黄土高原地形地貌研究与海绵城市建设

曾瑞++李榜晏++朱立波++安晓光++王嘉怡

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，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1000～1500 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50～80 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）。

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層多呈红或浅红色，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1500～2000 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800～1200 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1000～1500 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、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，生產方式落后。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、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，为姬姓；炎帝居姜水，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，地下水等在山体内，增加了坡体重量，增加了下滑力。同时，浸泡软化易滑地层，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，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。

（1）地质与地貌因素。黄土地貌类型主要有黄土塬、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200～700 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5～9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6～8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。目前除了少数地势平坦、侵蚀微弱的地点外，黄土高原绝大部分地区的土壤都属于侵蚀性黄绵土。

（4）植被因素。黄土高原的植被种类较多，现有的森林主要分布在高原东南和岩石或土石山区，大面积的黄土地丘陵区和黄土塬区仅在村镇附近有零星的树木，非耕地上只有稀疏草灌。子午岭是黄土高原上黄土覆盖区森林植被保存较好的唯一地区，近几十年来同样遭到严重破坏。全区森林植被如此匮乏，土壤侵蚀剧烈发展就是不可避免的了。除森林植被外，该区的草灌覆盖度不高，天然草场的覆盖度只有25%～65%，其中，山区草地的覆盖率较高，黄土丘陵和黄土塬区较低。由于过度放牧和滥垦、滥伐、滥挖（挖药材）等影响，大部分草场都向沙漠化方向发展。

3.2.2人为因素

长期以来，黄土高原的人为破坏方式主要有3种：一是陡坡耕垦；二是滥砍、滥伐、滥樵和滥牧；三是乱挖、乱堆、乱放。其结果是破坏植被，破坏土体结构和破坏原有地貌形态。

（1）陡坡开垦。黄土高原地区的人口迅速增加，人口增长必然导致天然林、次生林的破坏和耕地的扩大。尤其是陡坡地的不断开垦也迅速加剧了该区的水土流失。

（2）矿产资源开发利用。矿产资源开发对振兴国民经济具有重大意义，但对生态环境特别是土壤侵蚀和河流泥沙将带来深刻影响。黄河中游大型煤田，地处多沙粗沙产区，又多处于暴雨中心地带，水土流失本来就非常严重，而煤炭的大规模开采，铲除地表原有的稀疏植被，占用破坏土地，移动大量岩石土体，造成地表土层松动，地下砂岩性物质堆积地表，这些新翻动的岩土，在风雨作用下极易风化成碎屑，并伴以滑坡、崩坍等重力侵蚀，必将加剧水土流失。

（3）开发项目建设。随着区域工业化发展，人类活动强度增大，人为践踏、施工建设等，再加之人们的环境保护意识薄弱及管理混乱，使地表植被覆盖率下降，土壤抗蚀能力减弱以及弃土弃石乱堆乱放，可动沙源增加，所有这些都加剧水土流失。

在道路建設的施工期间，路基填挖方、取弃土、软土路基处理和桥梁建设等是公路建设的关键工程。铁路、公路建设可能损坏原有的水土保持设施，破坏当地生态环境而加剧地区水土流失；开挖坡度大或地质构造不良地段后，开挖面或填方处边坡裸露，在雨水冲刷下易产生崩塌、滑坡而造成水土流失；施工不当或使用大量炸药爆破，造成地层松动，埋下隐患；以及施工过程中大量土、石随意堆放，在暴雨冲蚀下也极易产生水土流失。开发建设项目严重水土流失造成大量泥沙淤积河床水库，降低了水利设施寿命和防洪效率，加剧洪涝灾害。特别是近数十年来由于不合理的人类生产活动造成的水旱灾害、滑坡、崩塌、泥石流等，给国家经济和人民生活造成了严重的危害。

3.2.3水土流失危害

（1）生态环境恶化。水土流失造成了地形支离破碎、千沟万壑。严重的水土流失和原有地面植被的破坏，恶化了生态环境，加剧了土地和小气候的干旱程度以及其他自然灾害的发生。冬春季节大风和沙尘暴频繁出现。

