三江平原溼地的形成與演化

2021-03-05 09:13:46 字數 5476 閱讀 5847

1樓:中地數媒

一、溼地形成因素

三江平原大面積溼地形成是地貌及地面物質組成、

氣候因素、水文因素、土壤與植被等綜合作用的結果。

(一)地貌及地面物質組成

三江平原主要由松花江、黑龍江和烏蘇里江多次改道變遷而形成的沖積低平原。總地勢由西南向東北緩緩傾斜,地面坡降1/10 000~3/10 000。第四紀以來,大部分地區處於間歇性緩慢下沉階段,據推測,最大沉降幅度可達300m以上。

由於受新構造運動長期下沉的影響,使平原內部幾條河流的分水線、河間階地發育不甚明顯,河漫灘卻十分寬廣。在平原範圍內,地貌及地面物質組成有明顯的差異,影響水分再分配和沼澤溼地、沼澤化荒地的水源補給形式,其大致可分為以下3個地區。

1.濃江、別拉洪河地區

地勢低平,海拔高度40~60m,坡降1/5 000~1/10 000。廣闊的河間階地上遍佈著古河道、冰丘湖、牛軛湖、碟形窪地、線形窪地。在別拉洪河上游一幅1/5萬的地形圖上量算:

大小窪地共19個,面積達148.3km2,窪地佔總面積的42%。大型窪地面積可達64km2,小型窪地不足0.

1km2。本區地表分佈有粘土、粉質粘土層,厚3~17m,其下為深厚的細砂和砂礫石層。經試驗,粘土、粉質粘土滲透能力很弱,成為良好的隔水層,阻止水分下滲,和地表水及地下水基本無水力聯絡。

在地貌及地面物質組成的作用下,造成窪地積水、下滲困難、排水不暢的徑流情勢。別拉洪河中上游地區,多年平均降水量600~650mm,多年平均徑流深120mm左右,徑流係數0.20。

大氣降水長期停滯地表,是這個地區沼澤溼地及沼澤化荒地形成的主要補給水源。本區沼澤溼地及沼澤化荒地分佈面積大,是三江平原河間階地沼澤溼地最多的地區。

2.撓力河中游地區

河漫灘寬廣,排水暢,沼澤溼地和沼澤化荒地的水源主要是接受地表的側向徑流補給。這個地區的河流多發源于山區,進入平原後,坡降急劇變緩,撓力河中游縱比降0.8/10 000。

山區大量洪水,在此漫散。撓力河寶清站,多年平均最大流量350m3/s,下游菜嘴子站,多年平均最大流量252m3/s,相差98m3/s。據計算,撓力河中游山區,平均每年產生的徑流量15.

9×108 m3,而山區面積僅佔撓力河中游總面積的18.5%,山區徑流量佔撓力河中游徑流量的66.1%。

本區河流中下游,位於平原,彎曲度增大,河槽狹窄,洩水能力低,在河漫灘上長期積水。徑流深和徑流係數很小,撓力河中游地區多年平均降水量500~600mm,多年平均徑流深64mm左右,徑流係數0.11。

這個地區沼澤溼地和沼澤化荒地分佈面積也比較大,是三江平原河漫灘沼澤溼地分佈最多的地區。

3.三江平原西部(街津山—二龍山—烏爾虎力山—別拉音山—雙山一線以西)

地面坡降稍大,為(2~3)/10 000,地面物質組成較粗,粉質粘土層很薄或沒有,粉質砂土、砂、甚至砂礫石,往往直接出露地表,沼澤溼地和沼澤化荒地的水源除接受大氣降水以外,同時還接受地表側向徑流的補給,補給充分。本區沼澤溼地及沼澤化荒地的形成與區域性地形低窪、地下水位高、潛水出露有關。沼澤溼地及沼澤化荒地面積不大,分佈零星,僅蘿北水城子一帶,黑龍江古河道地區沼澤溼地及沼澤化荒地分佈比較集中。

(二)氣候因素

三江平原位於溫帶溼潤季風氣候區,溼潤的氣候,有利於沼澤溼地及沼澤化荒地的形成。

1.溼度大、蒸發量較小

三江平原是東北最溼潤的地區之一,各地積分溼潤指數在0.9~1.2之間,屬溼潤氣候。

從空氣的相對溼度分析,年平均一般在65%以上。夏季相對溼度最大,達75%~80%;冬季次之,為70%左右;春季最小,也不低於50%。由於空氣溼度大,溼潤指數高,使水面和陸面蒸發力較小。

根據計算,本區水面蒸發年總量750~800mm;陸面蒸發大部分地區為550~600mm。蒸發是水分支出的主要形式,蒸發力較小,促使地面長期積水。

2.夏秋多雨

年降水量500~700mm,雖不算多,但受季風影響,分配不均,集中在夏秋季節,6~10月份降水量,佔年降水量的75%~80%。多中、小雨,強度較小,不利於徑流形成。秋雨多,是本地區氣候的顯著特點。

