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摘要：岩溶地区由于特殊的环境背景，在自然状态或人类活动影响下常遇到(或产生)各种各样的地质环境和水文生态问题。我国岩溶地区面积广、类型多，这些问题已不同程度地影响了当地经济和社会的发展。

关键词：环境背景 地质环境 水文生态

1岩溶石山地区地质环境问题的重要性

1.1面积广阔我国岩溶面积344万km2，约占国土面积的1/3。裸露岩溶面积90.7万km2。其中广西8.21万km2，广东1.03万km2，贵州11.61万km2，湖北5.18万km2，湖南6.36万km2，四川7.03万km2，云南10.83万km2，重庆3.01万km2，主要分布在长江中游、珠江流域上游及黄河中游地区。

1.2南方石山地区的地质生态问题在我国南方岩溶面积54万km2土地上，居住着1亿人口，1993年贫困人口达2 500万,占“八七”扶贫攻坚计划需脱贫人口的1/3，是全面建设小康的难点。“八七”计划确定的592个国定贫困县中，南方8省(区、市)有233个，占39%，其中岩溶面积比例大于30%的县122个，占全国总数的21%，西南地区的52%。南方石山地区的地质生态问题十分严峻。

1.2.1石漠化由于可溶性碳酸盐岩造壤能力很低，新生代大幅度抬升以及岩溶作用造成的地表、地下双层结构，形成“土在楼上、水在楼下”的基本国土资源格局，以致土壤贫瘠、水源漏失及严重的石漠化。当人类居住在土地资源相对丰富的各级高原面上，亦即岩溶水系统的补给区上，人类活动造成的污染必然祸及地下水。水源问题长期以来一直制约经济发展，同时高坡度造地使水土流失加剧。据遥感调查统计：湘西、怀化、黔南、黔西南、百色、文山等地石漠化48355 km2，占总面积的31.4%。贵州省每年石漠化面积增加624 km2;广西大石山无土、无水、无植被现象严重。1993～2000年计划生态移民20万人;1997年滇、黔、桂省有800万人饮水困难。岩溶渗漏造成水源深埋。峰丛洼地地区，地下空间特别发育，地表常有落水洞、地下河天窗等岩溶形态，与地下空间系统连通，降水入渗系数很高，造成地表严重缺水，地下水特别丰富的局面。但由于岩溶发育的不均匀性和新生代地壳大幅度抬升造成的岩溶发育深度增加，开采、利用地下水非常困难。生态破坏也导致表层岩溶泉水干枯。我国南方可溶岩表面都存在厚度不一的岩溶强烈发育带——表层岩溶带。表层岩溶带调蓄一部分降水，已成为一些地方重要的饮用甚至灌溉水源。此外由于可溶岩和非可溶岩相间成组，从而使上层岩溶水因下伏非可溶岩阻水而出露的水文地质模式在南方也相当普遍。但上层泉的水量与地表植被有密切的关系，植被遭破坏后改变了地表入渗条件，表层岩溶带泉水也随之枯竭。以致有些地区年年搞“人畜饮水”工程，年年又有新的缺水点出现。面对严峻的形势，中央在“十五”计划第九部分“继续实施可持续发展战略”中明确提出“推进黔滇桂岩溶地区石漠化综合治理”的目标。

1.2.2地质灾害

(1)塌陷：全国已有22个省区856处塌陷。其中在南方石山区788处，占91%。塌坑总数3万多个，破坏铁路、公路、城市建筑、矿山、水利工程、农田，平均每年直接经济损失1.5亿元。全国铁路已发生岩溶塌陷470次(1990前)，3次颠覆列车，中断行车2000多小时，造成了难以估量的社会、环境损失。岩溶塌陷一般发生在浅覆盖型岩溶区，在土层覆盖下的基岩并非平整的平面，而是在长期潜蚀作用下发育成大量直径约0.5～2 m的土洞。天然水位波动加上人为抽取地下水，引起水位反复剧烈变动容易诱发塌陷发生。

(2)岩溶洪涝：洪涝是裸露型和浅覆盖型岩溶区常见的环境问题。在贵州高原南边的岩溶斜坡地带，存在大面积的峰丛洼地区，这些区域发育地下河，流域范围小的几十平方公里，大的上千平方公里。大面积的降水转化为地下水，然后汇集在几条主要的河道中。在地下河沿线，地下水埋深较浅的地段，降雨时地下河洪峰流量特别大，地下水来不及排泄，就顺着洼地或谷地边的落水洞涌出，形成洪涝。生态环境恶化后，地下河被泥沙堵塞，使排泄能力减弱，水位变幅更大，加剧洪涝灾害。

