李丙霞

（貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，貴州·貴陽 550081）

雙河溶洞群是貴州綏陽雙河洞國家地質(zhì)公園的核心。雙河溶洞群中雙河洞系是中國第一長洞，發(fā)育于難形成巨型洞穴群的白云巖中，堪稱世界罕見。雙河洞系統(tǒng)是多支洞、多洞口、多層次及多沉積形態(tài)的巨大洞穴系統(tǒng)[1]。無論在洞穴規(guī)模、形成環(huán)境，還是在特殊沉積物的規(guī)模及形態(tài)等方面實(shí)屬罕見，具有重要的科研、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而隨著洞頂人類社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展、工程活動(dòng)的加劇、生態(tài)環(huán)境的破環(huán)等問題的出現(xiàn)，將對溶洞這一地質(zhì)奇觀造成破壞。洞穴是不可再生的資源，景觀遭到破壞后就很難再恢復(fù)原狀。另外，對于洞頂、洞壁或洞底不穩(wěn)定的洞穴，不能開發(fā)作為旅游點(diǎn)[2]。因此，對洞頂人類生活區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查尤為必要。以往對洞穴環(huán)境保護(hù)問題的研究多是從洞內(nèi)環(huán)境著手，本文則從洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境問題方面進(jìn)行探討，提出有效的保護(hù)治理建議，確保對地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)遺跡進(jìn)行保護(hù)和合理開發(fā)利用。

1 洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境概況

雙河溶洞群位于川黔南北帶的南川—貴定褶皺帶北部的黃魚江復(fù)背斜及土坪復(fù)向斜區(qū)域內(nèi)，洞頂區(qū)域?qū)俅髪渖缴矫}東北支,海拔在600-1700m之間，區(qū)內(nèi)地貌主體是喀斯特地貌，其中以白云巖洞穴最為突出，洞穴分布密度大(1.5個(gè)/km2)，層次明顯[3]。雙河溶洞群洞頂區(qū)域主要有峰叢洼地和峰叢峽谷兩種地貌組合形態(tài)。洞頂?shù)刭|(zhì)構(gòu)造簡單，無較大的斷層、褶皺，地層單斜、產(chǎn)狀較為平緩，“X”型垂直節(jié)理裂隙發(fā)育。地層巖性是洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境的物質(zhì)基礎(chǔ)條件。洞頂區(qū)域寒武系和奧陶系淺海相碳酸鹽巖廣泛發(fā)育，其中寒武系婁山關(guān)組和奧陶系桐梓組是雙河洞發(fā)育的主要地層，主要巖性為白云巖與白云質(zhì)灰?guī)r。雙河溶洞群屬于池武溪河流域，洞頂?shù)乇硭酁榧竟?jié)性流水，且發(fā)育于溝谷之中，切割較深，地表水資源未能得到有效的利用。洞頂區(qū)域地下水水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg水。地下水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給為主，受降水條件影響很大。地下水排泄主要通過地下暗河和泉，在深切的河谷、槽谷中以地下河出口集中排泄方式為主。在洞頂，地下水則多以表層巖溶泉方式進(jìn)行排泄，流量小且極不穩(wěn)定，洞頂居民生活用水主要利用這些泉點(diǎn)。

2 洞頂環(huán)境地質(zhì)問題

2.1 過度開墾加劇石漠化

巖溶洞隙和孔隙、強(qiáng)降雨、土壤流失、較大坡度的地貌以及人為因素對森林植被的破壞是巖溶石漠化的主要原因[4]。在洞頂，居民砍伐樹木、不合理的開墾耕種、放牧、燒荒、建造村莊等活動(dòng)使得地表植被破壞，森林覆蓋率降低。在降雨作用下，地表片流造成水土流失，巖石裸露，出現(xiàn)石漠化。特別是由于喀斯特土層淺薄，土被不連續(xù)，土壤地下漏失，水土流失后，常會(huì)出現(xiàn)石漠化。一些黏性物質(zhì)，經(jīng)過落水洞搬入洞內(nèi)，使一些洞景被泥漿污化，或被埋，造成洞景毀壞[5]。

