中国西南岩溶生态系统亚区、小区的划分
中国地质科学院岩溶生态系统与石漠化治理重点开放实验室2008年组建，依托于中国地质科学院岩溶地质研究所，重点实验室主任为蒋忠诚研究员，学术委员会主任为袁道先院士。
重点实验室主要研究方向：揭示岩溶生态系统的结构、功及其运行规律，科学分析我国岩溶区石漠化、水土流失、植被退化等主要生态问题，探索脆弱岩溶生态系统石漠化综合治理、水土保持和植被恢复与重建的模式及技术。目前已经在广西建立了平果果化、马山弄拉、桂林会仙等野外研究与示范基地。
2008年实验室主要承担了包括国家科技支撑计划课题“喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究”，国家自然科学基金项目“西南峰丛岩溶山区生态环境调蓄表层岩溶水的功能典型研究”，水利部、中国科学院、中国工程院联合启动的项目“西南岩溶石漠化区水土流失与生态安全综合科学考察”，广西重点科技攻关项目“岩溶峰丛洼地生态重建技术与示范”等在内的纵横向科技项目14项，发表论文20余篇，获省科技进步二等奖一项。
实验室不但在岩溶生态基础研究、石漠化综合治理技术方面取得创新性研究成果，而且取得了石漠化地区生态重建的显著示范效果，指导了典型岩溶脆弱生态地区的贫困农民有效增加收入，走上了富裕的道路。
岩溶石山地区水土流失途径示意图
广西岩溶生态区脆弱性评价结果图
邹胜章1，2，梁彬1，2，陈宏峰2，裴建国1，2
（1.中国地质大学，北京 100083；2.中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 541004）
基金项目：国土资源部地质调查项目（200310400043、200310400044）；国家科技攻关项目（2002BA901A13）的部分成果。
作者简介：邹胜章（1969—），男，副研究员，主要从事岩溶资源与环境工程方面的研究工作。
摘要：西南岩溶区居民主要采用溶井、水柜与水窖等三种模式进行分散式供水，其水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。在大量调查与实际工程基础上，本文通过对西南岩溶区分散式供水模式进行了总结，分别对三种供水模式的地区适宜性进行了分析，并对各种模式的设计思路、设计参数与施工中的注意事项进行了详细论述，并结合实际工程给出了设计示意图。最后，对分散式供水目前存在的主要问题——水质安全进行了分析，并提出了相应的措施。
关键词：岩溶区；分散式供水；水窖；水柜；溶井
水是人类赖以生存及从事生产不可缺少的宝贵资源，也是生态系统中一项活跃的影响因子。赋存于地面以下的地下水，因其水质好、分布广、供水稳定等特点，已经成为人类社会生产和生活中重要的供水水源。岩溶地下水资源是岩溶区主要的供水水源，在许多地方甚至是唯一的淡水水源。在欧洲，超过50%的饮用水由岩溶地下水供给［1］。可见，岩溶水资源在社会经济发展中的地位与作用十分重要。
尽管我国西南岩溶区年平均降雨量都在1100mm以上，区域的水资源总量非常丰富（见下表）［2］。但是由于多种原因，造成该地区水资源短缺：①特殊的地表-地下双层结构的地质环境［3］，加上地形高差大、岩溶强烈发育、地表土层薄、植被少以及土层渗透性强、水涵养能力小，导致岩溶区地表水缺乏、地下水深埋，水资源开发利用成本高、难度大，造成“人在山上走，水在脚下流”这一无奈的局面，径流稀少；②降雨的季节性很强，雨量年份分布极度不均匀，连续4个月的降雨量（5～8月或6～9月）占全年降雨量的60%～70%，常形成夏季洪涝、冬春干旱的特点；③该地区地理条件特殊，土地小块而分散，居民零星分布，没有条件建设大型水利工程。可见西南岩溶山区不属于资源性缺水，而是季节性缺水、工程性缺水［4］。
西南部分地区地下河流量统计表
