贵州绥阳双河溶洞群洞顶地质环境问题及保护

李丙霞

（贵州省地质环境监测院，贵州·贵阳 550081）

双河溶洞群是贵州绥阳双河洞国家地质公园的核心。双河溶洞群中双河洞系是中国第一长洞，发育于难形成巨型洞穴群的白云岩中，堪称世界罕见。双河洞系统是多支洞、多洞口、多层次及多沉积形态的巨大洞穴系统[1]。无论在洞穴规模、形成环境，还是在特殊沉积物的规模及形态等方面实属罕见，具有重要的科研、生态和经济价值。然而随着洞顶人类社会生产的发展、工程活动的加剧、生态环境的破环等问题的出现，将对溶洞这一地质奇观造成破坏。洞穴是不可再生的资源，景观遭到破坏后就很难再恢复原状。另外，对于洞顶、洞壁或洞底不稳定的洞穴，不能开发作为旅游点[2]。因此，对洞顶人类生活区域的地质环境进行调查尤为必要。以往对洞穴环境保护问题的研究多是从洞内环境着手，本文则从洞顶地质环境问题方面进行探讨，提出有效的保护治理建议，确保对地质环境、地质遗迹进行保护和合理开发利用。

1 洞顶地质环境概况

双河溶洞群位于川黔南北带的南川—贵定褶皱带北部的黄鱼江复背斜及土坪复向斜区域内，洞顶区域属大娄山山脉东北支,海拔在600-1700m之间，区内地貌主体是喀斯特地貌，其中以白云岩洞穴最为突出，洞穴分布密度大(1.5个/km2)，层次明显[3]。双河溶洞群洞顶区域主要有峰丛洼地和峰丛峡谷两种地貌组合形态。洞顶地质构造简单，无较大的断层、褶皱，地层单斜、产状较为平缓，“X”型垂直节理裂隙发育。地层岩性是洞顶地质环境的物质基础条件。洞顶区域寒武系和奥陶系浅海相碳酸盐岩广泛发育，其中寒武系娄山关组和奥陶系桐梓组是双河洞发育的主要地层，主要岩性为白云岩与白云质灰岩。双河溶洞群属于池武溪河流域，洞顶地表水多为季节性流水，且发育于沟谷之中，切割较深，地表水资源未能得到有效的利用。洞顶区域地下水水化学类型为HCO3-Ca·Mg水。地下水主要接受大气降水入渗补给为主，受降水条件影响很大。地下水排泄主要通过地下暗河和泉，在深切的河谷、槽谷中以地下河出口集中排泄方式为主。在洞顶，地下水则多以表层岩溶泉方式进行排泄，流量小且极不稳定，洞顶居民生活用水主要利用这些泉点。

2 洞顶环境地质问题

2.1 过度开垦加剧石漠化

岩溶洞隙和孔隙、强降雨、土壤流失、较大坡度的地貌以及人为因素对森林植被的破坏是岩溶石漠化的主要原因[4]。在洞顶，居民砍伐树木、不合理的开垦耕种、放牧、烧荒、建造村庄等活动使得地表植被破坏，森林覆盖率降低。在降雨作用下，地表片流造成水土流失，岩石裸露，出现石漠化。特别是由于喀斯特土层浅薄，土被不连续，土壤地下漏失，水土流失后，常会出现石漠化。一些黏性物质，经过落水洞搬入洞内，使一些洞景被泥浆污化，或被埋，造成洞景毁坏[5]。

据野外调查统计，调查区60.15km2范围内，约有23.18%共13.94km2的土地被开发用于耕种、放牧、建造村庄等。在洞顶，人类生活、农业生产活动主要集中在北部文家院子—堡上—朱教—落凼、中部李家湾—蔡家湾、竹林坪—梓生沟，以及东部草纸坝—塘坎—化口岭一带。由于洞顶居民经济发展水平落后，缺乏环境保护意识，加之洞顶自身地质环境脆弱造成的土地贫瘠（图1），当地居民只能靠多开垦土地，多种植农作物，才能增加生活收入，而所伴随的植被破坏和陡坡耕地的扩张，将造成水土流失的进一步加剧，石漠化程度将更为严重。

