鄂西南岩溶石漠化成因及防治措施建议.doc

鄂西南岩溶石漠化成因及防治措施建议周 宁（湖北省地调院水工环所）摘要：鄂西南岩溶石漠化总体呈有恶化的趋势。在石漠化的成因方面，笔者认为水土流失、植被覆盖率低和该区地形切割深度大是形成石漠化的主要条件，其次是强的降雨、不合理的人类工程活动促进了石漠化的形成发展。依据本区石漠化的发育特征与成因因素，提出了石漠化防治措施建议。关键词：岩溶、石漠化、成因，防治措施。作者简介：周宁 男，1962年生，大专毕业，工程师。通讯地址：湖北省荆州市新南门省水文地质大队。邮编：4340021、石漠化现状石漠化是指在自然与人为活动综合作用下，引发水土严重流失、植被严重毁坏，而使基岩裸露的一种地质过程，是生态平衡发生破坏的产物。按照岩石裸露面积的大小，鄂西南地区岩溶石漠化强度可划为如下三级(见表1)：表1 石 漠 化 程 度 划 分 表石漠化程度分级岩石裸露程度裸岩结构植被结构重度石漠化区裸岩面积70%的区域；面 状疏草中度石漠化区裸岩面积7050%的区域；线状+点状疏草+疏灌轻度石漠化区裸岩面积5030%的区域。点状+线状乔草+灌木根据19992002年开展的 “湖北省鄂西南岩溶石山地区地下水资源勘查与生态环境地质调查”成果，通过遥感解译与地面调查，全区岩溶石漠化总面积为2707.26km2，占碳酸盐岩总面积的12.83%。其中，重度石漠化面积184.87km2；中度石漠化面积996.06km2；轻度石漠化面积1526.35km2。各县（市）所占面积见表 2。表2 各县（市）石漠化面积占碳酸盐岩面积百分率统计表 单位：km2县(市)名土 地面 积重 度石漠化中 度石漠化轻 度石漠化合 计石漠化率(%)占碳酸盐岩面积百分比(%)利川市4607.0018.32352.49367.83738.6416.0329.5恩施市3967.00109.99120.23264.70494.9312.4821.9巴东县3219.0016.35170.40227.96414.7112.8822.5建始县2659.0014.57135.32152.51302.3911.3714.9长阳县3431.006.2611.65173.68191.595.588.6宣恩县1580.0015.7060.3692.23168.2810.6512.8鹤峰县2887.000.0024.96115.37140.334.866.9来凤县1339.002.7939.4963.14105.427.8718.2五峰县2071.000.0047.4335.4882.914.005.6咸丰县2538.000.4224.1416.9041.451.632.2合计29608.00184.87996.061526.352707.269.1412.83本文资料来自中国地质调查局地质调查项目“湖北省鄂西南岩溶石山地区地下水资源勘查生态环境地质调查”。2、石漠化分布与发育特征岩溶石山地区的石漠化大都发育在正地形突出部位。那里石芽、石脊发育，仅在溶沟、溶槽内充填有少量的碎石土，土层厚度多在0.31.2 m之间，其中重度石漠化区土层厚度小于0.4m；中度区在0.40.8m之间；轻度区大于0.8m（见图1）。当地居民常在这么点微薄的土壤中耕种旱粮作物。这里缺乏植物生长所必须的水分和土壤，致使其植被覆盖稀疏，主要适宜季节性荒草生长，见有少量灌木，乔木类则更少。在这种环境下，石漠化有越演越烈之势。在水土保持工作做的较好部位，石漠化受到了一定程度的遏制。区内石漠化分布与发育具有以下特征。图1 长阳大堰乡清水堰村西山侧坡脚处石漠化发育剖面示意图Figure 1 development character of rocky desertification at the bottom of West mountain in Qingshuiyan village,Dayan town,Changyang county1、奥陶系碳酸盐岩层；2、第四系土2.1、石漠化发生于植被覆盖率低，水土流失严重的地带。