据不完全统计，仅广西39个岩溶石山县就有240万人口、202万头牲畜缺水，且缺水人口在地理分布上较分散，大多以500人以下的缺水为主，尤其是峰丛山区缺水更突出，人口分散也更为明显，加剧了大型集中式供水难度。西南岩溶山区季节性、工程性缺水已经成为制约当地社会、经济发展的主导因素。
为解决西南岩溶山区人、畜饮水困难，通过多年的探索，结合当地地貌区位和水资源特征，分别开发出了多种适合于西南岩溶山区分散供水的供水模式，概括起来主要有溶井、水柜与水窖，水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。以下就这三种主要供水模式的特点、适用条件、设计方法以及存在的问题进行论述。
1 水窖供水
1.1 适用条件
水窖在云贵高原峰丛山区多见，主要用于地势较高、地表垂向岩溶极为发育的峰丛山区分散人、畜的供水。该区在水文地质上属于地下水补给区，降水多沿垂直裂隙入渗，只有在雨季大雨期间才可形成地表径流，无表层岩溶泉，降水是该地区唯一的水资源来源。
近年来在西南岩溶山区开展了大规模的雨水集蓄与利用，广西、贵州、云南的很多地方已经在政府的组织下兴建了为数众多的水窖，有效地解决了岩溶山区的人、畜饮水和灌溉用水，极大地促进了生活经济的发展。
为便于收集雨水，水窖都修建于地面以下（图1），每个水窖在地表都有一条专门用来收集雨水（屋檐水及地表径流）的沟渠（图2）［5］。因需要储藏水源，水窖容积较大，一般20～30m3，大的可达50m3以上。
图1 家庭小水窖
图2 集雨工程（小水窖）平面示意图
（据肖厚军）
1.2 设计思路
为使水窖水质得到保障，一般将水窖设计成深埋于土体的、密封的、带集雨坪的圆柱形或方形水池（图2），其优点是：①水窖埋于土体，近似于一个微型地下水储存系统，对水质有利；②水窖不易遭人为破坏，经久耐用；③水窖密封，污染物不会落入窖内，且由于密闭不透光，水体内微生物不易生存繁衍；④采用人工集雨坪集流，可使降雨进入水窖前免受污染。设计重点是通过对水质的控制，使水窖能得以有效地使用，并且便于维修。水窖容量依据缺水时间、用水人口、用水定额等参数共同确定。
1.3 水窖有关参数的确定
（1）水窖容积公式为：V＝N×I×T。式中：V为水窖容积；N为用水人口数；I为用水定额，依据国家规范结合实际取值为40L/（人·日）；T为连续缺水时间，根据实际缺水时段确定。在实际设计中，水窖容积还应该考虑畜禽用水。
（2）水窖规格的确定。家庭小水窖直径2～3m较为理想，水窖有效盛水深度一般在4m左右。
（3）集雨坪的确定。由于人、畜饮水小水窖对水质要求高，在设计中宜采用人工水泥集雨坪，其主要作用是收集雨水，同时可兼作农户晒场。其公式为：V＝FP（1-η）。式中：F为集雨面积；η为蒸发、集流等造成的降雨损失系数，一般取0.3；P为降雨量，取值依据实际情况确定。如实测降雨量为1500mm，F取值30m2，采用长方形布置，规格为6m×5m。为更有效地集流，集雨坪边缘设置50mm高的围水线。
水窖的设计除了需要考虑储水的体积外，还需要充分的考虑水质问题。在设计建造时，可以进行一体化建设（图3），以保证水窖水质安全。
图3 家庭水窖设计剖面图
1.4 施工要点
施工中应注意以下三点：①窖址应选择在坚实的地基上，位置应高于人居住的房屋，便于放水取用；②水窖盖板要留进出孔，用以对水窖进行检修和清洗，同时便于当窖内水位太低时能用吊桶取水；③雨季来临前要对水窖进行消毒，以防止窖水水质恶化。一般地，窖水水温可保持在4～7℃，除大肠杆菌超标外，其他大多数指标都在国家饮用水水质标准允许范围内。
1.5 水窖的效益分析
