自然地理和经济社会调查
1.1.1气象和水文
1.1.1气象
黑河流域地处内陆，属于中纬度高海拔地区，气候垂直和水平差异明显。上游以南山区属于寒冷半干旱地区，气候寒冷湿润，四季无明显变化，冬季漫长寒冷，春秋相连，夏季短暂。年平均气温0.5℃，最高气温30.5℃，最低气温-31℃，最大冻土深度2.5m，年平均降水量400～500mm/a，蒸发量小于1000mm/a..中下游的走廊平原和额济纳平原属于河西寒温带-暖温带干旱区，降水稀少，蒸发强烈，日照长，昼夜温差大，盛行西北风，属于典型的大陆性干旱气候；流域中游降水量100 ~ 150mm/a，蒸发量1400 ~ 1600 mm/a，流域下游降水量减少到50mm/a以下，蒸发量增加到2200mm/a以上，沙漠地区蒸发量3000 mm/a以上，流域内西北风盛行，并伴有沙尘暴。8级以上大风多年平均出现15 ~ 19天，下游沙漠地区40 ~ 50天，走廊平原地区35 ~ 40天，下游沙漠地区最多年份75天。大部分地区沙尘暴日数大于13天，金塔、额济纳旗高达20天(表1.1)。
表1.1黑河流域年平均主要气象要素统计表
图1.1黑河流域交通水系图
黑河流域气温、降水、蒸发等气象要素的时空变化明显。流域年平均降水量随海拔升高而增加，年平均气温和蒸发量随海拔升高而降低。降水量、蒸发量和气温年内变化较大，但没有明显的上升和下降趋势，呈周期性变化。一般4 ~ 6年是小周期，10年是大周期。降水量、蒸发量和气温的年变化均呈单峰型，降水量主要集中在7、8、9月，约占全年降水量的60%(图1.2)。
图1.2张掖气象站气象要素图
1.1.1.2水文
(1)河
黑河流域水系由35条独立的河流(渠道)组成。除了少数几条小河发源于盆地东部的大黄山外，其他河流均发源于南部的祁连山。根据地表水和地下水的水力关系及其归属，可分为三个子系统(图1.1)。东部子水系由黑河干流、梨园河及其周围20条小河组成。除梨园河外，其他河流都很小，出来后马上灌溉或流失到山前的冲积扇，没有地表水注入黑河。中间子系统为马营河-丰乐河的流水系统，属肃南裕固族自治县明华区-高泰盐池，属浅山短流。西部的子水系是酒泉红水河-北大河水系，也是浅沟短流。酒泉盆地只有红水河和北大河可以贯穿，北大河通过鸳鸯池水库进入北部的金塔盆地。流域面积大于100 km2的河流有19条，全流域多年平均径流量为37.69×108 m3/a..
黑河干流是黑河流域最大的河流，发源于青海省祁连县。其上游分为东、西两支，鄂博河东支又称八宝河，发源于鄂博河滩金羊岭，自东向西流，全长80km。西部支流野牛沟，发源于五河源头团结峰，自西向东流，河长190km。东西支流在黄藏寺汇合后向北流去。黑河在10km处流向张掖市西北，经山丹河向西北流。流经高泰回力远河等河流后，在正义峡穿越北山，流经金塔丁鑫盆地，改名额济纳河(古弱水)。在“狼心山”附近，额济纳河分为两条河，东河被称为。向北注入内蒙古额济纳旗东居延海(索果淖尔)和西居延海(嘎顺淖尔)，全长约821km。
黑河属于降水补给河，年径流量占降水量的52.4%，地下水的37.8%，冰川融水的9.8%。受降水和径流条件影响，6-9月汛期径流量占全年径流量的80%(李元保)~ 55%(冰沟)。最大径流量出现在7-8月，最枯径流量出现在1-2月。流域面积越小，径流集中程度越高(图1.3)。
黑河径流动态多年比较稳定，年水量变化Cv值小于2.0。频率分析表明，年径流动态长周期为19，短周期为8年，目前处于相对平缓期(图1.4)。