（2）土地退化。随着水土流失程度的加深，沟壑发展也日益加剧。在晋、陕、甘等省内，大面积坡耕地支离破碎，耕种不便，甚至弃耕荒废。

（3）淤积河道，加剧黄河洪水威胁。近年来，由于自然因素和人类活动因素共同的影响，进入黄河下游河道的水沙关系更不协调，造成主河槽泥沙淤积进一步加重，“二级悬河”问题突出，河势呈现出“槽高于滩，滩高于背河地面”的局面。下游出现的“地上悬河”使黄河成为套在下游群众头上的“紧箍咒”，是黄河洪水备受重视的关键。

（4）影响水资源的合理开发利用。严重的水土流失造成了河道淤积，降低了河道行洪能力。为了减少黄河下游河道淤积和降低河床的急剧抬高，每年需使用大量的水资源用于冲沙入海，严重影响了黄河流域有限水资源的综合利用。水土流失产生大量泥沙下泄，淤积水库，降低了水利设施的蓄水功能，影响了水资源的开发利用。

（5）制约区域经济社会发展。严重的水土流失，恶化了生态环境，加剧了干旱等自然灾害的发生，地表“沙化”、“石化”，田间持续水力下降，土壤肥力衰减，粮食产量低而不稳。当地农民群众为了生存，不得不大量开垦坡地，广种薄收，形成了“越穷越垦、越垦越穷”的恶性循环，使生态环境不断恶化，制约了经济发展，加剧了贫困。

3.2.4水土流失的防治措施

黄土高原地区的水土流失，只有综合治理，长抓不懈，才能产生效果，才能巩固效果。

（1）加大宣传力度，提高全民意识。要切实加大宣传力度，使人们真正从生态建设、环境保护的战略高度来重视水土流失，增强人们对水土流失的忧患意识。要让环境保护的意识家喻户晓、深入人心。避免一味强调经济增长，为了获得眼前利益和个人利益，根本不考虑自然资源和生态环境的承载力，以牺牲环境和资源为代价，走“先污染，后治理”之路。

（2）建立健全水土保持的法律、法规体系。坚决贯彻执行我国水土保持相关法律法规。同时，要因地制宜、因时制宜地制定和完善西北黄土高原区的地方性法规，对造成人为的水土流失行为，必须受到法律的制裁。建立和健全水土保持的各级机构，提高各类执法人员的水平，严格执法。只有严格的监督和管理，才能巩固治理的成果，才能促进区域环境的恢复，才能促进经济快速地发展。针对仍然存在的一边治理，一边破坏，点上治理，面上有破坏的情况，加强监督执法、保护生态环境已成为水土保持工作的重中之重。

（3）退耕还林、还草。针对坡耕地，要有计划有步骤地退耕还林还草，坚决执行25°以上坡地的退耕还林规定，大量植树种草对水土保持很有利，这是黄土高原区生态建设的重点。采取退耕还林还草、封山绿化、个体承包等措施，号召群众参与，大搞植树造林，改善生态环境，减少水土流失。从全局和长远的观点出发，合理安排各种森林的比例和布局，提高水源林、防护林的比例，综合发展。植树造林，还要注意林木的更新换代，逐步替换先锋树种，结合炭薪林、经济林的种植。只有同时兼顾林木的生态效益和经济效益，植树造林的成果才能更好地巩固。

（4）修堤筑坝与改变耕作方式。在黄土高原地区，修建水平梯田，可以缩短坡长，减缓径流，能很好地防治水土流失，有利于作物的高产和稳产。在铁路、公路、厂房等附近的坡地，必须修建护坡，进行土地整治，防止泥石流、滑坡等水土流失的发生。在大量的固体废弃物定点存放区域，要修建挡土墙、拦沙坝等，并覆盖渣表，在上面植树造林。

（5）以小流域为单元，防治水土流失。充分调动群众的积极性，以小流域为单位，从源头开始治理。从地表径流形成地段开始，沿径流运动路线，因地制宜，步步设防治理。实行山水田林路草统一规划，农林牧副渔五业并举，进行综合治理。为了保持水土流失，福建省人民政府对水土流失区域进行了划分，并相应采取了针对性的防治措施。这种防治方法值得黄土高原地区借鉴。

