会仙岩溶湿地生态水资源评价

会仙岩溶湿地的水质评价与水化学循环~

一、水化学特征
在会仙湿地及周边补给区共设置了55个水化学监测点（见图3-12），开展湿地水化学的现场调查、监测和研究，并定期进行取样分析。其中10个点进行了枯水、平水和丰水3个不同时期的监测工作，检测内容包含有机物和无机物两个方面的主要指标。
检测结果（表3-4）表明，湿地地表水与地下水水化学类型主要为HCO3-Ca型。
表3-4 会仙岩溶湿地主要水点水化学特征


1）补给区：会仙岩溶湿地南、北部分均为裸露型纯碳酸盐岩溶区，地表落水洞、溶潭，地下岩溶管道、岩溶裂隙发育，大气降水大部分直接入渗补给岩溶地下水，并以快速流的形式补给湿地。除个别地点（如临桂县马面黄铁矿厂附近地下水，，含量较高，水质较差）受人工影响外，地下水属于弱碱性，水中水化学组分含量较低，水质良好。如湿地北部督龙北塌坑、南部李家东北塌坑地下水化学类型主要为 HCO3 -Ca型，pH值为7.16～7.18，矿化度低于230 mg/L，总硬度低于150 mg/L。
2）补给-径流区：该区多为半覆盖型、夹层型碳酸盐岩溶区，地下水主要接受侧向径流和垂向越流渗透补给。该区地下岩溶裂隙、管道发育较平缓，地下水径流相对缓慢。地下水中物质含量及pH值较补给区高，白云石含量虽有所升高，但仍以方解石为主。如九头山东南土坑，pH值为7.04，总硬度、矿化度较补给区都高，分别为194.86mg/L和328.17mg/L，地下水化学类型仍以HCO3-Ca型为主。
3）排泄区：会仙岩溶湿地排泄区多位于覆盖型岩溶区内，主要为孔隙地下水，地下水普遍接受农业灌溉用水回渗补给，无机、有机肥极易随地表水下渗进入地下水，并且地下水流速缓慢，净化能力差。由表3-4 可以看出，除狮子山地下河出口外，七星民井、下渣塘底民井内地下水 pH值、总硬度、矿化度都明显升高，地下水化学类型也变为HCO3 ·Cl-Ca· K型。如睦洞七星村码头湖水中和含量偏高，分别达到0.6 mg/L，0.3 mg/L，水质较差。
二、水质评价
1.地表水水质评价
（1）水质评价标准
本次地表水环境质量评价标准按《地表水环境质量标准》GB 3838—2002对湿地内地表水水质进行评价，依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为5类。
Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。
Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、回游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
（2）水质评价方法
采用综合污染指数法，公式：

会仙岩溶湿地生态系统研究

式中：P为地表水综合污染指数；Ci为某污染物的实测浓度（mg/L）；Si为某污染物的地表水环境标准浓度（mg/L）；n为水质评价因子的数量。
地表水综合污染指数分级标准见表3-5。
表3-5 综合污染指数分级标准


根据地表水环境质量标准，评价因子选有pH值、COD、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、铬、铅共12个。鉴于保护湿地环境的目的，计算时地表水标准浓度按《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅲ类水体标准取值。
（3）水质评价结果
综合污染指数评价结果见表3-6。本次评价的部分地表水点，龙山东出水沟、分水塘、龙山东湿地、督龙北小山（鱼塘）、督龙-龙山湿地及睦洞河源头，均位于湿地中；西官庄清水河及督龙养殖场位于湿地边缘；七星码头位于湿地人口聚集带。由表3-6可以看出，湿地各点地表水体均未达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅲ类水体标准，都已经受到不同程度的污染，超标因子主要是总磷。大部分观测点水质污染指数为0.5左右，略高于标准值0.4，属轻污染范围；其中督龙养殖场、睦洞河源头个别月份水质综合污染指数分别为0.84，0.97，属中度污染；仅分水塘及七星码头个别月份地表水水质综合污染指数大于1，属重污染。
湿地水质污染没有明显规律，原因可能是因为湿地内污染源分布无序。湿地内众多水塘、沼泽地被不同程度开发利用，农业、养殖业的发展都会使湿地水体质量下降（图3-23）。七星码头位于七星村内，生活污水及垃圾排放较多（图3-24）；分水塘受附近水田、鱼塘排水影响，水体流动性差，污染也较严重。
表3-6 会仙岩溶湿地地表水水质综合污染指数评价



图3-23 水体不同程度污染


图3-24 七星码头生活污水质

2.地下水水质评价
（1）水质评价方法
根据《地下水质量标准》GB/T 14848—93将地下水质分为5级。
Ⅰ级（优良水）：适用于各种用途。
Ⅱ级（良好水）：适用于各种用途。
Ⅲ级（较好水）：以人体健康基准为依据，主要适用于集中式生活饮用水及工、农业用水。
Ⅳ级（较差水）：以工、农业用水要求为依据，除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作为生活饮用水。
Ⅴ级（极差水）：不适用于饮用水，其他用水可根据使用目的选用。
地下水质量评价以地下水水质调查分析资料或水质监测资料为基础，可分为单项组分评价和综合评价两种。
本次评价按《地下水质量标准》GB/T 14848—93对会仙岩溶湿地地下水水质分别进行单项组分评价和综合评价。评价方法系采用各监测点的评价因子对应“标准”中规定的5个类型水赋值范围，以“从优不从劣原则”进行单项组分评分（Fi）（表3-7），从而对水质进行单项组分评价。在单项组分评价基础上，综合各因子单项评价分值，利用公式（3-2）和（3-3）计算综合评价指数（F），按照地下水质量划分标准（表3-8）对水质进行综合评价。
表3-7 单项组分各类别对应分值表


表3-8 地下水质量划分标准


综合评价指数F计算公式：

会仙岩溶湿地生态系统研究


会仙岩溶湿地生态系统研究

式中：F为参评因子单项分值Fi的平均值；Fmax为参评因子单项分值中的最大值。
根据资料内容及实际情况，参加评价的水化学项目有：pH，总硬度，Cl-，，F-，，，Cu，Pb，Zn，Cd，Co，Ni，Mn，Hg，Cr6+，As，共17项。
（2）单项评价结果
选取湿地地下水补给区（1个）、径流区（1个）、排泄区（2个）4个典型水样，按照上述评价方法对地下水监测取样点水质状况进行了单项组分评价（表3-9）。
由表3-9可以看出，所有取样点的pH值，F-，Co，Cr6+的评价分值（Fi）均为0，水质优良；总硬度评价分值中，七星民井为3，属于水质较好类型，其余各点均为0，水质优良；Cl-评价分值中，七星民井为1，水质良好，其余站点的评价分值为0，水质优良；含量评价分值中，除七星民井内地下水在个别月份略有升高外，其余评价分值均为0，水质优良；七星民井水内含量较高，评价分值达到10，水质极差，不适用于饮用，而狮子山地下河出口处地下水评价指数个别月份也达到1，需要关注，其他站点评价分值均为0，水质优良；七星民井、狮子山地下河出口两处的地下水中含量在个别月份大幅升高，水质变差，不适合饮用，其余各点水质优良；湿地内各点地下水中Cu，Pb，Zn的含量都较低，属Ⅰ或Ⅱ类水质，水质良好；除小象山地下河出口水中个别月份Cd含量较高、属Ⅲ类水质外，其余各点均属Ⅰ或Ⅱ类水质；七星民井水中Ni含量较高，个别月份评价分值可达10，水质极差，其余各点含量都较低，属Ⅰ或Ⅱ类水质；金全东北溶潭地下水除在个别月份Mn含量较高、水质较差外，其余各点水质优良；湿地内各点地下水中Hg和As的含量都较低，多为Ⅰ或Ⅱ类水质，水质优良。
表3-9 会仙岩溶湿地地下水水质单项评价与综合评价指数


