚沟组及上石盒子组沙岩特征变化不大，基本为沙状结构、块状构造，主要碎屑矿物成分为长石、石英，填隙物为泥质、钙质或铁质;碎屑含量40%90%，胶结物 10%30%，杂基 10%;颗粒形态为次圆状、棱角状次棱角状，表面光滑、较圆滑;颗粒接触为飘浮式点接触，基底式、孔隙式或混合式胶结;成岩后变化为易风化、易软化，风化后疏松。(2)物理力学性质特征。在干燥情况下，
8、易风化基岩质地非常坚硬，不容易被侵蚀，遇水后发生软化，一方面颗粒间内聚力大大降低，呈松散状，极易被水力冲刷、搬运，另一方面基岩遇水后发生软化，在冷热、干湿等作用下，母岩发生风化崩解形成岩屑，风化松散岩屑附着在坡面或在重力作用下泻溜堆积到坡脚，形成扇形的坡积裙，这些松散的风化物在水力作用下被搬运到下游沟道及河道，最终被输送到黄河，成为黄河的主要粗沙来源之一。1.3 地貌特征 在漫长的地质演变过程中，研究区历经多期构造变动和地表各种外营力综合作用，以致形成现今的地貌特征4。1.3.1 黄土地貌 黄土地貌是研究区主要的地貌类型，西从三门峡黄河沿岸东到郑州黄河沿岸广泛分布。(1)黄土丘陵沟壑区。黄土丘
9、陵沟壑区仅分布于洛阳、郑州一带，地表切割较弱，相对切割深度一般50 m，谷坡较缓，沟壑密度小于 3 km/km2。现代风沙及马兰黄土覆盖较薄，离石黄土构成梁峁主体，下伏第三系红土、中生界碎屑岩，地表植被发育较差，基岩表面风化剥蚀强烈。(2)山间黄土盆地区。山间黄土盆地区分布于渑池、洛宁、宜阳等地，为山间凹地经流水堆积作用形成的次生黄土山间低地，最大厚度可达 100 m。黄土盆地底部平坦，边缘地带已切割成梁状黄土丘陵。(3)黄土梁峁沟壑区。黄土梁峁沟壑区分布于三门峡黄河沿岸广大地区，为典型的黄土丘陵地貌。区内广布新生界黄土，厚度一般为 40100 m，是切割最为破碎的地貌类型，沟壑密度可达 4
10、km/km2 以上，沟谷切割深度一般大于 200 m，形成黄土梁与峁的混合形态，黄土喀斯特、黄土陷穴、黄土桥及黄土柱等微地貌发育。(4)黄土残塬沟壑区。黄土残塬沟壑区分布于孟津、巩义、荥阳等地，塬面平坦，宽 0.51 km，长数 km，由西向东渐低，坡度小于 5。塬面周围地形破碎、沟谷深切，沟底多切穿第三系红土、基岩，沟头附近可见黄土陷穴。1.3.2 河流谷地 河流谷地分布于黄土丘陵沟壑区内，系由流水长期侵蚀形成的宽阔谷地，宽数百米至数千米，谷地平坦开阔，并有流水沉积物堆积，各谷地高程不等，多北高南低、东高西低。区内较大的河流谷地有伊洛河、青龙涧河、宏农涧河、苍龙涧河、涧河、黄水河等。1.3.
11、3 基岩山地 基岩山地主要分布于研究区西部，由变质岩、岩浆岩、碳酸盐岩及碎屑岩组成，海拔大多在 500 m 以上，相对高差 2002 000 m。此外，还分布有诸多基岩低山。2 土壤侵蚀环境类型 豫西黄河流域土壤侵蚀强烈，生态环境脆弱，是各种侵蚀营力在特定的地质环境条件下综合作用发生迁移的结果。依据研究区不同地质环境特征，主要考虑地形地貌类型和地层岩性的差异，将研究区土壤侵蚀环境类型划分为如下3 种类型区。2.1 基岩山地丘陵侵蚀环境类型 该类型主要分布于豫西山区，其地貌主要为基岩中低山、丘陵，基岩由难侵蚀的变质岩、火成岩、灰岩和较难侵蚀、易侵蚀的古、中生界沙泥岩组成。该类型侵蚀复杂，重力侵蚀
12、、水蚀交替作用，由于基岩以泥质胶结为主，遇水易软化、疏松甚至溜沙，加上气候干燥、温差变化大，故基岩表层风化极为严重，为泻溜侵蚀及水力侵蚀提供了丰富的岩屑。夏秋暴雨季节水力侵蚀强烈，冬春有风蚀，泻溜侵蚀则贯穿于一年四季，基岩崩塌、滑坡也较常见，沟谷泥石流也有发生。如大湖峪基岩滑坡属特大型滑坡，多次发生滑动，使数万 m3 的岩土进入河道，几次造成河道堵塞。该类型区年土壤侵蚀模数为 2005 000 t/km2。该区应加强基岩崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象形成机理和防治措施的研究，采取工程或非工程措施对重要的崩塌、滑坡、泥石流进行有效治理，是减少区内水土流失的重要途径之一。2.2 黄土塬梁峁丘陵侵