黄土高原区是我国重要的生态功能区，它关系到区域、流域的社会经济持续稳定发展，关系到国家的生态安全，必须尽快地采取果断的措施，对其实施抢救性的保护。

4黄土高原问题解决方法

4.1水土保持

4.1.1水土流失的物质条件

在全国土地面积中，包括河套地区在内的西北黄土高原占6.9%，而耕地面积则占到全国总面积的12.2%，与之相对应的水资源总量则仅占全国份额的1.8%。由于地表水的短缺以及频发的干旱，过度开采地下水 的行为由此加剧关中地区超采地下水面积以超过 2500 km2，甘肃民勤地区的地下水位已降至 13m以下，地表植被由此大批衰亡。而淳化县地处陕西省中部偏西，位于渭北黄土高原沟壑区南缘，其全年降水量平均仅为610.7 mm，且通常集中在7～9月，降水量年季分布极为不均，且自东南逐渐递减直至西北，水资源形势较为紧张。总体来看，干旱缺水、土质疏松以及植被衰竭是水土流失现状的物质前提。

4.1.2黄土高原展开水土保持所面对問题

在黄土高原出现水土流失的诸多影响因素中，降雨径流是其中主要动力之一，而水土流失资源中径流本身也属于其中一部分，与此同时，水土流失最终也导致区域干旱缺水现况加剧。若能够利用调控降雨一地表 径流手段，降低或防止水土流失过程中的冲刷作用力，并在此基础 上应 用针对性技术措施，有效控制并利用降雨和径流，由此 可降低水土流失 严重程度，区域干旱缺水现状得以缓解，同时对生态恢复也极为有利。基 于此，如何对降雨径流进行调控，实现雨水资源化，并使水土资源的持续、安全与高效利用得以同步实现，最终达到环境和谐、保育水土的目的，这是当前黄土高原区域水土保持工作中所面对的基本问题。

4.1.3加强水土保持的效用

（1）可有效减少和遏制土壤和土壤中养分的流失，借助人工辅助工程措施达到“水不下坡，泥不出沟”的治理效果。并结合退耕还林、植树造林、治沟造地等措施，使水土流失引起的土地退化逐步得到遏制和逆转，最终恢复黄土高原互作用的结果。在自然环境因素中，坡陡沟深、暴雨坡地的可持续高效生产力。另外，合理的水土保持措施，可以有效改善区域生态环境，增加可耕种土地面积，有效提高当地社会经济发展水平，逐步美化生产、生活、休闲环境，提高当地居民的综合生活质量水平。

（2）合理的水土保持方案的实施，可以减少入黄泥沙量，改善黄河下游的水质和缓解供用水矛盾，减缓河道淤积程度；增加枯水径流，削减洪水流量，从源头控制洪水，为下游营造良好的生活环境；合理的优化改进措施的落实，使黄河下游环境由恶性循环逐步进入良性修复循环。

（3）合理的水土保持方案的实施，对改善当地生态缓解，增加生物种群多样性等 具有较为积极的作用。

4.2雨水资源化

雨水资源化，就是将雨水转化为可利用的资源，用来满足人们的生活、生产需求。雨水资源化从利用角度不同主要有两种途径：①雨水的自然资源化过程。雨水在降水过程中通过自然渗入等方式进入到土壤中，增加土壤蓄水量以为植物生长提供充裕的水分资源；②雨水的人工资源化过程。为了提高降水资源的综合利用效率，通过一系列的人为干预措施手段，使降水变为有效的雨水资源，并在农业生产或人类生活中合理分配利用。

具体的人工措施如雨水入渗的水土保持措施、雨水集流系统等。黄土高原地区的降水径流，一方面对土壤资源进行恶性的冲刷，造成严重的水土流失，是水土流失的源动力；另一方面，降水又是解决高原地区干旱的重要途径。这样，如何有效的利用降水的优势，而减少对土壤的冲刷，将自然降水进行资源化处理，变废为宝，将侵蚀土壤的弊端改善为解决干旱的优势，这正是黄土高原地区降水径流资源化与水土保持的关系，即通过合理的水土保持措施实现雨水资源的高效收集利用。