（3）综合评价结果
综合上述单项组分评分值对会仙岩溶湿地4个地下水监测取样点水质状况进行了综合指数评价（表3-9）。结果显示，会仙岩溶湿地地下水水质评价分值在0.74～7.20之间，水质有好有差。总体来看，F值从地下水补给区至排泄区逐渐增大，由无人区向居民区递增。金全东北溶潭位于湿地北部地下水补给区向排泄区（湿地）过渡地带，其综合评价指数仅为0.74，水质优良；七星民井水点位于湿地中央及居民生活区，故其综合评价指数达到了7.17，个别月份更高，水质较差，已不适用于居民饮用；狮子山地下河出口也位于湿地中央的地下水排泄区，综合评价指数也较补给区高，但由于其为地下河系统，水量交换及地下水流速都较快，所以与七星民井的F值相比，数值相对较低。
另外，通过对狮子山地下河出口、七星民井两取样点不同月份的综合评价指数可以看出，前者差值明显大于后者。原因可能是：狮子山地下河出口位于地下河系统内，对降雨响应迅速，出水流量变幅很大，其内各离子含量也随着水量变化而变化，故F值变化较大；而七星民井位于孤峰平原内，地下水水位及流速相对平缓，故F值变幅较小。
3.有机污染分析
2007年10月15～17日，对湿地内主要水体，包括地表、地下河流、湖泊和鱼塘等水体的有机污染进行了检测和取样分析，其中，Q1—Q9水样采于2007年10月15日，WM1—WM8采于2007年10月17日，有3个样品为地下水水点，分别为Q2（峨底地下河出口）、WM1（上村水井）、WM5（七星码头）；其余皆为地表水水体，包括河流、渠道和湖泊、鱼塘的水体。
对地下水水体的有机污染检测采用《地下水质量标准》GB/T 14848—1993进行分析评价，对地表水水体采用《地表水环境质量标准》GB 3838—2002进行分析评价。检测分析结果（表3-10）表明：
1）大部分地表水的大部分单个水质指标达到国家I类水的标准，仅个别水点的少数指标未达到国家标准。
2）未达标的地表水体主要为鱼塘、村庄附近的水体。其中BOD5和COD不合格的有Q5（寺湖中部水体）、Q9（西官庄后头桥养鸭场水体）、WM7（督龙养殖场入口）和WM8（督龙养殖场中央小山北鱼塘水体）；COD不合格的有WM4（督龙-龙山间湖泊沼泽水体）、WM5（七星码头水体）。
3）地下水体单个指标评价多为Ⅲ类水质，但总大肠杆菌群和细菌总数均超标。
鱼塘，尤其是养鸭塘的水体水质总体较差，其水体颜色发绿，藻类繁殖快，部分养鸭塘有时甚至会出现“水华”现象，电导率偏低（如督龙鱼塘为190μs/cm），溶解氧偏低（如古运河西段莫家段为2.9mg/L），总大肠杆菌和细胞总数均很高，COD和BOD5超标。以四塘寺湖为例，2005年寺湖水未受污染前，水体清洁、透明，水质良好，湖泊中有较多不同种类的鱼、虾；但自2006年春天寺湖上游部分水体出租成为养殖场（养鸭约60000只鸭）后，湖泊水体迅速变浊并逐渐发黑，同时带有强烈的腥臭味，富营养化程度升高，湖泊中凤眼蓝由最初的少数几棵迅速繁殖，到2006年秋，凤眼蓝已覆盖了大半个湖泊水体，覆盖度达95%以上，造成水体中极度缺氧，水中溶解氧接近零（0.2），水体中鱼、虾、螺类不能生存，水体中多项水质指标超标。污染物质（包括凤眼蓝死亡后）沉积在湖底，分解、腐化，造成水中有机质含量偏高、湖底沉积淤泥厚达1m以上，湖泊逐渐沼泽化。而地下水中的总大肠杆菌和细胞总数超标也主要与周边的地表水体污染有关。
三、湿地水化学循环——水中溶解物质的迁移与转化
水化学循环与水循环或水文过程密切相关。在湿地“三水”转化的过程中，由于地形、地质和水生物的影响，通常湿地水动力条件、水的物理、化学性质会发生改变，从而导致水中化学物质的迁移和重组。会仙湿地及周边地区为典型岩溶区，主要水化学作用是碳酸盐岩的溶解与沉淀（重结晶）。此外，岩石、湿地沉积物吸附作用和生物生态过程在水化学物质的转化中也发挥着重大作用。
1.钙镁循环与湿地的水质净化
湿地周边裸露岩溶石山地区的大气降雨大部分通过岩溶裂隙转化为岩溶地下水，并将地表的矿物质和碎屑物质带入地下。一方面，最初进入地下含水层的雨水含有大量的空气中溶解的液相CO2 ，液相CO2 与水结合成为碳酸，并分解为H+和；另一方面，方解石（CaCO3）在水中被溶解为和，经水解与水中 H+离子结合形成（白云石与此类似，但溶解强度较小），这两种过程都会导致水体中Ca2+，Mg2+，H+，等离子浓度和矿化度的升高[4]。尤其是在以岩溶裂隙为主的碳酸盐岩含水介质中，由于水与岩石的接触面积大、流速相对缓慢，溶蚀过程充分，碳酸盐岩被充分溶解，如果在枯水季节，地下水流速十分缓慢，长时间的溶蚀作用导致水中离子浓度不断升高，一旦水中上述离子浓度达到饱和状态，即与Ca2+等重新组合形成方解石等。而其余以和等形式随地下水（主要是洪水季节）排出并被带到河流、湖泊盆地后，由于水动力条件和环境发生变化，离解为和，后者与结合形成碳酸钙沉淀，导致水体中，，离子浓度和矿化度（包括硬度、盐度等）减少，这一过程也是湿地水化学循环引起的水质净化过程，在每年雨季湿地中反映明显：每年雨季岩溶地下水把大量在枯水季节溶解的矿物质带入湿地，在湿地中央（如龙山附近）相对静止的水体环境中，随着水化学条件发生变化，在沉水植物的叶面形成一层较厚的钙膜，当钙膜厚度超过植物叶面的承受力时，便从叶面脱落并沉积在湿地底部的淤泥中。与此类似的还有硅酸盐岩矿物的水解和湿地中粘土矿物的形成等。随着水体中化学物质含量的减少，水体本身得到了净化。对会仙湿地各主要水体水质的检测表明，从河流（地下河）上游到下游，或者说从湿地外围到湿地中央，水体中的主要化学成分的含量都有明显的降低（图3-25至图3-28），尤其是水中的矿物质含量、Ca2+、H+、总离子浓度、总硬度、总碱度，表明湿地对降解水体中化学物质的作用明显。而处于湿地水循环中下游的冯家古运河古桥边、七星码头和睦洞湖出口的四孔桥等个别检测点的水大部分化学成分含量都比较高，分析其原因有以下几个方面：
表3-10 会仙岩溶湿地各类水体的有机污染检测结果


