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滇池流域石漠化特征分析

2021-12-14 来源:步旅网
第3O卷第2期 中 国 岩 溶 CARS0I 0GICA SINICA V0l_3O NO.2 2Ol1年6月 Jun.2011 文章编号:1001—4810(2011)02—0181—06 滇池流域石漠化特征分析 张华,王宇,柴金龙 (云南省地质环境监测院,云南昆明650216) 摘 要:位于云南省会昆明盆地内的滇池流域是滇中岩溶和石漠化较为发育的地 区,石漠化总面积225.56 km ,占流域总面积的7.71 ,占岩溶总面积32.69 。 石漠化主要分布在望海山、大板桥一呈贡、黑林铺、海口、梁王山、上蒜片区,其中 又以北东部的大板桥片区石漠化最为严重。石漠化已造成流域内水土流失加剧、 可耕地面积减少、土壤涵养水源能力降低及生态环境恶化等危害。通过地面调查 和ETM遥感解译,查清了流域内石漠化的发育分布与碳酸盐岩的岩性及其组合、 岩溶作用、地形地貌、气象等自然因素、人为因素和工业污染关系密切。针对石漠 化的形成原因,提出了生态修复、农田基本建设、水资源开发利用、农村能源建设、 小集镇建设、土地合理利用等治理措施。 关键词:石漠化;分布特征;石漠化成因;治理措施;滇池流域;云南 中图分类号:S157;P642.25 文献标识码:A 0 引 言 岩溶石山地区地质环境脆弱,在不合理的人类活 体上北东高、南西低,以中部滇池湖盆为核心,地势向 盆地四周逐渐增高,构成典型的盆地地形,最高点为 流域北东部嵩明梁王山,海拔2 840 m,最低为滇池水 面,海拔1 886 m。四周溶蚀、侵蚀山区与盆地高差 400 ̄800 m。属低山一低中山地貌。滇池流域位于低 纬度高海拔地区,夏无酷暑,冬无严寒,干雨季分明,属 动和自然因素作用下,一些地区植被退化乃至消亡, 导致水土严重流失、土壤涵养水源能力降低等环境地 质问题,最终形成了连片分布的裸露石漠。滇池流域 是滇中岩溶较为发育的地区,石漠化也较为严重,已 造成严重的水土流失等问题,影响到流域内社会经济 的可持续发展。为此,本文根据“云南重点岩溶流域 水文地质及环境地质调查(滇池流域)”成果,对滇池 亚热带高原季风气候区。平均降水量972 mm,平均气 温14.7℃。省会昆明坐落于滇池流域内。 流域位于“康滇台背斜”与“滇东台褶带”交界区, 地质力学上属南岭纬向构造带、川滇经向构造带与通 海山字型构造以及华夏系构造的交接地区。整个流 域的断裂和褶皱可分为东西向、南北向、北东向和北 西向四种构造形迹。流域处于扬子地层区的昆明地 层小区(Vl )I1],以沉积岩和浅变质岩最为发育。 区内地层发育齐全,复杂多变,最老从元古代昆阳群 流域石漠化分布特征、危害及成因进行初步探讨,并 提 了相应的治理措施,以期为流域内的生态环境恢 复重建提供帮助。 1地质环境概况 滇池流域位于云南省中部,地理坐标东经102。 29 ~103。06 ,北纬24。29 ~25。28 ,总面积 始,最新至第四系,各代地层几乎均有}}{露。主要的 碳酸盐岩地层有:大龙口组(Ptd)泥晶一粉品灰岩、 藻灰岩、蠕条状灰岩,零星出露于流域南部;陡山沱组 (Z )砂岩、鲕状、泥晶白云岩, 露于流域南部;灯 2 924.51 km。。滇池流域属金沙江流域,流域地势总 基金项目:国 { 资源人调查项目——云南重点岩溶流域水文地质及环境地质凋查(编码:1212O1O6348O1) 第一作者简介:张华(1982),男,助理程师,现卡要从事水文、 程、环境地质调查研究。E—mail:ynddysghs.zhh@163.corn。 收稿日期:2011一O3一O3 l82 中 岩溶 影绀L段(Z∈d。)