本文摘要：摘要：以峰叢洼地為代表的錐狀巖溶分布區巖溶景觀退化嚴重，且飲用水短缺、干旱以及水污染事件快速增加，低影響開發可能成為該類型地區實現發展可持續的有效手段。中國南方至中南半島往南到達印度尼西亞和菲律賓是全球錐狀巖溶發育最典型的地區。這里的堅硬
摘要：以峰叢洼地為代表的錐狀巖溶分布區巖溶景觀退化嚴重，且飲用水短缺、干旱以及水污染事件快速增加，低影響開發可能成為該類型地區實現發展可持續的有效手段。中國南方至中南半島往南到達印度尼西亞和菲律賓是全球錐狀巖溶發育最典型的地區。這里的堅硬碳酸鹽巖或松軟礁灰巖在季風氣候下發育形成的裸巖型下墊面具有成熟表層巖溶帶結構，水源涵養能力弱，致災趨勢強，成為巖溶環境具有高度敏感性的原因。低影響開發模式主張圍繞表層巖溶帶的水文過程提出土地管理和環境問題解決方案。在開發利用過程中峰叢頂部留置生態保護區涵養水源，增加表層巖溶帶的入滲補給量。巖溶洼地底部在進行土地集約式利用時，為落水洞排洪預留緩沖區，利用巖溶裂隙設置下凹式綠地，實現自然滲透和凈化。“峰”、“洼”之間過渡區需要明確表層巖溶泉匯水范圍和邊界條件，劃定水源地保護紅線。同時有必要設法增加雨水資源化利用率，填補生態和生活缺水量。
關鍵詞：低影響開發;集雨;石漠化治理;降雨補給;水柜
0引言
由峰叢洼地、峰林平原、坡立谷、斷陷盆地等地表形態，以及溶洞、地下河等地下空間組合構成的巖溶環境具有強烈的脆弱性。人類活動易導致森林退化、塌陷、地下水污染、石漠化等問題。作為居住環境，巖溶洼地具有空間狹小、易旱易澇、水土流失嚴重等特征。洼地開發過程中需要設法緩解用水緊張，同時還要降低開發活動對地表和地下空間環境的干擾，降低環境災害風險。
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全球巖溶類型多樣，環境管理有不同的側重點。歐洲根據污染物遷移的路線和條件提出了巖溶含水層脆弱性評價方法，運用該方法建立脆弱性分布圖，為大區域范圍有差別地制定地下水管理方案提供依據[1]。熱帶亞熱帶地區具有地理代表性以及重要科學、文化和生物多樣性價值的巖溶景觀則在多種國際公約框架下成立了保護區[2]。一些干擾強烈且環境破壞嚴重的巖溶地區需要進行生態修復，保持保護與開發的平衡[3]。經歷了石漠化的中國南方巖溶區，其生態環境治理目標圍繞選育兼具經濟和生態效益的新品種、建立環境友好的產業模式。環境管理重點是遏制水土流失，發展節水農業，通過雨水利用、表層巖溶泉開發等方式增加可利用的水資源量[4。
但同時一些治理工程對巖溶水文和生態過程認識不足，以及技術方法單一導致環境管理缺乏系統性。表層巖溶帶位于含水層的上部，它與土壤和植被構成不可分割的功能連續體，發揮固碳、增匯、保水、過濾污染物等作用，同時它對森林植被退化、山坡開墾、工程建設活動敏感。表層巖溶帶調蓄功能強弱和管理措施直接關系到水資源開發利用和地下水的防護，是洼地開發利用必須關注的關鍵帶[8]。本研究借鑒城市低影響開發理念[9]，探討巖溶環境管理的思路;總結石漠化治理經驗，提出峰叢洼地環境的管理方案。
1峰叢洼地的開發及環境破壞
巖溶洼地或漏斗是石灰巖等可溶巖分布區在豐富雨水溶蝕作用下形成的一種形似漏斗的負地形，在東南亞和中美洲被稱為“平底鍋”地貌[10]。巖溶洼地廣泛分布在中國南方、東南亞、中東歐、美國肯塔基州、中美洲、新西蘭等國家和地區，被認為是判斷可溶巖地區巖溶是否發育的標志性地貌。巖溶洼地有利于降雨入滲，沒有地表排水口，其底部的落水洞成為徑流快速排泄通道。這也導致地表易旱易澇和地下水易污染。巖溶洼地與峰叢組合形成峰叢洼地，是中國南方分布最廣泛、最典型的巖溶地貌。巖溶地貌發育和水文系統形成過程中地下水呈現垂直分帶[11]。
