扇形地及其绿洲的形成演变

地貌类型对绿洲形成演变的影响~

在新疆干旱区，绿洲是人类生存发展的主要场所。荒漠区绿洲受水、土条件的限制，具有沿河流冲积平原呈带状，在河流出山口呈扇状或点状，沿湖呈环状，总体上呈片状，沿盆地边缘呈串珠状分布的特点(图8-2)。

图8-2 新疆绿洲分布略图

一、地貌类型对绿洲形成的作用
天然绿洲大多分布于荒漠区水、土、光、热耦合较好的地区，如扇缘、河谷平原、湖区、泉水地等，其中:①扇缘地下水溢出带水源丰富，土质黏重，可见芨芨草、芦苇、柽柳等植物;②河谷平原，包括河流水面、河心滩、河漫滩、低阶地等，这里地形平坦，水土优良，为生物生存发展的良好区域，鱼类、蛙类、爬行动物、鸟类等动物多，灌丛、灌木等植物茂盛;③湖泊沼泽，位于盆地低洼处，大多为河流尾闾湖，湖泊适于鱼类等水生动物生长，湖滩沼泽地芦苇茂盛;④泉水地，在平原、谷坡有泉水出露的地方，往往是水草丰茂或有灌丛、灌木生长。人工绿洲主要分布于山前冲积、冲-洪积平原，与河流中、高阶地等地，有农田、园地、人工林地、城镇居民点及工矿、水库等。呈块状分布，图斑较规则。总之，天然绿洲与荒漠区水源空间分布基本一致;而人工绿洲则位于水库、渠道、机井附近。显然，干旱区绿洲形成与地貌类型的关系密切，具有随水源的时空分布变化而变化的规律。
二、绿洲分布模式
阿尔泰山、天山、昆仑山等山地高山终年积雪，中山降水量一般在400mm以上，林草茂密，为干旱区“湿岛”。中、高山降水和冰雪融水汇入河流，供给低山河谷和山麓平原，以及塔里木河等河流冲积平原绿洲所需水源，因此，绿洲具有沿河流及山麓平原分布的特点。受水、土条件的限制，绿洲空间分布与河流、溪沟、泉水关系密切，主要模式有4种(图8-3):①沿河谷阶地层状分布。如乌鲁木齐河、伊犁河等有数级河流阶地，一般河漫滩及低阶地分布杨树、榆树等天然绿洲，二、三级阶地为农田、果园、居民点等人工绿洲。②沿山麓平原片状分布。在天山南北麓平原区水、土条件较好的地方，可见如库尔勒、阿克苏、乌鲁木齐、玛纳斯等片状绿洲。③沿河道线状分布。如塔里木河在南北摆动的过程中留下了许多古河道，虽然老河道已断流，但仍有一定地下水供给胡杨生长所需水源，沿老河道可见线状胡杨绿洲分布。④沿断层或洼地泉水出露地点零星点状分布。如在萨吾尔山南麓断层上，可见泉水地绿洲，大体呈串珠状分布;在洼地或沟谷末端泉水出露地方可见芦苇、柳树等，如哈密柳树泉、沙枣泉、鸭子泉等。
三、绿洲类型划分
绿洲类型的划分是一个十分重要的问题。划分绿洲类型有助于人们深入研究不同类型绿洲的特点，认识绿洲的形成演变规律，探讨绿洲开发建设的途径。因此，前人从不同角度对绿洲类型划分进行了探讨，如:①以主导经济和主要景观为依据进行划分;②据地貌“形态成因”类型划分绿洲型城镇;③按时间序列分为古、老、新绿洲;④据人类活动影响、主要植被类型、主导经济部门、地貌部位等逐级划分;⑤综合气候类型、植被、地貌、水源、土壤、经济属性、行政功能单元、主导产业八大要素，进行绿洲省、区、片、点四级分类;⑥以社会经济功能、地貌部位、主体景观、微地貌类型进行三级划分等(表8-3)。
作者据上述绿洲形成、分布特点，参考前人划分资料，基于绿洲形成与水、土关系密切，而地貌及其过程对水、土条件有制约作用的事实，考虑绿洲成因类型及其演变过程，以绿洲“状态成因”为分类原则，选取①绿洲的地名;②绿洲形成的地貌形态成因类型;③天然植被类型与人工绿洲形成结果等为指标，进行三级划分(表8-4)。绿洲的命名表述如:乌鲁木齐河冲积扇城镇绿洲;塔里木河冲积平原胡杨林绿洲;哈密鸭子泉泉水地沼泽、草甸绿洲;博斯腾湖滨苇地绿洲;克拉玛依市工矿绿洲等。