13、蚀环境类型 该类型为研究区最为重要的岩土侵蚀环境类型，包括黄河南岸的广大黄土分布区。区内黄土分布广、厚度大，近代地质作用活跃。地形差异明显，梁峁起伏，沟壑纵横，侵蚀作用不断加剧，水蚀、重力侵蚀强烈，各种侵蚀形态发育，是多沙粗沙的重要产区。由于受黄土岩性、黄土下垫面地层岩性以及地貌、气候等因素的影响，侵蚀在地域上具有明显的差异。如黄河沿岸为黄土盖顶石质梁状沟壑地貌，沟深坡陡，多为窄 V 形谷，切割深度 200300 m，沟壑密度高达 56 km/km2，黄土大部分已被侵蚀，仅在梁顶或斜坡低洼处有少量保留，基岩裸露;黄土梁坡浅沟、切沟发育，沙泥岩谷坡泻溜、崩塌等重力侵蚀时有发生。岩土侵蚀主要包括黄
14、土梁峁顶面侵蚀、坡面侵蚀、滑坡、悬沟侵蚀、潜蚀、谷底侧向侵蚀、谷底下切侵蚀等，年土壤侵蚀模数 1 00010 000 t/km2。该区应加强黄土地貌演化与形成机制的研究，尤其是加强黄土边坡稳定性和泥沙运移机理研究，防止黄土崩塌、滑坡、泥流的发生，加强沟道径流调控体系优化配置，修建泥沙拦截工程，控制入河入库泥沙，加强小流域治理植物措施与工程措施优化配置，在加快人工治理的同时，注重发挥生态系统自我修复能力，把造林、种草、基本农田建设、治沟工程建设生态自我修复措施有机结合起来，统一规划，统筹安排，改善区内生态环境，保护水土地资源，实现人与自然和谐共处。2.3 河谷侵蚀环境类型 该类型系指研究区黄河较
15、大的一级支流，依其河谷侵蚀特征的不同，可分为水蚀(侧蚀)宽谷阶地型及水蚀(下蚀)峡谷型。上述两种类型的侵蚀具有明显的分布规律:水蚀(侧蚀)宽谷阶地型分布于河流的中游地段，河谷宽阔，河漫滩及一级阶地发育，河床及漫滩均为现代河流堆积，两岸下部多出露基岩，河道较窄，有常流水;水蚀(下蚀)峡谷型分布于河流的下游地段，其主要特点是河谷狭窄，河漫滩不明显，河床基岩裸露，无现代河流堆积，有的河段切入基岩形成谷中谷或基岩陡坎跌水，河谷有常流水。该类型侵蚀区年土壤侵蚀模数多在20010 000 t/km2 之间，局部地方大于 10 000 t/km2。该区应加强河流地貌演化的研究，尤其是加强河岸边坡稳定性和河流
16、泥沙运移机理研究，对不稳定河岸进行加固治理，防止河岸崩塌、滑坡的发生。除上述几种侵蚀环境类型外，区内人类活动如矿山开采造成了矿区地质环境的破坏，可称为人为侵蚀环境类型。在矿业开采区人为岩土侵蚀也很严重，如义马、宜洛、偃龙、荥巩煤田、栾川钼矿及小秦岭金矿等开发区。矿产开采造成大量岩土体剥离、堆积和扰动，破坏了原有地表形态，降低了土壤的抗侵蚀能力。根据煤矿矿区的试验资料，松散堆积物的泥沙起动拖曳力为原生土壤的 1/3 左右，松散堆积物区的径流系数减小 60%75%，从而导致地表入渗加大，土体含水量增加，使土体极易达到饱和，降低了土体的凝聚力和内摩擦角，从而降低了土壤的抗蚀性3，4，形成土壤侵蚀新的
17、物源和触发机制。河道、滩地及其附近开矿使大量泥沙直接进入河道，大大增加了河流泥沙。小秦岭金矿开发区曾多次发生矿山泥石流，使大量的矿山废渣被冲入三门峡水库或黄河支流河道，造成水库和河道淤积。矿山泥石流是矿区的主要环境地质问题之一，对泥石流进行综合防治，应以控制人为弃土弃渣为主，修建排疏工程和弃土弃渣场为辅，积极实施各项水土保持治理措施，政府部门应采取行政、法律等手段，严禁采矿弃土弃渣的乱堆滥放，闭坑矿山要及时进行矿山环境恢复。3 结语 豫西黄河流域地貌类型复杂，主要有基岩山地、黄土地貌、河谷平原等。区内地质构造活动强烈，以大面积的抬升为主。地表岩性差异大，黄土及黄土状土壤广泛分布，降雨集中且多暴
18、雨，植被覆盖度在5%75%之间，不同地区的植被覆盖有很大差别。人类活动强烈，尤其是矿业开发对地质环境的影响十分严重。因此，深入开展区内地质环境演化、环境地质问题调查评价、岩性结构差异与抗侵蚀能力、泥沙和粗泥沙迁移与落淤和气候演化对土壤侵蚀强度变化模式的研究，加强水土保持工作，对于黄河的治理与开发以及区内生态建设具有重要的意义。参考文献 1徐建华，吕光圻，张胜利，等.黄河中游多沙粗沙区区域界定及产沙输沙规律研究M.郑州:黄河水利出版社，2000.2苏人琼，杨勤业，关志华.黄河流域灾害环境综合治理对策M.郑州:黄河水利出版社，1997.3董兆祥，王彦祺，张明义，等.矿区环境地质问题的预测与防治M.北京:地质出版社，1997.4陈永宗，景可.黄土高原现代侵蚀与治理M.北京:科学出版社，1988.5景可，卢金发，樊季阳，等.黄河中游侵蚀环境特征和变化趋势M.郑州:黄河水利出版社，1997.6王现国.豫西黄河流域土壤侵蚀现状研究J.人民黄河，2005，(3).