1）地球化学背景与地下水的补给：从各个化学成分曲线图上可以看出，分布于岩溶石山（碳酸盐岩）分布区的岩溶地下水中的化学成分含量普遍比湿地分布区地表水体中高。冯家古桥位于古运河与冯家岩溶溢流泉域湿地的交汇口，因此，岩溶地下水的补给可能是造成水中化学成分浓度值较高的主要原因。
2）径流区地球化学背景值的影响：如湿地水在流经白云岩裸露、半裸露地区时其中的Mg2+都有不同程度的升高。
3）人类活动的影响：对于水体中含量较低的化学成分，如微量元素、Cl-和等，其浓度值的变化对人类活动的影响反映最为敏感，造成水中这些化学成分空间分布的无序性。其中，Cl-和在湿地水体中偏高可能与湿地内耕地、鱼塘中使用的农药有关。而有机质含量的变化则与湿地、鱼塘的富营养化程度有关。

图3-25 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线（一）


图3-26 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线（二）


图3-27 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线（三）

2.岩石矿物吸附作用对湿地水质的净化
水质污染包括有毒化学物质和有机物质两种。这两污染物质进入水体后，即参与到湿地的水化学循环中。会仙湿地及周边地区工矿企业较少，污染来源主要为小规模的矿山开采（如马面黄铁矿，凤凰山、斗门和四塘四两山等地的白云岩粉的开采）和鱼塘的肥料及农药。其中，马面黄铁矿（图3-29，图3-30）对周边地区的污染最为明显。

图3-28 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线（四）


图3-29 马面黄铁矿矿山污染


图3-30 马面黄铁矿矿山对地表水的污染（马面圩）

马面黄铁矿位于会仙镇马面圩以北的上村附近。该矿现已停止规模性开采，但仍有小规模开采活动，其排放的尾水以及雨季雨水冲刷尾矿造成的水质污染（地下水中，Zn2+，Mn2+含量较高，pH值较低，属于弱酸性水，水质较差）对下游上村—马面一带的人民生产、生活影响很大。1999年1月27 日，桂林检测站对广西城市供水水质监测网上村饮用井水的水质检测结果中，井水呈黄色，在12 个检测项目中有6 项严重超过了《生活饮用水卫生标准》GB 5749—85，1项超过《地面水中有害物质最高允许浓度》TJ 36—79的标准要求，而电导率检测结果表明，井水为含盐量极高的矿化水，不能作生活饮用水源。2003年9月26日和2007年10月水质复检结果与此类似（表3-11）。2007年我们进行了对比、验证测试，可以看出，由于矿山停止大规模开采，随着时间的推移，污染程度在缓慢减轻，但每年雨季污染仍然严重（水体呈黄红色），井底淤泥仍呈铁锈黄色。当地村民长期饮用此地下水，曾出现多种病状，甚至死亡；矿山尾水也造成下游数百亩耕地粮食产量和质量下降，对当地人民生产和生活造成重大威胁。
但是，矿山污染尾水进入岩溶地下水循环后，污染物质向下游的浓度逐渐降低。如2007年8月检测流经矿山尾矿的表生岩溶泉的pH值为3.0；进入矿生活区的污染地下水pH值为6.0左右，向下游至上村民井水pH值为6.33～6.8，酸性逐渐减弱，到湿地边缘的冯家、狮子山一带，水中污染物质浓度已经不明显，pH值在7.0以上。分析其原因，可能与岩石（矿物）、土壤对水中离子的吸附有关。
吸附是固相与液相接触面之间产生物质交换的一种普遍现象。在地下水与地层岩石、土壤（沉积物）长期接触的相互作用过程中，吸附对地下水化学成分的形成和演化，对溶质（特别是污染溶质）的迁移有重要的控制作用［5］。吸附的机理十分复杂，归纳起来有物理吸附和化学吸附两种。自然界物理吸附（主要依靠表面静电引力吸附液相异性离子）比化学吸附更为普遍，尤其是对于会仙湿地这样的环境，松散沉积物中含有大量的粘土矿物（表面带负电荷），能够较好地、大量吸附水中阳离子，从而净化水质。但本次硫铁矿矿区水质污染主要是在碳酸盐岩基岩裂隙、管道介质的运移过程中被逐步净化，其原因可能与基岩裂隙表面的胶体和裂隙中土壤、地下河中粘土的综合吸附作用有关。
表3-11 会仙马面北东上村水质检测结果


四、湿地生物生态过程对水土地球化学循环的影响
大多数水生植物具有吸收水、土壤（污泥）中的重金属离子、有机污染和吸收水、空气中二氧化碳并释放氧气、调节气候的功能。但是，不同水生植物（群落）在生态过程中的吸收能力有较大差异。
1.水生植物群落与水中溶解氧的关系
2007年4月24日，在会仙湿地的睦洞湖中央龙山附近水域对无水生植物水域、沉水植物分布区水域和挺水植物群落分布区水域3种生境水体中的溶解氧和电导率进行了对比测试。测试仪器采用YSI6820，测试持续时间约10h，测试结果（图3-31，图3-32）表明：

图3-31 睦洞湖不同植物群落水域中溶解氧


图3-32 不同植物群落水域中矿化度

1）水中溶解氧与水温成正比，反映水温对水生植物的生物活动（释放氧气）或对空气中氧气进入水体的过程有较强的影响，但在时间上有滞后现象。
2）沉水植物群落水域的水中溶解氧值最高，挺水植物群落水域的水中溶解氧值次之，无水生植物水域的水中溶解氧值最低。水中溶解氧值的高低反映了植物的造氧功能，但是，挺水植物群落的造氧作用可能更多地体现在对周边空气中氧气的补充。
3）浮水生物群落一般生长在水流速度较慢的准静水环境，一方面其造氧功能主要体现在对周边空气的贡献上；另一方面，静水环境的水质一般较差，多造成浮水生物大量繁殖并覆盖水面（如藻类、凤眼蓝等），因此，水中溶解氧一般较低。如四塘清水江右岸寺湖南部湖面全部被凤眼蓝（又名水葫芦）覆盖（盖度99%），其湖水的溶解氧接近0（表3-12）。
表3-12 浮游植物群落凤眼蓝分布水域的水质参数检测结果（2007年10月）


2.水生植物与电导率（矿化度）的关系
二者关系不明显（图3-32），尤其是挺水植物水域，与无水生植物的水域一样，在中午以后电导率总体呈下降趋势，但沉水植物水域的电导率似乎与温度成反比，是否反映了温度对生物的生物化学活动有影响，还需进一步的观测和试验。
3.几种主要水生植物（群落）的水质净化功能
（1）浮水植物与凤眼蓝群落
湿地水生植物在吸收重金属离子能力方面差异较大。一般说来，吸收重金属离子能力具有沉水植物＞浮水植物＞挺水植物的规律。但一些浮水植物，如凤眼蓝、紫萍（Spirodela polyrhiza）、喜旱莲子草、菹草（Potamogeton crispus）等有较高的吸收水体中重金属的能力，它们的大量出现也指示水体处于富营养化状态。其中，凤眼蓝因为须根很发达，其吸收重金属离子和有机物质污染的能力比其他各种水生植物都强。
凤眼蓝（又名水葫芦）为湿地外来物种，属于浮水植物。其生长在流速较慢的水体中，如湿地湖湾、湖泊、鱼塘或古运河中，尤其在富营养化水体中生长、繁殖迅速，因此，凤眼蓝也是水体富营养化程度的指示性植物。会仙湿地的凤眼蓝主要分布在古运河和清水河流域的寺湖（图3-33）。叶片宽、窄或个体大小反映了水质富营养化程度的高低。
为研究凤眼蓝的生态功能，2007 年在四塘乡寺湖入湖口、上游湖中心（养珍珠，开阔水面，无凤眼蓝）和下游湖（照片，凤眼蓝覆盖度99%）、寺湖出口和清水江进行了水质检测。检测结果（表3-13）表明，寺湖入口的水质污染较轻，寺湖中部的裸露水面（珍珠养殖场、养鸭场）污染较为严重，其各项有机与无机参数的检测均高，但经过寺湖南部生长密集的凤眼蓝的净化，到寺湖出口处各项水质指标都有明显的改善；尤其是对矿物质有机污染和重金属的吸收功能很明显。