如在调查验证的25处共112.7km2的石漠化面积中，其植被覆盖率仅有31.72%，植被中主要发育灌木和乔草，乔木稀少（见表3）。2.2、受本区地层走向控制，石漠化常呈NENNE向的条带状分布，表明石漠化的发生与岩性有关。碳酸盐岩，生态环境脆弱，土壤层形成缓慢，地形支离破碎，易引发水土流失，导致石漠化的形成；碎屑岩区，特别是砂、页、泥岩分布区，岩石的抗风化能力弱，土壤层易形成，地表面相对较平缓，植被覆盖较好，石漠化难以形成。15表3 鄂 西 南 典 型 石 漠 化 统 计 表县（市）地 理 位 置高程（m）地貌部位地层代号植被发育程度松散堆积物面积 (km2)裸岩发育程度发展趋势分析长 阳 县资坵镇天池口村4、5组400峰丛峡谷P草15%、灌木20%岩缝充填碎石土2.75 65%有加重趋势资坵镇希阳坡村1组260峰丛峡谷P灌木40%、乔木20%岩缝充填碎石土1.23 40%有加重趋势鱼峡口镇东村1组380峰丛峡谷P灌木15%、草15%、乔木5%岩缝充填碎石土1.75 70%有加重趋势鱼峡口镇渔坪村1组360峡谷坡地P草5%、灌木25%、乔木10%岩缝充填碎石土2.50 60%有改善趋势大堰乡清水堰村6组837峰丛坡地O草15%、灌木20%、乔木10%沟槽充填碎石土0.61 55%有加重趋势五峰县仁和平乡林家坪村6组945峰丛丘脊P草15%、灌木25%、乔木5%岩缝充填碎石土0.65 55%有改善趋势鹤峰县容美镇水稻良种场1090峰丛坡地T1-2j草5%、灌木25%、乔木10%沟槽充填碎石土3.75 60%有改善趋势太平镇茅坝村4组1100峰丛槽谷T1d灌木20%、乔木2%沟槽充填碎石土3.20 78%有加重趋势太平镇茅坝村1组1060峰丛槽谷T1d草5%、灌木15%沟槽充填碎石土1.70 80%有改善趋势太平镇奇峰关村1、2组1250峰丛斜坡P草5%、灌木10%稀薄碎石土层1.60 85%有改善趋势宣恩县沙道沟镇水田村2组966峰丛槽谷T1-2j草5%、灌木20%、乔木5%岩缝充填碎石土13.51 70%有加重趋势沙道沟 镇桃子岔村2组640峰丛槽谷T1-2j灌木20%、乔木5%岩缝充填碎石土1.75 75%有加重趋势沙道沟镇雪落寨村1300峰丛槽谷T1d灌木20%、乔木5%岩缝充填碎石土0.44 75%有加重趋势沙道沟镇邻里村9组1300峰丛斜坡P草5%、灌木15%、乔木10%岩缝充填碎石土2.80 70%有加重趋势恩施市三岔乡和湾村880峰丛谷地T1-2j草10%、灌木15%沟缝充填碎石土12.70 75%有加重趋势三岔乡老村三元坝1040峰丛谷地T1j、P2草10%、灌木15%沟缝充填碎石土3.50 75%有加重趋势板桥镇中坝村3组1850峰丛坡地T1-2j草10%、灌木15%、乔木10%岩缝充填碎石土2.40 65%有加重趋势沙地镇花被村2、3组1560峰丛斜坡T1-2j草15%、灌木10%、乔木5%岩缝充填碎石土9.00 65%有改善趋势建始县业州镇磺厂坪村1、2组1780峰丛坡地T1-2j灌木35%、乔木10%岩缝充填碎石土12.70 55%有加重趋势高平镇白果树村1组820峰丛槽谷T1-2j草10%、灌木20%、乔木30%岩缝充填碎石土2.50 40%有加重趋势高平镇黄口坝村1、2组880峰丛槽谷T1-2j灌木30%、乔木10%岩缝充填碎石土1.05 60%有改善趋势高平镇马扎坪村2组845峰丛槽谷T1-2j灌木25%、乔木10%岩缝充填碎石土0.75 65%有改善趋势高平镇干沟村1组860槽谷斜坡T1-2j草10%、灌木10%、乔木15%沟槽充填土16.50 65%有加重趋势巴东县绿葱坡镇范家坪村8组1600峰丛槽谷T1d灌木30%、乔木5%岩缝充填碎石土5.20 65%有改善趋势来凤县大河坝镇北毛头山、马家坝540溶丘槽谷T3草10%、灌木10%岩缝充填碎石土9.00 80%有加重趋势2.3、石漠化主要分布在于岩溶强烈发育的下三叠统（T1）和寒武奥陶系（+0）地层出露区。