2.2 洞顶缺水将破坏洞内景观

喀斯特洼地、谷地中溶斗和落水洞极为发育，降雨大部分通过这些塌陷洞隙渗入地下，因此，喀斯特地区，特别是裸露的石山区，地表严重缺水干旱[6]。洞顶降雨量丰富，但发育的岩溶条件导致降水→地表水→地下水的快速转化，此外，居民对地表植被掠夺性破坏和不合理土地开发利用加剧了荒漠化的发展，进一步削弱了地表水源涵养和调蓄能力，使干旱灾害更为突出。另外，无计划地开采地下水，使得洞穴容易产生塌陷，改变了水平衡和水循环[5]。洞顶区域内干旱问题主要表现为居民缺水和土地干裂。在长期无雨的冬春季节，干旱现象十分严重。从双河洞区域内选取降水采样点、洞内池水点、滴水点，通过监测数据可以看出双河洞系的滴水、泉水、池水和地下河水均具有无色透明、无臭无味的性质。洞内水温均在20℃以下、0℃以上，属于冷水。其水中金属离子含量取决于洞穴顶板上覆岩层和土壤层厚度以及外界降水量的大小[7]。因洞穴内的滴水和渗流水是由大气降水经地表下渗的水流，地表生态环境的好坏直接影响地表下渗水的数量和质量，从而将影响到洞内次生化学景观的色调和沉积速度等，而且生态环境的恶化将会使洞内滴水枯竭，景观脱水后停止生长，并风化变色。

2.3 岩溶洼地涝灾将破坏洞内景观

森林具有强大的蓄水能力，是水分积聚和储存的中心，盲目地毁林开荒和以木柴作为燃料使当地森林覆盖率逐年降低，一旦蓄水层遭到破坏而失去蓄水能力，则会造成旱灾，在汛期，雨水会迅速向岩溶盆地、岩溶洼地汇集，若枯萎的荆棘、树根、泥砂、石块等进入岩溶管道系统，阻塞岩溶管道，则形成涝灾。

洞顶大部分岩溶洼地和岩溶槽谷呈封闭的小盆地（图1），为洪水汇集提供了场所，地表水无直接的排泄通道，一般靠渗入地下裂隙中渗流，当地下岩溶管道、裂隙被堵塞后，在强降雨时期，部分洼地由于排水不畅，将造成溶蚀洼地的涝灾。洞顶岩溶洼地涝灾多发生在每年的5-10月份，具有突发性和周期性。低洼处和洞穴中淤积的土壤，粘粒含量高的土壤在流水的浸润软化下，可向连续贯通的喀斯特洞穴系统蠕滑变形，破化洞穴内的景观[8]。

2.4 水土污染威胁洞内景观

洞顶区域内无工业活动，没有工业污染源排放，调查区主要污染源是人畜便池，几乎每家农户都养猪、牛、鸡、狗等，每天粪便量较多，由于粪便利用与农业生产季节性差异，常堆置在农户房前屋后，甚至河道旁、低洼处，下雨时粪便随雨水到处流淌，对水土造成严重污染。洞穴水来源于大气降水、地表水与土壤渗透水的垂直下渗，土壤渗透水穿过基岩将气候与地表环境信息带入洞穴水中[9]。