據(jù)野外調(diào)查統(tǒng)計(jì)，調(diào)查區(qū)60.15km2范圍內(nèi)，約有23.18%共13.94km2的土地被開發(fā)用于耕種、放牧、建造村莊等。在洞頂，人類生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)主要集中在北部文家院子—堡上—朱教—落凼、中部李家灣—蔡家灣、竹林坪—梓生溝，以及東部草紙壩—塘坎—化口嶺一帶。由于洞頂居民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后，缺乏環(huán)境保護(hù)意識，加之洞頂自身地質(zhì)環(huán)境脆弱造成的土地貧瘠（圖1），當(dāng)?shù)鼐用裰荒芸慷嚅_墾土地，多種植農(nóng)作物，才能增加生活收入，而所伴隨的植被破壞和陡坡耕地的擴(kuò)張，將造成水土流失的進(jìn)一步加劇，石漠化程度將更為嚴(yán)重。

2.2 洞頂缺水將破壞洞內(nèi)景觀

喀斯特洼地、谷地中溶斗和落水洞極為發(fā)育，降雨大部分通過這些塌陷洞隙滲入地下，因此，喀斯特地區(qū)，特別是裸露的石山區(qū)，地表嚴(yán)重缺水干旱[6]。洞頂降雨量豐富，但發(fā)育的巖溶條件導(dǎo)致降水→地表水→地下水的快速轉(zhuǎn)化，此外，居民對地表植被掠奪性破壞和不合理土地開發(fā)利用加劇了荒漠化的發(fā)展，進(jìn)一步削弱了地表水源涵養(yǎng)和調(diào)蓄能力，使干旱災(zāi)害更為突出。另外，無計(jì)劃地開采地下水，使得洞穴容易產(chǎn)生塌陷，改變了水平衡和水循環(huán)[5]。洞頂區(qū)域內(nèi)干旱問題主要表現(xiàn)為居民缺水和土地干裂。在長期無雨的冬春季節(jié)，干旱現(xiàn)象十分嚴(yán)重。從雙河洞區(qū)域內(nèi)選取降水采樣點(diǎn)、洞內(nèi)池水點(diǎn)、滴水點(diǎn)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出雙河洞系的滴水、泉水、池水和地下河水均具有無色透明、無臭無味的性質(zhì)。洞內(nèi)水溫均在20℃以下、0℃以上，屬于冷水。其水中金屬離子含量取決于洞穴頂板上覆巖層和土壤層厚度以及外界降水量的大小[7]。因洞穴內(nèi)的滴水和滲流水是由大氣降水經(jīng)地表下滲的水流，地表生態(tài)環(huán)境的好壞直接影響地表下滲水的數(shù)量和質(zhì)量，從而將影響到洞內(nèi)次生化學(xué)景觀的色調(diào)和沉積速度等，而且生態(tài)環(huán)境的惡化將會(huì)使洞內(nèi)滴水枯竭，景觀脫水后停止生長，并風(fēng)化變色。

2.3 巖溶洼地澇災(zāi)將破壞洞內(nèi)景觀

森林具有強(qiáng)大的蓄水能力，是水分積聚和儲(chǔ)存的中心，盲目地毀林開荒和以木柴作為燃料使當(dāng)?shù)厣指采w率逐年降低，一旦蓄水層遭到破壞而失去蓄水能力，則會(huì)造成旱災(zāi)，在汛期，雨水會(huì)迅速向巖溶盆地、巖溶洼地匯集，若枯萎的荊棘、樹根、泥砂、石塊等進(jìn)入巖溶管道系統(tǒng)，阻塞巖溶管道，則形成澇災(zāi)。

洞頂大部分巖溶洼地和巖溶槽谷呈封閉的小盆地（圖1），為洪水匯集提供了場所，地表水無直接的排泄通道，一般靠滲入地下裂隙中滲流，當(dāng)?shù)叵聨r溶管道、裂隙被堵塞后，在強(qiáng)降雨時(shí)期，部分洼地由于排水不暢，將造成溶蝕洼地的澇災(zāi)。洞頂巖溶洼地澇災(zāi)多發(fā)生在每年的5-10月份，具有突發(fā)性和周期性。低洼處和洞穴中淤積的土壤，粘粒含量高的土壤在流水的浸潤軟化下，可向連續(xù)貫通的喀斯特洞穴系統(tǒng)蠕滑變形，破化洞穴內(nèi)的景觀[8]。

