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目錄一覽：

• 1、會(huì)仙巖溶濕地水文特征
• 2、桂林市七星區(qū)距離會(huì)仙濕地騎自行車(chē)多遠(yuǎn)
• 3、桂林市，臨桂縣，會(huì)仙濕地公園具體在哪？
• 4、會(huì)仙巖溶濕地沉積環(huán)境變化研究
• 5、會(huì)仙巖溶濕地概況
• 6、SWAT模型在會(huì)仙巖溶濕地的應(yīng)用

會(huì)仙巖溶濕地水文特征

5.2.1 水文觀測(cè)點(diǎn)布置

由于本研究區(qū)內(nèi)沒(méi)有設(shè)專門(mén)水文觀測(cè)站，本次研究所用到的水文觀測(cè)數(shù)據(jù)，是通過(guò)臨時(shí)設(shè)置的站點(diǎn)獲取的。這些觀測(cè)站點(diǎn)主要有地表水觀測(cè)點(diǎn)、地下水觀測(cè)點(diǎn)、泉水觀測(cè)點(diǎn)、地表水水質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)、地下水水質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)。各觀測(cè)點(diǎn)類型、數(shù)目及分布見(jiàn)圖5.8；表5.4。

圖5.8 會(huì)仙濕地水文觀測(cè)點(diǎn)布置圖

表5.4 會(huì)仙巖溶濕地水文觀測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

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5.2.2 水位特征

5.2.2.1 地表水水位特征

（1）多峰多谷特征明顯

總體上看，會(huì)仙巖溶濕地地表水水位在觀測(cè)期內(nèi)多峰多谷特征明顯。從圖5.10～圖5.13可以看出，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在水文觀測(cè)期水位波動(dòng)都比較頻繁，每次較大的集中降雨后一兩天，就會(huì)出現(xiàn)一次水位峰值，之后便迅速回落。每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的水位峰值均出現(xiàn)在2007年6月中旬，更低值出現(xiàn)在2007年的10月下旬。原因是2007年6月份是2007年內(nèi)降雨的集中發(fā)生期，而10～12月份為2007年的干旱期，其中，10月份將近一個(gè)月都未降雨（圖5.9），導(dǎo)致觀測(cè)點(diǎn)水位連續(xù)下降。觀測(cè)點(diǎn)C1（斗門(mén)總閘）、C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）、C3（莫家古運(yùn)河）、C4（睦洞河出口）的更高水位分別為147.76m、147.52m、149.30m、147.60m；更低水位分別為146.44m、146.20m、148.10m、144.6m。

（2）水位變幅較大

地表水水位變幅較大，且不同觀測(cè)點(diǎn)水位變幅相差也較大。觀測(cè)點(diǎn)C1（陡門(mén)總閘）、C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）水位變幅相近，約為1.30m；觀測(cè)點(diǎn)C3（莫家古運(yùn)河）位于古運(yùn)河西支，水位變幅約1.20m；觀測(cè)點(diǎn)C4（睦洞河出口）水位變幅更大，為3.21m。

觀測(cè)點(diǎn)C3（莫家古運(yùn)河）下游出口與會(huì)仙河相通，會(huì)仙河上游筑有多座水壩，水位動(dòng)態(tài)變化受人為控制影響很大，加上古運(yùn)河淤堵現(xiàn)象嚴(yán)重，故水位變幅較小；觀測(cè)點(diǎn)C4（睦洞河出口）為濕地水體主要排泄口，加上與相思江連通，受其汛期洪水頂托作用影響，水位變幅較大。

（3）對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間較短

通過(guò)圖5.9～圖5.13比較可以看出，濕地水位對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間較短。一次大的集中性降雨后24h左右，地表水水位即可達(dá)到更大值。降雨停止后，水位即下降，降幅可達(dá)0.20m/d。