白 岩,}ll露于流域南部;灯影组 下段(Z∈d )白云岩、硅质白 岩,m露于 蒜、蛇 山;沧浪铺组(∈ c)页岩为主,顶部及下部为白云岩, }fI露十流域北尔;尼 组(∈ z)白云岩、鲕状灰岩, 在西山一带 露;陡坡寺组(∈ )粉砂岩为主,局部 厌岩、白云 , 露于呈贡一大板桥一带;双龙潭组 (∈。s)泥质、粉晶 岩、灰岩, 露于西冲、雷打石、 ;』j家组(0 q)白 质灰岩, 露于流域北部;海 口组(D h )灰岩、泥品厌岩、白云岩, 露于流域北 东、东部;审格绀(D。zg)泥、粉品白云岩夹闩云质粉 品厌岩和威宁组(C。 )泥品、鲕状耿岩及马平组 (C。m)灰 ,零星分布于全流域;大唐组上司段(C d ) 灰岩、泥品灰岩、白云 和阳新组下段(P Y )泥品灰 柑、门 岩及上段(P Y )钙质白云岩、碎裂粗粒白云岩 夹虎斑状泥晶厌岩,广泛 露于整个流域。此外,流域 内还分布台=’叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)、下第 =- 系(E)、上第=t系(N)、第四系(Q)等碎屑岩。 2石漠化分布特征 根据区域环境地质调查总则(试行)(DD2004— 02)之区域环境地质涮查有关标准,将流域内石漠化 分为 个等级,见表1。 表1石漠化等级划分表 rab.1 Table of rocky desertification grade 2.1 流域总体分布特征 根据ETM遥感影像计算机解泽和野外调查验 汪,该流域石漠化总面积225.56 km ,占流域总面积 的7.71 ,占 溶总面积32.69 。其中重度石漠化 29.01 km ,占流域总面积的O.9 ,占岩溶总面积 4.21 ;巾度 漠化82.35 km ,占流域总面积的 2.81 ,占岩溶总面积11.94 ;轻度石漠化114.2 km。,占流域总面积的3.9O ,占岩溶总面积 16.55 。 流域内 漠化主要分布在望海【lJ、大板桥 呈 贡、黑林铺、海口、梁乇山、上蒜片区,其余地方也有零 分 。重度石漠化在望海山、大板桥一呈贡、梁王 山分布面积较大,约^ 度百漠化面积的P14分之=i。 巾度 漠化 要分 住大板桥 呈贡、海口、I 蒜片 区,其它片 分仿较少,有的地段也零早分布。轻瞍 石漠化在以上6个片区均有分布,但是望海山、人扳 桥一呈贡、 林铺相对较多。流域内不I兀J等级的 漠 化分布情况见网1。 2.2昆明市分布特征 以五华、 山、盘龙、官渡 行漠化分布血卡只较 大,且东边比西边百漠化严再。东边卜 集一Ilfl 人扳 桥附近,以轻度 漠化为 ,其次为t}1度、 度 漠 化;西边分布在海 、西山 ・带, 漠化【 113.76 km。。高明县、呈贡县 漠化分布 较少, 以轻度石漠化为主,前 t安分 望 人火 山,石漠化 积3O.42 km。;后者则土要分 风门 山、梁干山,石漠化面积4O.51 km 。 漠化 分布面积L卜I等,以L}J度 漠化为主,卜婴分仿 l 抹 以及古城镇, 漠化【f【f积/i0.87 km。。 3 影响石漠化分布的主要地质因素 3.1碳酸盐岩的岩性及其组合 流域1人J石漠化面积较人的地层足 叠系卜统 I 新绀二段厚层细 L}l品含钙质 _云岩、碎裂粗粒I l厶 岩炎虎斑状泥品灰岩,二叠系 统阳新组一段(P Y ) 厚层状牛物碎屑泥品灰 及厚层状泥晶厌柑,第 为 泥盆系上统宰格组(D。zg)中一厚层状泥、粉品h 岩夹白云质粉晶厌 。0套地层面卡J 分别为118.17 km 、92.6 km 、76.59 km ,石漠化 积分别为 5O.52 km 、36.06 km 、20.03 km。,f f 漠化总血积 的47.26 ,其中阳新组 段(P Y ) 漠化l 22.37 、阳新组下段(P Y )石漠化f 15.98 、宰格 组(D。zg) 漠化占8.88 。 流域内不同碳酸盐 层组类型石漠化发牛率 同2、表2。