貴州綏陽雙河溶洞群洞頂地質環境問題及保護

李丙霞

（貴州省地質環境監測院，貴州·貴陽 550081）

雙河溶洞群是貴州綏陽雙河洞國家地質公園的核心。雙河溶洞群中雙河洞系是中國第一長洞，發育于難形成巨型洞穴群的白云巖中，堪稱世界罕見。雙河洞系統是多支洞、多洞口、多層次及多沉積形態的巨大洞穴系統[1]。無論在洞穴規模、形成環境，還是在特殊沉積物的規模及形態等方面實屬罕見，具有重要的科研、生態和經濟價值。然而隨著洞頂人類社會生產的發展、工程活動的加劇、生態環境的破環等問題的出現，將對溶洞這一地質奇觀造成破壞。洞穴是不可再生的資源，景觀遭到破壞后就很難再恢復原狀。另外，對于洞頂、洞壁或洞底不穩定的洞穴，不能開發作為旅游點[2]。因此，對洞頂人類生活區域的地質環境進行調查尤為必要。以往對洞穴環境保護問題的研究多是從洞內環境著手，本文則從洞頂地質環境問題方面進行探討，提出有效的保護治理建議，確保對地質環境、地質遺跡進行保護和合理開發利用。

1 洞頂地質環境概況

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背斜及土坪復向斜區域內，洞頂區域屬大婁山山脈東北支,海拔在600-1700m之間，區內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/km2)，層次明顯[3]。雙河溶洞群洞頂區域主要有峰叢洼地和峰叢峽谷兩種地貌組合形態。洞頂地質構造簡單，無較大的斷層、褶皺，地層單斜、產狀較為平緩，“X”型垂直節理裂隙發育。地層巖性是洞頂地質環境的物質基礎條件。洞頂區域寒武系和奧陶系淺海相碳酸鹽巖廣泛發育，其中寒武系婁山關組和奧陶系桐梓組是雙河洞發育的主要地層，主要巖性為白云巖與白云質灰巖。雙河溶洞群屬于池武溪河流域，洞頂地表水多為季節性流水，且發育于溝谷之中，切割較深，地表水資源未能得到有效的利用。洞頂區域地下水水化學類型為HCO3-Ca·Mg水。地下水主要接受大氣降水入滲補給為主，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行排泄，流量小且極不穩定，洞頂居民生活用水主要利用這些泉點。

2 洞頂環境地質問題

2.1 過度開墾加劇石漠化

巖溶洞隙和孔隙、強降雨、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，出現石漠化。特別是由于喀斯特土層淺薄，土被不連續，土壤地下漏失，水土流失后，常會出現石漠化。一些黏性物質，經過落水洞搬入洞內，使一些洞景被泥漿污化，或被埋，造成洞景毀壞[5]。

據野外調查統計，調查區60.15km2范圍內，約有23.18%共13.94km2的土地被開發用于耕種、放牧、建造村莊等。在洞頂，人類生活、農業生產活動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。由于洞頂居民經濟發展水平落后，缺乏環境保護意識，加之洞頂自身地質環境脆弱造成的土地貧瘠（圖1），當地居民只能靠多開墾土地，多種植農作物，才能增加生活收入，而所伴隨的植被破壞和陡坡耕地的擴張，將造成水土流失的進一步加劇，石漠化程度將更為嚴重。

2.2 洞頂缺水將破壞洞內景觀

喀斯特洼地、谷地中溶斗和落水洞極為發育，降雨大部分通過這些塌陷洞隙滲入地下，因此，喀斯特地區，特別是裸露的石山區，地表嚴重缺水干旱[6]。洞頂降雨量豐富，但發育的巖溶條件導致降水→地表水→地下水的快速轉化，此外，居民對地表植被掠奪性破壞和不合理土地開發利用加劇了荒漠化的發展，進一步削弱了地表水源涵養和調蓄能力，使干旱災害更為突出。另外，無計劃地開采地下水，使得洞穴容易產生塌陷，改變了水平衡和水循環[5]。洞頂區域內干旱問題主要表現為居民缺水和土地干裂。在長期無雨的冬春季節，干旱現象十分嚴重。從雙河洞區域內選取降水采樣點、洞內池水點、滴水點，通過監測數據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。洞內水溫均在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]。因洞穴內的滴水和滲流水是由大氣降水經地表下滲的水流，地表生態環境的好壞直接影響地表下滲水的數量和質量，從而將影響到洞內次生化學景觀的色調和沉積速度等，而且生態環境的惡化將會使洞內滴水枯竭，景觀脫水后停止生長，并風化變色。