据对受益农户的跟踪调查，大部分农户由几代人的用水靠人背马驮变成用上了自来水，既改善了水质又节省了劳动力。据测算，农户修建小水窖后，每户每年至少可节省用于背水的120个劳动工日，这些节省下来的劳动力用于外出务工或就地发展生产，按较低的人均日收入10元计算，户均年增收或创收可达1200元以上，小水窖的投资回收期仅14年。若以30年的使用寿命计算，投资效益比可达1∶22，长期经济效益十分可观。若在山区农业灌溉中广泛推广使用小水窖，可在很大程度上改善农业生产条件，改变山区农业靠天吃饭的局面，使农作物产量有较大幅度的提高，这对于加快山区贫困农户的脱贫步伐、发展农村社会经济具有十分重要的意义。
2 溶井供水
2.1 适用条件
溶井主要适用于峰丛洼地底部及溶丘谷地边缘，为区域性地下水径流区。该区无地表泉水出露，但有地下河经过；溶井实际上属于地下河管道天窗，因地势较低，地下河水从天窗中涌出而成（图4）。可见，溶井的建设条件是比较苛刻的，只有在适宜的地方才可建造。
2.2 溶井设计与施工要点
为方便取水，需要将天然溶井进行改造——以天窗为基础修建水井。因溶井水出露地表，可如山塘一样直接方便地使用。为保证水质在使用时不受到人为污染，溶井多修建成串联式（图5），即1个主井后串联2～3个用水池，按用途实行分开用水，以保护水质。主井作为饮用水井，水通过一条小沟槽从主井流向下游的用水池，紧临的第一个水池作为生活洗涤用水水池，再后面的水池水用来浇灌和杂物清洗。
图4 天然溶井
图5 湖南新田邝家三联式溶井
溶井大小根据其流量和人口总数确定。因饮水和用水分开，流量在0.5～1L/s时，一口容积为2m×1.5m×2m的溶井，便可满足约1000人的生活用水需求。
溶井（主水井）的施工也比较简单。首先需要彻底清理天然溶井内的淤积物，再对天然溶井进行拓展，深度以进入完整基岩面以下1～2m为宜，外围按溶井大小进行拓展。各用水池的建设比照普通水池进行。典型溶井设计见图6。
溶井井壁建筑材料多采用天然块石，水泥清缝；井底分层铺设一定厚度的卵砾石及沙层，以便对地下水进行初步的过滤。用水池池底和池壁建筑材料也多采用天然块石，水泥清缝。溶井主要是做好池壁的防渗，用水池则需要同时做好池底和池壁的防漏。
图6 溶井设计示意图
在设计与施工过程中有一点是非常重要的，那就是要在溶井周边设置一定范围的防护带和畅通的排水沟，以保证周边污水不渗入溶井内，以及在大雨期间地表漫流不淹没溶井。防护带距离应不小于15m，在防护距离内不得有任何污染物存留，防护带地面宜采用水泥地坪固化，以防地面污水下渗。
3 水柜供水
3.1 适用条件
水柜供水可适用于整个峰丛山区，首要的条件就是必须有泉水（绝大部分属于表层岩溶泉），泉水是其最主要的水源。这类地区一般属于小型泉域的地下水排泄区，地下水以水平运动为主。
表层泉有常流泉，但更多的是季节性泉，只有雨季才有水流。如河池山区水柜的取水源是季节性山泉水，雨水经过山体上的土壤、植被及山体本身的裂隙渗滤后流出的泉水十分清澈，每到暴雨季节有突发性山泉时才有水涌出。因此，每个水柜在一年之中往往只能注一次水，村民们则必须靠各自水柜中的存水生活1年。
3.2 设计与施工
水柜一般采用方形的砖、石结构（水泥抹面防漏），也可采用水罐形式，多建于各自家门口的地表；利用地形的天然高差，从高处的泉口引水入水柜。引水设施有竹槽（将竹子劈开后拼接而成）、木槽（将整根木料挖空拼接而成）、塑料水管、铁管等（图7）。
在有常年来水的地方，水柜容积可适当小些，单个家庭用一般为3～5m3（图8），集中式供水水柜可根据人口数量和用水定额来确定（图9）。
图7 水柜工艺设计
图8 洛塔家庭用水柜（可供7户居民使用）
图9 湖南新田鹅眉凼村可供200多人使用的水柜
在只有季节性来水的地方，水柜容积要修建的比较大，体积太大时可以分成多个中等容积的水柜来建设；水柜容积计算公式与水窖的基本一致。
3.3 注意事项
水柜的建设主要注意以下几点：①合适的建设地点。水柜基底岩土层必须要均匀、稳定，以免产生不均匀沉降；②水柜外侧一定要采用加筋设计，以保证水柜不开裂漏水；③水柜内部用水泥抹面后一定要粘贴内衬材料，以保证水质安全。
4 分散供水存在的问题与对策
4.1 选址布局