表層巖溶帶承擔將降雨滲流匯集并經由溶蝕裂隙、落水洞等通道進入含水層的功能。外源水以及洼地形成的坡面流可能不經過表層巖溶帶，而是直接通過落水洞排泄進入地下河。在此過程中碳酸鈣發生溶蝕并流失，巖石上留下溶溝等多種溶蝕形態。表層巖溶帶成為巖溶含水層頂部溶蝕最強烈的部分。表層巖溶帶具有良好的滲透性和吸收降雨徑流的能力，但厚度小，調蓄功能和防護能力弱。表層巖溶帶的下界面滲透性降低，阻擋徑流繼續下滲，局部區域出現側向徑流和形成表層巖溶泉。表層巖溶帶的下部為包氣帶，地下水運動以垂直滲流為主。含水層的飽水帶徑流匯集至少量巖溶管道，不僅徑流速度快，而且水位或流量具有劇烈的動態。
表層巖溶帶的發育增強了巖溶洼地的滲透性，使水資源和土壤難以保存，巖溶洼地成為干旱和水土流失易發區。隨著人口不斷增加，巖溶洼地被開發利用，生態環境一度遭受嚴重破壞，引起表層巖溶帶結構改變和功能弱化。人類活動對表層巖溶帶的影響包括：建房、修路、采石等活動直接破壞其結構;森林退化伴隨著蒸發、入滲、產流、排泄、溶蝕等水文和水化學的響應;一些地區采取鑿巖摳土的方法來改造坡耕地。
相比較而言，中南半島與中國南方地區同在季風控制區和特提斯構造帶，不僅巖溶發育具有顯著的相似性，而且石漠化和水環境質量下降也廣泛發生，峰叢洼地的環境管理成為一個受到關注的國際性問題[1。越南政府在西北部石漠化嚴重的河江省和北部高平省巖溶區申報建立了世界地質公園，采取從碎屑巖山區遠距離引水的方法在巖溶洼地建成以鄉鎮為中心的集中供水設施，支持旅游業發展。國際巖溶研究中心培訓班收集的資料顯示，泰國清萊府則采取修建蓄水池開發利用巖溶泉和打井開采地下水相結合的方法解決缺水問題，鼓勵當地群眾發展園藝旅游業[1。
越南、老撾、泰國、馬來西亞受干擾程度小的峰叢洼地保留了原始森林生態系統，表層巖溶帶表現出良好的服務功能，支撐了豐富的生物多樣性資源。這些地區采取建立保護區的方式對巖溶環境進行整體性保護。例如越南下龍灣、寧平長安、峰牙己榜屬于世界自然遺產地保護區。
老撾南諾石山保護區申報成立世界自然遺產地。馬來群島至中國南海島礁，以及印尼至菲律賓的板塊結合部的島弧上出露新生代礁灰巖。相比于中國南方地區和中南半島的中生代至古生代的碳酸鹽巖，礁灰巖透水性好，且巖溶洼地規模較小。印度尼西亞爪哇島南部巖溶區錐狀山峰海拔600，相對高度約50。礁灰巖巖溶率達到6.5%~33.6。這種情況下巖石整體滲透性更強，表層巖溶帶很難儲水，其調蓄功能和凈化能力反而較弱。該地區采用礁灰巖石塊建立擋土墻，利用了巖溶洼地底部堆積石灰土的低滲透性修建集水塘。
生活污水和農業活動對地下水造成污染。菲律賓薄荷島的巧克力山是新構造運動俯沖帶陸塊多次抬升并經長期溶蝕而形成的一類錐狀巖溶地貌。越靠近海岸帶峰叢就越年輕，相反離海岸帶越遠的巖溶地貌發育越成熟。遠離海岸帶的峰叢僅能生長草叢，因為缺水而枯黃，形成了形似巧克力狀的山丘，數量有776座。當地群眾利用巖溶泉在坡立谷修建了水渠，種植水稻。但是隨著人口增加農田不斷侵占森林，并且巧克力山的礁灰巖作為建筑材料被開采，使政府保護巖溶景觀和生物多樣性的目標難以實現。
2中國南方峰叢洼地低影響開發的探索