4.3黄土高原问题解决的意义

水土流失与干旱的并存，在很大程度上制约了黄土高原地区生态环境建设及社会经济的可持续稳定发展。经合理的自然和人工水土保持措施，优化调控降水径流，增强降水资源的转化和利用率，是缓解黄土高原地区水土流失、改善水土环境、恢复生态平衡的重要措施。

黄土高原区域降雨径流具有双重性质，其不仅是导致水土流失的根本因素，又是有效解决干旱问题的重要途径。其核心在于如何转化降雨径流的效果，将侵蚀动力来源的“身份”转变为缓解干旱缺水现状的切入点，由 此黄土高原水土保持与降雨径流资源化之间的关系值得我们展开探讨。

将对土壤造成侵蚀作用的暴雨径流转变为保育水土工作中可用类水资源是雨水资源化的最终目的，也就是雨水资源利用。雨水资源利用概念极为广泛，从研究角度来看，雨水包括来自高空，并能够最终转化为水体的所有物质。作为一种水资源，雨水只能在实现自身利用价值后才能论及其资源化。雨水资源化是指其开发利用以及转化为水力资源并实现利用价值的全过程。黄土高原实现雨水资源化的手段是对降雨径流进行调控，并对水土资源予以高效利用。针对暴雨径流进行消蚀降能、集流、强化入渗、储存直至输送使用，最终被吸收利用等一系列处理和利用 过程，此间包括降水向径流转化的消蚀降能、集流、强化入渗环节，通过蓄水工程中转化为人工供水的储存环节，水源水向田间水转化的输送环节，田间水向有效土壤水转化的灌溉环节，有效土壤水向作物水转化的 作物生理环节，作物水最终向价值或者产量转化的环节等。雨水资源化则在上述环节的基础上，在先进科技的支持下，缓解水土流失程度，对各种状态水予以高效转化与利用，对生态环境加以改善，最终使雨水资源得到合理利用。

5海绵城市建设

5.1海绵城市的提出

“海绵城市”这个名词简单来说是将城市的河流、湖泊和地下水系统的污染防治与生态修复结合起来，让城市能够像“海绵”一样，降雨量大时吸水，干旱时把吸收的水再释放出来，主要是针对解决当前城市内涝问题。党中央国务院办公厅印发的《关于推进海绵城市建设的指导意见》中，首次提出建设“海绵城市”，加快雨水蓄排顺畅合理利用的海绵城市建设，有效推进新型城镇化（图4）。

目前全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。根据国务院常务会议有关部署，确定的目标核心是通过海绵城市建设，使70%的降雨就地消纳和利用。

图4海绵城市建设10年计划

围绕这一目标确定的时间表是到2020年，20%的城市建成区达到这个要求。如果一个城市建成区有100 km2的话，至少有20 km2在2020年要达到这个要求；到2030年，80%的城市建成区要达到这个要求。

5.2海绵城市应用

城市最主要的问题主要就是雨水的问题。过去常常只考虑到将雨水快速排出，建立城市多个排水管网，暴雨天气雨水就顺着道沿流入排水管，最终汇集到江河湖泊。但是等到晴天烈日，所铺设的沥青路面不透水，没有办法“呼吸”，空气干燥缺水。这是个十分重要的问题，将旱涝有效的结合起来是十分必要的。因此针对雨水的收集和利用特提出以下几种方式。

5.2.1城市水循環直接措施

（1）绿地或植草沟。城市水循环最直接的措施是将雨水直接渗透入土壤，保留原有的土壤保水能力。这样的方法最优先选择就是设置绿地或者植草沟、被覆地等。由于绿地可以让雨水渗入土壤，对土壤中的微生物活动及绿化光合作用有很大的帮助作用，同时植物的根部活动可以活化土壤、增加土壤的孔隙率，对涵养地下水有很大的贡献。