2.3 巖溶洼地澇災將破壞洞內景觀

森林具有強大的蓄水能力，是水分積聚和儲存的中心，盲目地毀林開荒和以木柴作為燃料使當地森林覆蓋率逐年降低，一旦蓄水層遭到破壞而失去蓄水能力，則會造成旱災，在汛期，雨水會迅速向巖溶盆地、巖溶洼地匯集，若枯萎的荊棘、樹根、泥砂、石塊等進入巖溶管道系統，阻塞巖溶管道，則形成澇災。

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，當地下巖溶管道、裂隙被堵塞后，在強降雨時期，部分洼地由于排水不暢，將造成溶蝕洼地的澇災。洞頂巖溶洼地澇災多發生在每年的5-10月份，具有突發性和周期性。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，可向連續貫通的喀斯特洞穴系統蠕滑變形，破化洞穴內的景觀[8]。

2.4 水土污染威脅洞內景觀

洞頂區域內無工業活動，沒有工業污染源排放，調查區主要污染源是人畜便池，幾乎每家農戶都養豬、牛、雞、狗等，每天糞便量較多，由于糞便利用與農業生產季節性差異，常堆置在農戶房前屋后，甚至河道旁、低洼處，下雨時糞便隨雨水到處流淌，對水土造成嚴重污染。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境信息帶入洞穴水中[9]。

雙河洞國家地質公園已開園十多年，隨著雙河洞知名度的提升，旅游開發促進了當地社會經濟的發展，但洞頂及周邊農業活動的加劇，農藥、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一步加重。野外調查未發現明顯的地質遺跡污染和破壞，但由于洞頂是居民生產生活較為集中的區域，隨著人類生產生活的發展、擴張，易導致水源污染，尤其在雨季，受污染的雨水通過面狀垂直下滲方式，或經匯流后，在溝谷中通過帶狀側向滲漏，或通過地表的巖溶洼地、漏斗、天坑、落水洞等點狀灌入，進入洞穴中，將對雙河溶洞群洞穴地質遺跡造成污染或破壞（圖1）。NO3-被認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氮、污水、化肥等。如大風洞和皮硝洞是雙河洞系統的支洞，均為旱洞，從兩個洞的水樣分析來看，大風洞和皮硝洞洞穴中NO3-濃度分別在0.15～15.82 mg/L和0.14～170.11 mg/L，并呈現明顯的季節變化，由于兩個洞穴洞頂均有農耕地，至春、秋季農耕期，施用氮肥導致NO3-濃度有偏高的趨勢[10]。

圖1 雙河洞群洞頂及洞內照片Fig.1 Photos of the roof and inside of Shuanghe caves

另外，人類工程活動可能誘發地質災害。資源相對較好的洞穴一般都分布在交通條件較差，地勢險要的山區，洞穴的可通達性有限，可接近性差[11]。目前，洞頂大多未修公路，只修建了少量土路。建筑設施主要為木瓦和少量的磚瓦、磚石結構。無大中型的水利設施，調查中未發現地質災害。但是，在地質公園旅游的帶動下，特別是“農家樂”餐飲、娛樂等產品的引進，使當地經濟得到了一定的發展。隨著貴州交通的不斷發展，實現“村村通”“組組通”公路和水泥路，洞頂居民的居住條件、交通設施、通訊設施等基礎設施將會改變，進行這些工程活動所伴隨的爆破、開山取石、取土，開挖邊坡等，有可能會誘發崩塌、滑坡、巖溶塌陷等地質災害，同時也會對地貌景觀造成破壞。

3 洞頂地質環境保護

根據雙河洞國家地質公園的開發現狀及控制規劃、洞頂環境地質問題及發展變化趨勢分析，重點考慮居民農業生產、生活活動，經濟發展等造成對洞頂地質環境的不利影響，本文將洞頂劃分為4個地質環境重點防治區和2個地質環境一般防治區（圖2）。

圖2 雙河洞洞頂地質環境保護與治理分區圖Fig.2 The geological environmental protection and governance partition of Shuanghe cave roof

重點防治區內，居住人數較多，居民的生產生活活動較為頻繁，對洞頂地質環境造成了一定破壞。另外，地表巖溶較為發育，發育有大型的天坑、漏斗及落水洞，地質環境條件較為脆弱，尤其是這些區域地下即為雙河洞系統主要洞穴的分布區，需重點進行防治。要使洞內空氣長期保持清新狀態，就必須保持洞腔頂板的滴水終年不斷地往下滴，必須增大洞體對應地表的森林植被覆蓋率，增強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現有森林植被的基礎上，加快洞體對應地表綠化的步伐，增強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，重點防治區的保護治理措施主要是退耕還林、防治工程、水質檢測和移民搬遷。