1.2.3威胁大江大河下游及水利枢纽安全南方石山区位于长江、珠江中上游，石漠化伴随的水土流失危害下游生态及工程建设。发源于或流经南方岩溶区的大河主要有：长江流域的岷江、沱江、嘉陵江、乌江、汉水、清江、澧江、沅江、湘江;珠江流域的南盘江、北盘江、红水河、柳江、桂江、左、右江。岩溶区植被类型和产水量的变化会导致各河流流量和水量水质的变化。我国贵州年损失表土1亿t，其中5800 t泥沙外泄，危害三峡库区。乌江渡水电站坝高165 m，原预计100年淤满60 m死库容，但实际投入使用10年，即淤满到70 m,大大降低支流水库调洪能力。以上南方岩溶石山的地质生态问题严重制约着当地经济发展和人民生活的改善。十五届三中全会提出10个小流域治理重点片，3片在南方石山区(云贵高原、湘西、鄂西)。要使生活在岩溶石山区的贫困人口在2020年全面实现小康，必须在岩溶石山区的生态建设和环境保护方面增加投入，开展必要的调查研究工作，特别要做好土地利用结构的调整。

1.3北方煤炭基地煤水矛盾北方含煤地层下通常都是岩溶含水层，这样就形成了“煤在楼上，水在楼下”的基本国土资源格局。开采煤矿时，经常发生矿井水患。1956～1998年共发生1220次，淹井200多次。开滦范各庄矿井1984年6月2日313坑道突水，突水量为34.21 m3/s，造成淹井，直接损失5亿元以上。煤炭及有关重工业污染岩溶含水层。地表煤炭、电力、化工、冶金等重工业发展造成下伏寒武、奥陶系岩溶含水层Fe、COD、SO42-、Pb、CN-和总硬度超标,山西18个主要大泉已有8个遭污染。

1.4岩溶资源碳酸盐岩中发育大量的溶蚀裂隙、溶洞，因而具有较强的渗透性和较多贮存地下水的空间，成为良好的含水介质。初步估算，我国岩溶地下水总水资源量2000亿m3/a，占全国地下水资源的1/4。南方地下河2836条，总长度13900 km，枯水流量1482 m3/s。北方岩溶大泉流量大于1 m3/s的有40处，其中19处在山西，总可采资源92 m3/s。岩溶地下水还具有水质好的特点，没有遭受污染的地下河一般水质可以达到一类饮用水标准。岩溶地区的矿产资源十分丰富，石灰岩本身就是矿产资源。全国有工业价值的与岩溶作用同时形成，或以岩溶形态为储集空间的矿产有：铅、锌、锑、汞、铁、铝、锡、锰、金、铀、铜、雄黄、高岭石、耐火粘土、磷、水晶、重晶石、萤石、冰州石、滑石等20余种。

2南方岩溶区地质环境类型、水文生态特点及治理思路南方岩溶地区由于地质构造不同，岩溶地质环境和水文生态特征具有区域相似性和差异性。按照岩溶地质生态特征的不同，将我国南方岩溶区划分为裸露型岩溶、覆盖型岩溶、埋藏型岩溶和非可溶岩4个大区。

1新华夏系一级隆起区(裸露型岩溶)分布在云贵高原及高原向东、向东北降低的斜坡地带。按照碳酸盐岩沉积和构造特征，可以细分为2个区。

2.1.1黔南桂西纯碳酸盐岩区(I1)碳酸盐岩沉积厚度大，岩溶层组类型属均匀状碳酸盐岩类型，开阔的及过渡型褶皱为主要构造类型，分布大面积的峰丛洼地。无隔水层，岩溶水以地下河为主要类型。主要环境问题是地表水源漏失，造成人畜饮水困难;岩溶环境特别脆弱，人类活动引起的石漠化问题严重。治理经验有：

(1)开发地下河。主要有两种做法：一是在地下河中修建地下坝、隧道，在洼地中贮蓄洪水，通过隧道引水，供旱季使用。但堵漏蓄水后，容易加剧地下河上游的洪涝灾害。另一种是抽取地下河水。