廣西以及鄰近的貴州、云南以及越南北部山區峰叢洼地分布廣且發育典型，巖溶洼地的干擾程度高，石漠化曾經十分嚴重，且干旱和洪澇問題突出。中國南方石漠化治理工程采取了生態移民、退耕還林、封山育林等生態措施，實施了水資源開發、土地整理、流域單元治理等工程方案，探索了生態旅游、種養一體等新型產業模式，取得了積極成效[18]。峰叢洼地降雨入滲系數達到50%左右，導致地表可調控利用的水量較少。表層巖溶泉枯季流量每天50，適合作為農村家庭供水或村寨集中供水水源。
廣西通過普及農村水柜，調蓄表層巖溶水和收集雨水作為飲用或灌溉水源。扶貧攻堅期間廣西河池、百色典型巖溶貧困縣修建水柜上萬座。表層巖溶泉和降雨的水量不穩定，具有強烈的季節性變化，引起飲用水水質變質問題。峰叢洼地低影響開發的重點是擴大雨水收集利用，實現集水設施的科學管理20。雨水開發和表層巖溶水聯合利用，增強表層巖溶帶的“海綿”效應，解決飲用水不達標問題。巖溶洼地生活廢水排放和農業活動引起的水環境污染逐漸加重，在不少地區的表層巖溶泉中檢測到氮、磷、微生物、有機類污染物21。
重慶、四川、貴州、湘西等地區分布由緊密褶皺構造控制而發育形成的槽谷型洼地，其底部經常有季節性的河流水系流入落水洞。低影響開發需要對作為水源的表層巖溶泉制定保護方案，提高廢水達標排放率，通過引入植草溝、人工濕地等技術增強表層巖溶帶的過濾凈化功能，減少污水通過落水洞排放�？刂扑亮魇б彩欠鍏餐莸亻_發需要重點關注的問題。貴州畢節等地區由間互型或互層型碳酸鹽巖發育形成的峰叢洼地土壤較厚，易發水土流失。貴州畢節地區探索通過修建生物籬，建立混農林模式，采取秸稈還田等生物措施阻止表土流失。但是阻斷土壤通過表層巖溶帶地下漏失的技術成果還較少應用。
3石漠化治理示范區的低影響開發試驗
位于右江河谷的廣西平果縣果化石漠化治理示范區成立于2004年。果化示范區在峰叢洼地嚴重石漠化區先后試驗了玉米牧草輪作、水果草藥復合種植等技術，最終選擇推廣火龍果[2�；瘕埞a地為中美洲，在廣西亞熱帶巖溶石山適宜性好。示范區修建兩座500水池調蓄峰叢洼地的個表層巖溶泉，提高了水資源開發利用率，保證了火龍果灌溉用水。
火龍果代替廣種薄收的玉米成為巖溶洼地主要種植品種。示范區通過開發表層巖溶泉、改變種植品種、恢復植被、坡改梯等措施有效遏制水土流失，構建低影響開發模式。貴州石漠化治理也以控制水土流失為主要任務。示范區通過農林品種優選、土壤質量管理、水利工程開發等改善農業條件。治理工程采取免耕技術減小對土壤的干擾，通過植草種樹增加土壤覆蓋度和減少裸巖率，修建排水溝和擋土墻減輕山洪徑流沖刷。
治理工程采取坡改梯等工程性的措施，或者采取秸稈還田和施加生物炭等農藝管理措施改善土壤質地，提高抗侵蝕能力。花江示范區在北盤江南岸巖溶峽谷山坡嚴重石漠化區構建了花椒種植園�；ń穼儆谑|香科小喬木，根系發達，對土壤質量要求不高，喜鈣且耐旱，成為貴州和重慶等地區進行石漠化治理的優選物種。示范區嘗試構建混農林業發展模式，提高農業生態系統的抗逆性和水分利用效率，推行保水劑、秸稈還田、鋪設地膜等農藝節水措施。
簡而言之，當前石漠化治理示范區研究作物優選、水土保持技術和農藝水肥管理，主要目標是通過農業增收實現脫貧致富，同時遏制水土流失，保持土地資源可持續。本研究提出的峰叢洼地低影響開發主要是應用雨洪管理和表層巖溶帶徑流調控技術，克服地表降雨快速下滲引起的干旱、洪澇、水土流失和污染等問題。兩者目標有共同之處。
4低影響開發的技術實現