图3-33 古运河东段河中凤眼蓝

同时，凤眼蓝对水体环境的负面影响也相当大。快速繁殖、成片状密集分布的凤眼蓝可以堵塞河道、遮挡阳光和隔离水体中氧气的循环，使水中溶解氧缺乏，进而影响沉水植物以及鱼类的生长，大大降低其覆盖范围内的生物多样性。
水龙也是会仙湿地分布较广的浮水植物之一，其一般是从河岸向河中生长。水龙本身对环境没有负面影响，但其为凤眼蓝的生长繁殖提供了相对稳定的繁殖、依托场所。
（2）香蒲、茭白、苦草与水下沉积物对重金属污染吸附能力的比较
为比较不同水生植物及水下沉积物（淤泥）的重金属吸收能力，对会仙湿地内分布最广的建群优势水生植物苦草（代表沉水植物）、香蒲和茭白（代表挺沉水植物）以及水下沉积物（代表水生植物的生长环境）的化学成分进行了分析，结果（表3-14）表明：
1）水生植物中吸收的重金属组分的浓度值普遍比其生长的水下沉积物中低，表明湿地沉积物在水质净化过程中起主导作用，同时反映了沉积物中重金属组分含量对其上植物离子浓度的控制作用，但是，两者之间浓度没有相关变化规律，其中某些植物中个别指标的浓度（如苦草的Cd）还高于沉积物中相应指标的背景浓度，可能反映某些植物的选择性吸收或其生物地球化学作用对特定重金属组分（污染物）有聚集功能（如生物成矿作用）。如香蒲能大量地吸附水及沉积物中的Fe和Mn物质，苦草不仅可以大量吸收Fe和Mn，还对吸收锌、铬、砷、铌等有偏好。
表3-13 浮游植物群落凤眼莲分布水域的水质参数分析检验结果（2007年10）月


表3-14 几种主要水生植物与水下沉积物对重金属污染吸附能力的比较（2007年11月）


2）沉水植物苦草中吸附的重金属组分比水下沉积物少，但与挺水植物（香蒲、茭白）相比，则一般要强几倍到几十多倍；仅有个别指标（如Mn，Mo）例外；其他沉水植物群落（如狐尾草、竹叶眼子菜等）与此类似，并一般生长在清洁、透明度好和流动的水体中，其本身对环境没有负面影响；只有黑藻夏秋因爆发性生长会堵塞河道，影响其他沉水植物的生长，同时也会在一定程度上对水质造成负面影响。
3）3种水生植物中的Fe和Mn物质浓度都比较高，是否与区域背景值有关，或与流域上游的马面黄铁矿排污有关?需要做进一步的研究。

5.2.1 水文观测点布置
由于本研究区内没有设专门水文观测站，本次研究所用到的水文观测数据，是通过临时设置的站点获取的。这些观测站点主要有地表水观测点、地下水观测点、泉水观测点、地表水水质观测点、地下水水质观测点。各观测点类型、数目及分布见图5.8；表5.4。

图5.8 会仙湿地水文观测点布置图


表5.4 会仙岩溶湿地水文观测点统计表

5.2.2 水位特征
5.2.2.1 地表水水位特征
（1）多峰多谷特征明显
总体上看，会仙岩溶湿地地表水水位在观测期内多峰多谷特征明显。从图5.10～图5.13可以看出，每个观测点在水文观测期水位波动都比较频繁，每次较大的集中降雨后一两天，就会出现一次水位峰值，之后便迅速回落。每个观测点的水位峰值均出现在2007年6月中旬，最低值出现在2007年的10月下旬。原因是2007年6月份是2007年内降雨的集中发生期，而10～12月份为2007年的干旱期，其中，10月份将近一个月都未降雨（图5.9），导致观测点水位连续下降。观测点C1（斗门总闸）、C2（古运河东支出口）、C3（莫家古运河）、C4（睦洞河出口）的最高水位分别为147.76m、147.52m、149.30m、147.60m；最低水位分别为146.44m、146.20m、148.10m、144.6m。
（2）水位变幅较大
地表水水位变幅较大，且不同观测点水位变幅相差也较大。观测点C1（陡门总闸）、C2（古运河东支出口）水位变幅相近，约为1.30m；观测点C3（莫家古运河）位于古运河西支，水位变幅约1.20m；观测点C4（睦洞河出口）水位变幅最大，为3.21m。
观测点C3（莫家古运河）下游出口与会仙河相通，会仙河上游筑有多座水坝，水位动态变化受人为控制影响很大，加上古运河淤堵现象严重，故水位变幅较小；观测点C4（睦洞河出口）为湿地水体主要排泄口，加上与相思江连通，受其汛期洪水顶托作用影响，水位变幅较大。
（3）对降雨响应时间较短
通过图5.9～图5.13比较可以看出，湿地水位对降雨响应时间较短。一次大的集中性降雨后24h左右，地表水水位即可达到最大值。降雨停止后，水位即下降，降幅可达0.20m/d。

图5.9 会仙湿地降雨量过程线


图5.10 C1观测点（陡门总闸）水位变化特征图


图5.11 C2观测点（古运河东支出口）水位变化特征图


图5.12 C3观测点（莫家古运河）水位变化特征图


图5.13 C4观测点（睦洞河出口）水位变化特征图

5.2.2.2 地下水水位特征
（1）多峰多谷特征较明显
会仙岩溶湿地松散层地下水水位多峰多谷特征较明显。总体来看，1～3月份为平水期，地下水水位相对稳定；4～8月份进入雨季，地下水水位达到最高，受降雨频率及强度影响波动较大；9～12月份地下水水位不断降低，波动有所减少。从图5.14可以看出，莫家民井2006年最低水位为150.55m，2007年最低水位为150.26m，均出现在每年的11月份。莫家地下水9～11月份水位一般保持在150.5～150.75m，2006年12月～2007年3月中旬水位则略有升高且动态变化较小，一般为150.7～151.10m；2007年3月中旬至8月份，地下水水位抬升及波动增大。从图5.15可以看出，斗门民井地下水水位波动较莫家民井要大，这是因为斗门民井地下水与岩溶地下水有较密切联系。据居民反映，斗门民井井底处有一近南北走向岩溶裂隙，岩溶地下水水量的频繁变化直接影响到上覆松散层地下水水位变化。因此，研究区松散层地下水水位波动与下伏岩溶地下水有着紧密的联系。丰水期降雨频繁，岩溶地下水水量变化较大，导致松散层地下水水位的波动频繁。
（2）地下水水位变幅不均
从表5.5及当地村民介绍分析得出，会仙岩溶湿地内年内地下水水位变幅在0.76～2.20m。其中，松散层地下水水位较低，水位变幅较小，在1.00～1.50m左右，如D1、D2、D4、D6、D9、D14、D15；裸露岩溶区或受岩溶地下水影响较大的覆盖岩溶区的地下水位变幅一般较大，约为2.00m，如D3、D7、D8、D12、D13；另外，D5、D10、D11处地下水与岩溶地下水联系也较密切，水位变幅较小，约为1.00m，原因可能是因为该区位于地下水集中径流或排泄带，地下水补给较充足。