选址布局不合理主要表现在水窖的建设中。由于集雨工程的建设主要是由农民自己进行，政府只负责发起并提供一定的资金和技术支持，所以缺乏统一、科学、合理的规划，造成选址和布局不当，使集雨工程不能发挥应有的效益。大多数水窖的修建根本没有考虑地形地貌、地质条件、集流条件，一些水窖由于地质条件不好，建成后不久就发生了沉降、裂缝，不能使用。
水窖建设的选址布局实际上是一个优化问题，应遵从以下原则［4］：
（1）因地制宜，充分利用岩溶山区地形高差大的特点，尽可能实现完全重力自流集水和自流灌溉，以减少集流场的投资，并节省能量；
（2）集雨工程要建在工程地质条件良好的地方，边坡要稳定，避免修建在受泥石流影响和容易爆发山洪的地方；
（3）尽量少占耕地；
（4）地基最好有一层较厚的粘土层，以防止渗漏。如果底部是砂土、砾石、卵石或风化岩石，必须做好防渗处理。
4.2 设计与施工
分散供水设施作为一种小型的给排水工程，水的“给”和“排”都有其自身特点，这一点在设计、施工中往往被忽视。不重视附属设施，如在溶井周围不设排水沟、在水窖引水沟前未设拦污栅和沉沙池，从而造成分散供水水质差。建筑材料的质量不合格，主要是水泥的质量问题。要注意水泥的配比，切忌使用不合格水泥、贮运过程中已经受潮产生团块的水泥以及贮运时间超过5个月的袋装水泥。
4.3 水质安全
据调查分析，目前分散供水水源水质都存在不同程度的污染，尤其是溶井和无盖水柜的水质比较差，经常有藻类、树叶、草屑、摇蚊幼虫等漂浮物且细菌总数、COD、氨氮、亚硝酸盐氮超标；有盖水柜的水质尚可，除pH值偏高外，其余指标均达到饮用水标准［6］。以雨水为水源的水窖水质变化较大，主要受当地大气和地面污染物的影响［7］。
分散供水水质被污染后，常常会导致霍乱、伤寒、痢疾以及其他许多疾病，对岩溶区居民的身体健康造成危害［8］。由于岩溶山区的住户过于分散，即使由于分散供水的水质问题而引起疾病，也很难被统计和引起人们警觉。因此，对上述问题更应引起重视，并应开展相应研究。
要改善分散供水的水质，宜采取以下措施：
（1）严禁在水源附近堆放生活垃圾，尤其是在下雨之前要注意清扫集雨坪。
（2）建筑材料要严格采用可防止污染的卫生材质，水窖和水柜宜采用水泥材料，但需进行内衬处理，防止水泥中的有害成分溶出。
（3）应在水窖窖口加盖，且在引水口前设置拦污栅和沉沙池，慢滤池对受污水体进行处理时也是必需的；在暴雨、洪水季节过后，务必要对水窖进行一次清洗；当水质严重恶化时，要投放明矾或漂白粉进行消毒［9］。
（4）水柜引水管宜采用PC管材或镀锌钢管，PVC管材不能用于供水；对于更新较慢的水柜水（超过5天更新一次），需设置慢滤池进行处理并定期清洗水柜，以防止水中细菌孳生和水垢的产生。对于小型水柜，可半个月清洗一次。
（5）在溶井周边设置一定范围的防护带和畅通的排水沟，以保证周边污水不渗入溶井内，以及在大雨期间地表漫流不淹没溶井；为防止阳光照射引起溶井内藻类繁殖，最好在溶井上加留有取水口活动盖板，并在每年枯水期对溶井井壁进行一次清洗，3～5年对溶井底部的滤料进行一次更换。
当然，就目前的情况而言，保证分散供水水质的最重要措施是水要烧开后饮用。
参考文献
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［2］陈梦熊，马凤山.中国地下水资源与环境［M］.北京：地震出版社，2002
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5.4.1 Ⅰ生态区中亚区的划分
在Ⅰ区中，根据碳酸盐岩与非碳酸盐岩的空间分布及其组合特征，沿贵州境内金沙县—息烽县—开阳县—翁安县—黄平县—施秉县—镇远县的北部县界为分界线，将Ⅰ区划分为Ⅰ-1生态亚区——黔南桂西纯碳酸盐岩亚区和Ⅰ-2生态亚区——黔、渝、湘西、鄂西碳酸盐岩与非碳酸盐岩互层亚区（图5-16）。
图5-16 Ⅰ区中的亚区分布图
