貴州喀斯特地區水資源研究進展

摘要：西南喀斯特地區特殊的二元結構水文系統使得該區水分運移相當復雜。目前，水資源短缺和水質退化已成為喀斯特地區面臨的嚴重問題。開展喀斯特水資源相關研究意義重大。本文以喀斯特典型區貴州省為例，從水資源現狀、水資源承載力、土壤水研究以及生態環境對喀斯特地下水的影響方面總結了喀斯特水資源研究現狀，并對未來研究方向進行了建議。

關鍵詞：喀斯特地區；水資源；貴州；研究

中圖分類號：S157 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

引言

喀斯特環境以其獨特的二元水文結構為基本特征，形成了脆弱的生態環境。貴州位于世界三大喀斯特集中分布區之一的東亞片區的中心，全省碳酸鹽巖的出露面積達13萬km2，占全省土地總面積的73%，在全省86個縣級單位中，有75個縣（市）屬于“喀斯特縣”，屬典型的生態脆弱區，是我國西部大開發中生態建設的重點和難點地區。水資源是喀斯特地區自然生態平衡、生態環境保護、經濟發展、貧困消除的決定性因素。長期以來，由于過度墾殖、陡坡開墾等不合理的土地利用方式導致水土流失和石漠化，喀斯特地區水資源問題嚴峻，臨時性干旱頻繁。另一方面，隨著人口數量的迅速增長，社會經濟的快速發展，對水資源的需求也急劇增加。本文以貴州省為例，從該區水資源現狀、水資源承載力、土壤水研究以及生態環境對地下水的影響方面總結了喀斯特水資源研究現狀，并對未來研究方向進行了建議。

1貴州省水資源概況

1.1貴州省水資源量概況

貴州省位于我國南方喀斯特強烈發育的高原山區，屬于亞熱帶季風氣候。年降雨量在1000毫米～1300毫米之間，屬于濕潤地區。據2010年貴州省水資源公報，全省平均降水量1105.9 毫米，折合年降水總量1948.15億立方米，屬平水年份。2010年，全省地表水資源量956.54億立方米，折合徑流深543.0毫米，比上年增加5.1%，比常年偏少9.9%，屬平水年份。全省地下水資源量為251.4億立方米，比上年增加0.97 %，比常年偏少4.1%，其中長江流域片區為176.9億立方米，珠江流域片區為74.5億立方米。雖然雨季降水豐沛，但由于喀斯特二元水文系統使得降水容易經地表滲入地下難以開采，工程性缺水嚴重。

1.2 貴州省水質狀況

隨著人口的增加和社會經濟的發展，開發建設和生產規模不斷擴大，城市生活用水與工業用水量迅速增加，廢水污染排放量日益增大，貴州省水環境面臨巨大壓力?！笆晃濉?、“十二五”以來，隨著污染物總量控制和環境管理的推進，貴州省地表水水質狀況持續好轉。據2013年貴州省環境狀況公報，對全省在長江、珠江兩大流域七大水系共44 條河流的水質監測結果表明，85 個水質監測斷面中，達到Ⅰ～Ⅱ類水質的斷面為52 個，占總監測斷面的61.2%；達到Ⅲ類水質斷面為19 個，占總監測斷面的22.4%；2 個斷面為Ⅳ類水質，占總監測斷面的2.4%；1 個斷面為Ⅴ類水質，占總監測斷面的1.2%；11 個斷面4水質劣于Ⅴ類，占總監測斷面的12.8%。2013 年全省滿足水質功能要求的斷面有70 個，占總監測斷面的82.3%。雖然貴州省地表水水質狀況尚好，但隨著該區城鎮化及工業化的不斷推進，水質繼續保持和持續改善的形勢仍然嚴峻。值得注意的是，喀斯特地區地上地下雙重空間結構，使污染物直接轉入地下水中；又因缺乏溶解氧、陽光，導致微生物繁殖慢，地下水水體自凈能力差，容易造成點、線、面、體的全面污染，導致功能性缺水。

2西南喀斯特地區水資源研究現狀

2.1 喀斯特水資源承載力研究

水資源承載力是指以可持續發展為原則，以可預見的技術、經濟和社會發展水平為依據，以維護生態環境良性發展為條件，某一地區的水資源在某一具體歷史發展階段下，經過合理優化配置，對該地區社會經濟發展的最大支撐能力?？λ固貐^獨特的水文結構及其功能效應增加了該區水資源開發及利用難度。目前，對喀斯特地區水資源承載力的研究主要有：王在高等[1]通過構建指標體系并利用LOGISTIC預測了喀斯特地區水資源承載力。周亮廣等[2]提出相對資源承載力的研究方法對貴州喀斯特地區水資源承載力進行了相關研究。鹿坤等[3]利用模糊綜合評判法研究了喀斯特地區水資源承載力。楊秀英等[4]運用人工神經網絡模型分析和研究了喀斯特地區水資源綜合承載能力?？滋m等[5]研究了貴州省喀斯特流域徑流量時序演變特征分析。張美玲等[6]運用多目標灰色關聯投影法，研究了貴州省水資源承載力的空間地域差異。賀中華等[7]進行了貴州省喀斯特地區水資源承載力的綜合評價研究。這些研究對貴州喀斯特地區水資源可持續利用提供了相關的理論依據。