均匀状的纯碳酸盐岩中,行漠化比例最 大,占 漠化总面积的7O.7O ,石漠化发牛率为 41.17 ,小纯碳酸盐岩中 漠化面积占 漠化总 积的29.3O ,石漠化发生率为25.17 。 按石漠化发牛卒大部分超过3O 的地层进行统 计,大部分地层石漠化发生率鄙超过3O ,其中发生 率最大的是Z∈d ,为91.34 ,主要凶为该地层血 较少。发生率小f 3O 地层有D。zg、C d 、∈:S、∈. z、∈。d,其发生率分别为26.15 、24.66 、 18.64 、20.99 、16.29 。从中也可看 纯碳酸盐 第3O卷第2期 张华等:滇池流域石漠化特征分析 183 图1 滇池流域石漠化分布图 Fig.1 Rocky desertiieatifon distribution in the Dianchi watershed 184 中国岩溶 岩地层【}ll石漠化发牛率较高。 3.2 地貌类型 簧 区『人J处滇东高原及其斜坡地带,众多盆地边缘海 拔较高的岩溶山顶,地形 割强烈,切割深度均在 100 ̄400 m以上,地形坡度人,大多超过25。,表层土 斟 _ ■ _ .- 一 一I _I I I 壤薄、上石界 清晰;加之地表缺少植被覆盖层的保 护,随着坡度的增加,坡血的径流能量随之增大,在降 _ _ __-I_■I一 _ - ._____.一._ _ 6 7 8 9 雨的冲刷作用卜容易造成上壤流失,基岩裸露。从区 域J 漠化分 情况 n『看f{J,石漠化集中分布于盆 地边缘地形切割强烈、地形坡度人的地方,如大板桥 1 2 3 4 5 地 编号 图2不同地层石漠化发生率 Fig.2 Incidence of rocky desertifjcation in different stratum 1.Ca ;2.C2W;3.Ptd;4.I)3zg;5.Z∈d ;6.Pl ;7.Piy ;8.Z∈d ; 9.CId ;10.∈2 ;11.∈1 Z;12.Oi q;13.∈2d;14.∈I ;l 5.Z2d 6.D2h 杨梅山・带较为明显,地形坡度住25。~3O。。因此, 地形地貌住一定程度上影响着石漠化的发生和发展。 表2碳酸盐岩层组类型石漠化发生率表 I'ab.2 Incidence of rocky desertification in different groups of carbonate stratum 碳酸盐 碳酸盐岩 石漠化发 l行漠化总 i'I / 类型 C3m、C2 、Ptd、D3 g、 浅灰z Z E-d d1. P Y 1】 yb ̄P 】】v。、 。、 t-h ̄r ̄z,tlI J 重度 深灰色中 中度 轻度 合计 卣积/k 2,}.率/ 纯蝴厚层状灰岩、白云 岩 灰白色中厚层状 Dzh 、ZE-d。 小纯碳酸 Cld 、∈2 5、∈1l、Ol 盐 组 ∈2d、∈1 C2、Z2d 灰岩、白云岩与砂 岩、页岩互层或夹 屡 合 } 4石漠化危害 流域内人多地少,经济较为落后,石漠化的形成 乖IJ发腱,阻碍_r区域经济发腮。石漠化危害主要表现 仵以F几个方面: 及环境地质洞金,f: 泉水共11个,泉流减小,lO个。 可郎乡一泉水,l口1为2 份洲流,25年nJJ流艟减小r一 半。流域内行漠化分布区f:壤贫惰,植被,li K 难,覆 盖率低,日.种群结构单・,地 上壤植被系统涵芥水源 能力降低,导致仃效利 的水资源匮乏,火部分 漠化 4.1 水土流失严重。可耕地面积减少 地区都不同程度地存存人畜饮水 难 ]。 4.3生态环境恶化 j:石漠化,流域内水土流失情况严重。据卫星 遥感赘料显示,2005年水上流失总面积为141.64 km。, 、r均上壤陧蚀模数为966.21 t/km ・a,年上壤侵蚀总 量为278.09 t。严重的水_ 流失导致基岩大面积裸 漠化导致基岩裸露,小生境类型减少,贫瘠、I 燥、明亮的生境 扩大,气温和地 温度增岛, 度 降低,生境干旱化突 ,申物种类减少。 