这些岩层出露区在地貌上往往形成背、向斜山脊，山岭或山麓斜坡，表层土壤易被降水冲刷流失形成石漠化。2.4、采矿、筑路、水利水电、桥梁及民用建筑等工程活动，形成不少因工程侵蚀所造成的石漠化。如建始县磺厂坪硫铁矿，由于土法炼磺提硫，大气污染与酸雨导致植物病变、坏死，形成一片秃山，石漠化图斑反映明显。2.5、石漠化发育较为集中的地段，位于恩施市以下至长阳县渔峡口镇的清江中游两岸地带。这是由于那里岸坡稳定性较差和人类经济工程活动较剧所致。从行政区划上看，较严重的是利川市、巴东县、恩施市；较轻微的是鹤峰县、咸丰县及五峰县。这是由于那里生态环境保护的优劣所致。2.6、由于近几年来封山育林和水土保持工作的不断加强，相对于云南、贵州、广西等地，本区石漠化发育程度还不高，分布范围小，且以中度石漠化区为主，重度石漠化区较少。2.7、在高程上，石漠化分布可分为上、中、下三段，主要发育于中段（高程8001200m），下段多分布于溪河沟谷两侧的斜坡中下部；中段主要发育在峰丛槽谷洼地周边的缓坡地带；上段则出露于山脊、山岭、和峰丛丘顶区。综上所述，本区石漠化在平面上集中发育在中西部地区，呈零星点状分布或与构造线同向呈窄条状展布，在高程与地貌上主要发育于三级岩溶台面分布区的山脊、山岭、山顶、山麓斜坡及构造残山地带，在岩性上多分布于T、O系地层出露区的植被稀疏地区。3、石漠化成因分析由于石漠化是水土流失导致的最终结果，它与水土流失相伴而生，因此，石漠化的发展趋势必然受岩土体的性状、植被发育覆盖程度、所处地形地貌部位及其坡度、降雨时间的长短及降雨强度、人类经济工程活动的强烈程度等因素影响与控制。所以，现就上述几方面分析论述如下。3.1、表层松散土体的大量流失是导致石漠化形成的重要内因从前述可知，本区石漠化多分布发育于山脊、山岭、山顶和山麓斜坡地带，这些地带的表部常由残坡积碎石土构成，结构疏松、透水性强、土石比一般在3：74：6之间，土层分布较薄，多数不超过0.5m。同时，由于土壤与其母质、母岩之间存在一个比较光滑的岩层层面，较薄的心土层与其没有一个紧密的结合面，在上述地形条件和久雨、暴雨的溅蚀冲刷下，一方面导致碎石土直接顺坡，顺沟流失，另一方面降雨渗入土层后，很快沿岩层与土层接触面形成侧向迳流，将整个土层冲走导致基岩裸露地表形成石漠化。3.2、植被覆盖率低是石漠化形成的外在因素植被可以减缓坡面地表水迳流速度，控制坡面流量，阻止雨水直接冲刷地面。植被越发育，水土流失越轻，反之越重。植被对水土流失的控制作用主要取决于森林覆盖率和郁闭度，森林覆盖率越大，郁闭度就越高，水土流失就越轻。区内的森林覆盖率在五十年前为65%左右，大跃进及其以后的农业学大寨时期森林遭到大面积的砍伐，使森林覆盖率迅速下降，随着森林的逐渐减少，水土流失逐年加剧，并导致局部石漠化的形成。如长阳县沿头溪小流域，面积108.8km2，山高坡陡，表层为褐黄色亚粘土，亚砂土，森林覆盖率仅为24.5%，且以灌木为主，郁闭度仅有0.15，水土流失严重，达到6458.7t/km2a，流失面积达87.8km2。自1982年开始以恢复植被为主的综合治理措施实施后，到1992年止，森林覆盖率提高到36%，林草覆盖率高达67%，形成以乔、灌、草为复层的森林系统，郁闭度提高到0.45左右，水土流失输沙量由原来的每年56.7万吨下降到目前的22.1万吨，流失面积下降为58km2。由此可见森林覆盖率的大小对水土流失的控制和石漠化形成的作用非常显著。3.3、地形坡度是造成石漠化发育形成的重要因素由于沟谷溪流切割深度大，斜坡坡度陡，降雨时坡面上水流速度也很快，携带泥沙多，水流对坡面的侵蚀和冲刷强烈。