圖5.9 會(huì)仙濕地降雨量過(guò)程線

圖5.10 C1觀測(cè)點(diǎn)（陡門(mén)總閘）水位變化特征圖

圖5.11 C2觀測(cè)點(diǎn)（古運(yùn)河?xùn)|支出口）水位變化特征圖

圖5.12 C3觀測(cè)點(diǎn)（莫家古運(yùn)河）水位變化特征圖

圖5.13 C4觀測(cè)點(diǎn)（睦洞河出口）水位變化特征圖

5.2.2.2 地下水水位特征

（1）多峰多谷特征較明顯

會(huì)仙巖溶濕地松散層地下水水位多峰多谷特征較明顯。總體來(lái)看，1～3月份為平水期，地下水水位相對(duì)穩(wěn)定；4～8月份進(jìn)入雨季，地下水水位達(dá)到更高，受降雨頻率及強(qiáng)度影響波動(dòng)較大；9～12月份地下水水位不斷降低，波動(dòng)有所減少。從圖5.14可以看出，莫家民井2006年更低水位為150.55m，2007年更低水位為150.26m，均出現(xiàn)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月中旬水位則略有升高且動(dòng)態(tài)變化較小，一般為150.7～151.10m；2007年3月中旬至8月份，地下水水位抬升及波動(dòng)增大。從圖5.15可以看出，斗門(mén)民井地下水水位波動(dòng)較莫家民井要大，這是因?yàn)槎烽T(mén)民井地下水與巖溶地下水有較密切聯(lián)系。據(jù)居民反映，斗門(mén)民井井底處有一近南北走向巖溶裂隙，巖溶地下水水量的頻繁變化直接影響到上覆松散層地下水水位變化。因此，研究區(qū)松散層地下水水位波動(dòng)與下伏巖溶地下水有著緊密的聯(lián)系。豐水期降雨頻繁，巖溶地下水水量變化較大，導(dǎo)致松散層地下水水位的波動(dòng)頻繁。

（2）地下水水位變幅不均

從表5.5及當(dāng)?shù)卮迕窠榻B分析得出，會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)年內(nèi)地下水水位變幅在0.76～2.20m。其中，松散層地下水水位較低，水位變幅較小，在1.00～1.50m左右，如D1、D2、D4、D6、D9、D14、D15； *** 巖溶區(qū)或受巖溶地下水影響較大的覆蓋巖溶區(qū)的地下水位變幅一般較大，約為2.00m，如D3、D7、D8、D12、D13；另外，D5、D10、D11處地下水與巖溶地下水聯(lián)系也較密切，水位變幅較小，約為1.00m，原因可能是因?yàn)樵搮^(qū)位于地下水集中徑流或排泄帶，地下水補(bǔ)給較充足。

圖5.14 觀測(cè)點(diǎn)D2（莫家民井）地下水水位動(dòng)態(tài)特征圖

圖5.15 觀測(cè)點(diǎn)D1（斗門(mén)民井）地下水水位動(dòng)態(tài)特征圖

表5.5 會(huì)仙巖溶濕地地下水水位年內(nèi)變化統(tǒng)計(jì)表（單位：m）

續(xù)表

圖5.16和圖5.17為松散層地下水在洪水期及枯水期地下水等值線及三維圖，由該圖可以看出地下水的流向，也可以看出其流場(chǎng)受季節(jié)影響并不大。部分觀測(cè)點(diǎn)地下水與巖溶地下水聯(lián)系密切。因此，該圖反映的松散層地下水水位及流場(chǎng)的變化也受到了巖溶地下水的影響。

圖5.16 2007年洪水期松散層地下水位等值線及三維圖

圖中數(shù)據(jù)單位為m

圖5.17 2007年枯季松散層地下水位等值線圖及三維圖

圖中數(shù)據(jù)單位為m

（3）對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間較短

會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)，與巖溶地下水聯(lián)系較為密切的地區(qū)，地下水位對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間也較短。如2007年4月24日凌晨一點(diǎn)左右降雨58mm，10h 后觀測(cè)七星村民井水位上漲0.44m，由0.58m上升為0.14m，水質(zhì)渾濁；12h后觀測(cè)斗門(mén)村民井水位上漲0.40m，由1.55m上升到1.15m，漲幅0.40m。據(jù)當(dāng)?shù)卮迕穹从常咝敲窬岸烽T(mén)民井地下水位一般在降雨后10～20 h后即達(dá)到峰值。這兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)地下水水位上升速度較快，主要是因?yàn)樵摼c巖溶裂隙連通，即孔隙水與巖溶水連通所致。由此可以看出，研究區(qū)在豐水期或有集中性的較強(qiáng)降雨時(shí)，巖溶地下水對(duì)松散層地下水的貢獻(xiàn)和影響還是比較大的。