露,大人减少可卡井地 积,破坏了人类生存的基本条 件,人们只能 石缝问耕种以维持最基本的生活。 4.2土壤涵养水源能力降低 5石漠化的成因 石漠化的产 及发展是白然凶素、人为 素综合 作用的结果。 5.1 自然因素 森林植被对水土涵养起着重要作用。岩溶地 的 植被,以钙质土植物占明显优势。南于岩溶地 发育 着地 排水系统,降雨时地表水常沿溶蚀裂痕、落水洞 等很快向地下漏,火l2]。石漠化地区岩石裸露,削弱了 漠化产牛的门然冈素主要有岩溶地质环境、地 形地貌、气象、岩溶植被的限制影响等因素。 地质环境:岩溶作用是石漠化发展的 小营 。 溶 层带对径流的渊蓄能力,地卜、地表径流变幅增 犬,表 带岩溶泉枯竭。据2008年滇池流域水文地质 第3O卷第2期 张华等:滇池流域石漠化特征分析 185 其主要特征表现为频繁的地质构造活动造成节理裂 隙较为发育,有利于垂向岩溶化作用进行。强烈的岩 溶作用造成溶隙、溶洞等岩溶通道发育,形成地表地 下双层空间结构,不利于水土保持。区内D、C、P、T 碳酸盐岩以灰岩、白云岩为主,岩溶发育强烈,成壤缓 慢,生态环境脆弱,水土流失严重,不利于植被生长。 地形地貌:流域处滇东高原及其斜坡地带,盆地 边缘山体地形切割强烈,切割深度均在100~4OO m 以上,地形坡度大,大多在25。以上,表层土壤薄、土 石界面清晰;加之地表缺少植被覆盖层的保护,在降 雨的冲刷作用下容易造成土壤流失,基岩裸露。从区 域石漠化分布情况也可看出,石漠化集中分布于盆地 边缘地形切割强烈,地形坡度大的地方,如西山一带, 地形坡度60。,部分地段近直立。因此,地形地貌在 一定程度上影响着石漠化的发生和发展。 气象:气象因素是一个间接性的影响因素,其表 现主要是降水量减少,水热分配不均衡等。雨季和旱 季降水量差距显著。滇池流域降水量不大,年平均降 雨量仅为972 mm,年平均蒸发量为1 951.2 mm,但 是降水变率大,暴雨强度高,暴雨对地面的强烈冲刷 和沿岩溶管网对岩石溶蚀残留物的搬运,导致水土流 失加剧,土壤侵蚀模数加大,加速石漠化的演化发展 速率。此外,由于岩溶区人渗系数大,地下水水位变 幅可达数十米,即使在多雨的生长季节,也常出现 蒸发量大于降雨量的干燥期,形成岩溶性干旱气候, 不利植被生长。 岩溶植被的限制影响:在碳酸盐岩分布区,由于岩 溶发育,生境具有干旱、富钙和缺土、多石等特性,只能 选择具有喜钙性、耐旱性、石生性特点的植被种类,这 些限制性植被一般生长缓慢,绝对生长量低,适生树种 少,致使植被的结构和覆盖度一般较差,生物群落简单 且调控能力弱。一旦遭到破坏,生境急剧恶化,极易导 致生物群落消失,土壤侵蚀加剧和出现石漠化。 5.2 人为因素 人类在自身发展的过程中往往忽略了对赖于生 存的环境的保护。石漠化的发生发展与人类活动有 着密不可分的关系。 人口增长过快,人地矛盾突出:据云南省统计年 鉴资料,流域内2005年总人口已达249.86万人,耕 地面积为41.67万亩,人均耕地面积仅0.17亩。由 于人多地少,土地贫瘠,人们为了获取大量的物质生 活资料,长期以来,乱砍滥伐、毁林开荒、毁林采石等 造成植被覆盖率下降,水土流失加剧,加快了石漠化 的形成。 人类不合理的经济活动:近年来,基础工业、乡镇 企业、交通发展很快,城镇基础建设发展迅速。大量 开采矿产资源留下的大面积采空区和尾矿库,成为典 型的人工石漠化地区。如滇池周边存在着大量的采 石(砂)场,尽管部分已经关停,但矿山环境恢复情况 不佳,造成地面植被和原始地貌形态严重破坏。对这 些不合理的人为经济活动,有关部门缺乏合理的规划 和有效的管理,私挖乱采现象严重,埋下了石漠化的 隐患。另外在一些地表植被已经退化,岩石裸露的地 方,人们仍然没有放弃对地球资源的掠夺。例如在石 林县北大村天生关一带,大规模的采石活动,造成植 被覆盖率急剧下降,石漠化极为严重。