研究表明：雨量相同时，水流侵蚀强度最大的是坡度在2060之间的斜坡。同时斜坡越长，接受的雨量就越多，水流势能也越大，侵蚀和冲刷作用更强。因此，水流对直线坡比对折线坡的冲刷和侵蚀作用要强，这是因为直线坡坡面迳流畅通无阻所致。其中表现尤为突出的是分布在群山峻岭之间的坡耕地，由于坡耕地的结构松软，在久雨或暴雨的侵蚀和冲刷下，极易形成中度强度级水土流失，进而导致石漠化的形成。3.4、久雨或暴雨是石漠化发育形成的诱发因素本区属亚热带季风气候区，降水充沛。多年平均降雨在1100-1600mm，降雨的时空分布极不均匀，从时间上分析，主要集中在5-9月份，本段时间内降雨量占年平均降雨量的60%左右，且夏季多暴雨，雨量大，强度高，日雨量大于200mm时常常形成山洪暴发，对坡面土体形成强烈冲刷侵蚀，造成水土流失，久而久之，即形成石漠化。另外，境内除夏季暴雨外，还有每年春季梅雨期和秋季的秋雨期，梅雨和秋雨虽然雨量不大，但因降雨时段长，一般连续3天后，即对坡面土体具有浸泡及冲刷作用，形成水土流失。例如建始县1990年秋雨5天，降雨量总计209.4mm形成洪灾，冲毁马兰溪上的防洪堤两处，一处滚水坝被埋入河床以下。3.5、不合理的人类经济工程活动促进了石漠化的发育形成人类经济工程活动导致石漠化的发育形成主要表现在以下三个方面：二十世纪六十七十年代时期的大跃进和农业学大寨时期的毁林开荒，导致区内森林植被迅速减少，水土流失逐年加剧，进而导致局部岩石直接裸露地表形成石漠化；大量坡耕依然存在，地正在不断促进水土流失的加剧；修路与采矿导致石漠化的直接形成，一方面因修路采矿等开挖直接导致岩石裸露地表，另一方面因其弃渣随意堆放形成间接石漠化。区内比较典型的如建始磺厂坪和宣恩椿木营硫铁矿，在长期的采冶活动中，前者的废渣堆放总量达337.56104m3，倾泻面积达7km2；后者废弃渣堆放量达98.37104m3，堆放面积2.5km2。特别是长期土法炼硫导致的硫气熏染及酸雨淋滤，使矿区周围植物广泛病变坏死形成秃山，其范围分别达75.41km2和16km2，直接导致石漠化面积分别达到30km2和10km2。4、石漠化防治措施本着以防为主，防治结合的原则，针对全区石漠化的发育分布特征及其成因，不同地段不同的石漠化发育程度，有针对性地提出不同的防治方法。具体说来，主要有以下几方面。4.1首先应依据国家有关法律、法规，由各级政府负责，在保护石漠化工程中、做好国土、环保、农业，林业和水利等部门的协同配合工作。贯彻执行国家及地方的有关方针、政策和法规；广泛宣传相关法律法规及条例，建立健全石漠化保护工作的规章制度，唤起全民生态环境地质环境意识，增强保护和建设良好生态环境的责任感和紧迫感。制订、实施防治石漠化的规划与措施，动员当地政府和居民参加石漠化治理的积极和主动性。4.2其次利用不同时段的ETM遥感数据进行石漠化遥感动态监测，对典型重点地段，以TKONOS为主要数据源进行1/1万精度的石漠化动态监测，其目的是为相关部门提供石漠化发展趋势与动态数据，以便及时采取预防治理措施。4.3实施石漠化治理工程措施生态环境建设与恢复和石漠化治理，“水”是根本，因此，在石漠化区，根据各区、段岩溶水文地质条件的不同，在充分论证的基础上，宜选择以下措施进行综合治理。4.3.1供水工程措施由于石漠化区土壤分布少而瘠薄，植被不发育，降雨时易造成水土大量流失，但雨停后又形成干旱，植被难以成活，为了恢复该区植被，则应依据各区的环境地质条件，采取不同的取水工程（蓄、引、挖、堵、护、钻等）措施，开发利用岩溶水资源，为恢复植被与缓解该区居民用水提供水源。4.3.2植树造林措施植物措施，即恢复植被是治理水土流失的主要途径，也是治理石漠化的关键。植树造林时要遵循多种合理布局、多树种合理配置的原则，采取封山造林与营造水土保护林的方法，并根据各区段的环境水文地质条件、选育适宜的树种、果木、药材等进行间种，充分考虑其经济效益和水土保持效果的统一。