图1.3流域主要水文站径流年分布图
图1.4黑河径流多年变化曲线(英落峡)
(2)湖泊
黑河流域天然湖泊较少，仅额济纳旗存在东居延海和西居延海，是黑河干流的尾湖。历史上，这两个湖都是淡水湖。20世纪50年代以前，额济纳河是一条常年性河流。随着黑河出水量的减少，到20世纪60年代，一年只有春汛和秋汛两次下泄。春汛一般只持续1个月，秋汛一般不超过2个月，其余河流断流。到了1980年代，一般只有秋季汛期才有水供应。20世纪90年代以来，秋季供水期一般只持续7 ~ 10天，几乎成了常年断流的沙河。东、西居延海是20世纪60年代以前黑河下游最大的终端湖泊。西居延海在1965，438+0年仍有213km2的水面，到1961年秋季全部干涸至今，已成为龟裂的盐壳和砾石沙漠覆盖区。20世纪70年代，东居延海水面为32.3km2至6544。并在1973和1980几次干涸，进入90年代后基本干涸(表1.2)。
表1.2黑河流域主要湖泊水域面积变化表单位:km2
1.1.2地貌
黑河流域南部是青藏高原，北部是甘肃北山。根据构造和地形条件，东、中、西三大水系上游为陡峭的祁连山，向北进入河西走廊-额济纳平原，区域主要可分为四种地貌类型。
1.1.2.1构造侵蚀地貌
位于祁连山南麓，山体西高东低，大部分海拔在3000 ~ 3500 m以上，主峰“团结峰”高达5808m，山体由一系列被中新生代断裂抬升的高大山系、纵向沟谷和盆地组成，呈西北-东南方向分布。主要山脉有桃来南山、走廊南山和冷龙岭。主要河谷是黑河上游，如八宝河谷。主要受构造和冰川地质作用塑造，山高坡陡，切割强烈。相对高差一般在1000m以上，山谷呈“V”形和“U”形。主要的次生地貌类型为极高山和中山。
1.1.2.2构造剥蚀地貌
分布于祁连山走廊、北山和阿拉善高原的过渡地带。由于构造隆升相对较弱，山地地层的抗风化能力较差，山地海拔低于3000m，相对高差小于500m，河西走廊北部高泰以北的大榭山、鹤立山、龙首山为长期侵蚀的中山、低山、丘陵，东西向断续分布。山体圆形，切割不强，相对高差50 ~ 200m；马鬃山是一座准平原、干燥、剥蚀的山峰，主峰海拔2583米..次要地貌类型为低山丘陵和准平原台地。
1.1.2.3堆积地貌
地处祁连山与北山之间的平原区，廊道山脉将其分为两排盆地平原，南部为冲洪积形成的倾斜平原，北部为湖积平原。南部张掖-酒泉盆地东西长350km，南北宽20 ~ 50 km，海拔1400 ~ 1700 m。地势由南向北倾斜，坡度为25 ‰ ~ 40 ‰。南部戈壁斜平原，北部细土平原。下游为黑河冲湖平原，地势开阔平坦，略向东北倾斜，海拔900 ~ 1200m，坡度1 ‰ ~ 3 ‰。居延海北端是最低的地区，海拔约940米。
1.1.2.4风成地貌
主要由东部的巴丹吉林沙漠和走廊内的沙丘、平坦沙地、沙生植被和灌木沙丘组成。
1.1.3区域地质条件
1.1.3.1地质构造
盆地自南向北跨越祁连山复合褶皱系、酒泉-民乐坳陷、走廊山隆起、居延海坳陷、马鬃山复背斜等构造单元。中新生代断块分化，盆地中下游沉降带分为南北两个大型构造盆地。由于顾雍隆起、元山子隆起、嘉峪关断裂和河流地质作用的差异，南部盆地进一步划分为张掖盆地、盐池盆地、酒泉东部盆地和酒泉西部盆地。由于少马营隆起和河流沉积相的变化，北部盆地分为金塔盆地、丁鑫河谷盆地和额济纳盆地，大部分盆地被低构造脊或基底隆起分隔，形成相对独立的沉积盆地(图1
图1.5黑河流域构造示意图
图1.6黑河流域构造盆地分布图
1.1.3.2地层岩性