各地9~10月降水量佔全年的20%左右,這一比例僅次於海南島、臺灣東部和雲南的區域性地區。據建三江(原七星農場)站2023年以來的資料統計,有25%的年份,9月的降水多於8月,個別年份10月份降水量超過100mm。秋雨多,大量水分來不及排除,就被凍結在地表和土壤層中,春季融凍後,使地表積水或過溼。

3.積雪深,凍結期長

本區降雪量較大,為40~70mm,同大小興安嶺山區相仿。最大降雪深度一般在40cm左右。入秋以後,氣溫下降,10月末或11月上旬,地表穩定凍結。

在凍結期間,地下水以各種方式上升,凝結深度達150~210cm。春季氣溫和地溫上升,4月上、中旬地表開始解凍,一般在6月上旬或中旬,凍層才能化通。但草根層或有泥炭存在的沼澤溼地,熱導率低,7~8月份,地下一定深度還可見到凍層。

2023年7月10日,在青龍河沼澤溼地泥炭層中,56cm處見有凍層,厚5~6cm;8月12日,七裡沁河河漫灘沼澤溼地,在101cm泥炭層中,有凍層3~4cm。凍層存在,使春季融雪水和融凍水難以下滲,有利於沼澤溼地及沼澤化荒地的形成。

(三)水文因素

1.地表水因素

三江平原中生代以來,始終處於大面積的以下沉為主的間歇性沉降運動之中,第四紀以來本區下沉了60~300m。受新構造運動的影響,區內地形十分低平,階地與漫灘的界線很不明顯,多呈緩坡或過渡性接觸。地面坡降及河床比降均較小,地面坡度一般小於1‰,河床比降一般在2‰以下。

很多河流沒有河床,出山後變成老年河,下切能力弱,形成散流。發育於平原區的河流其河槽狹窄,河漫灘寬廣,河流流經一段後多變成盲尾河或消失。因此,河流的平槽洩量小,雜草叢生,糙度很大,流速慢,容易氾濫。

山區大量洪水在山前出槽,使河流兩岸甚至整個漫灘充水。此外,河道變遷頻繁,沿河兩岸多遺留古河道、牛軛湖。河道如網,湖泡眾多。

這些都使地表徑流滯緩,內水不能外排,為沼澤溼地的形成提供了有利的空間和充沛的水分**。每到汛期,一些河流還受黑龍江、松花江、烏蘇里江的匯水頂託,其長可達70km。由於洪水頂託,提高了這些河流的承洩水位,使兩岸低平地排水更為困難,促進了沼澤溼地的生成。

2.地下水因素

第四紀以來區內河流在三江平原遺留下數條古河道,其中蘿北水城子、梧桐河下游為黑龍江古河道;同**龍河一帶為松花江古河道。這些古河道地形低窪,由於河道經常迂迴擺動多次變遷,所以古河道分佈面積較大,切割較深,並揭穿含水層。蘿北石灰窯—水城子—葦場一帶的古河道位於山前洪積扇前緣,地下水水位高,匯水面積大,補給範圍廣,動態穩定,所以地下水參與了對沼澤水的補給作用。

根據調查,水城子溼地分佈區西部存在地下水溢位帶,常年不涸地補給溼地。溢位帶高出水城子地表水1.28m。

過去這裡的地下水彙整合一條長50km、寬5km、深4~5m的明水面,並對近6×104hm2的沼澤溼地進行補給。此外勤得利河、臥牛河、鴨綠河、別拉洪河等上游都是由泉水彙集而成的,並穿過沼澤溼地,從而孕育了大片沼澤溼地。黑龍江、松花江、烏蘇里江等大型河流的漫灘區,上無蓋層,大多沉積了厚度1~3m的粉質砂土或砂礫石,下部亦為砂礫石潛水層,厚度50~300m不等。

所以地下水與溼地也有直接聯絡,地下水也是沼澤水的主要補給**之一。

(四)土壤與植被因素

三江平原多水的地理環境,使土壤與植被具有某些特性,反過來對沼澤溼地及沼澤化荒地形成起到了促進作用。本區沼生及溼生植物廣泛發育,生長茂密,蓋度可達70%以上,增加地面糙率,影響排水。叢生植物每年為地表積累了大量的有機物質,並形成較厚的草根層,一般厚度20~40cm,最厚達70~80cm。

草根層蓄水、保水力很強,據試驗,飽和持水量為830%~1 030%;植物茂密,使風速減小,地面溫度降低,空氣溼度加大,影響蒸發,促進地面積水或過溼。

三江平原的成土母質,大部分為粘土或粉質粘土,在長期成土過程中,形成了更加黏重的特性。白漿土的白漿層,厚20~30cm,緊密結構,容重大,為1.67~1.