4.3.3水土保持措施由于本区降雨强度大且又集中，易引发水土流失、因此，在水土流失严重的区段因地制宜地进行坡面开挖截流沟，沉砂池等工程，防治地表经流对斜坡的冲刷，在沟道部位修建拦砂坝工程及缓坡地带进行坡改梯的工程，从而减缓坡面，增厚土层，减小地表径流，达到水土保持的目的。以坡耕地为主的地段，宜进行横坡耕种，等高带状间作、等高林粮带状“同作”措施，以达到改良土壤，提高农作物产量，减少水土流失的目的。4.3.4生态移民措施在某些地形高差大，地下水深埋，植被稀少，土层瘠薄及水土流失、干旱缺水，石漠化严重的区段的居民，往往因耕作粗放，广种薄收，为了其基本生产生活，就必然向环境条件已很差的自然界拼命索取资源，导致环境的进一步恶化，所以，建议将生活在重度石漠化地段的居民进行生态移民，以利生态环境的恢复。5、结语通过上述分析论述可知，导致石漠化形成的各因素的综合作用，在现已形成的石漠化区由于土壤瘠薄，植被稀疏，其生态环境已遭到严重破坏，若任其发展，不加以防治，必将越演越烈。因此，针对区内石漠化的特征及其成因，提出了石漠化防治措施建议，供有关部门参考。参考文献1、王瑞江,姚长宏,蒋忠减等，贵州六盘水石漠化的特点、成因与防治、中国岩溶，2001，20：211215。2、苏维词,周济作.贵州喀斯特山区的“石漠化”及防治对策、长江流域资源与环境，1995、4：1771823、陈海波等，鄂西南岩溶石山地区生态地质环境评价研究，中国岩溶地下水与石漠化研究，广西科学技术出版社，2003、12Cause and preventing measures of karst rocky desertification in the southwest of Hubei provinceZhoulin(Hubei Geological Investigaion Institute, Jinzhou 344000)Abstract: Karst rocky desertification in the southwest of Hubei province is growing serious. Loss of soil and water, lower covering ratio of vegetation and steep landform are the main causes of rocky desertification. And inhomogeneous rainfall and irrational human engineering activity accelerate rocky desertification. In order to reduce rocky desertification in this area preventing measures are provided according to development character and forming factors of rocky desertification.Key words: karst; Rocky desertification; Cause and; preventing measures鄂西南岩溶地区地下水与环境地质调查研究进展 周 宁 董炳维 （湖北省地调院水工环所）摘要：在新一轮国土资源大调查中，鄂西南岩溶地区1：25万地下水资源勘查与生态环境地质调查工作，已于2002年底园满完成。所取得的主要成果有：计算并评价了岩溶地下水各类资源与资源潜力；查明了全区主要的生态环境地质特征，对岩溶干旱缺水、岩溶洪涝、石漠化和岩溶塌陷等阻碍当地经济社会发展的生态环境地质问题，进行了全面调查与研究，提出了防治与保护建议。