图5.14 观测点D2（莫家民井）地下水水位动态特征图


图5.15 观测点D1（斗门民井）地下水水位动态特征图


表5.5 会仙岩溶湿地地下水水位年内变化统计表（单位：m）


续表

图5.16和图5.17为松散层地下水在洪水期及枯水期地下水等值线及三维图，由该图可以看出地下水的流向，也可以看出其流场受季节影响并不大。部分观测点地下水与岩溶地下水联系密切。因此，该图反映的松散层地下水水位及流场的变化也受到了岩溶地下水的影响。

图5.16 2007年洪水期松散层地下水位等值线及三维图

图中数据单位为m

图5.17 2007年枯季松散层地下水位等值线图及三维图

图中数据单位为m
（3）对降雨响应时间较短
会仙岩溶湿地内，与岩溶地下水联系较为密切的地区，地下水位对降雨响应时间也较短。如2007年4月24日凌晨一点左右降雨58mm，10h 后观测七星村民井水位上涨0.44m，由0.58m上升为0.14m，水质浑浊；12h后观测斗门村民井水位上涨0.40m，由1.55m上升到1.15m，涨幅0.40m。据当地村民反映，七星民井及斗门民井地下水位一般在降雨后10～20 h后即达到峰值。这两个观测点地下水水位上升速度较快，主要是因为该井与岩溶裂隙连通，即孔隙水与岩溶水连通所致。由此可以看出，研究区在丰水期或有集中性的较强降雨时，岩溶地下水对松散层地下水的贡献和影响还是比较大的。
5.2.2.3 水域分布
会仙岩溶湿地内水位的动态变化，直接影响其水域分布。研究区水位动态变化较大，导致湿地水域分布变化较大。图5.18所示为2007年洪水期最高水位及枯水期最低水位时的会仙岩溶湿地水域分布图。2007年，会仙岩溶湿地最大水域面积达到29.5km2，最小水域面积仅为3.8km2。另外，图5.19～图5.23为湿地洪水期与枯水期水情对比照片，更直观地反映了研究区实际情况。从这些资料可以看出，会仙岩溶湿地对洪水的调蓄功能已经变得较弱。影响会仙岩溶湿地调蓄洪水能力的因素主要有：

图5.18 会仙湿地洪水期、枯水期水域分布图


图5.19 睦洞七星村水情变化

（a）洪水期（2007年6月14日）；（b）枯水期（2007年10月14日）

图5.20 睦洞河源头水情变化

（a）洪水期（2007年6月14日）；（b）枯水期（2007年10月14日）

图5.21 分水塘水情变化

（a）洪水期（2007年6月14日）；（b）枯水期（2007年10月14日）

图5.22 睦洞河出口水情变化

（a）洪水期（2007年6月14日）；（b）枯水期（2007年10月14日）

图5.23 渣塘底沼泽区水情变化

（a）洪水期（2007年6月14日）；（b）枯水期（2007年10月14日）
（1）下垫面因素
研究区处于平原分水岭上，中部略高于东、西部，导致水体沿东、西两个方向分流，不易于水体的大量及长时间汇集，降低了湿地调蓄洪水的功能。
（2）河流发育
研究区内发育睦洞河，为湿地水体的主要排泄带。此外，区内还筑有相思埭古运河。古运河沿东西向贯穿整个湿地南部及。近代以来，运河西支由于日久失修，多被淤堵，其排水作用不大，但东支水力坡度较大，其排水能力依旧较强。除干旱月份断流外，常年有水从由古运河东支流出。
（3）人为破坏
多年来，当地居民为促进农业、养殖业发展，处处开荒，筑堤围塘，修建沟渠。湿地原有的具有较强蓄水能力的草根层、腐殖层被破坏，不仅调蓄功能进一步降低，其水文循环也遭到了破坏。
（4）岩溶发育
岩溶发育主要影响了湿地对地下水调蓄能力。岩溶发育可以使地下水在较短时间内迅速汇集，转化成地下径流排泄至地表或河道。
会仙岩溶湿地调蓄功能的破坏会导致湿地的衰退，保护湿地就必须要加强湿地的调蓄功能。建议从两方面入手：首先要改变人为活动对其的影响，减少和控制人们对湿地进一步的破坏，并逐步修复以前对湿地所造成的破坏，例如退耕还草等；其次是通过修建水利工程来控制湿地水位及水域淹没范围。
5.2.3 流量特征
5.2.3.1 地表水流量特征
（1）水源补给以雨水补给为主
观测点C2（古运河东支出口）、C4（睦洞河出口）分别为会仙岩溶湿地东、西两向的总出口，其流量变化反映了其内部水量的变化。由图5.24，图5.25可以看出，研究区水源补给以雨水补给为主，在时程上雨水与流量有较好的对应关系，不同强度的降水都会引起河水流量不同程度的增大。

图5.24 观测点C2（古运河东支出口）流量与降雨过程


图5.25 观测点C4（睦洞河出口）流量与降雨过程

湿地水量尽管在平水和枯水期仍以地下水补给为主，但这部分水源占次要地位，雨水补给为其水量的主要补给来源。
（2）对降雨响应时间较短
以雨水补给的河流水量对降雨响应时间都普遍较短。由图5.24和图5.25可以看出，会仙岩溶湿地河流对降雨响应时间范围是1～3d。其中，观测点C2流量与降雨对应关系最紧密，流量达到峰值的滞后时间仅为1d，观测点C3则为2～3d。
观测点C2为古运河东支出口，运河东支的集水区（狮子岩、冯家、黄毛一带）面积较小且地势相对较高，蓄洪能力较差，降雨后水量会很快集中排泄于古运河内，所以古运河流量往往在降雨24 h内会急剧增大；睦洞河发源于睦洞湖，为湿地主要蓄水区，由于蓄水作用影响，睦洞河流量变化往往相对滞后。
（3）径流年内分配不均
径流年内分配主要取决于补给水源。会仙岩溶湿地水源补给主要为雨水补给，导致其径流年内分配不均。研究区径流主要集中在5～7月份，占全年径流量70%。湿地降水主要集中在4～8月，占全年降水量的80%。年内径流分配与降水关系密切。
5.2.3.2 地下水流量特征
（1）泉流量动态变化特征
会仙岩溶湿地内的泉点可以分为三种类型：非岩溶泉、岩溶泉。其中，非岩溶泉出露于覆盖岩溶区，岩溶泉出露于裸露岩溶区。研究区内泉点类型及枯水期流量见表5.6。由于研究区的泉点均位于湿地低洼沼泽区或水渠河流河床上，无法测得洪水期的流量。另外，泉点Q5、Q6及Q10作为补给水源，被当地居民圈围起来用作养殖水塘，泉水流量也已无法测得。