2.2 喀斯特土壤水研究

土壤水與地表植被、大氣水、地表水和地下水有著緊密的聯系，是水資源中最復雜和最重要的組分。近年來，對于喀斯特地區水資源的研究逐漸從大尺度的水文地質領域及其表層巖溶帶內水文研究，即偏重地下水的研究，轉向對地表水、地下水轉化的中間環節即土壤水的研究。目前，對喀斯特土壤水分的研究主要集中在喀斯特山區土壤水分的運移規律、時間異質性及其主要影響因素方面。已有的研究結果表明：西南喀斯特山區土壤水分具有明顯的時空變異性和派生性，其空間異質性與該地區復雜多變的地形地貌和類型多樣的小生境密切相關。另外，土地利用方式、微地貌、土壤物理性質、有機質含量等對喀斯特山區土壤水分的空間分布與變異都有重要影響。朱守謙等[8]、高華瑞等[9]分別研究了烏江流域喀斯特石質山地水分特征、不同類型碳酸鹽巖坡面的土壤水分特征。杜雪蓮等[10]研究了喀斯特高原區不同植被類型土壤水分的變化特征。范新瑞等[11]研究了黔中典型喀斯特地區土壤水分時空特征。肖德安等[12]指出應加強土壤水的地球化學特征研究。今后的研究應進一步注重與土壤學、植物學、水文地質學、生態學、地球化學等學科的交叉融合以實現喀斯特地區水土資源的協調利用和生態恢復與重建。

2.3 生態環境變化對喀斯特地下水資源的影響

地下水既是水資源的重要組分，也是重要的環境要素。據初步統計，我國喀斯特地區地下水水資源量為2039.67×104m3/a，約占全國地下水總資源的23.4%；南方2836條地下河，總長度13919 k m，總流量467×108m3/a，相當于黃河多年平均流量。貴州喀斯特地下水資源占該區地下水資源的73.22%。地下水是該區人民生活和生產的重要水源，在許多地方甚至是唯一的淡水水源。喀斯特山區具有獨特的二元結構水文系統，地表生態環境退化會降低地下水系統的自我調蓄能力與凈化能力，導致賦存于巖層中的地下水資源量的時空分布極不均勻，水資源總量減少和水質退化[13]。郎贅超等研究了貴陽市地表水及地下水的化學組成，揭示了該區人類活動對地下水文地球化學的影響[14]，結果表明市中心商住區的多數地下水和地表水樣品中 NO3-、SO42- 離子含量和水總硬度較高，地下水在夏季因大量使用肥料及工業和生活廢污水排放量的增加而受到不同程度的污染。劉方等[15、16]研究了貴州地區喀斯特森林群落退化、土地利用變化、農業活動對地表徑流及喀斯特淺層地下水化學的影響，結果表明隨著森林覆蓋率下降、基巖裸露率增加，加劇了水生態環境退化的強度和速度。高復種指數農業區地下水的化學組成變化明顯，淺層地下水質呈現一定程度的退化，作物種植結構和施肥水平是影響地下水質量的重要因素。蘇躍等[17]對貴州喀斯特山區的相關研究結果表明土地利用由林地變為耕地后，地下水質量出現一定程度的下降。因此，喀斯特區地下水資源的保障，需要發展和完善生態農業和有機農業，制定合理的發展規劃及農業管理制度與政策，從而有效地避免農業生產中輸出的大量養分影響地下水質。

3今后的研究重點

水資源是人類文明存在和發展的重要自然資源，同時也是自然環境的基本組分。目前，貴州省喀斯特水資源研究已取得了一些成果，但相比于非喀斯特地區的研究來講，其研究廣度和研究深度都還有一定的距離。今后，喀斯特地區水資源的研究應朝著綜合性、多學科、應用性及前沿性方向發展，達到理論和實踐的結合。主要體現在以下幾個方面。

3.1 喀斯特三水轉化規律研究

喀斯特地區獨特的二元結構水文系統控制著水資源的形成及三水轉化過程。應進一步深入研究該區不同類型區域的三水轉化過程及規律。依據不同類型區經濟社會狀況、土地資源狀況、三水轉化及水資源形成過程，采用分散供水，分散攔蓄、以化整為零方式，水資源開發利用模式以小微型為主，遵循因地、因土、因水及因需制宜的原則，有效緩解及解決喀斯特地區的干旱缺水的程度及狀況[18]。

3.2 水與生態環境的結合研究

喀斯特地區自然環境脆弱、人口眾多、經濟落后，水危機深刻影響著社會生活的各個方面，引起了國家和社會的高度關注。中央明確西部大開發不能以犧牲生態環境為代價。由水資源短缺引發的生態環境問題受到越來越多的重視，將水與生態環境結合起來研究是未來的發展趨勢。明確生態系統變化是如何影響喀斯特水資源的質量與數量的重大問題，對深入研究該區水循環機制具有重大意義，同時為進一步揭示該區水資源形成和演化規律以及控制機理提供科學地理論依據。

3.3 水資源評價、規劃和管理研究

針對喀斯特水資源演變規律的變化，在著力研究水與生態問題的過程中，將水資源演變的自然屬性與社會屬性同時考慮，對水循環過程進行綜合研究。應重視研究水的資源量、可利用量、生態需水量、水環境質量的統一定量機理和相應模型，建立適合變化條件下的水資源理論體系。以水權分配研究為核心，突出研究水價機制、水資源恢復與補償機制，建立科學合理的水資源評價、規劃及管理體系。

參考文獻

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