根據土地的功能和國土資源開發方式的差異，研究提出峰叢洼地存在三種類型敏感區：(1)土地開墾、種植、施肥、噴藥等農業活動形成的坡耕地敏感區;(2)水資源開發活動引起的與農業、養殖、生活等排污行為關聯的水源敏感區;(1)受到開發活動波及影響的地下河敏感區。每一種類型敏感區的管理需要采取相應的低影響開發技術作為支撐。針對三種類型的敏感區，峰叢洼地低影響開發確定飲水安全、水土保持、水環境保護方面的五個目標。管理目標的實現需要充分考慮表層巖溶帶的含水特征，綜合采取雨水利用、表層巖溶水開發、降雨入滲管理等技術手段。
5峰叢洼地的低影響開發構建
峰叢洼地巖溶地貌的發育形成有利于降雨通過地表和地下路徑快速滲漏排泄，引起干旱、內澇、水土流失、水環境污染等問題。該類型脆弱環境區需要建立以低影響開發為中心的環境管理新模式，促進土地、水資源、地質景觀、生物多樣性的可持續，實現峰叢洼地的合理開發。受到地形和巖溶發育特點等因素制約，巖溶洼地的底部比峰叢頂部更容易積存土壤和水分，致使土地功能存在空間差異，其開發利用方式呈現垂直“三分法”土地利用結構。峰叢頂部裸巖表層巖溶帶適宜保留林、灌、草等原生態特征，作為封山育林區。
巖溶洼地的底部覆蓋型表層巖溶帶是居住和農業等集約利用區。兩者之間的過渡地帶為林、果、農混合種植區。依據土地利用“三分法”以及巖溶洼地三種敏感區的劃分，巖溶環境管理新模式強化雨水、坡面流、表層巖溶水的資源化利用，以達到緩解用水緊張、減緩徑流外排的目標。新模式建議借鑒城市低影響開發的思路和技術，根據表層巖溶帶水文地質條件設置水源保護紅線，保證表層巖溶泉飲用水安全。新模式建議依照水土流失和污染物排放的發生條件和遷移路徑，抓住表層巖溶帶水量漲落的關鍵時機，做好涵養、攔蓄、收集、堵漏、過濾等控制設施，達到充分積存、充分凈化、消減洪水、細水長流的效應。
6結語
錐狀或塔狀巖溶是熱帶和亞熱帶地區具有代表性的地貌。印度尼西亞爪哇島具有錐狀峰叢與巖溶洼地組合地貌。菲律賓薄荷島具有一種錐狀峰叢巧克力山與坡立谷組合而成的巖溶地貌，中國南方以及中南半島多個地區具有峰叢與巖溶洼地組合形成的峰叢洼地。這些地區生態環境脆弱，歷史上或現在由于過度開發引起多種環境問題。
為此該類型巖溶環境的管理受到國際關注。由于巖溶環境中土壤缺少且巖石裸露率高，表層巖溶帶發育并對水資源調蓄發揮重要作用。巖溶環境的管理需要針對表層巖溶帶研發和采取低影響開發技術，保持表層巖溶帶的調蓄能力和污染物過濾功能，減少開發活動對脆弱環境的影響。經歷了長期開發后峰叢洼地形成了垂直“三分法”的土地功能分區和土地利用結構。峰叢頂部適宜建立水源涵養區，增加表層巖溶水的補給。山坡的林、果、農混合種植區是水土流失重點防控區，同時應劃出水源地保護區，保證表層巖溶泉作為水源的飲用水安全。
在水源地保護區內管理生活污水、路面徑流和坡耕地施肥活動，減少水源污染風險。峰叢洼地坡耕地的管理需要加強雨水收集技術的應用，構建坡耕地雨水灌溉設施。雨水收集的集水面采用不同材質和建筑方式的接雨器，并且有可能將雨水收集與表層巖溶帶調蓄結合起來，提高雨水利用效率。巖溶洼地底部通過落水洞管理減少地下河污染負荷。在落水洞徑流路徑上設置串珠狀的下凹式綠地和人工濕地，利用溶蝕裂隙等巖溶負形態增強過濾功能。
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作者：姜光輝，劉凡，王奇崗，郭芳
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