表5.6 会仙岩溶湿地泉点流量统计表

由表5.6可以看出，在平水期及枯水期，研究区岩溶泉的流量均为零；非岩溶泉的流量较小且差别不大，均小于5.0L/s，且常年不干，逢特干旱年份，成为附近居民的主要水源。虽然对会仙岩溶湿地泉点流量未能进行全面和长期观测，但通过对冯家东沼泽岩溶泉（Q4）进行观测得出，枯水期其流量为零，丰水期其流量可达111.0 L/s。这说明研究区内岩溶泉点流量与大气降雨关系密切，年内流量动态变化较大。
（2）伏流流量动态变化特征
伏流发育于狮子岩一带，流量动态变化较大，与大气降雨关系密切。雨季时伏流出水流量较大，最高水位可高于洞底1.50～2.00m；平水期、枯水期流量一般较小，若连续数月不下雨，则会出现断流，一年内断流时间可达1～2月。2007年6月28日测得该伏流最大出水流量1500L/s，2006年10月27日与2007年12月5日两次观测到地下河断流。
5.2.4 水质特征
5.2.4.1 地表水水质特征
（1）评价方法
本次地表水环境质量评价标准按《地表水环境质量标准》GB3838—2002对会仙岩溶湿地内地表水水质进行评价，依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：
Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。
Ⅲ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、徊游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
Ⅳ类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
地表水水质评价方法采用综合污染指数法，公式如下：

岩溶地区地下水与环境的特殊性研究

式中：P为地表水综合污染指数；Ci为某污染物的实测浓度，mg/L；Si为某污染物的地表水环境标准浓度，mg/L；n为水质评价因子的数量。
地表水综合污染指数分级标准见表5.7。

表5.7 综合污染指数分级标准表

根据地表水环境质量标准基本项目标准限值表1，评价因子选有pH值、COD、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、铬、铅共12个。鉴于保护会仙岩溶湿地环境的目的，计算时地表水标准浓度按《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）的Ⅲ类水体标准取值。
（2）评价结果
地表水取样点共9个，评价结果见表5.8，取样点分布及评价结果分区见图5.26。

图5.26 会仙岩溶湿地地表水水质分区图

评价结果表明：该区9个观测点，均未达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）的Ⅲ类水体标准，属轻度污染。水质超标因子主要是为总磷。大部分观测点水质污染指数为0.5左右，略高于标准值0.4，属轻污染范围；督龙养殖场、睦洞河源头个别月份水质综合污染指数分别为0.84、0.97，属中度污染；仅分水塘及七星码头个别月份地表水水质综合污染指数大于1，属重污染。从污染分区来看，研究区中度污染及重污染区多为受人为影响严重的地区。七星码头位于睦洞七星村居民区内，此处地表水受生活污水及生活垃圾污染严重；督龙养殖场为养殖塘，污染也较严重。

表5.8 会仙湿地地表水水质综合污染指数表

综合分析来看，会仙岩溶湿地内地表水不符合生活用水的标准，七星码头及督龙养殖场的水体不适合发展水产养殖业，只符合农业用水、一般工业用水、人体非直接接触的娱乐用水及一般景观的要求。
湿地地表水质与湿地生态系统密切相关，水质恶化会导致湿地水生生物种类及数量的较少。改善会仙岩溶湿地地表水水质可以从以下两个方面进行：首先，禁止当地居民向水体内排放生活污水及农药残留物，倾倒生活垃圾；其次，控制人们大面积围塘养鱼，拆除围塘堤堰，提高保护区居民及周边地区居民保护水资源的环保意识。
5.2.4.2 地下水水质特征
（1）评价方法
根据《地下水质量标准》GB/T14848—93将地下水质分为五级，依次为：
Ⅰ级（优良水）适用于各种用途。
Ⅱ级（良好水）适用于各种用途。
Ⅲ级（较好水）是以人体健康基准为依据，主要适用于集中式生活饮用水及工、农业用水。
Ⅳ级（较差水）以工、农业用水要求为依据，除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作为生活饮用水。
Ⅴ级（极差水）不适用于饮用水，其他用水可根据使用目的选用。
地下水质量评价以地下水水质调查分析资料或水质监测资料为基础，可分为单项组分评价和综合评价两种。
本次评价按《地下水质量标准》GB/T14848—93对会仙岩溶湿地地下水水质分别进行单项组分评价和综合评价。评价方法系采用各监测点的评价因子对应“标准”中规定的五个类型水赋值范围，以“从优不从劣原则”进行单项组分评分（Fi）（表5.9），从而对水质进行单项组分评价；在此基础上综合各因子单项评价分值，利用公式3.2、3.3得出综合评价指数（F），按照地下水质量划分标准（表5.10）对水质进行综合评价。

表5.9 单项组分各类别对应分值表


表5.10 地下水质量划分标准

根据资料内容及实际情况，参加评价的水化学项目有pH值、总硬度、Cl-、 、F-、NO3-、 、Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni、Mn、Hg、Cr6+、As，共17项。
其中综合评价指数F按下式计算：

岩溶地区地下水与环境的特殊性研究

式中：F为参评因子单项分值Fi的平均值；Fmax为参评因子单项分值中的最大值。
（2）评价结果
按照上述地下水水质评价方法，首先对会仙岩溶湿地4个地下水监测取样点水质状况进行了单项组分评价，在此基础上，进一步进行了综合指数评价（表5.11；图5.27）。

表5.11 会仙湿地地下水水质单项评价与综合评价指数表


图5.27 会仙岩溶湿地地下水水质分区图

研究区地下水水质观测点较少，调查的地下水类型包括岩溶地下水及松散层地下水。评价结果表明：会仙岩溶湿地地下水质评价分值在0.74～7.20 范围内，水质有好有差。其中，文全东北溶潭位于湿地北部裸露岩溶区，综合评价指数为0.74，水质优良，符合Ⅰ类标准；其余各点均位于覆盖岩溶区，综合评价指数均小于4.25，符合Ⅲ类标准，适合作为集中式生活饮用水及工、农业用水，只有七星民井位于覆盖岩溶区，综合评价指数达到了7.17，水质较差，接近Ⅴ类水质标准，已不适用于当地居民饮用。
地下水水质问题就是当地居民生活用水安全问题，因为研究区内居民的饮用水源均为地下水。综合来看，除睦洞七星村附近地区外，研究区绝大部分地区居民的饮水安全是有保障的。当地有关部门应引起重视，并采取相应措施为当地居民寻求符合饮用标准的水源。

一、水资源评价范围

会仙岩溶湿地水系统构成复杂，涉及范围广。本次选择会仙岩溶湿地核心区，开展湿地水资源的调查与评价。

会仙岩溶湿地核心区包括清水江流域、睦洞湖、分水塘、莲塘和秦塘湿地等，具体范围为：西部以太平河（相思江）、会仙河为界，北部以地表分水岭（也是地下水分水岭）为界，东部以良丰江为界，南部按地表分水岭圈定。由此圈定的水资源评价区总面积为186.06km²。

二、水资源调查与评价方法

本次湿地水资源的调查与评价是在湿地水文地质遥感解译与地面区域调查的基础上，依托湿地已有的主要水文站的长期水文观测资料，并在核心区内选择具有代表性地段（包括岩溶泉口、岩溶地下河出口、河流控制性断面），建立湿地生态水文与水资源观测站（网）（长期或短期）（见图3-12），开展定期的水位观测与测流，并由此厘定水资源评价的各项参数。