5.2.2.3 水域分布

會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)水位的動(dòng)態(tài)變化，直接影響其水域分布。研究區(qū)水位動(dòng)態(tài)變化較大，導(dǎo)致濕地水域分布變化較大。圖5.18所示為2007年洪水期更高水位及枯水期更低水位時(shí)的會(huì)仙巖溶濕地水域分布圖。2007年，會(huì)仙巖溶濕地更大水域面積達(dá)到29.5km2，最小水域面積僅為3.8km2。另外，圖5.19～圖5.23為濕地洪水期與枯水期水情對(duì)比照片，更直觀地反映了研究區(qū)實(shí)際情況。從這些資料可以看出，會(huì)仙巖溶濕地對(duì)洪水的調(diào)蓄功能已經(jīng)變得較弱。影響會(huì)仙巖溶濕地調(diào)蓄洪水能力的因素主要有：

圖5.18 會(huì)仙濕地洪水期、枯水期水域分布圖

圖5.19 睦洞七星村水情變化

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

圖5.20 睦洞河源頭水情變化

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

圖5.21 分水塘水情變化

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

圖5.22 睦洞河出口水情變化

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

圖5.23 渣塘底沼澤區(qū)水情變化

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

（1）下墊面因素

研究區(qū)處于平原分水嶺上，中部略高于東、西部，導(dǎo)致水體沿東、西兩個(gè)方向分流，不易于水體的大量及長(zhǎng)時(shí)間匯集，降低了濕地調(diào)蓄洪水的功能。

（2）河流發(fā)育

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育睦洞河，為濕地水體的主要排泄帶。此外，區(qū)內(nèi)還筑有相思埭古運(yùn)河。古運(yùn)河沿東西向貫穿整個(gè)濕地南部及。近代以來(lái)，運(yùn)河西支由于日久失修，多被淤堵，其排水作用不大，但東支水力坡度較大，其排水能力依舊較強(qiáng)。除干旱月份斷流外，常年有水從由古運(yùn)河?xùn)|支流出。

（3）人為破壞

多年來(lái)，當(dāng)?shù)鼐用駷榇龠M(jìn)農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，處處開(kāi)荒，筑堤圍塘，修建溝渠。濕地原有的具有較強(qiáng)蓄水能力的草根層、腐殖層被破壞，不僅調(diào)蓄功能進(jìn)一步降低，其水文循環(huán)也遭到了破壞。

（4）巖溶發(fā)育

巖溶發(fā)育主要影響了濕地對(duì)地下水調(diào)蓄能力。巖溶發(fā)育可以使地下水在較短時(shí)間內(nèi)迅速匯集，轉(zhuǎn)化成地下徑流排泄至地表或河道。

會(huì)仙巖溶濕地調(diào)蓄功能的破壞會(huì)導(dǎo)致濕地的衰退，保護(hù)濕地就必須要加強(qiáng)濕地的調(diào)蓄功能。建議從兩方面入手：首先要改變?nèi)藶榛顒?dòng)對(duì)其的影響，減少和控制人們對(duì)濕地進(jìn)一步的破壞，并逐步修復(fù)以前對(duì)濕地所造成的破壞，例如退耕還草等；其次是通過(guò)修建水利工程來(lái)控制濕地水位及水域淹沒(méi)范圍。

5.2.3 流量特征

5.2.3.1 地表水流量特征

（1）水源補(bǔ)給以雨水補(bǔ)給為主

觀測(cè)點(diǎn)C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）、C4（睦洞河出口）分別為會(huì)仙巖溶濕地東、西兩向的總出口，其流量變化反映了其內(nèi)部水量的變化。由圖5.24，圖5.25可以看出，研究區(qū)水源補(bǔ)給以雨水補(bǔ)給為主，在時(shí)程上雨水與流量有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同強(qiáng)度的降水都會(huì)引起河水流量不同程度的增大。

圖5.24 觀測(cè)點(diǎn)C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）流量與降雨過(guò)程

