氮氧同位素示踪河北平原包气带和地下水中氮的来源与迁移转化机理
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

2.2 自然地理概况

河北平原是华北平原的重要组成部分,东临渤海海域,西倚太行山脉,位于河北省中南部,自太行山麓至滨海,可分为山前冲积洪积倾斜平原、中部冲积湖积低平原、滨海冲积海积平原三部分。总面积80432km2,地理坐标为36°03'~40°02'N,114°15'~119°50'E。

2.2.1 地形地貌

河北平原的成因是构造堆积,其地形广阔坦荡,地势平缓。根据沉积类型的不同可划分为三个不同的子平原:山前平原、中部平原和东部滨海平原。

2.2.1.1 山前平原分区特征

海河南系山前平原位于华北平原的西北部,沿太行山山麓略呈带状分布,海拔高度在110m以下,由各河流的冲洪积扇相连而成。有相当一部分前第四纪山麓丘陵,被第四系冲洪积砂砾石层、亚砂土及亚黏土松散堆积物超覆掩埋,形成古潜山。大清河水系山前平原位于华北平原的西北部,地处河北省保定市、石家庄市及北京地区,流域分区在海河南系的“大清河淀西平原”区内,由拒马河、唐河、易水河、清河和府河等冲洪积扇构成,京广铁路以西第四系沉积物以下是变质岩、闪长岩、白云岩和石灰岩。该平原面积12323km2,其中,保定、石家庄和北京山前平原面积分别为79.79%、15.31%和4.90%。

子牙河水系山前平原位于华北平原中西部,流域分区在海河南系的“子牙河平原”区内,地处河北省石家庄市、邢台市和邯郸市管辖区,由滹沱河、大沙河、磁河和坻河等冲洪积扇构成,扇顶第四系沉积物之下掩埋有变质岩。该平原面积11537km2,其中,石家庄、邢台、邯郸山前平原面积占分别为41.89%、37.51%和20.60%。

漳卫河水系山前平原位于华北平原的西南部,流域分区在海河南系的“漳卫平原”区内,地处河北省邯郸市和河南省黄河以北地区,由漳河、卫河、淇河、安阳河、沙河和白马河流冲洪积扇构成,沙河以南第四系沉积物之下掩埋砂页岩,以北第四系之下分布有碳酸盐岩。该平原面积6357km2,其中,河北省邯郸、河南省山前平原面积分别为20.42%和79.58%。

2.2.1.2 中部平原分区特征

中部平原主要分布在河北平原中部,占华北中部平原总面积的53.52%,天津市北部、山东省西北部及河南省北部的面积为46.48%。

永定河扇前的冲积湖积平原为永定河、潮白河山前冲洪积扇与扇前洼地的过渡地带,流域分区在“北四河下游平原”区内,位于河北省廊坊市安次区、永清县和固安县一带,面积4255km2,地形平坦,河流易泛滥改道。

白洋淀-黄庄的冲积湖积平原位于河北省白洋淀、东淀、文安洼和天津黄庄洼等扇前洼地区,流域分区在海河南系的“大清河平原”区内,面积8927km2,地形低洼,河道迁回,局部形成半封闭或封闭的湖泊和季节性积水洼淀。

滹沱河扇前的冲积湖积平原位于河北省辛集市、冀州市和安国市一带,流域分区主要在海河南系的“子牙河平原”区内,面积3848km2,区内地形平坦,有沙垄状古河道分布。

2.2.1.3 东部平原分区特征

东部平原主要分布在河北省东部沧州市,面积18555km2。环渤海海岸线分布的滩涂洼地主要为近代海退成陆的滩涂,一般宽8~20km,地貌表现为沼泽、洼地、沙堤和盐田。

2.2.2 气候

河北平原的气候为北温带大陆性季风气候,具有四季分明、干湿期明显的特点。降水主要集中在6~9月份,春季气温无常,伴有风沙,夏季炎热,雨热同期,秋季温度适宜,冬季寒冷干燥。平原范围内气候良好,温度适宜,日照充沛,年平均日照时间2303.1h,有利于农业生产。

