5.1.1 地理位置与交通
桂林会仙岩溶湿地位于桂林市临桂县会仙镇、四塘乡一带,北至文全、黄插塘一带,南至睦洞、毛家、渣塘底一带,西至九头山、莫家,东至冯家。地理坐标为:东经110°09′50″~110°14′30″,北纬25°05′20″~25°06′45″,总面积约35.2km2。区内交通发达,以桂梧高速及良永二级骨干公路为主,并与乡、村连接成网。目前,共有睦洞、四益、新民、文全、竹园、大湾等四级公路,可以直达湿地的大部分地区,交通十分便利(图5.1)
图5.1 会仙岩溶湿地交通位置图
5.1.2 气象水文
5.1.2.1 气象
桂林会仙岩溶湿地所在地区气候温暖湿润,属中亚热带季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,气候变化特征见图5.2。研究区多年平均降雨量为1835.8mm,年最大降雨量为2452.7mm,年最小降雨量1313.3mm。雨季为3~8月,降雨量占全年的80%,其中,4~8月是暴雨多发时期,降雨约占全年的50%。8~9月暴雨次数减少,常出现高温干旱天气,10月份天气晴朗少雨,秋高气爽,气候宜人。
研究区多年平均蒸发量为1569.7mm,蒸发量最大月份为7月,达199mm,占全年总蒸发量的12.67%;年均气温为19.5℃,最冷月份为1月,平均气温为8.6℃,最热月份为7月,月平均气温28.9℃,极端最高、最低气温分别为38.8℃、-3.3℃。
图5.2 会仙岩溶湿地气候变化特征图
5.1.2.2 水文
区内主要河流有睦洞河、相思埭古运河,分别位于湿地中、南部,近东西走向(图5.3)。湿地内主要河流概述如下:
(1)睦洞河
又名神龙溪,源头为睦洞湖,流经凤凰山北部、九头山南部向西注入相思江。睦洞河总长约4.38km,总集雨面积约23.14km2。该流域为湿地主要蓄水区,睦洞河是湿地地表水的主要排泄带。
(2)相思埭古运河
又名古桂柳运河,开凿于唐长寿元年(公元692年)。古运河位于湿地中南部,总长14.54km。古运河以分水塘为分界点分成东西两段,东段经杜门岭在良丰附近蒋家坝注入良丰河;西段经睦洞湖南部在莫家附近注入会仙河。古运河的开凿虽然沟通了漓江与柳江之间的航运,但也破坏了湿地内部的水循环系统。古运河在东西方向上贯穿于整个湿地,其中还穿越湿地的主要蓄水区—睦洞湖、分水塘一带,导致湿地水体向古运河排泄,从而加速了湿地的退化。
除上述主要河流发育外,还遍布许多包括水塘、湖泊、沼泽在内的大小不一水体(图5.3),主要水体有15处,它们分别是:睦洞湖、龙山湖、神龙塘、督龙塘、分水塘、老陡沼、毛家鱼塘沼、水东沼、冯家水田沼、黄塘沼、龙东沼、安龙沼、文全水田沼、神龙桥沼和九头山草地,总面积约6.6km2。
图5.3 会仙岩溶湿地水系、水体分布图
5.1.3 地形地貌
5.1.3.1 地形
会仙岩溶湿地主体位于毛家向斜的轴部,北部位于马面-黄村背斜南部边缘,南部为架桥岭背斜北部倾伏端,中部狮子岩一带为柳江水系与漓江水系分水岭。地势总体为北部较高,其次是南部,中部最低,地面标高147.0~544.3m。
5.1.3.2 地貌
根据会仙岩溶湿地地形特征、成因类型、地表组成物质、下伏基岩古地形及现代地貌的演变过程等,可将其地貌类型划分为峰丛谷地、孤峰平原、残丘平原三种(图5.4)。
各地貌类型主要特征如下:
(1)峰丛谷地