圖5.25 觀測(cè)點(diǎn)C4（睦洞河出口）流量與降雨過(guò)程

濕地水量盡管在平水和枯水期仍以地下水補(bǔ)給為主，但這部分水源占次要地位，雨水補(bǔ)給為其水量的主要補(bǔ)給來(lái)源。

（2）對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間較短

以雨水補(bǔ)給的河流水量對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間都普遍較短。由圖5.24和圖5.25可以看出，會(huì)仙巖溶濕地河流對(duì)降雨響應(yīng)時(shí)間范圍是1～3d。其中，觀測(cè)點(diǎn)C2流量與降雨對(duì)應(yīng)關(guān)系最緊密，流量達(dá)到峰值的滯后時(shí)間僅為1d，觀測(cè)點(diǎn)C3則為2～3d。

觀測(cè)點(diǎn)C2為古運(yùn)河?xùn)|支出口，運(yùn)河?xùn)|支的集水區(qū)（獅子巖、馮家、黃毛一帶）面積較小且地勢(shì)相對(duì)較高，蓄洪能力較差，降雨后水量會(huì)很快集中排泄于古運(yùn)河內(nèi)，所以古運(yùn)河流量往往在降雨24 h內(nèi)會(huì)急劇增大；睦洞河發(fā)源于睦洞湖，為濕地主要蓄水區(qū)，由于蓄水作用影響，睦洞河流量變化往往相對(duì)滯后。

（3）徑流年內(nèi)分配不均

徑流年內(nèi)分配主要取決于補(bǔ)給水源。會(huì)仙巖溶濕地水源補(bǔ)給主要為雨水補(bǔ)給，導(dǎo)致其徑流年內(nèi)分配不均。研究區(qū)徑流主要集中在5～7月份，占全年徑流量70%。濕地降水主要集中在4～8月，占全年降水量的80%。年內(nèi)徑流分配與降水關(guān)系密切。

5.2.3.2 地下水流量特征

（1）泉流量動(dòng)態(tài)變化特征

會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)的泉點(diǎn)可以分為三種類型：非巖溶泉、巖溶泉。其中，非巖溶泉出露于覆蓋巖溶區(qū)，巖溶泉出露于 *** 巖溶區(qū)。研究區(qū)內(nèi)泉點(diǎn)類型及枯水期流量見(jiàn)表5.6。由于研究區(qū)的泉點(diǎn)均位于濕地低洼沼澤區(qū)或水渠河流河床上，無(wú)法測(cè)得洪水期的流量。另外，泉點(diǎn)Q5、Q6及Q10作為補(bǔ)給水源，被當(dāng)?shù)鼐用袢饋?lái)用作養(yǎng)殖水塘，泉水流量也已無(wú)法測(cè)得。

表5.6 會(huì)仙巖溶濕地泉點(diǎn)流量統(tǒng)計(jì)表

由表5.6可以看出，在平水期及枯水期，研究區(qū)巖溶泉的流量均為零；非巖溶泉的流量較小且差別不大，均小于5.0L/s，且常年不干，逢特干旱年份，成為附近居民的主要水源。雖然對(duì)會(huì)仙巖溶濕地泉點(diǎn)流量未能進(jìn)行全面和長(zhǎng)期觀測(cè)，但通過(guò)對(duì)馮家東沼澤巖溶泉（Q4）進(jìn)行觀測(cè)得出，枯水期其流量為零，豐水期其流量可達(dá)111.0 L/s。這說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)巖溶泉點(diǎn)流量與大氣降雨關(guān)系密切，年內(nèi)流量動(dòng)態(tài)變化較大。

（2）伏流流量動(dòng)態(tài)變化特征

伏流發(fā)育于獅子巖一帶，流量動(dòng)態(tài)變化較大，與大氣降雨關(guān)系密切。雨季時(shí)伏流出水流量較大，更高水位可高于洞底1.50～2.00m；平水期、枯水期流量一般較小，若連續(xù)數(shù)月不下雨，則會(huì)出現(xiàn)斷流，一年內(nèi)斷流時(shí)間可達(dá)1～2月。2007年6月28日測(cè)得該伏流更大出水流量1500L/s，2006年10月27日與2007年12月5日兩次觀測(cè)到地下河斷流。

5.2.4 水質(zhì)特征

5.2.4.1 地表水水質(zhì)特征

（1）評(píng)價(jià) ***

本次地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838—2002對(duì)會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)地表水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類：

Ⅰ類 主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)。

Ⅱ類 主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚(yú)蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚(yú)的索餌場(chǎng)等。