图8-3 干旱区绿洲分布模式

四、绿洲成因类型特点及演变模式
(一)绿洲成因类型特点
在干旱区，绿洲形成主要受限于地貌、水源条件等自然因素，及人类活动对自然条件利用的选择。因此，各类型绿洲在自然因素与人工构造体上亦会有所不同，表现在:①湖积平原型中，湖泊、沼泽为天然绿洲。湖泊为水面，湖内生长有鱼、虾等生物;沼泽有苇地、沼泽地、盐化草甸等。②三角洲中，老三角洲地形略有起伏，地下水位埋藏较深，地表植物稀少，需要打井抽水或开渠引水才能发展绿洲;新三角洲地形平坦，地下水位高，对天然绿洲形成有利，胡杨、榆树、草类等植物茂盛。③扇形地中，冲积扇地形平坦，组成物质较细，扇缘泉水溢出带水草丰茂，为天然绿洲，其余地方适宜农田、果园等人工绿洲发展;洪积扇组成物质较粗，多砾石，缺水源，植物稀少，为荒漠，引入水源可发展工矿、城镇型绿洲;冲-洪积扇水源不足，主要由砂、卵石组成，对工矿、城镇型绿洲发展有利，扇缘有细土为天然绿洲形成分布区域，可发展农田、果园等绿洲。④冲积平原中，河漫滩一般水草丰茂、灌木丛生，为天然绿洲;阶地地形平坦，土质优良，便于耕种，为农田、果园发展的优良地方;古河道洼地地下水源丰富，如塔里木河的古河道洼地可见胡杨林呈带状分布。⑤洪积平原中坡麓平原组成物质多砂砾石，洼地平原堆积古、新近纪泥岩风化物，土壤黏粒含量较高，引入水源可发展工矿、水田等人工绿洲。⑥冲-洪积平原中砾质平原适宜城镇、工矿绿洲发展，而细土平原则有利于农田、果园等人工绿洲形成。⑦在干旱山地河谷、沟谷(除干沟外)谷底可见榆树、杨树等天然绿洲;谷坡泉水出露地方，可生长灌木、草类等形成点状绿洲。
表8-3 绿洲类型划分简况


表8-4 绿洲成因类型的划分系统


(二)绿洲类型演变模式
受自然与人为因素的影响，特别是随着水源时空的变化，绿洲类型将发生变化，各地貌类型及部位的绿洲演变过程有不同的表现:①玛纳斯湖、罗布泊、台特玛湖等，随着20世纪50年代以来玛纳斯河、孔雀河、塔里木河流入湖泊水量的减少及断流，湖泊干涸，湖滨、三角洲芦苇枯死，盐碱地形成，原来的绿洲变成了荒漠。近几年经人工调水输入台特玛湖，又使荒漠逐渐变为绿洲。因此，可发生由湖泊、沼泽→荒漠→绿洲的演变。②扇形地扇缘泉水溢出带，为天然绿洲，受人工打井抽水灌溉农田及降低地下水位的影响，扇缘泉水溢出带消失，由盐碱地或耕地替代，发生由苇地、沼泽草甸→盐碱地或耕地的演变。③冲积平原绿洲演变与河流水源时空变化有关，如20世纪50年代以来，塔里木河下游因中、上游大量用水而断流，引起河流沿岸胡杨枯死，沙漠化加剧，绿洲自河流下游向上游与自河道两侧至河床退缩，发生胡杨林→沙漠的演变;近几年，人工从博斯腾湖调水输入塔里木河下游，并进行人工生态恢复建设，又使沙漠→绿洲演变。④在平原区水库周围或大渠沿线，因地下水位升高，使耕地盐渍化弃耕，发生耕地→盐渍地的演变。⑤沙漠边缘的平沙地，经人工引入水源开垦为耕地，后因水源减少而弃耕为沙地，发生荒漠→耕地→荒漠的演变。⑥河谷平原受构造运动抬升和河流下切形成阶地，人类利用阶地地形平坦、排水方便、无洪水泥石流灾害等特点，开渠引水发展耕地或果园，使古河漫滩天然绿洲→阶地人工绿洲演变。高阶地引水困难则为荒漠。
综上所述，受自然与人为因素的综合作用，存在绿洲化与荒漠化过程，绿洲类型常发生由天然绿洲→人工绿洲、绿洲→荒漠或荒漠→人工绿洲的演变，但不同地貌类型的绿洲演变模式又有所不同。