主要分布于湿地北部的大长山-文全-黄插塘一带,面积约3.30km2,地面标高在151.0~544.3m之间,大长山为本区最高点,标高544.3m。该地貌类型受控于地质构造,属于桂林弧形构造带的二级构造黄村-马面背斜的枢纽隆起带与毛家向斜的过渡带。该区地层岩性主要为灰岩,岩溶发育。
(2)孤峰平原
主要分布于湿地东、西部,面积约3.70km2,地面标高在146.2~157.8m之间。该区东部以狮子岩为核心,山峰标高176.8~292.0m;西部以九头山—凤凰山为核心,山峰标高172.6~407.4m。该区地层岩性主要为灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩,岩溶发育相对较弱。其中,东部狮子岩一带发育有一条规模较大伏流。
图5.4 会仙岩溶湿地地貌图
(3)残丘平原
贯穿于凤凰山—督龙—睦洞-斗门一带,面积约28.2km2,地面标高在149.2~155.5m之间。会仙岩溶湿地的主体就位于其中,该区上覆第四系红黄色粘土层,厚度1~5m,下伏石炭系岩关组泥质、炭泥质灰岩,为燕山构造运动期形成的岩溶蓄水构造盆地,构成了会仙岩溶湿地天然的相对隔水底板。
5.1.4 地层岩性与地质结构
5.1.4.1 地层岩性
会仙岩溶湿地出露地层、面积及分布范围见表5.1;图5.5。
图5.5 会仙岩溶湿地地质图
表5.1 会仙岩溶湿地出露地层年代表
5.1.4.2 地质构造
据中国地质科学院岩溶地质研究所20世纪80年代研究成果资料,会仙岩溶湿地分布区位于南岭纬向构造带、湘东-桂东经向构造及广西山字型构造东翼交会处。基于构造形迹与成生组合关系,会仙岩溶湿地跨越三个构造带:桂林弧形构造带、东西向构造带和北西向线性构造带(图5.6)。
(1)桂林弧形构造带
桂林弧形构造带属于会仙岩溶湿地的一级构造带,其构造形迹是南北向褶皱构造的变形,由中、上泥盆系及下石炭系碳酸盐岩地层组成。会仙岩溶湿地北部边界峰丛谷地一带就位于桂林弧形构造带中部的一个二级构造单元——马面背斜的南端。
图5.6 会仙岩溶湿地区域构造略图
(2)东西向构造带
东西向构造带是一个三级构造单元,发育毛家向斜。会仙岩溶湿地主体就位于该构造带内。该向斜构造是在晚三叠纪末期燕山构造运动一幕,由区域南北方向地应力作用下形成的近东西向三级构造盆地,由下石炭统碳酸盐岩组成,该构造盆地为会仙岩溶湿地提供了得天独厚的蓄水条件。
(3)北西向线性构造带
北西向线性构造带由一系列走向290°~330°的断裂带组成,产生于印支构造运动期,后经历燕山、喜马拉雅多期构造运动,是多次活动的新构造活动带。会仙湿地的南部边界一带就位于该构造带的架桥岭背斜北部倾伏端。
5.1.5 水文地质条件
5.1.5.1 含水岩组划分及富水性
会仙岩溶湿地内大致可以分为三个含水岩组,它们分别是:单层结构松散岩类含水岩组(Ⅰ)、连续型纯碳酸岩中—厚层含水岩组(Ⅱ1)、夹层型不纯碳酸岩含水岩组(Ⅱ2)。各含水岩组岩划分、分布及富水性见表5.2、图5.7(a)。
图5.7 会仙岩溶湿地水文地质及剖面略图
(a)会仙岩溶湿地水文地质略图;(b)A—A’剖面略图;(c)B—B’剖面略图
表5.2 会仙岩溶湿地含水岩组岩性及分布特征表
5.1.5.2 地下水补、径、排条件
会仙岩溶湿地地下水的补给、径流和排泄主要受气象水文、地形地貌、地层岩性及地质构造等因素控制,其补给、径流和排泄模式见图5.7(b)、(c)。