湿地水资源结构由水资源输入、输出和结构性蓄（持）水、生态需水等主要部分组成。湿地的水资源状态取决于湿地水的输入（补给）与输出两大因素之间的平衡。水文过程稳定、生态保持良好的湿地，其水的输入（补给）与输出应该保持相对平衡状态；水输入量大于输出量的湿地处于演进状态，水域面积逐年扩大，地表、地下水位逐步升高，湿地生态逐步改良；相反，湿地水域面积逐步缩小，生态环境将逐步退化，直至衰竭。

会仙岩溶湿地地表、地下水文结构极端复杂，加上湿地区内人口密集，人类活动（包括修建储（引）水工程、泄洪导流渠道、耕地和鱼塘占用湿地及作物耗水与人畜用水等）改变了地形、地貌和水文结构及水量的均衡关系，使其水资源的结构十分复杂。按照2006年至2008年对湿地的调查结果，其核心区水资源结构可以概括成如图3-34所示。湿地水资源量评价采用如下计算方法：

会仙岩溶湿地生态系统研究

式中：W_o为湿地水资源输出量，包括湿地输出的水径流总量（W_so，W_go）和湿地水面蒸发量W_e等；W_i为湿地水资源输入量，包括大气降水W_p，会仙河等外源水补给W_i外，青狮潭补水W_i青等；W_eq为湿地生态需水量（可利用水资源量），包括工农业用水W_用和生态需水W_eq等。

图3-34 会仙岩溶湿地水资源结构模式

1.水资源输入

会仙岩溶湿地核心区水资源输入主要是大气降水，其次是核心区外围外源水补给和青狮潭水库补水三大部分。

（1）大气降水

会仙岩溶湿地位于北回归线附近，属于典型的中亚热带季风气候。这里地处广西多雨地带的桂北暴雨中心南缘，降水量充沛，多年平均降雨量（1951～2008年）为1890.4mm，年平均最大降雨量为2452.7mm，年平均最少降雨量为1313.3mm。按照水资源评价区总面积186.06km²计算，大气降水总量W_p为351727824m³。

（2）青狮潭水库补水

青狮潭水库对会仙岩溶湿地的补水主要通过北部青狮潭水库西干渠马面支渠及其众多分支渠道实施补水。补水主要用于湿地分布区内的农田灌溉，部分成为鱼塘用水或湿地的生态需水。

马面支渠系青狮潭水库西干渠的主要支渠，次一级分支渠道可及整个湿地，包括四塘乡峨底—全洞—西官庄的清水江流域，会仙镇督龙—马面—莲塘、秦村、芬塘和会仙以西等地。但是，由于青狮潭水库西干渠马面支渠补水流量有限，尤其是农忙季节还需要与其他地区分享西干渠的水资源，因此，马面支渠属于管制性补水，农忙季节（每年4～10月）实际的补水天数平均每月不足15天，加上渠道上段沿线渗漏和分流，农忙季节补水实际只能到达督龙一带，在峨底-督龙渠段通过多个出口（或次一级渠道）排向湿地，但补水量并不稳定；而督龙以南、以西、以东的陡门、马面、会仙和莫家等地的渠道长期无水补给而处于废弃状态，部分渠段已遭受严重受破坏。

根据2006～2007年对区内青狮潭西干渠对湿地补水的调查和不定期测量结果（表3-15），选择渠道进入湿地核心区入口附近的四塘峨底隧道旁、赵家南部的流量测量结果，计算的渠道年平均补水流量为0.805m³/s，每年为湿地补水天数按照农忙季节平均107天、农闲季节平均151天，计算青狮潭水库对湿地的补水总量为：

会仙岩溶湿地生态系统研究

表3-15 青狮潭水库西干渠马面支渠流量实测

（3）南部驾桥岭碎屑岩山区外源水补给

会仙岩溶湿地外源水输入包括两部分，一部分为太平河通过清水江入相思江的过境洪水，另一部分为会仙河通过睦洞湖的过境洪水及枯季的引水。过境洪水在短期内会再次排出湿地。本次水资源评价中所指的外源水是指来源于西南面会仙河，通过拦河坝和引水渠道补给湿地的水资源量。

会仙河发源于驾桥岭背斜北部，临桂县六塘乡小江附近，源头建有小江车计岭水库、小江水库等。会仙河从临桂六塘乡广洞、会仙镇干上进入会仙岩溶湿地平坦的峰林平原区后，河流坡度小，河流呈九曲十八弯的形态穿越湿地西部边缘于四塘乡江头附近汇入相思江。由于地势平坦，洪水季节会仙河泛滥，大量洪水通过低洼沟谷排向会仙湿地的腹部，包括睦洞湖、分水塘、渣塘底和莲塘等，使会仙湿地成为会仙河实际的泄洪区；平、枯水季节，由于会仙河水位较低，河水不能自流到湿地，但当地群众在河道内建设有梯级的拦河堤坝，或提高水位并沿泄洪低洼沟溪修建渠道引水，或蓄水并修建提灌站（或临时抽水站）提水后通过渠道引水，主要灌溉会仙河右岸的湿地内耕地或补给鱼塘用水，部分盈余水通过渠道补给湿地。从会仙镇同助（下贝）至高桥的会仙河段，共建有13座拦河坝、4个提灌站和相关灌溉渠道、13条引水渠道（直接从会仙河拦河引水）和1条古运河（洪水季节洪水倒灌入湿地）（表3-16），还有更多的临时性抽水设施。因此，从某种意义上讲，会仙河也是会仙岩溶湿地的重要补给水源。

表3-16 会仙河拦河坝、提灌站和引水渠道

续表

以上众多的水利工程，大部分首先是用于农田灌溉、鱼塘用水和人畜饮水，农田灌溉季节即便有盈余的水间接补给湿地，补给水量也十分有限，但雨季洪水泛滥短时间补给湿地的泄洪水量比较大。其中一年大部分时间能直接补给湿地的引水渠道仅有17号、18号、21号、25号和26号等少数引水渠道。本次仅对位于睦洞七星码头（来源于蒋家、新村附近拦河坝附近的17号、18号和20号引水渠道）、山尾西部会锦公路与会仙引水渠道交汇点（来源于会仙、下堽贝拦河坝附近的21号、25号引水渠道）和潘家西会锦公路与九图-潘家（来源于干上附近的26号引水渠道）渠道断面进行了不定期水文观测。测流结果见表3-17。

表3-17 会仙河引水渠道流量测量结果

续表

由此计算出的各渠道对湿地的直接补给水量如下：

1）睦洞七星码头会仙河引水渠道：年平均流量0.035m³/s，年补给水资源总量为：0.035（m³/s）×365（d）×24（h/d）×60（min/h）×60（s/min）=1103760m³。