常年平均气温为10~25℃,年平均降水量542.2mm,常以暴雨形式在夏季降水,全年在7~8月的降水量占到70%~80%。在春季,风沙天气肆虐,降雨少的同时蒸发作用强,空气及土壤中的水分含量较小,气候干燥,不利于农业生产。春天降雨量很少,且水分容易蒸发,空气干燥,造成干旱的情况比较严重;夏天天气高温多雨,经常发现洪涝灾害;冬天天气寒冷,而且空气湿度很低,很干燥。整个平原的年均气温和年降雨量由南向北随纬度增加而递减。尤其是在夏季季风迎风面的丘陵地带,这种夏季暴雨的天气更为常见,再加上海河本身淤塞严重,所以周边地区经常形成洪涝灾害。河北平原年降雨量的变化也很大,主要集中在单一季节,降雨有越往北、越往内陆越明显的特点。其中雨量变化率常常达到30%左右。

从三级水资源分区来看,大清河平原多年平均降水量533mm,最大889mm,最小297mm。子牙河平原多年平均降水量511mm,最大993mm,最小283mm。漳卫河平原多年平均降水量582mm,最大1069mm,最小301mm。黑龙港及运东平原多年平均降水量535mm,最大935mm,最小292mm。徙骇马颊河平原多年平均降水量567mm,最大1023mm,最小295mm。

2.2.3 土壤植被

2.2.3.1 土壤

河北平原土壤类型多为农业土壤。该地区土壤母质主要为第四纪沉积物,土壤种类很多,分类变化明显,其中最主要的耕作土类型为潮褐土和潮土,同时潮褐土也是华北平原最有代表性土壤类型。这些土壤中的矿物质丰富,具有良好的可耕作性,在农业生产中有很大的利用价值,有些土壤也有很大的潜在价值。

河北平原农田的耕种历史悠久,各类自然土壤早就熟化为农业土壤,而且不同区域的土壤类型有明显变化,其中平原的中部土壤为潮土。冲积平原除了潮土外,还分布着其他类型的土壤,如沿漳河、滹沱河、永定河等河流的泛道的风沙土;河间洼地、扇前洼地及湖淀周围有盐碱土或沼泽土的古老旱作土壤是沙姜黑土。河北平原分布最多的耕作土壤是潮褐土,其耕作性能良好,含有的有机质种类十分丰富,在利用、改造方面上拥有很大的前景(表2.1,图2.1)。

表2.1 河北平原土壤类型面积

图2.1 河北平原土壤类别面积比例图

(1)潮褐土。潮褐土是在半干旱-半湿润、中暖湿气候、半淋溶条件下,进行地带形成土过程中形成的土类。发育良好的潮褐土多分布在阔叶林下;山区边缘的潮褐土,则多被旱生森林和灌丛覆盖。河北平原的潮褐土主要分布在太行山东麓的京广线两侧,海拔高度700~1000m以下的低山、丘陵及山麓平原、冲洪积扇上中部地带。由于地势较高,排水良好,地下水位埋深一般在4~6m以下。

(2)潮土。潮土是由于地下水的直接作用,在河流沉积物上耕种熟化形成的半水成土壤。河北平原的潮土主要分布在海拔低于50m的冲积平原地下水质较好、地势平坦的地带。

(3)风沙土。风沙土是在风成或水成的积沙母质上发育而成的一种风蚀较重、尚未固定的幼年土壤。没有植被或生长稀少的沙生植物。主要分布于各大河流的下游沿岸、古河道附近及沙化严重的农田附近。比较集中于:永定河下游的安次、永清、固安等县;滦河下游到滨海沿岸的抚宁、昌黎、乐亭、秦皇岛一带;冀西老磁河神道滩、沙河、唐河及漳河沿岸坡地沙滩区等处。

(4)沼泽土。沼泽土是常年在地表水浸渍还原作用下形成的水成土。由于水生植物残体不能充分分解,所以有机质容易累积于表土,土中多淡水螺壳,有腐泥臭味,潜育化特征明显。主要分布于低平原区的白洋淀、文安洼、宁晋泊、东淀、大陆泽、南大港、七里海等大型洼淀和一些河流之间的河间洼地、山前平原的交接洼地里。

2.2.3.2 植被

低山丘陵和平原区发育的地带性植被是落叶阔叶林,由于多已辟为农田,落叶阔叶林只残存于部分山地。落叶阔叶林被破坏以后,形成山地灌草丛。

土壤植被等与地下水关系密切,又对地下水的补给、径流和储集有一定影响。地下水对沼泽土的发育有决定性作用。反之,在土壤化过程中,土中的盐分及微量元素和有机质的积累,又影响着地下水的化学成分。如:河北平原各个时代的古沼泽土使得不同深度含水层中的氟离子含量有较大的差别。