(1)地下水补给
会仙岩溶湿地地下水主要补给源为大气降水。补给形式主要有三种:一种是大气降水的直接入渗补给,第二种为沼泽水体的入渗补给,第三种为外源水的侧向补给。其中,前两种为地下水的主要补给形式。
松散层地下水的补给主要为大气降水直接入渗补给及沼泽水体的入渗补给。此外,湿地中部在丰水期还接受下伏岩层的垂向补给,因为该区位于毛家向斜轴部,地下水由南、北两侧汇集至此后,受承压作用会向上补给松散层内的地下水。
岩溶地下水的补给主要是大气降水直接入渗补给及外源水侧向补给,在特殊干旱年份可能还接受上覆松散层的垂向补给。大气降水直接入渗补给主要发生在岩溶裸露区,该区山体受溶蚀、风化作用影响,垂向岩溶裂隙、岩溶管道发育,接受大气降雨后,雨水在重力作用下沿着垂向岩溶裂隙、岩溶管道下渗补给地下水;外源水侧向补给主要是指湿地南、北部边界外围地下水的侧向补给。其中,北部边界侧向补给主要为岩溶地下水补给,南部边界为孔隙水及岩溶地下水补给。
(2)地下水径流
受地形及构造控制,会仙岩溶湿地松散层地下水与岩溶地下水的流向大致相同,总体上为由南、北两个方向呈扇形向湿地西部、中部及东部径流,见图5.7(a)。在凤凰山、狮子岩一带,受逆断层及地形影响,岩溶地下水分别向西部、东部径流。在凤凰山—文全山—冯家一带,由于受到北东向受地层岩性变化影响,部分岩溶地下水径流会也受到阻滞。
(3)地下水排泄
会仙岩溶湿地地下水的排泄区较分散,主要分布于睦洞河、古运河、黄毛—陡门及大长山—文全山—督龙—冯家一带。排泄形式主要有潜流、泉点及伏流。
松散层地下水基本上最终以潜流形式排泄至睦洞河及古运河内,在睦洞河下游及上游九头山附近的水渠内,均发现非岩溶泉点。
岩溶地下水的排泄形式较多。在丰水期,岩溶地下水排泄有潜流、泉及伏流;在枯水期,其排泄形式主要为潜流。在丰水期或出现集中性强降雨时,岩溶地下水可在短时间内汇集,流量剧增,径流至大长山—文全山—督龙—冯家一带,由于地层岩性由纯碳酸盐岩变为夹层型不纯碳酸盐岩,岩溶地下水径流受到阻滞,大部分径流会以岩溶泉的形式排泄至地表。黄毛—陡门一带位于背斜构造带上,岩溶泉也发育;在枯水期或较长时期未出现降雨时,岩溶地下水水量变小,流速变缓,泉点基本上断流。此时,岩溶地下水的排泄以潜流为主。
狮子岩一带发育一条伏流,该区接受大气降雨后一部分降雨沿岩溶裂隙入渗至伏流内,最终由伏流出口排出。但该伏流的大部分水量来自于黄插塘南部的沼泽水体。
5.1.5.3 地下水化学类型
会仙岩溶湿地地下水的水化学特征见表5.3。由表可以看出:岩溶地下水的化学类型以HCO3-Ca型为主,pH值7.18~7.76,总硬度低于150mg/s。其中,夹层型不纯碳酸盐岩区域的总硬度、矿化度及pH值较纯碳酸盐岩区域要高。例如,冯家民井地下水总硬度及矿化度分别为269.97mg/L、415.65mg/L,而督龙北泉点地下水总硬度及矿化度分别为149.40mg/L、222.82mg/L;松散层地下水化学类型以HCO3·Cl-Ca·K型、HCO3-Ca·K型为主,总硬度及矿化度也明显升高。这种化学类型表明,这些地区松散层地下水与岩溶地下水的联系较为密切。一般民井的选址都会考虑有岩溶管道发育的因素,如七星民井,据村民反映,该井底部有岩溶管道发育,孔隙水与岩溶地下水联系密切。因此,本次研究得出的松散层地下水化学类型并能完全代表整个地区的地下水化学类型。
表5.3 会仙岩溶湿地地下水化学特征表