盆地内的地层从前震旦纪到第四纪均有出露。前第四纪和花岗岩主要出露于南北两山，第四纪主要分布于盆地平原。
(1)前古生代地层
前震旦系分布在于北山山区，是一套混合岩化变质花岗岩、片麻岩和片岩，厚约5000米。
震旦系出现在祁连山西部和北山地区，主要由厚层石英岩、结晶灰岩、黑灰色千枚岩、钙质千枚岩、大理岩等组成。，总厚度2000～3000m m
下古生界地层为海相沉积碎屑岩、大理岩、灰岩和火山岩，厚度20000～38000m，上古生界为海相和海陆交互相地层，岩性为砂岩、灰岩等。，石炭系夹煤层和石膏。古生代地层构成了祁连山的主体，北山地区的分布范围和沉积厚度相对有限。
(2)中生代地层
除中、下三叠统为海陆交互相碎屑岩外，其余均为陆相沉积的砾质砂岩、泥岩、页岩、砂岩夹灰岩。侏罗系是重要的含煤地层，白垩系夹石膏和煤线。这些地层出露在祁连山海拔相对较低的地区，低山丘陵，与祁连山前新生代地层形成“走廊过渡带”。北山地区一些比较大的构造盆地，如后洪泉盆地、梧桐树盆地等，都有白垩纪地层分布，地表基本出露。
(3)新生代地层
古近纪和新近纪地层广泛分布于丘陵地带和构造盆地底部。山麓岩性主要为褐红色、褐红色、灰白色砂岩和砂砾岩。由于沉积环境的影响，地层厚度变化很大，从几十米到几千米不等。盆地内的岩性主要是红色粘土岩。
盆地中下游地区自第四纪以来一直是一个强沉积带，堆积了厚度巨大的松散物质，成为平原地区地下水赋存的主要场所。第四纪沉积特征，受流水地质影响，沉积物颗粒由南向北变细，具体变化描述如下:
下更新统玉门组(Q1pl-FGL)出露于祁连山北麓和北山南缘，广泛分布于各盆地，属冰川洪积沉积。该组地层岩相由南向北变化明显，岩性较为简单，以黄褐色、灰黄色砾岩为主，偶见砂岩透镜体，钙质胶结或半胶结，磨圆度较差，多为亚圆形和半棱角状，分选性差，最大厚度超过650m。下部与浅黄色、灰白色砂岩、泥岩、砾岩互层；上部主要为浅黄色泥质粉砂岩、砂质泥岩和泥岩。下游地区主要是泥岩。
中更新统(Q2PL-L)的岩性因地区而异。在南部盆地和南北山麓附近，岩性主要为砾石和砾石，向细土平原过渡为砾石和粘土夹层。在下游的金塔丁鑫和额济纳盆地，地层主要为细砂和粘土夹层，不同地区厚度差异很大。张掖和酒泉盆地南部厚度达150 ~ 20。下游逐渐变薄至30 ~ 50m左右。从烧马营到青头山，北部盆地以砾石为主，厚度大于50m。青头山以下为细砂、粉细砂和亚粘土互层，厚度30 ~ 40m。
上更新统(Q3PL-L)广泛分布于流域的大盆地。该层松散物颗粒粗，分选性好，分布范围广，厚度大。山前带由冲洪积巨砾和卵石组成，一般在张掖盆地50 ~ 100 m，酒泉盆地30 ~ 60 m，北部盆地10 ~ 20 m。北部盆地岩性主要为砾石层、砾石和砂，北部额济纳盆地主要为砂和粘土夹层。
全新世地层成因复杂。主要为冲积层(Q4al)，分布于河漫滩及河流两岸一级阶地，厚度约10 ~ 30m，分布于盆地内细土平原区，岩性为粘质粉土、亚粘土、砾石，厚度一般为5 ~ 10~30m，局部20m。湖泊沼泽相沉积(Q4L-H)分布在泉水溢出带及下游古里奈和东西向居延海地区，岩性为一套灰黑色和褐灰色泥质粘质粉土、淤泥、泥炭等。，厚度3 ~ 5m，个别地方达20m。风成层(Q4eol)主要分布在额济纳平原东部的巴丹吉林沙漠，岩性为微黄色中细砂，多形成高达20 ~ 30m的沙脊和沙丘，厚度超过100m。
1.1.4流域经济社会概况
1.1.4经济和社会调查