在此工作基础上，中国地调局于今年6月下达了“湖北重点岩溶地区地下水与环境地质调查（1：5万）任务”，面积4000km2，于20042006年实施。以进一步查明重点地区的岩溶水文地质条件，为岩溶水开发与石漠化综合治理提供科学依据。关键词：岩溶水资源评价与开发；生态环境地质问题现状与治理；调查研究进展。第一作者简介 周宁 男，1962年生，大专毕业，工程师。通讯地址：湖北省荆州市新南门省水文地质大队。邮政编码：434002鄂西南山区属我国西部地区，由于地处偏远、交通不便、山高谷深、地形切割大、经济比较落后等因素，岩溶地下水资源开发利用程度低。同时，石漠化、岩溶干旱、岩溶洪涝、岩溶塌陷等生态环境地质问题突出。随着国家西部开发战略的实施，区内资源开发与基础建设不断加快，为本区经济发展带来了新的契机的同时，也为区内地下水资源的开发与生态地质环境的保护治理提供了良好的条件。为此，中国地调局下达了“鄂西南岩溶石山地区地下水资源勘查与生态环境地质调查”项目任务书。由于该项目涉及的范围广，专项工作多而复杂，在省地调院精心组织布置下，历时三年，于2002年底正式提交了“鄂西南岩溶石山地区地下水资源勘查报告”、“鄂西南岩溶石山地区生态环境地质调查研究报告”与“鄂西南岩溶石山地区地下水资源勘查空间数据库建库报告”。1、调查研究项目获得的主要成果1.1 完成1：25万岩溶水文地质调查面积1.5万km2。重点调查岩溶大泉204个（包括新发现22个）、地下河157条（包括新发现9条）。并根据岩溶水赋存、补径排特征等，圈定储水构造39处（见图1、图2）、划分出岩溶水系统442个。注：图片1、图片2、图片3、图片4，图片5、图片6、图片7、图片8，图片9、图片101.2 首次计算了全区岩溶地下水允许开采量（467833.9万m3/a）、目前尚难利用的资源量（216577.5万m3/a）、现已开发利用量（93626.0万m3/a）、可有效开采利用量（251256.2万m3/a）、潜力指数为2.68、潜力模数为8.23万m3/akm2。潜力特丰富的有酉水、勇洞河及清江北岸各小支流流域；潜力丰富的有渔洋河、白炭河及野三河流域；潜力较小的有郁江、溇水、唐岩河、盆家河及丹水流域。并系统地调查了岩溶地下水的开发利用现状，提出了岩溶地下水的开发规划建议。1.3 在对生态地质环境特征及目前存在的生态环境地质问题分析研究的基础上，运用层次分析模糊综合评价方法，进行了生态地质环境质量分区评价，得出生态地质环境质量好、较好、较差和差的区段，分别占全区总面积的33.1%、29.2%、18.7%和19.0%。调查查明，全区最严重的生态环境地质问题是岩溶干旱缺水、岩溶洪涝和石漠化，其次是岩溶塌陷。生态地质环境十分脆弱。严重的岩溶干旱缺水是造成本区贫困落后的重要原因之一。大气降雨很快地从各岩溶洞隙中灌注地下，兴建的蓄水工程也常因岩溶渗漏而失败，形成地表严重干旱缺水的局面。而岩溶地下水埋深很大且其介质含水又极不均一，打井取水难度很大。据调查，有20.7%的人口和17.7%的牲畜严重缺水，有71.7%的耕地是旱地。旱期稍长，农作物减产，人畜饮水十分困难。岩溶洪涝灾害常发生在居民和农田集中分布的岩溶槽谷、洼地中。这些地带，不仅是大气降水汇流区，而且在雨季又常是地下水的排泄区，来水靠发育于其内的落水洞消水，汇流于地下河中。这些消排水洞道的畅通性受多种因素影响，常有“窄门”、“扁眼”等瓶颈式卡门或被洪水携带物堵塞，故遇大到暴雨时，径流排泄不畅积水成灾。受灾严重的槽谷或盲谷如：五峰县湾潭、咸丰县丁寨（见图3）、宣恩县洗草坝、利川市城关、恩施市崔坝等。注：图片11。土壤贫瘠化，砂化、砾化至石漠化问题日益突出。近些年来，在恢复生态环境防治水土流失方面，虽取得了一些成效，但在不少地方未作到治理与保护同步，边治理边破坏的现象仍为严重。且营造的防护林，多是中幼年林，其调蓄能力还很弱。致使贫瘠干旱光秃的生态环境在扩大，土壤砂化至石漠化，正在恶化着生态环境。本项