此外,采石产 生的弃土、废渣随意堆放,不仅侵占耕地,而且还污染 环境。 工业污染:工业污染对石漠化的影响以黑色和有 色金属矿采选冶业最为明显。黑林铺一普吉一带是 昆明主要集中的工业区。其中的铜、铅、锌等有色金 属矿冶炼产生的废气、废水、废渣含有大量铅、锌、砷、 汞、二氧化硫等有毒有害成分,排放到环境中造成一 些树木灌草死亡,从而加剧了石漠化。工业生产和人 类生活燃煤释放的SO。,形成酸雨对植被,尤其是藻 类、苔藓等先锋植物危害严重,在岩溶石山上残存的 苔藓和藻类,多死于酸雨。1991--2003年昆明市的 酸雨资料统计分析表明,在773个样本中,pH小于 5.6的酸雨出现了200次,占25.78 ,pH小于4.5 的强酸雨出现74次,占9.57 ,酸雨频率比较高[4]。 6石漠化的发展趋势 流域内脆弱的岩溶环境以及人口过快增长所带 来的过度砍伐、开荒,使区内的植被覆盖率急剧下降, 水土流失加剧,土壤侵蚀模数高,石漠化呈上升趋势。 上世纪80年代以后,由于国家的重视和社会各界的 广泛关注,通过基本农田建设、封山育林、退耕还林还 草等项目的实施,石漠化现状有所改善。但由于流域 人口压力不断增大,科技文化落后,群众对石漠化的 危害和开展治理工作的重要性认识不足,一些传统的 不合理生产生活方式在短时期内难以改变,以及采 矿、采石业的盲目发展等等,石漠化仍将继续加剧。 尤其是在流域的西山、大板桥一带,如果石漠化得不 到有效控制,轻度石漠化将变成中度石漠化,甚至可 能成为重度石漠化。 186 中国岩溶 2011年 桥一呈贡、黑林铺、海口、梁王山、上蒜6个片区,其总 7石漠化的治理措施 石漠化的综合治理应紧紧围绕生态修复、农田基 本建设、水资源开发利用、农村能源建设、小集镇建 设、土地合理利用等方面进行[5],而且需要根据实际 条件因地制宜开展。盆地边缘泉水出露较多,应以岩 溶水开发为主,小型水利水保工程、引泉积蓄为辅;盆 地底部耕地较多,部分地区自来水网未覆盖,应以土 面积为225.56 km ,其中又以中度石漠化为主。 (2)石漠化的发育与分布明显受地貌和碳酸盐岩 岩性及其组合关系的影响。纯碳酸盐岩地层区石漠化 发生率较高,特别是Z∈d 地层发生率达91.34 ;地 形坡度大于25。的山区,在降雨的冲刷作用下容易造成 土壤流失和基岩裸露,是发生石漠化的主要地貌区。 (3)流域内的石漠化主要是自然因素、人为因素 和工业污染等综合作用的结果,石漠化造成水土流失 严重、土壤涵养水源能力降低、生态环境恶化等危害。 滇池流域石漠化治理宜通过控制人为活动和1=业污 染,开展生态修复、农田基本建设、水资源开发利用、 地合理利用、太阳能、农田改造为主,小水池、小水窖、 引泉积蓄为辅;流域东部山区石漠化较重、土地资源 丰富、人口较多,应以人工种草和草地改良为主,小水 池、小水窖、引泉积蓄、小集镇建设为辅;流域南部山 区采石场较多、经济相对落后,以封山育林,退耕还 林,人工造林,坡地改梯地和修建小坝塘、小水池、小 水窖以为主,竖井提水、建造农村自用小水电站为辅; 流域西部山区地形较陡,宜以封山育林、退耕还林为 主,建沼气池、利用太阳能、发展家庭养殖为辅;流域 北部山区为水源区,为了保护水源,减少污染,治理应 农村能源建设、小集镇建设等措施进行综合治理。 参考文献 [1] 云南省地质矿产局.云南省岩石地层[M].中国地质人学出版 社。2008:3—4. E2]饶懿,王丽丽,赵珂.西南岩溶山区石漠化成因及其生态恢复对 策[J].西华师范人学学报(自然科学版),2004。25(4):440— 443. 以封山育林、蓄堵暗河以为主,建沼气池、节柴改灶、 建卫生厕、利用太阳能、建设乡村道路为辅。 [3] 王宇,张贵.滇东岩溶石山地区石漠化特征及成因[J].地球科学 进展,2003,18(6):934—938. [4]陈新梅,张万诚,段玮,等.