89g/cm3,孔隙度僅有29%~38.5%。而小於0.

01mm的物理粘粒和小於0.001mm的粘粒,在沉積層中的比例最大。已開墾的土地耕種幾年之後,普遍形成一個厚約10cm的犁底層,起到了阻止水分下滲的作用。

綜上所述,不難看出,三江平原沼澤溼地及沼澤化荒地的形成,是地面坡降過小、徑流不暢和地面物質組成黏重、滲透困難起著主導作用。降水集中,秋雨過後,沼生及溼生植物廣泛發育,生長茂密,進一步影響蒸發和排水,都有利於沼澤溼地及沼澤化荒地的形成和發展。可見各因素之間是相互影響、相互制約的。

二、溼地的演化

溼地演化主要是由於人們圍墾沼澤,使溼地面積逐年縮小。另外「三水」減少,也使溼地逐年退化萎縮。

未開發前,三江平原是一片草原、沼澤、森林相間分佈的沒有人煙的**地。其中沼澤佔平原總面積的2/3以上(約34 000km2)。而且沼澤溼地面積不是固定不變的,而是隨著水量補給的多少或大或小不斷變化伸縮著。

大水年溼地水幾乎吞併整個平原。新中國成立以後,隨著經濟建設高潮的到來,沼澤溼地的開發也進入了大規模發展時期。10萬官兵奔赴北大荒,很多農場相繼建立,使全平原的墾殖率達9%。

20世紀50年代沼澤溼地佔平原總面積的2/3;80年代佔1/3,目前僅剩4 489km2。日益珍貴的沼澤溼地被逐年吞食,倖存的沼澤溼地被包圍在農田之中,有些被侵害成一個個「孤島」(見圖8-1)。比如蘿北水城子一帶,人工挖成一條從團結到黑龍江邊的巨集大排水工程,不僅將這一帶的溼地水幾乎排洩乾淨,還大量排洩地下水。

洪河自然保護區由於周邊地區大規模開發溼地,發生了周邊地區與保護區「搶水」的現象,導致區內地表水水位下降,水資源急劇減少。洪河溼地自然保護區上游的排水乾渠攔截了大部分濃江河水,使保護區的生態用水得不到補充,植被向旱化趨勢發展,也使土壤砂化。而溼地和水域減少,使一些在溼地生活的動物失去棲息環境而遷離保護區。

同時,由於農業生產經常使用化肥農藥、殺蟲劑等毒害物質,使保護區內水體受到汙染,水環境質量下降,導致一些特殊動物品種瀕臨滅絕。根據遙感資料,三江平原的20世紀80年代和目前衛星影象對比,發現20年來溼地破壞嚴重。如不加以限制,估計到2023年以後,除了幾個自然保護區外,三江平原的溼地將開墾殆盡。

圖8-1 三江平原不同年代溼地對比圖

三江平原的溼地不限制地開發後,會造成嚴重的後果。環境質量急劇惡化,動植物快速減少退化,生態失去平衡,水土流失嚴重,洪澇乾旱災害頻繁,侵蝕加劇,沙地擴大,鹽鹼土逐年擴大,水資源日益枯竭。地表水與地下水逐年減少。

毋庸置疑,溼地本身就是一座巨大的水庫。三江平原原有溼地34 000km2,按平均水深30cm計算,則儲存地表水100×108 m3。而今溼地僅剩4 489.

93km2,這相當減少地表水水量87×108 m3,這是一筆多麼可觀的數字。區內有200多條河流千轉百回,其中多數小型河流為溼地性河流,與溼地的命運休慼相關。隨著溼地的墾拓,溼地水縮減。

較大河流也呈現河床變窄,河道淤積,水位大跌,枯水期延長,水文因子明顯變小。例如2023年春松花江降至歷史上最低水位,人淌水能到對岸。

據20世紀80年代統計資料,三江平原原有大小泡沼不下4 000個,水面積4×104hm2,其中面積在50畝以上的約200個。目前多因溼地退化、水位下降而枯涸者佔2/3。湖泊泡沼的興衰歷史與溼地同步,大型的明水面日益萎縮,變成互不聯絡的泡沼,大型的湖泊正在變小,小的泡沼不復存在。

另外,地下水減少又使溼地生態失去支撐,從而致使溼地退化。蘿北古河道原為一條河流,名為蓮花泊,與黑龍江溝通,為地下水出露補給所致,儲存水量8×108 m3。據測算,西岸的地下水補給量達3×104 m3/d;80年代銳減到5 000m3/d。

如今蓮花泊已成為一條幹河。

由此看來,「三水」的減少也是造成溼地退化的一個重要的自然因素。

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