黑河流域是一个农、牧、林、工矿业、交通运输等产业综合发展的地区，而青海、甘肃、内蒙古三省(自治区)的经济中心有明显的不同。青海省祁连县大部分位于流域上游，以畜牧业为主。甘肃省是典型的以农业经济为基础，林牧、工业能源、交通运输和农产品加工综合发展的经济区。其区域包括山丹县、民乐县、高台县、临泽县、张掖市、酒泉市、嘉峪关市。这里是黑河流域水资源的主要消耗区，区域内所有产业的发展都依赖于农业的高效发展。额济纳旗位于内蒙古自治区下游，是传统的畜牧业区，牧民和畜群赖以生存。
流域内民族众多，除汉族外，还有26个少数民族，总人口654.38+0.88万余人(表654.38+0.3)。汉族占总人口的98%，其次是藏族、蒙古族、裕固族、回族和满族。区域内甘肃省人口654.38+0.755万，占96%。青海省和内蒙古自治区的人口分别只有3.37万和2万。农业人口占总人口的78%，说明该流域是以农业经济为主的社会结构。
流域总灌溉面积539.38×104亩，其中农业灌溉406.72×104亩，林草灌溉132.66×104亩。牲畜427.68×104头(只)，粮食总产量144.66×104t，人均粮食766.6kg，国民生产总值89.22×108元，人均粮食4727.9元。
上游包括青海省祁连县大部分地区和甘肃省肃南裕固族自治县部分地区，人口2.63万人，国民生产总值4.0×108元。
中游包括甘肃省张掖市的山丹、民乐、甘州、临泽、高泰县(区)，酒泉市的肃州区、嘉峪关市，属于灌溉农业经济区。农业人口1252700人，灌溉面积411.3×104亩，粮食产量131.52×104t，国民生产总值78.09× 104t。
下游地区包括甘肃省金塔县和内蒙古自治区额济纳旗，其中金塔县为灌溉农业经济区，农业人口135200人，灌溉农田面积39.6×104亩，灌溉林草面积6.95×104亩，粮食产量11.66538.55
表1.3黑河流域2000年社会经济状况
下游有一个重要的国防科研基地东风场(酒泉卫星发射中心)。
1.1.4.2土地资源分布
黑河流域总土地面积为12.8×104km2，其中上游土地面积为2.7542×104km2，占总土地面积的21.52%。中游土地面积为1.998×104km2，占总土地面积的15.1%；下游用地面积为8.0478×104km2，占总用地面积的62.87%。上游以中高山为主，占上游总土地的72%，其次是河流和河谷，占27%，绿洲和丘陵仅占1%；中游土地为戈壁滩，占31%，土滩，占29%，绿洲，占24%，低山丘陵，占16%。下游地区主要是戈壁滩和剥蚀残山，占下游总土地面积的94%，绿洲滩仅占6%。流域内山地与平地比例为4∶6，山地、戈壁、沙漠、剥蚀残山面积占近80%，其中戈壁、沙漠等难利用土地占总土地面积的47%，人工绿洲占3.81%，天然绿洲(低湿地)占3.17%。
黑河流域耕地后备资源丰富，林牧发展潜力大，水土资源分布不均衡，开发利用少。现有灌溉土地面积仅为539.38×104亩，约占流域总面积的20%。
该盆地地处寒温带—暖温带荒漠地带，降水少，蒸发量大，地多水少，植被稀疏矮小，土壤含盐量高，风沙大，土地资源分布不均，利用程度和可利用资源差异大，水资源限制了土地资源的开发利用。土地资源分类见表1.4。上游只有33%的土地适宜农、林、牧业，主要适宜林业和牧业；中游开发程度较高，只有36%的土地用于发展林业和畜牧业；下游地区开发利用程度低，以畜牧业为主，难以利用的土地面积占85.90%。土地生态系统脆弱，容易破坏生态平衡。目前，在土地资源的开发利用中，出现了局部植被退化、土壤次生盐渍化和风蚀沙害。
表1.4黑河流域土地资源分类统计表