Ⅰ-1 生态亚区——黔南、桂西纯碳酸盐岩亚区
该亚区包括103个自然县，岩溶县有74个，占72%。该区的最大特点：
碳酸盐岩纯：碳酸盐岩成片分布，岩溶地层以纯碳酸盐岩出露为主。在黔南含水层以石炭系和二叠系为主，桂西主要为泥盆系中上统、石炭系和二叠系。岩性以厚层块状灰岩为主，间夹白云岩及白云质灰岩。
地下河发育：在该地区几乎无隔水层存在，地下河发育，水力坡度大，地下河动态变化极不稳定；地表水与地下水转化频繁，无完整的地表水体系，地表水缺乏，红水河等因河谷深切，难以解决两岸峰丛洼地的缺水问题。
生态环境恶劣：在该地区水利工程渗漏严重，不能正常发挥效益；可溶性碳酸盐岩造壤能力很低，耕地资源匮乏，导致石漠化问题和水文生态问题严重，是国家“十五”计划提出的“黔滇桂石漠化治理”的重点地区。
以往的工作在地下河的开发、表层岩溶带水的利用、石漠化的治理等方面都积累了很好的经验。但表层岩溶带及其水资源、表层岩溶带水质的保护和可持续利用、表层带水源干枯、大规模水库建设与表层岩溶水的关系、土地整理中的表层带水源的保护、岩溶渗漏、石漠化治理与地球化学背景的关系、不同的土地利用方式与地下水和石漠化的关系等问题都是石山区人畜饮水和石漠化治理需要解决的问题。
Ⅰ-2 生态亚区——黔、渝、湘西、鄂西碳酸盐岩与非碳酸盐岩互层亚区
该亚区有自然县80个，岩溶县69个。碳酸盐岩与非碳酸盐岩互层特征使该亚区出现以下特点：
高位向斜蓄水构造和“悬挂式”的地下河：碳酸盐岩与碎屑岩的互层，加上河流的深切，出现一些高位向斜蓄水构造，高出当地侵蚀基准面200～400m，含水层以二叠系和寒武系灰岩为主，常常出现“悬挂式”的地下河，具有很好的开发利用条件和开发利用价值，如贵州务川、沿河、湖南龙山洛塔等地的地下河引水、溶洼成库。
白云岩区可打井取水：娄山关群和奥陶系以白云岩为主，含水空间以溶隙和溶孔为主，岩溶水具承压性，多以岩溶泉的形式出露地表，水位埋深10m左右，宜打井取水，单孔涌水量一般为500～1000m3/d，在排泄区或构造有利部位单孔涌水量可达3000～5000m3/d，如贵州德江、湖南保靖。
较好的成土条件和元素地球化学背景：碎屑岩的存在，岩溶石山区多有一定厚度的土层分布，在山坡上封山育林、植树造林、发展名特优经济作物具有较好的基础，以往的工作也取得了一些好的经验。
从图5-17的统计结果看，Ⅰ-1区的自然条件包括温度、降雨、植被覆盖率，乃至人均耕地面积和土地垦殖率都要高于Ⅰ-2区，然而，由于Ⅰ-2区岩溶地层的互层性，使该区有较深厚的土层和平缓的地形起伏，使该区养活了更多的人口，并有更高的人均国民生产总值。
图5-17 黔南、桂西亚区（Ⅰ-1）、黔、渝、湘西、鄂西亚区（Ⅰ-2）自然条件与社会经济指标对比
5.4.1.1 Ⅰ-1亚区中小区划分
聚类分析（Cluster Analysis），又称集群分析，它是按“物以类聚”原则研究事物分类的一种多元统计分析方法，它根据样本的多指标（变量，Variables）、多个观察样品（个案，Cases）数据，定量地确定样品、指标之间存在的相关性或亲疏关系，并据此连接这些样品或指标，归成大小类群，构成分类树结构图（Tree）。
将Ⅰ-1亚区碳酸盐岩出露面积大于30%的74个岩溶县作为样品县，以各县收集和提取的岩石、土壤、植被、气候、水文和社会经济等22个指标，进行Q型聚类分析，其合并连接规则采用Ward法，距离测度方法采用百分率不一致性法，技术软件平台为Statistica 5.0，最后生成的垂直冰柱图如图5-18。
图5-18 黔南、桂西亚区（Ⅰ-1）岩溶生态评价聚类分析生成的垂直冰柱图
从图5-18中可以看到，若以连接距离为1.5作为分类的依据，则74个岩溶县可分成两个小区：第一小区有37个县，主要分布在贵州境内；第二小区也有37个县，主要分布在广西境内，包括云南的广南和富宁（图5-19）。
图5-19 Ⅰ-1黔南、桂西纯碳酸盐岩亚区中小区的分布图