双河洞国家地质公园已开园十多年，随着双河洞知名度的提升，旅游开发促进了当地社会经济的发展，但洞顶及周边农业活动的加剧，农药、化肥大量使用，生活垃圾和生活污水的大量堆放和排放，在降水淋滤作用下，对水土的污染可能将进一步加重。野外调查未发现明显的地质遗迹污染和破坏，但由于洞顶是居民生产生活较为集中的区域，随着人类生产生活的发展、扩张，易导致水源污染，尤其在雨季，受污染的雨水通过面状垂直下渗方式，或经汇流后，在沟谷中通过带状侧向渗漏，或通过地表的岩溶洼地、漏斗、天坑、落水洞等点状灌入，进入洞穴中，将对双河溶洞群洞穴地质遗迹造成污染或破坏（图1）。NO3-被认为是地下水中最普遍的阴离子污染物，其主要来源于土壤有机氮、污水、化肥等。如大风洞和皮硝洞是双河洞系统的支洞，均为旱洞，从两个洞的水样分析来看，大风洞和皮硝洞洞穴中NO3-浓度分别在0.15～15.82 mg/L和0.14～170.11 mg/L，并呈现明显的季节变化，由于两个洞穴洞顶均有农耕地，至春、秋季农耕期，施用氮肥导致NO3-浓度有偏高的趋势[10]。

图1 双河洞群洞顶及洞内照片Fig.1 Photos of the roof and inside of Shuanghe caves

另外，人类工程活动可能诱发地质灾害。资源相对较好的洞穴一般都分布在交通条件较差，地势险要的山区，洞穴的可通达性有限，可接近性差[11]。目前，洞顶大多未修公路，只修建了少量土路。建筑设施主要为木瓦和少量的砖瓦、砖石结构。无大中型的水利设施，调查中未发现地质灾害。但是，在地质公园旅游的带动下，特别是“农家乐”餐饮、娱乐等产品的引进，使当地经济得到了一定的发展。随着贵州交通的不断发展，实现“村村通”“组组通”公路和水泥路，洞顶居民的居住条件、交通设施、通讯设施等基础设施将会改变，进行这些工程活动所伴随的爆破、开山取石、取土，开挖边坡等，有可能会诱发崩塌、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害，同时也会对地貌景观造成破坏。

3 洞顶地质环境保护

根据双河洞国家地质公园的开发现状及控制规划、洞顶环境地质问题及发展变化趋势分析，重点考虑居民农业生产、生活活动，经济发展等造成对洞顶地质环境的不利影响，本文将洞顶划分为4个地质环境重点防治区和2个地质环境一般防治区（图2）。

图2 双河洞洞顶地质环境保护与治理分区图Fig.2 The geological environmental protection and governance partition of Shuanghe cave roof

重点防治区内，居住人数较多，居民的生产生活活动较为频繁，对洞顶地质环境造成了一定破坏。另外，地表岩溶较为发育，发育有大型的天坑、漏斗及落水洞，地质环境条件较为脆弱，尤其是这些区域地下即为双河洞系统主要洞穴的分布区，需重点进行防治。要使洞内空气长期保持清新状态，就必须保持洞腔顶板的滴水终年不断地往下滴，必须增大洞体对应地表的森林植被覆盖率，增强地表的保水和蓄水能力。最根本的措施和手段是在大力保护现有森林植被的基础上，加快洞体对应地表绿化的步伐，增强地表的保水和蓄水能力，满足洞腔顶板滴水终年不断的下滴。因此，重点防治区的保护治理措施主要是退耕还林、防治工程、水质检测和移民搬迁。

一般防治区内，植被覆盖良好或岩溶发育不强烈，地质环境条件较好，其保护治理措施是封山育林和退耕还林。除对防治区进行必要的封山育林以外，可对池武溪河左岸的陡坡耕地进行改造，退耕还林还草，营造良好的地质公园生态环境。

根据调查情况，提出以下洞顶地质环境保护与治理措施（表1）：

3.1 封山育林

洞顶失水则影响洞内地质遗迹，因此，洞顶一定要有植被，涵养水分，保护洞内地质遗迹[12-13]。对于双河溶洞群区域内地表植被覆盖良好的地区实施封山育林，禁止滥砍滥伐、毁林开荒。特别是对不能采取人工造林的地段，如石面、石缝、石沟等各种小生态环境，采用封山育林的方式恢复植被是一种重要的营林营草方式。停止一切不利于树木生长发育的人为干扰，使森林自然恢复的潜力充分发挥，形成一个良好的外部条件，尽快恢复森林。封育方式的确定是协调乡村农民对放牧、割草、采集等与森林植被恢复需求的矛盾，一般情况下，前3-5年封山初期适宜全封，5年后可实行半封[14]。