一般防治區內，植被覆蓋良好或巖溶發育不強烈，地質環境條件較好，其保護治理措施是封山育林和退耕還林。除對防治區進行必要的封山育林以外，可對池武溪河左岸的陡坡耕地進行改造，退耕還林還草，營造良好的地質公園生態環境。

根據調查情況，提出以下洞頂地質環境保護與治理措施（表1）：

3.1 封山育林

洞頂失水則影響洞內地質遺跡，因此，洞頂一定要有植被，涵養水分，保護洞內地質遺跡[12-13]。對于雙河溶洞群區域內地表植被覆蓋良好的地區實施封山育林，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、石溝等各種小生態環境，采用封山育林的方式恢復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育的人為干擾，使森林自然恢復的潛力充分發揮，形成一個良好的外部條件，盡快恢復森林。封育方式的確定是協調鄉村農民對放牧、割草、采集等與森林植被恢復需求的矛盾，一般情況下，前3-5年封山初期適宜全封，5年后可實行半封[14]。

表1 雙河洞群洞頂地質環境保護與治理分區表Table 1 The geological environmental protection and governance partition of Shuanghe cave roof

3.2 退耕還林、植樹造林

植被對洞穴地質遺跡的保護起著重要作用。加強洞穴所在區域植被的保護勢在必行，并應對植被已遭受破壞地區實行退耕還林，多植樹[15]。因此，對洞頂區域內已開墾的土地及坡度大于25°的耕地實施退耕還林、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地質環境及生態環境，促進洞內化學沉積環境的保護和改善。

根據綏陽當地的土壤、氣候、經濟發展需求以及種植歷史，進行林藥結合或種植經濟林為主的植被，選擇易栽培、生長快、結果早、經濟效益較高，對群眾脫貧致富有一定促進作用的植物，如種植金銀花、花椒、竹子等植物[16]。也可以種植生態林植被，根據當地氣候、樹種的生物學和生態學特性,選擇適應性強、耐干旱、根系發達、成活容易、生長迅速、更新能力強，適于當地環境及其惡劣地區生長的樹種。

3.3 防治工程

在洞頂區域，限制或禁止開墾、耕種、養殖、建房、修路等活動，在地質環境脆弱的地段設立警示牌并加強宣傳，以便引起居民的高度重視，降低對地質環境的破壞程度。對居住在巖溶洼地、天坑，漏斗、落水洞附近的居民點，應采取相應的防治工程措施，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，進行污水處理達標之后方可排放。修建垃圾池，指定垃圾堆放地點，不得在洞頂隨意堆棄，并定期對垃圾進行清理。

3.4 移民搬遷

對生存環境惡劣，石漠化程度高，耕地嚴重不足，交通不便，經濟落后，基本不具備人類生存條件的地區，可進行生態移民[17]，阻斷人畜對生態的破環。經進一步分析論證后，若有必要，可對洞頂集中生活區域內居住的村民逐步進行生態移民，減少區內居民生產生活活動對地質環境的破壞和污染，減輕洞頂的承載能力。

3.5 巡查、監測工作

在山區開發旅游，對植被最大的潛在威脅是森林火災[18]。因此，應建立日常巡查、監測工作，防止森林火災、蟲災、地質災害等自然或人為災害的發生。同時，對洞頂地表匯流進入洞穴中的水質進行監測，以避免受污染的水源進入洞穴之中，造成地質遺跡的污染和破壞。加強旅游洞穴洞頂、洞壁及洞底的穩定程度檢查，發現安全隱患，要及時排除。

4 結論

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

（2）將綏陽雙河溶洞群洞頂地質環境劃分為4個重點防治區和2個一般防治區，同時提出了封山育林等五條地質環境保護與治理措施。

（3）洞穴地質遺跡保護是一項綜合工程，不僅要保護洞內環境，監測洞內主要環境因子的變化，更要保護洞頂所處的地質環境，解決好當地居民生活生產與地質遺跡保護之間的矛盾，加強地質遺跡保護與地質公園日常管理建設工作，指導地質公園內科學觀光旅游。同時制定有關洞穴保護的法律法規，綜合防治，才能合理有效地保護和利用地質遺跡，促進當地社會經濟、生態環境和旅游業的協調發展。