为了进一步揭示各指标对聚类所作的贡献，我们对22个分类指标进行了主成分分析，以特征值大于1提取主成分，可获得6个主成分，其方差贡献率分别为28.16%、16.09%、12.93%、8.75%、5.94%和5.71%，累计方差贡献率达77.59%（表5-6）。即6个主成分所包含的信息为原始指标所有信息的77.59%，可以作为代表原始指标对岩溶生态系统类型进行分类。从主成分的载荷量可以看出，主成分1主要支配年平均气温、平均海拔、林业、牧业占大农业生产总值的比例、土壤呼吸排放速率、农民纯收入；主成分2主要支配土地利用综合指数、土地垦殖率、灌丛覆盖率、灌丛地占国土面积的比例；主成分3主要支配碳酸盐岩出露面积占国土面积的比例、森林覆盖率、森林地占国土面积的比例；主成分4主要支配耕地粮食产量、人均耕地面积；主成分5主要支配人均国民生产总值和第三产业占国民生产总值的比例；主成分6没有明显的支配指标（见表5-7）。
表5-6 Ⅰ-1亚区主成分的方差贡献率
表5-7 Ⅰ-1亚区主成分的载荷量
而分类后，黔南小区与桂西小区的主要特征见表5-8。从表中可以看出，与桂西小区相比，黔南的岩溶县，尽管在碳酸盐岩出露面积的比例及年平均降雨量相当，但海拔高度的差异，导致了年平均气温很大的下降，给生态系统的生产力带来了较大的影响。同时由于人们观念的差异，及缺乏对岩溶生态系统脆弱性的认识，黔南小区中的人口密度和自然增长率均很高，人口的压力带来对生态系统资源掠夺性的利用和环境的破坏，使灌丛林、森林的覆盖率下降更严重，土地垦殖率更高，生态系统活力指标土壤呼吸更低，最终的结果是当地居民生活贫困和国民生产总值的低下。
表5-8 黔南小区与桂西小区某些生态系统指标对比
图5-20 湘西、鄂西亚区生态评价聚类分析垂直冰柱图
5.4.1.2 Ⅰ-2亚区中小区的划分
采用以上同样的方法，Ⅰ-2亚区69个岩溶县，以连接距离为1.4作为分类的依据（图5-20），则69个岩溶县可分成两个小区：第一小区有37个县，主要分布在贵州境内；第二小区有32个县，主要分布在湖南、湖北境内（图5-21）。
图5-21 Ⅰ-2亚区中小区的分布图
对22个分类指标进行的主成分分析结果，可获得6个主成分，其方差贡献率分别为25.63%、18.12%、11.21%、10.31%、6.89和5.45%，累计方差贡献率达77.61%（表5-9）。即6个主成分所包含的信息为原始指标所有信息的77.61%，可以代表原始指标对岩溶生态系统类型进行分类。从主成分的载荷量可以看出，主成分1主要支配土地利用综合指数、森林覆盖率、森林地占国土面积的比例、人均耕地面积；主成分2主要支配人均国民生产总值、农民纯收入；主成分3主要支配人口自然增长率、土地垦殖率、耕地粮食产量；主成分4主要支配土壤呼吸排放速率、年平均降雨量；主成分5主要支配灌丛覆盖率、灌丛地占国土面积的比例；主成分6主要支配平均海拔高度（见表5-10）。
表5-9 Ⅰ-2亚区主成分的方差贡献率
表5-10 Ⅰ-2亚区主成分的载荷量
而分类后，黔北小区与湘西、鄂西小区的主要特征见表5-11。从表中可以看出，黔北小区和湘西、鄂西小区在碳酸盐岩出露面积占国土面积的比例、年平均降雨量、年平均气温都大致有相同的条件，但由于人口的压力和人类活动的破坏，导致土地垦殖率和人均耕地面积的很大差异，以及植被覆盖率的差异性：黔北小区的土地垦殖率虽达到23.66%，为湘西、鄂西小区的1.47倍，但人均耕地面积只有湘西、鄂西小区的47.8%；而灌草覆盖率与森林覆盖率在两小区中的表现是相反的关系，湘西、鄂西小区灌丛覆盖率、森林覆盖率分别为5.34%、14.65%，而黔北小区则分别为13.59%和6.97%。这一方面反映出人类活动对生态系统带来的破坏程度；另一方面也可反映出岩溶生态系统植被恢复的艰难。生态环境的恶劣就带来当地社会经济发展的落后和居民生活的贫困。