在一定的水力与边界条件下，河床地貌的形成与演变过程；影响河流地貌过程的流域盆地、地质、气候、水文、水系密度、发育阶段等因素，与河流地貌之间的相互作用。
被峡谷所限的山区河流携带着从源区剥蚀的大量碎屑物质出谷口后，因地势变宽、坡降减缓、河流水流分散、流速降低、搬运能力减弱，所携的物质迅速堆积下来形成的锥状扇形堆积体，就叫做冲积扇。
冲积扇分干旱扇和湿润扇，前者发育在干旱地区，后者发育在湿润地区。前者多是由季节性河流在洪水期形成的，因此又称洪积扇。
在洪积扇的中下部，往往蕴含着丰富而稳定的地下水资源，泉水从洪积扇地势低洼的边缘区域渗出，造就了宜居的绿洲，绿洲中农田密集，村镇星罗棋布。

扇形地是干旱区绿洲形成与演变的主要区域，为人类活动的重要地区。新疆是中国干旱区绿洲分布面积最大的区域，主要位于扇形地、冲-洪积平原、冲积平原和湖积平原等地貌类型中。由于扇形地水土条件优良，适合绿洲形成发展，故为新疆绿洲分布的主要区域。扇形地的规模、特点与河流水文特性有关，绿洲形成发展的适宜程度与扇形地成因类型有关。

一、扇形地的分布与类型

关于扇形地的概念，在历史文献中主要有:①指在山地沟谷或河流的出山口处所形成的半锥状或扇状堆积地貌，包括冲积锥、冲积扇、洪积扇和泥石流扇等(南京大学等，1983);②当河流或季节性洪流从山谷流入开阔荒漠区时……挟带的大量碎屑物质在出山口处发生堆积，形成平面上呈扇形的洪积扇或冲积扇(张林源等，1995);③所谓扇形地(洪积扇)，指沟谷出口处堆积了由暴流侵蚀的物质，平面形状如扇形，故名(吴正，1999)。本书指发源于阿尔泰山、天山、昆仑山-阿尔金山的河流、季节性洪流或山洪泥石流，从山区流出山口进入平原后，由于河床坡度减小，河水流速变缓，流水发生散流，并将携带物堆积形成平面呈扇形的扇形地，包括冲积扇、洪积扇、泥石流扇与位于河流入湖口地带的三角洲等。扇形地为绿洲形成发展的主要地区，在新疆87座绿洲型城镇中，扇形地型城镇就有47座。

(一)扇形地的分布

扇形地大多沿山间盆地边缘呈扇状分布，其规模大小与河流流量呈正比，如天山北坡乌鲁木齐以西水网密集，头屯河、呼图壁河、奎屯河等河流汇水面积和水量大，冲积扇规模也大;东段水系渐少且水量小，扇形地亦少且规模也小，至伊吾以东仅见由季节性洪流堆积形成的洪积扇，其规模很小。扇形地的组成物质与山区岩性有关，如天山北坡基岩上覆黄土，且森林草原植被覆盖度较高，而天山南坡基岩大多裸露，扇形地组成物质是前者较后者为细。扇形地具有沿山麓盆地或谷地边缘分布的基本特点。