表1 双河洞群洞顶地质环境保护与治理分区表Table 1 The geological environmental protection and governance partition of Shuanghe cave roof

3.2 退耕还林、植树造林

植被对洞穴地质遗迹的保护起着重要作用。加强洞穴所在区域植被的保护势在必行，并应对植被已遭受破坏地区实行退耕还林，多植树[15]。因此，对洞顶区域内已开垦的土地及坡度大于25°的耕地实施退耕还林、植树造林，避免水土流失和荒漠化的加剧，为双河溶洞群营造良好的洞顶地质环境及生态环境，促进洞内化学沉积环境的保护和改善。

根据绥阳当地的土壤、气候、经济发展需求以及种植历史，进行林药结合或种植经济林为主的植被，选择易栽培、生长快、结果早、经济效益较高，对群众脱贫致富有一定促进作用的植物，如种植金银花、花椒、竹子等植物[16]。也可以种植生态林植被，根据当地气候、树种的生物学和生态学特性,选择适应性强、耐干旱、根系发达、成活容易、生长迅速、更新能力强，适于当地环境及其恶劣地区生长的树种。

3.3 防治工程

在洞顶区域，限制或禁止开垦、耕种、养殖、建房、修路等活动，在地质环境脆弱的地段设立警示牌并加强宣传，以便引起居民的高度重视，降低对地质环境的破坏程度。对居住在岩溶洼地、天坑，漏斗、落水洞附近的居民点，应采取相应的防治工程措施，如修建排水、排污渠道、截排水沟等，将污水从洞顶引入至河谷地带，进行污水处理达标之后方可排放。修建垃圾池，指定垃圾堆放地点，不得在洞顶随意堆弃，并定期对垃圾进行清理。

3.4 移民搬迁

对生存环境恶劣，石漠化程度高，耕地严重不足，交通不便，经济落后，基本不具备人类生存条件的地区，可进行生态移民[17]，阻断人畜对生态的破环。经进一步分析论证后，若有必要，可对洞顶集中生活区域内居住的村民逐步进行生态移民，减少区内居民生产生活活动对地质环境的破坏和污染，减轻洞顶的承载能力。

3.5 巡查、监测工作

在山区开发旅游，对植被最大的潜在威胁是森林火灾[18]。因此，应建立日常巡查、监测工作，防止森林火灾、虫灾、地质灾害等自然或人为灾害的发生。同时，对洞顶地表汇流进入洞穴中的水质进行监测，以避免受污染的水源进入洞穴之中，造成地质遗迹的污染和破坏。加强旅游洞穴洞顶、洞壁及洞底的稳定程度检查，发现安全隐患，要及时排除。

4 结论

（1）绥阳双河溶洞群洞顶环境地质问题主要有过度开垦加剧石漠化、洞顶缺水将破坏洞内景观、岩溶洼地涝灾将破坏洞内景观、水土污染威胁洞内景观问题。

（2）将绥阳双河溶洞群洞顶地质环境划分为4个重点防治区和2个一般防治区，同时提出了封山育林等五条地质环境保护与治理措施。

（3）洞穴地质遗迹保护是一项综合工程，不仅要保护洞内环境，监测洞内主要环境因子的变化，更要保护洞顶所处的地质环境，解决好当地居民生活生产与地质遗迹保护之间的矛盾，加强地质遗迹保护与地质公园日常管理建设工作，指导地质公园内科学观光旅游。同时制定有关洞穴保护的法律法规，综合防治，才能合理有效地保护和利用地质遗迹，促进当地社会经济、生态环境和旅游业的协调发展。