表5-11 黔北小区与湘西、鄂西小区某些生态系统指标对比
5.4.2 Ⅱ区中亚区的划分
Ⅱ区岩溶县有58个，以连接距离1.22为类型划分依据，则58个岩溶县可分成3个亚区（图5-22）。考虑到郴州（郴州县）仅2个县市和行政区划，故将Ⅱ区划分为2个亚区（图5-23）：湘中南亚区（36），桂东、鄂东亚区（22个县）。桂东、鄂东亚区可以分成2个小区：桂东小区、鄂东小区。对22个分类指标进行的主成分分析，可获得7个主成分，其方差贡献率分别为22.15%、19.08%、10.47%、7.16%、6.71%、5.06%和4.68%，累计方差贡献率达75.32%（表5-12）。即7个主成分可包括所有原始指标信息的75.32%。从主成分的载荷量可以看出，主成分1主要支配人均耕地面积；主成分2主要支配土地利用综合指数、森林覆盖率、森林地占国土面积的比例；主成分3主要支配人口自然增长率；主成分4主要支配年平均气温；主成分5主要支配农民纯收入；主成分6主要支配人均国民生产总值；主成分7主要支配土壤养分综合指数（见表5-13）。
表5-12 Ⅱ区主成分的方差贡献率
表5-13 Ⅱ区主成分的载荷量
图5-22 湘桂沉降带岩溶生态区（Ⅱ）生态评价聚类分析并主题冰柱图
图5-23 湘桂沉降带岩溶生态区（Ⅱ）亚区分布图
桂东、鄂东亚区与湘中南相比，可能与森林的覆盖率相关，同时还可能与岩溶县的空间分布特征有关，因为湘中南亚类紧邻南岭的北坡，其生态环境受其影响（见表5-14）。
表5-14 湘桂沉降带岩溶生态区（Ⅱ）各亚区生态系统若干指标对比
5.4.3 Ⅳ区亚区的划分
Ⅳ区岩溶县有73个，以连接距离1.5为类型划分依据，则73个岩溶县可分成4个亚区（图5-24、5-25）。
第一亚区分布在川东南，第二亚区分布于黔西北，第三亚区、第四亚区分布在云南东部和云南西北部。考虑行政区划将第三亚区、第四亚区合并为云南亚区。根据碳酸盐岩分布特征和聚类分析结果，将云南亚区分成3个小区：昆明小区、滇东小区和滇西北小区。对22个分类指标进行的主成分分析，可获得6个主成分，其方差贡献率分别为22.98%、14.86%、12.71%、9.53%、7.15%、4.82%。累积方差贡献率达72.05%（见表5-15）。从主成分的载荷量可以看出，主成分1主要支配土地利用综合程度指数、森林覆盖率、森林地占国土面积的比例、土地垦殖率；主成分2主要支配人均国民生产总值、农民纯收入、耕地粮食产量、人均耕地；主成分3主要支配平均海拔、土壤呼吸排放速率、年平均气温；主成分4主要支配灌丛地面积占国土面积的比例、灌丛覆盖率；主成分5主要支配人口自然增长率；主成分6主要支配人口密度（见表5-16）。
图5-24 滇东断陷盆地及周边山地岩溶生态区（Ⅳ）评价聚类分析冰柱图
图5-25 断陷盆地及周边山地岩溶生态区（Ⅳ）亚区分布图
表5-15 主成分方差贡献率
表5-16 Ⅳ区主成分的载荷量
续表
根据各亚区统计的结果（表5-17、图5-26）看：黔西北亚区以其较低的海拔高度、更低的气温（低海拔应相对高温）、高的土地垦殖率和低的森林覆盖率有别于其他两类；川东南亚区以其较高的海拔、较高的森林覆盖率、最低的土地垦殖率和最低的人口密度而形成一亚区；而云南亚区的生态指标的数值除人均国民生产总值是其他2亚区的2倍和3倍，其他生态指标则介于以上二者之间。
表5-17 滇东断陷盆地及周边山地岩溶生态区（Ⅳ）各亚区有关生态指标统计
归纳以上西南岩溶生态评价分区结果，可获得以下分区体系（图5-26）：
图5-26 中国西南岩溶生态系统评价分区体系
研究背景
答：我国西南地区碳酸盐岩大面积分布，地处亚热带季风气候区，多雨、气候温暖潮湿，使得岩溶强烈发育，岩溶石山区生态环境极为脆弱。在该环境条件下，自然因素和近代强烈的人为活动，使得以贵州省为中心的41.98万平方千米岩溶区范围内均不同程度发生了石漠化。根据中国地质调查局资料，到20世纪末，我国西南岩溶...