2）下堽贝-会仙-大源头引水渠道（图3-35）年补给水资源总量（采用分时段计算方法）为7147823m³。

图3-35 下堽贝-会仙-大源头引水渠道2007年流量曲线

3）会仙九图-潘家引水渠道（图3-36）年补给水资源总量（采用分时段计算方法）为15912346m³。

图3-36 会仙九图-潘家引水渠道2007年流量曲线

以上各引水渠道对湿地的直接水资源年补给总量（未包括其他引水渠农田灌溉水间接补给湿地和洪水泛滥补给湿地的水资源）W_i外为24163929m³。

2.水资源输出

主要包括湿地水输出（径流总量）和蒸发等。

湿地核心区的河流输出口众多，虽然在本次研究中对一些主要河流、水点进行了观测和测流（图3-37），但由于没有建立相应的水文监测站，缺乏系统的水文实测资料。因此，其水资源输出（即排出湿地核心区的水径流）总量W_径依据位于湿地边缘的良丰水文站和凤凰水文站的流量测量资料推算为182008705m³。

图3-37 清水河睦洞河流量曲线

湿地核心区的水资源蒸发主要是指河流、湖泊、沼泽、鱼塘和水田的水面蒸发。本次水资源评价将土壤和植被的叶面水分蒸发作为湿地生态需水来考虑，不列入蒸发量的计算中。对岩溶地区，由于降水快速入渗补给地下，其蒸发量在本次研究中也不纳入评价中。因此，湿地核心区蒸发总量采用如下公式计算：

会仙岩溶湿地生态系统研究

式中：W_e为湿地核心区蒸发总量；S_w为湿地核心区水域总面积（包括河流、湖泊、沼泽、鱼塘和水田的总面积）；V_e为单位年平均蒸发量（本次采用1569.7mm）。

2007～2008年采用了以遥感计算机分类为主、配合实地路线调查和点上验证的方法，对会仙湿地核心区内各类湿地现状与面积进行了调查和统计，调查结果表明，2006年11月湿地核心区水域总面积为58.2km²（表3-18）。

表3-18 2006年11月会仙湿地核心区各类湿地遥感调查统计

根据以上数据，采用公式（3-5）计算的会仙岩溶湿地核心区蒸发总量为91356540m³。

由此计算的湿地核心区水资源输出总量为273365245m³。

3.湿地工农业用水需求分析

会仙岩溶湿地工农业用水主要包括城乡生活用水、工业用水、农业用水等几个方面。根据桂林市社会统计资料^［6］和前人对桂林市附近地区需（用）水现状的调查、统计和研究^［7］，对会仙岩溶湿地核心区的用水分析如下：

1）生活用水：会仙岩溶湿地核心区人口约5万，其中乡镇非农业人口约7000人。根据桂林市社会统计资料^［6］，2009年城镇人均生活用水量按照327.96L/d计算，农村人均生活用水按照124.5L/d计算，会仙岩溶湿地核心区内年生活用水总量为2791965.3m³。但是，区内广西师范大学、桂林旅游专科学校和桂林理工大学等大专院校在雁山的校区内学生、教职员工的生活用水未统计在内。校园生活用水需求及其对湿地的影响有待进一步评价。

2）城镇工业用水：会仙岩溶湿地核心区的工业主要有临桂县工业集中区，其余为位于各乡（镇）城区的乡镇企业。2008年区内工业总产值估计大约为8亿元左右。按照桂林市300m³/万元的城镇工业用水定额计算，区内的城镇工业用水总量约为24000000m³。

3）农业用水：临桂县是广西桂林主要的农产品生产区，会仙岩溶湿地又是临桂县主要的农业生产区。农产品类型主要有种植业、养殖业、果林产业等。涉及的土地利用类型主要有水田、旱地（水浇地，含菜地）、鱼塘与养殖场、林地、果园等。根据2006年对湿地核心区农业遥感土地利用调查的统计结果，结合对桂林市周边地区不同农业种植、养殖类型的农业用水指标的统计分析，对区内各类农业用水量及农业用水总量进行分析，计算结果见表3-19。

表3-19 2006年会仙岩溶湿地核心区农业遥感调查统计及用水需求分析

以上3项的湿地用水总量W_用为90000533m³。

4.湿地生态需水和水资源评价

除上述湿地用水（包括部分为生态需水）外，湿地的生态需水还包括以下几个主要部分（可称为湿地的直接生态需水）：

1）湿地植物，包括湿地内各类湿生植物、水生植物（挺水植物、沉水植物和浮水植物）群落，生长所需要的水资源量。此类需水包括植物生长所需要的生理需水（植物茎流量）、叶面蒸腾水分等。

2）湿地的畜、禽生活需水。

3）湿地土壤持水，尤其是沼泽地土壤维持饱水状态所需要的水资源量。

4）保持湿地当前水位、面积所需要的水资源输入。

鉴于会仙岩溶湿地植物和动物资源类型的多样性、分布的复杂性、土壤结构的复杂性，本次调查尚难以查清上述湿地直接生态需水的详细需求，因此，将会仙岩溶湿地核心区内上述直接生态需水量的计算进行简化，即将其多项需水指标作为一个整体——直接生态需水进行统一考虑，即假定当前湿地的生态现状为水资源供需基本平衡，以此来计算当前湿地核心区的当前直接生态需水量。

根据上述对湿地核心区水资源结构的分析，按公式（3-4）可以列出如下湿地核心区目前可直接用于生态用水的总量W_eq计算公式：

会仙岩溶湿地生态系统研究

当湿地可利用水资源量少于湿地生态需水时，湿地处于退化状态，湿地的水域面积将逐步减小，湿地地表、地下水位逐步下降，湿地植物与动物的栖息地压缩，生态逐步退化；当湿地可利用水资源量大于湿地生态需水时，湿地处于演进状态，湿地水域面积稳步增加，生态环境逐步改善。

但是，事实上当前湿地是处于逐步退化，即水资源供需处于亏损状态。因此，湿地的生态补水是十分必要的。当前，湿地不同地区的水位（地表、地下水位）并不完全一致。在湿地核心区中央，如分水塘、睦洞湖，地表、地下水位比较高，一般枯水季节在海拔149.0m左右，水深0.3～0.7m，丰水季节水位在海拔150.0m左右，洪峰水位甚至可达151.0m左右；而在湿地的东、西相思江河谷和良丰江河谷，枯水季节地下水位通常在海拔147.0m以下，地表水位在海拔148.0左右，洪峰水位可达150.0m左右。但总体来看，湿地的枯水与丰水季节的水位平均存在1～2m的水位差。如果将现有湖泊（含沼泽地）常年水位提高1m，使湿地逐步恢复并保持良好的生态环境状态，则所需要再增加的湿地水资源量（湿地持水量）为：

会仙岩溶湿地生态系统研究

式中：H为湿地水位增加值，m；W_r为湿地需要增加的持水总量，m³；S为湿地水域面积，m²。

S采用2006年卫星资料，通过遥感调查分析获取的面积（不含水田）29180457m²。由于水深增加后水域面积相应增大，需乘以1.3的系数。由上述公式计算的W_r结果为37934594.1m³。如果再考虑湿地今后植物增加和畜禽总量增加的生态需水以及广西师范大学、桂林旅游专科学校和桂林理工大学等大专院校在雁山校区内的学生、教职员工的生活用水等，湿地缺水现象将更加明显。对湿地进行生态补水，恢复湿地生态是十分必要的。

针对会仙岩溶湿地的水文地质结构、湿地演化历史和水文时空变化特点，其生态补水措施以分段建坝蓄洪为主要手段，其次有引外源水（主要是青狮潭西干渠补水）、跨建渠道、跨河流引水（引太平水补清水江）等几种方案。此外，生态水系统修复措施还包括湿地外围汇水区的生态环境修复（重点是植被恢复及植被结构改良、上游建补水蓄水工程（水库））等。

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