昆明酸雨特征分析[J].云南人学学报 8 结 论 (1)滇池流域石漠化主要分布在望海山、大板 (自然科学版),2009,31(3):274—279. [5]王宇,杨世瑜,袁道先.云南岩溶石漠化状况及治理规划要点 EJ].中国岩溶,2005,24(3):207—211. Analysis on the desert’S characteristics in Dianchi watershed ZHANG Hua,WANG Yu,CHAI Jin-long (Yunnan geo—environment monitoring institute,kunming,yunnan 650216,China) Abstract:Dianchi watershed iS located in Kunming basin,Yunnan Province.Karst rocky desert is compara— tively developed,with 225.56 km of rocky desert that accounting for about 7.71 9/6 of the total area and 32.69 of the karst area in Dianchi watershed.The deserts mainly 1ocate in Wanghaishan,Dabanqiao— Chenggong,Heilinpu,Haikou,Liangwangshan and Shangsuan etc.Among them,the most serious deserti— fication area iS the district in the northeast of Dabanqiao.The desertification has Ied to detriment as serious soll loss.arable land decrease and soll moisture retention capacity reducing as well as environmental degrada- tion.Through field survey and ETM interpretation,it is found that the desertiifcation is intimately related with natural factors as lithology,karstiifcation,geomorphology and climate,and with human factor,as well as with industrial pollution.To against the genesis of the desertification,the governing measures are put forth,such as ecological restoration,farmland capital construction,water resource exploitation,rural power source construction and sinail town build as well as reasonable use of land. Key words:rocky desertification;distribution characteristics;genesis of the desertiifcation;governing meas— ures;Dianchi watershed;Yunnan 

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