(二)扇形地的类型

据扇形地形成规模、组成物质及水源条件等差异，将其划分为冲积扇、洪积扇、冲-洪积扇、三角洲、泥石流扇5类，各类特征不同(表8-1)。

表8-1 新疆扇形地的类型与特征

二、扇形地绿洲形成发展的适宜性分析

由于上述各类扇形地的水土条件有异，直接或间接影响绿洲的形成发展，主要表现如下。

(一)冲积扇

由长年流水的较大河流流水冲积形成。冲积扇地形平坦，扇面坡度很少超过10°，平均为3°～6°。如乌鲁木齐河、奎屯河、特克斯河、阿克苏河、渭干河等冲积扇，地形平坦，坡度＜3°。流域内基岩风化物是冲积扇形成的主要物源，地表组成物质，在冲积扇上部均为砂卵石与砂土互层;中部细土物质增多，土层变厚;下部为细土物质，扇缘黏粒含量增大，地下水位高，形成沼泽地或盐碱地。如奎屯河冲积扇上部地表卵砾石遍布，砾径2～15cm，适于工矿、城镇型绿洲发展;中、下部土层厚30～50cm，部分地区在100cm以上，局部可达30m，土壤为黏性土，粉砂含量28%～40%，适于农田型绿洲发展;扇缘土质黏重，盐渍化强烈。此外，如渭干河冲积扇，由于河流携带的粗粒物质已沉积于拜城盆地，致使冲积扇上部也为细土。

冲积扇一般土质好，水源充足，宜于绿洲形成发展，据统计，新疆有冲积扇型绿洲型城镇39座，占全疆绿洲型城镇的44.83%，又占扇形地型城镇的83%。

(二)洪积扇

在以干燥剥蚀作用为主的山地，如阿尔金山、库鲁克塔格山、北塔山和巴尔鲁克山等山麓地带，由季节性洪水携带物堆积形成。洪积扇规模不大，大多坡度＞3°，组成物质以砂砾石为主，砾石多棱角，混杂堆积，扇缘为亚砂土及黏土，可见盐碱地或龟裂地。洪积扇土质差，水源缺乏，植物稀少，为荒漠，仅适于工矿绿洲发展，如位于玛依力山东麓的克拉玛依市，便是随着石油工业发展而发展起来的工业城市型绿洲。

(三)冲-洪积扇

发源于天山南坡和昆仑山的河流，由于山区森林少或缺乏涵养水源，当山区降暴雨时便形成山洪，河流水量季节性变化较大，河流携带砂、砾、卵石堆积于山麓地带形成冲-洪积扇。如发源于博格达山南坡的三唐沟、黑沟、塔尔郎沟、大河沿河等河沟形成的冲-洪积扇，地形较平坦，扇顶一般由砂、砾及卵石组成，砂土少，干旱，植物稀少或贫乏;中部砂土物质增多，土层深厚，地下水位较浅，且便于从山口引水灌溉，宜于人工绿洲的形成发展;下部亚黏土增多，为泉水溢出带，土壤盐渍化明显。

(四)三角洲

在河流入湖口地带，由河流发生散流并将携带物堆积于湖滨形成。如开都河、乌伦古河三角洲地形平坦，河汊众多，组成物质以粉细砂为主，黏土较多，地下水位高，植物茂密，多沼泽，为天然绿洲形成的良好地区。发展人工绿洲易发生沼泽化及盐渍化。

(五)泥石流扇

在植被贫乏、坡面碎石和砂砾较多的干燥剥蚀作用山区，一旦发生暴雨，便形成由砂、石块和水的混合体顺沟而下发生泥石流堆积于山麓形成泥石流扇。主要见于天山阿拉沟、霍拉山南麓等地。泥石流扇规模不大，扇面略有起伏，组成物质以岩石碎屑为主，杂乱堆积，无层理，少植被。绿洲发展困难，如阿拉沟东风机械厂因常受泥石流困扰而搬迁。

三、扇形地型绿洲演变原因与过程

(一)扇形地型绿洲演变原因

扇形地的水源主要来自发源于山区的河流，山区降水量大小与区域气候条件有关。绿洲形成受限于水、土条件，当地貌过程引起扇形地变形及水土条件发生变化时，绿洲在时空上亦发生变化。引起扇形地型绿洲演变的地貌过程主要有以下几种。

1.构造运动

构造运动使山体抬升的同时，山麓扇形地也随之抬升导致河流下切或改道，如天山南麓孔雀河冲积扇绿洲因受西尼尔构造隆起影响，致使孔雀河自北向南转西再向东流去，冲积扇自东向西偏移形成新、老两个冲积扇，东部老冲积扇因受构造抬升，致使老河道水源枯竭，地下水位降低，植物枯死，发生由绿洲→荒漠的演变。