(2)生态效益和经济效益相结合的石漠化治理。采取退耕还林、还草，调整产业结构，因地制宜发展经济的可持续发展方式。岩溶区本身拥有独特的中草药资源，比如金银花、青天葵、任豆树等植物品种，特别适合在干旱、土壤贫瘠的环境下生长，并且具有很高的经济价值。如能规模种植，不失为一种岩溶区脱贫致富的好路子。当然，在岩溶区种植一些适生物种，必须在科学的指导下进行，应开展岩溶土壤中元素有效态迁移的研究，保护生物多样性，兼顾植被恢复和经济发展，立体布置名特优产品。

(3)解决山区人畜饮水的主要途径。由于开采深层地下水技术复杂，成本太高，不适于在本区推广。相比之下，表层岩溶带水可能成为解决人畜饮水的重要水源。这是因为表层岩溶带在岩溶区普遍存在，并且由于其对降雨具有一定的调蓄功能，许多泉水可以满足生活用水需求，且其开发利用较容易，关键是保护水源地。表层岩溶带的发育及其调蓄降水的能力与地表植被有直接的关系。例如通过广西弄那表层岩溶泉的观测发现，植被可以增加泉水的水量，缓和大起大落的水文动态过程。

2.1.2黔、渝、湘西碳酸盐岩与非可溶岩交互成层区(I2)碳酸盐岩与非可溶岩相对隔水层交替出现，岩溶层组类型为间互状纯碳酸盐岩。以箱状褶皱束为特征，岩溶水也是多层状，向斜及背斜褶皱型水文地质结构。该区主要问题是：岩溶化地层分布区的漏水及石漠化。本区地下空间仍比较发育，也有地表缺水的问题，但泉水比较丰富，所缺的是灌溉用水。自然条件比I1区好，但人口压力更大，石漠化也较普遍。主要治理经验有：(1)依托高位隔水层搞溶洼成库，灌溉下部山坡农田。本区土地资源比较丰富，有大片的梯田，加上岩组呈间互状分布，有利于堵漏，这是本区溶洼成库比较成功的原因。(2)山坡上部封山育林。因为有碎屑岩相间，石漠化地区比较分散，且本区多溶蚀侵蚀地貌，山坡比较缓，土壤积累多，即使是溶蚀地貌也多为溶丘洼地，所以总体上土壤资源优于峰丛洼地地区，封山育林，改善生态的难度相对要小。(3)寒武、奥陶系白云岩不但成土条件较好，而且在其中打井，有较好成井率。可找寻此类蓄水构造解决城镇生活用水及部分农田灌溉用水。

2.2湘桂沉降带覆盖型岩溶区(Ⅱ)本区的特点是：土地分布较广，地下水位一般埋藏较浅，但分布不均。解决峰林平原区用水问题，有时需抽取地下水。比如南宁地区金光农场，本来靠抽取江水灌溉，但一个取水点要覆盖整个农场范围，不仅工程量大，维护也困难，而采用打井分散取水，加上采用喷灌等节水措施，有效解决了该农场的灌溉问题。但峰林平原下发育地下河，地下水主要集中在地下河中，这给打井取水带来一定的困难。例如来宾小平阳地区，地下水主要赋存在平原下30～95 m范围内溶洞发育带，致使打井难度大、成井率低。且抽水易引起地面塌陷，塌陷可以发生在农田、道路、建筑物下，带来巨大的人员和经济损失。

2.3川南、重庆沉降带埋藏型岩溶区(Ⅲ)该区岩溶化地层出露在一系列NE向背斜轴部，岩溶水出露成“天池”，常有温泉。出现问题有：①岩溶水污染;②煤矿开采、交通建设引起岩溶泉干枯。二叠纪含水层岩溶发育，含水丰富，尤其是阳新统含水层，矿坑涌水量的90%以上来自这一含水层。重庆是西部大开发的重点，道路修建工程巨大，重庆往北、往东、往南修路都要穿过碳酸盐岩含水层，修建隧道疏干地下水，会引起大范围的岩溶泉干枯。解决埋藏型岩溶区缺水问题的经验有：(1)打井取水。四川盆地是一个多含水层的自流盆地，震旦系、二叠系和三叠系是主要含水层，机井出水量大。(2)修建地下水库。通过堵地下河，利用洞穴、管道和溶蚀裂隙作为贮水空间修建水库，再通过隧道引水。