岩溶生态系统运行的驱动力
答：岩溶生态系统结构的各个部分，都具有其特定的功能。科学地掌握这些功能，进行科学技术创新，将为我们解决岩溶地区可持续发展，尤其是我国西南岩溶石山地区良性生态建设提供新思路，研制新技术。岩溶动力系统的主要功能是：驱动岩溶形成；调节大气CO2；缓解环境酸化；驱动元素迁移，影响生命发育和物种选择；记录环境...
中国地质科学院岩溶生态系统与石漠化治理重点开放实验室
答：2008年实验室主要承担了包括国家科技支撑计划课题“喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究”，国家自然科学基金项目“西南峰丛岩溶山区生态环境调蓄表层岩溶水的功能典型研究”，水利部、中国科学院、中国工程院联合启动的项目“西南岩溶石漠化区水土流失与生态安全综合科学考察”，广西重点科技攻关项目“岩溶峰丛...
研究工作的主要科学进展及意义
答：1.3.2 西南岩溶生态评价分区 采集了西南七省(区)一市731个县的地质、气候、植被、土壤、社会经济等22个指标,结合西南岩溶生态特征,对西南岩溶地区进行了生态评价分区:5个生态区,其中3个生态区可分出7个生态亚区,其中4个生态亚区可分出9个生态小区(表1-1)。 评价分区的生态特征及生态治理(重建)的建议: Ⅰ....
岩溶石山区社会经济特征
答：岩溶生态系统也不例外。 图2-14 生态系统-社会系统-经济系统之间的相互关系 2.5.1 岩溶地貌类型对区域社会经济的影响(以广西峰丛洼地、峰林平原系统为例) 2.5.1.1 广西岩溶地貌形成的地质背景 构成广西岩溶地貌的岩溶层组是晚古生代的泥盆系、石炭系浅海相的碳酸盐岩,由于泥盆系发育完整,古生物化石群丰富,保存...
地下水地质环境区域划分
答：Ⅳ—华东、华中及西南丘陵山地水文地质区：Ⅳ1—华东、华中丘陵山地亚区，Ⅳ2—西南岩溶丘陵山地亚区；Ⅴ—东南、华南水文地质区：Ⅴ1—闽、浙丘陵山地亚区（包括台湾），Ⅴ2—粤、琼丘陵山地亚区（包括部分广西）；Ⅵ—青藏高原水文地质区：Ⅵ1—冻土高原亚区，Ⅵ2—藏东及藏东南高山峡谷亚区 ...
泸西小江流域岩溶水资源有效开发模式
答：交通不便,村镇规模小,居住分散。地表岩溶洼地、谷地发育,漏斗、落水洞密布,降水漏失严重,是岩溶水的主要补给区,建库条件极差,水资源严重匮乏。地下岩溶发育极不均匀,岩溶饱水带深埋,导储水空间以洞管为主,岩溶水主要为溶洞管道流,沿暗河有许多漏斗、落水洞与其沟通,岩溶水主要通过这些通道获得补给,岩溶水系统储存...
岩溶植被的脆弱性
答：在岩溶石山地区,尤其纯碳酸盐岩区,其碳酸盐岩的易溶性,地表、地下的双层水文地质结构,强的水土流失和薄的土层,使植被的立地条件严酷,从而使岩溶生态系统中的植被群落在以下几个方面表现出脆弱性。 4.2.1 岩溶森林生态系统的自然生产力低下 将贵州茂兰亚热带岩溶森林生产力与其他地区非岩溶区的森林生产力进行对比,...
中国岩溶的重要性
答：1983年在美国科学促进会第149届年会上，人们将岩溶视为与沙漠边缘一样的脆弱环境。同年在我国贵州也召开了类似的全国性的学术研讨会。而制约岩溶生态环境的岩溶动力系统是一个“CO2-H2O-碳酸盐”的三相不平衡的开放系统。岩溶动力系统中的碳、水、钙（及其他生命元素）循环的物质、能量传输过程引发岩溶区...
峰丛洼地区地下地表联合成库地下水资源开发模式——以贵州普定马官水洞...
答：我国西南岩溶石山区发育了大面积的岩溶峰丛洼地地貌,地表基岩裸露,岩溶洼地、落水洞等岩溶个体形态密布,地下溶洞、管道及地下河极为发育,地上与地下岩溶空间相互连通,成为统一的、有密切水力联系的岩溶空间系统。由于岩溶强烈且不均匀的发育特征,该类地区地表干旱缺水与岩溶洪涝的灾害并存,生态环境脆弱。因此,查清岩溶系...