（2）透水铺面。透水铺面就是在表层和基层都要有良好透水性能的铺面，在高密度的城市中这样的设计是必要的生态措施。透水铺面通常有很多种材料，如连锁砖、石块、水泥块、瓷砖块、木块等硬质材料以干砌而成，表面下的基层则由透水性良好的砂石级配组成。

在人行步道和庭园中更应该增加透水铺面的设计，这样没有高载要求的基面我们可以更加注重美观性，利用许多石块、卵石、木头和许多绿色景观相结合，不但具有良好的透水效果，更有优美的庭院意境。

（3）透水管路。在城市中我们往往没有办法单纯利用绿化和透水路面来供雨水入渗，此时就需要人工设施来加速降水渗透地表以下，目前常用的设施可分为两种：①水平式“渗透排水管”；将基地降水集中与渗透排水管中后，再慢慢往土壤内入渗至地表中，达到辅助入渗的效果。透水管的材料大多是蜂巢管、网式渗透管、尼龙纱管、不织布透水管等等，利用毛细现象将土壤中的水引导入管后，再缓缓排出。②垂直式“渗透阴井”。它是垂直式辅助入渗设施，不仅有较佳的储存渗透效果，也可作为“渗透排水管”之间的连接节点，可阻拦排水过程中产生的污泥杂物，定期清除来保持排水通畅。

5.2.2城市水循环间接措施

（1）雨水花园。雨水花园也可称之为景观渗透水池，它兼具庭院景观效果和储集渗透两个优点的措施。做法通常是将水池分为高低水位两部分，低水位部分底层用不透水材料砌成，高水位四周可以用自然渗透土壤设计来做，下暴雨时可暂时储存高低水位间的雨水，然后让雨水慢慢渗透回土壤，水岸四周通常种满水生植物作为庭院景观一部分。当然，这些植物的选择也是有规律可寻，我们可以选择如美人蕉、香蒲等植物，不仅具有很好的景观效果，也同时具有净化水质的作用，这样就能够使雨水花园起到更加重要的作用，并很好地将他们应用在净水和水的再循环利用中（图5）。

图5雨水花园做法结构

5.3海绵城市建设

建设海绵城市，首先要了解海绵城市的特点和建设方法。海绵城市主要解决保障水体和水质的循环和合理应用。传统市政模式认为，雨水排的越多、越快、越通畅越好，而这样的传统“快排式”模式并没有考虑到水的循环利用。海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针，较之与传统模式有以下4个优点： 排水防涝洪能力建设； 径流污染控制；水资源合理利用；生态水景景观营造。

5.3.1海绵城市建设的必要性

海绵城市的建设，不仅是为了响应国家号召，更是根据城市现状提出的可行性方案。建设海绵城市，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。因此，建设海绵城市是非常有必要的，它有利于改善城市生活环境，增加水循环率，更加有效地减缓城市内涝。

5.3.2海绵城市建设的可行性

我国城市发展速度较快且人口密集，而对于土地的开发也有些过度，“城市的规模像摊大饼一样的发展”对于自然的破坏强度也更大，因此修复就更难，代价更大。建设海绵城市首先要避免几个误区，如“只重视地下不重视地上”、“只重视灰色不重视绿色”或“只重视绿色不重视灰色”。海绵城市建设首先应做好全局战略规划，应从法律体系、财税政策、管理机制、技术与产业体系、人才培养、公众参与等环节综合考虑实施。

6结语

构建海绵城市的经济效益不可小觑。海绵城市建设注重对天然水系的保护利用，大大减少了建设排水管道和钢筋混凝土水池的工程量。调蓄设施往往与城市既有的绿地、园林、景观水体相结合，“净增成本”比较低，还能大幅减少水环境污染治理费用，降低城市内涝造成的巨額损失。相对新城区，老旧城区确实面临空间条件有限、改造难度大等问题。但相比建设大型地下调蓄池、大规模改造雨水管线等方案，多添置一些“海绵体”反而更具可行性。

而针对黄土高原地区水资源问题可以应用海绵城市概念及技术，将该地区水资源合理利用起来，并保持和谐生态环境。可以根据以往建设城市方案进行改进和借鉴，建设独具特色的“海绵”黄土高原。

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