2.山洪泥石流

夏季山区突降暴雨和高温促使冰雪大量融化，以及春季低山丘陵区积雪因高温大量融化汇集均可形成山洪泥石流危害扇形地绿洲。如1953年7月26日，乌鲁木齐河流域山区连降暴雨形成山洪泥石流，冲毁4座桥梁，中断乌鲁木齐河东西交通，市区洪水宽120m以上，水深1.0～1.2m，大量房屋倒塌，下游五家渠有6万亩农田被淹没。1958年8月13日，库车北部山区突降暴雨，特大洪水致使山区水库溃坝，冲毁库车县城;1988年6月24日，阿拉沟地区突降暴雨发生泥石流，致使位于泥石流扇上的东风机械厂受灾，经济损失达600万元;同年7月12日，乌鲁木齐头屯河发生泥石流，致使位于头屯河冲积扇上的八一钢铁厂部分厂房被淹，房屋倒塌。

3.滑坡

夏季山区降雨引起河谷或扇形地顶端山体滑坡，致使绿洲受害现象时有发生。如1987年7月，奎屯河中游地区连续降雨引起河谷滑坡，滑坡体阻断河流后又溃坝形成的洪峰高达22m，洪水摧毁奎屯河的新老渠首及引水干渠，冲积扇绿洲严重受灾，直接经济损失达2000万元。

4.人为作用

主要有:①在扇形地上部边缘地带，由于城镇建筑材料之需而进行采石、挖土、取砂石料等，导致山坡坡脚岩石、土体被采空形成临空面，引起岩体或土体滑坡或崩塌危害绿洲，如乌鲁木齐河冲积扇碱泉沟西侧建材局采石场曾连续两次滑坡，黑甲山采石场滑坡致使10户居民迁居;②扇形地水质污染呈扇状扩散，如位于奎屯河冲积扇顶端的独山子炼油厂每年产生的249.2×10⁴t工业废水，经黑油沟往下流入泉沟水库，受污水扩散污染地方植物衰败，生态恶化;③人工在扇形地中、上部开发水土，并打井抽水导致下部及扇缘地下水位降低，致使泉水消失及沼泽地盐渍化，如玛纳斯河冲积扇、头屯河冲积扇等都是如此。

(二)扇形地绿洲演变过程

如上所述，大多扇形地具有自扇顶至扇缘坡度逐渐变缓、组成物质变细与地下水位变高等特点。扇缘地形尤为平坦，组成物质细，为潜水溢出带，水草丰茂，为最早天然绿洲形成的地方;扇形地中、下部地形较平坦，土层深厚，土质优良，地下水位较浅，灌排方便，适于农田绿洲发展;上部地形倾斜且略有起伏，组成物质以砂卵石为主，地下水位低，对城镇发展有利。

扇形地型绿洲形成与其水、土条件有关，演变阶段大致可分为:①早期天然绿洲，位于扇形地中、下部及扇缘，以沼泽、草甸、草原、灌木林绿洲为主，人类用于发展牧业;②人工绿洲发展中期，在扇形地中、下部屯田发展农业，致使少量草甸、草原变为农田;③人工大规模垦荒晚期，随着屯田和城镇、工矿的发展，使扇形地上部戈壁荒漠变为城镇、工矿绿洲，扇缘因地下水位降低，沼泽、草甸消失，由盐碱地荒漠所替代，扇形地中、下部有的耕地因盐渍化而弃耕为荒漠。

在人类活动作用下，扇形地绿洲演变过程主要有:①随着扇形地中、上部农田、城镇等人工绿洲面积的扩大，与扇缘地下水位降低，芦苇沼泽地消失，并由草甸替代，或由天然绿洲向盐碱地演变;②扇形地中、下部因水土开发使草地或灌丛等天然绿洲向农田人工绿洲演变;有的农田因次生盐渍化又由农田向盐碱地或荒草地荒漠演变;③在扇形地上部发展城镇使戈壁荒漠演变为人工绿洲;若因构造抬升导致河流深切、城镇用水困难，又会使城镇搬迁，发生由绿洲向荒漠的演变。

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