2.4 水土污染威脅洞內(nèi)景觀

洞頂區(qū)域內(nèi)無工業(yè)活動(dòng)，沒有工業(yè)污染源排放，調(diào)查區(qū)主要污染源是人畜便池，幾乎每家農(nóng)戶都養(yǎng)豬、牛、雞、狗等，每天糞便量較多，由于糞便利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)性差異，常堆置在農(nóng)戶房前屋后，甚至河道旁、低洼處，下雨時(shí)糞便隨雨水到處流淌，對水土造成嚴(yán)重污染。洞穴水來源于大氣降水、地表水與土壤滲透水的垂直下滲，土壤滲透水穿過基巖將氣候與地表環(huán)境信息帶入洞穴水中[9]。

雙河洞國家地質(zhì)公園已開園十多年，隨著雙河洞知名度的提升，旅游開發(fā)促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但洞頂及周邊農(nóng)業(yè)活動(dòng)的加劇，農(nóng)藥、化肥大量使用，生活垃圾和生活污水的大量堆放和排放，在降水淋濾作用下，對水土的污染可能將進(jìn)一步加重。野外調(diào)查未發(fā)現(xiàn)明顯的地質(zhì)遺跡污染和破壞，但由于洞頂是居民生產(chǎn)生活較為集中的區(qū)域，隨著人類生產(chǎn)生活的發(fā)展、擴(kuò)張，易導(dǎo)致水源污染，尤其在雨季，受污染的雨水通過面狀垂直下滲方式，或經(jīng)匯流后，在溝谷中通過帶狀側(cè)向滲漏，或通過地表的巖溶洼地、漏斗、天坑、落水洞等點(diǎn)狀灌入，進(jìn)入洞穴中，將對雙河溶洞群洞穴地質(zhì)遺跡造成污染或破壞（圖1）。NO3-被認(rèn)為是地下水中最普遍的陰離子污染物，其主要來源于土壤有機(jī)氮、污水、化肥等。如大風(fēng)洞和皮硝洞是雙河洞系統(tǒng)的支洞，均為旱洞，從兩個(gè)洞的水樣分析來看，大風(fēng)洞和皮硝洞洞穴中NO3-濃度分別在0.15～15.82 mg/L和0.14～170.11 mg/L，并呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，由于兩個(gè)洞穴洞頂均有農(nóng)耕地，至春、秋季農(nóng)耕期，施用氮肥導(dǎo)致NO3-濃度有偏高的趨勢[10]。

圖1 雙河洞群洞頂及洞內(nèi)照片F(xiàn)ig.1 Photos of the roof and inside of Shuanghe caves

另外，人類工程活動(dòng)可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。資源相對較好的洞穴一般都分布在交通條件較差，地勢險(xiǎn)要的山區(qū)，洞穴的可通達(dá)性有限，可接近性差[11]。目前，洞頂大多未修公路，只修建了少量土路。建筑設(shè)施主要為木瓦和少量的磚瓦、磚石結(jié)構(gòu)。無大中型的水利設(shè)施，調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。但是，在地質(zhì)公園旅游的帶動(dòng)下，特別是“農(nóng)家樂”餐飲、娛樂等產(chǎn)品的引進(jìn)，使當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)得到了一定的發(fā)展。隨著貴州交通的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“村村通”“組組通”公路和水泥路，洞頂居民的居住條件、交通設(shè)施、通訊設(shè)施等基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)改變，進(jìn)行這些工程活動(dòng)所伴隨的爆破、開山取石、取土，開挖邊坡等，有可能會(huì)誘發(fā)崩塌、滑坡、巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)也會(huì)對地貌景觀造成破壞。

3 洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境保護(hù)

根據(jù)雙河洞國家地質(zhì)公園的開發(fā)現(xiàn)狀及控制規(guī)劃、洞頂環(huán)境地質(zhì)問題及發(fā)展變化趨勢分析，重點(diǎn)考慮居民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活活動(dòng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展等造成對洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境的不利影響，本文將洞頂劃分為4個(gè)地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)防治區(qū)和2個(gè)地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)（圖2）。

圖2 雙河洞洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理分區(qū)圖Fig.2 The geological environmental protection and governance partition of Shuanghe cave roof

重點(diǎn)防治區(qū)內(nèi)，居住人數(shù)較多，居民的生產(chǎn)生活活動(dòng)較為頻繁，對洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境造成了一定破壞。另外，地表巖溶較為發(fā)育，發(fā)育有大型的天坑、漏斗及落水洞，地質(zhì)環(huán)境條件較為脆弱，尤其是這些區(qū)域地下即為雙河洞系統(tǒng)主要洞穴的分布區(qū)，需重點(diǎn)進(jìn)行防治。要使洞內(nèi)空氣長期保持清新狀態(tài)，就必須保持洞腔頂板的滴水終年不斷地往下滴，必須增大洞體對應(yīng)地表的森林植被覆蓋率，增強(qiáng)地表的保水和蓄水能力。最根本的措施和手段是在大力保護(hù)現(xiàn)有森林植被的基礎(chǔ)上，加快洞體對應(yīng)地表綠化的步伐，增強(qiáng)地表的保水和蓄水能力，滿足洞腔頂板滴水終年不斷的下滴。因此，重點(diǎn)防治區(qū)的保護(hù)治理措施主要是退耕還林、防治工程、水質(zhì)檢測和移民搬遷。

一般防治區(qū)內(nèi)，植被覆蓋良好或巖溶發(fā)育不強(qiáng)烈，地質(zhì)環(huán)境條件較好，其保護(hù)治理措施是封山育林和退耕還林。除對防治區(qū)進(jìn)行必要的封山育林以外，可對池武溪河左岸的陡坡耕地進(jìn)行改造，退耕還林還草，營造良好的地質(zhì)公園生態(tài)環(huán)境。

根據(jù)調(diào)查情況，提出以下洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理措施（表1）：

3.1 封山育林

洞頂失水則影響洞內(nèi)地質(zhì)遺跡，因此，洞頂一定要有植被，涵養(yǎng)水分，保護(hù)洞內(nèi)地質(zhì)遺跡[12-13]。對于雙河溶洞群區(qū)域內(nèi)地表植被覆蓋良好的地區(qū)實(shí)施封山育林，禁止濫砍濫伐、毀林開荒。特別是對不能采取人工造林的地段，如石面、石縫、石溝等各種小生態(tài)環(huán)境，采用封山育林的方式恢復(fù)植被是一種重要的營林營草方式。停止一切不利于樹木生長發(fā)育的人為干擾，使森林自然恢復(fù)的潛力充分發(fā)揮，形成一個(gè)良好的外部條件，盡快恢復(fù)森林。封育方式的確定是協(xié)調(diào)鄉(xiāng)村農(nóng)民對放牧、割草、采集等與森林植被恢復(fù)需求的矛盾，一般情況下，前3-5年封山初期適宜全封，5年后可實(shí)行半封[14]。

表1 雙河洞群洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理分區(qū)表Table 1 The geological environmental protection and governance partition of Shuanghe cave roof

3.2 退耕還林、植樹造林

植被對洞穴地質(zhì)遺跡的保護(hù)起著重要作用。加強(qiáng)洞穴所在區(qū)域植被的保護(hù)勢在必行，并應(yīng)對植被已遭受破壞地區(qū)實(shí)行退耕還林，多植樹[15]。因此，對洞頂區(qū)域內(nèi)已開墾的土地及坡度大于25°的耕地實(shí)施退耕還林、植樹造林，避免水土流失和荒漠化的加劇，為雙河溶洞群營造良好的洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境及生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)洞內(nèi)化學(xué)沉積環(huán)境的保護(hù)和改善。

根據(jù)綏陽當(dāng)?shù)氐耐寥?、氣候、?jīng)濟(jì)發(fā)展需求以及種植歷史，進(jìn)行林藥結(jié)合或種植經(jīng)濟(jì)林為主的植被，選擇易栽培、生長快、結(jié)果早、經(jīng)濟(jì)效益較高，對群眾脫貧致富有一定促進(jìn)作用的植物，如種植金銀花、花椒、竹子等植物[16]。也可以種植生態(tài)林植被，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、樹種的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性,選擇適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱、根系發(fā)達(dá)、成活容易、生長迅速、更新能力強(qiáng)，適于當(dāng)?shù)丨h(huán)境及其惡劣地區(qū)生長的樹種。

3.3 防治工程

在洞頂區(qū)域，限制或禁止開墾、耕種、養(yǎng)殖、建房、修路等活動(dòng)，在地質(zhì)環(huán)境脆弱的地段設(shè)立警示牌并加強(qiáng)宣傳，以便引起居民的高度重視，降低對地質(zhì)環(huán)境的破壞程度。對居住在巖溶洼地、天坑，漏斗、落水洞附近的居民點(diǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)的防治工程措施，如修建排水、排污渠道、截排水溝等，將污水從洞頂引入至河谷地帶，進(jìn)行污水處理達(dá)標(biāo)之后方可排放。修建垃圾池，指定垃圾堆放地點(diǎn)，不得在洞頂隨意堆棄，并定期對垃圾進(jìn)行清理。

3.4 移民搬遷

對生存環(huán)境惡劣，石漠化程度高，耕地嚴(yán)重不足，交通不便，經(jīng)濟(jì)落后，基本不具備人類生存條件的地區(qū)，可進(jìn)行生態(tài)移民[17]，阻斷人畜對生態(tài)的破環(huán)。經(jīng)進(jìn)一步分析論證后，若有必要，可對洞頂集中生活區(qū)域內(nèi)居住的村民逐步進(jìn)行生態(tài)移民，減少區(qū)內(nèi)居民生產(chǎn)生活活動(dòng)對地質(zhì)環(huán)境的破壞和污染，減輕洞頂?shù)某休d能力。

3.5 巡查、監(jiān)測工作

在山區(qū)開發(fā)旅游，對植被最大的潛在威脅是森林火災(zāi)[18]。因此，應(yīng)建立日常巡查、監(jiān)測工作，防止森林火災(zāi)、蟲災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害等自然或人為災(zāi)害的發(fā)生。同時(shí)，對洞頂?shù)乇韰R流進(jìn)入洞穴中的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，以避免受污染的水源進(jìn)入洞穴之中，造成地質(zhì)遺跡的污染和破壞。加強(qiáng)旅游洞穴洞頂、洞壁及洞底的穩(wěn)定程度檢查，發(fā)現(xiàn)安全隱患，要及時(shí)排除。

4 結(jié)論

（1）綏陽雙河溶洞群洞頂環(huán)境地質(zhì)問題主要有過度開墾加劇石漠化、洞頂缺水將破壞洞內(nèi)景觀、巖溶洼地澇災(zāi)將破壞洞內(nèi)景觀、水土污染威脅洞內(nèi)景觀問題。

（2）將綏陽雙河溶洞群洞頂?shù)刭|(zhì)環(huán)境劃分為4個(gè)重點(diǎn)防治區(qū)和2個(gè)一般防治區(qū)，同時(shí)提出了封山育林等五條地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理措施。

（3）洞穴地質(zhì)遺跡保護(hù)是一項(xiàng)綜合工程，不僅要保護(hù)洞內(nèi)環(huán)境，監(jiān)測洞內(nèi)主要環(huán)境因子的變化，更要保護(hù)洞頂所處的地質(zhì)環(huán)境，解決好當(dāng)?shù)鼐用裆钌a(chǎn)與地質(zhì)遺跡保護(hù)之間的矛盾，加強(qiáng)地質(zhì)遺跡保護(hù)與地質(zhì)公園日常管理建設(shè)工作，指導(dǎo)地質(zhì)公園內(nèi)科學(xué)觀光旅游。同時(shí)制定有關(guān)洞穴保護(hù)的法律法規(guī)，綜合防治，才能合理有效地保護(hù)和利用地質(zhì)遺跡，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和旅游業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。