Ⅲ類 主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚(yú)蝦類越冬場(chǎng)、徊游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。

Ⅳ類 主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)。

Ⅴ類 主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。

地表水水質(zhì)評(píng)價(jià) *** 采用綜合污染指數(shù)法，公式如下：

巖溶地區(qū)地下水與環(huán)境的特殊性研究

式中：P為地表水綜合污染指數(shù)；Ci為某污染物的實(shí)測(cè)濃度，mg/L；Si為某污染物的地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L；n為水質(zhì)評(píng)價(jià)因子的數(shù)量。

地表水綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5.7。

表5.7 綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值表1，評(píng)價(jià)因子選有pH值、COD、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛共12個(gè)。鑒于保護(hù)會(huì)仙巖溶濕地環(huán)境的目的，計(jì)算時(shí)地表水標(biāo)準(zhǔn)濃度按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）的Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)取值。

（2）評(píng)價(jià)結(jié)果

地表水取樣點(diǎn)共9個(gè)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5.8，取樣點(diǎn)分布及評(píng)價(jià)結(jié)果分區(qū)見(jiàn)圖5.26。

圖5.26 會(huì)仙巖溶濕地地表水水質(zhì)分區(qū)圖

評(píng)價(jià)結(jié)果表明：該區(qū)9個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，均未達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）的Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，屬輕度污染。水質(zhì)超標(biāo)因子主要是為總磷。大部分觀測(cè)點(diǎn)水質(zhì)污染指數(shù)為0.5左右，略高于標(biāo)準(zhǔn)值0.4，屬輕污染范圍；督龍養(yǎng)殖場(chǎng)、睦洞河源頭個(gè)別月份水質(zhì)綜合污染指數(shù)分別為0.84、0.97，屬中度污染；僅分水塘及七星碼頭個(gè)別月份地表水水質(zhì)綜合污染指數(shù)大于1，屬重污染。從污染分區(qū)來(lái)看，研究區(qū)中度污染及重污染區(qū)多為受人為影響嚴(yán)重的地區(qū)。七星碼頭位于睦洞七星村居民區(qū)內(nèi)，此處地表水受生活污水及生活垃圾污染嚴(yán)重；督龍養(yǎng)殖場(chǎng)為養(yǎng)殖塘，污染也較嚴(yán)重。

表5.8 會(huì)仙濕地地表水水質(zhì)綜合污染指數(shù)表

綜合分析來(lái)看，會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)地表水不符合生活用水的標(biāo)準(zhǔn)，七星碼頭及督龍養(yǎng)殖場(chǎng)的水體不適合發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，只符合農(nóng)業(yè)用水、一般工業(yè)用水、人體非直接接觸的娛樂(lè)用水及一般景觀的要求。

濕地地表水質(zhì)與濕地生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)，水質(zhì)惡化會(huì)導(dǎo)致濕地水生生物種類及數(shù)量的較少。改善會(huì)仙巖溶濕地地表水水質(zhì)可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行：首先，禁止當(dāng)?shù)鼐用裣蛩w內(nèi)排放生活污水及農(nóng)藥殘留物，傾倒生活垃圾；其次，控制人們大面積圍塘養(yǎng)魚(yú)，拆除圍塘堤堰，提高保護(hù)區(qū)居民及周邊地區(qū)居民保護(hù)水資源的環(huán)保意識(shí)。

5.2.4.2 地下水水質(zhì)特征

（1）評(píng)價(jià) ***

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848—93將地下水質(zhì)分為五級(jí)，依次為：

Ⅰ級(jí)（優(yōu)良水）適用于各種用途。

Ⅱ級(jí)（良好水）適用于各種用途。

Ⅲ級(jí)（較好水）是以人體健康基準(zhǔn)為依據(jù)，主要適用于集中式生活飲用水及工、農(nóng)業(yè)用水。

Ⅳ級(jí)（較差水）以工、農(nóng)業(yè)用水要求為依據(jù)，除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作為生活飲用水。

Ⅴ級(jí)（極差水）不適用于飲用水，其他用水可根據(jù)使用目的選用。

地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)以地下水水質(zhì)調(diào)查分析資料或水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料為基礎(chǔ)，可分為單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)兩種。

本次評(píng)價(jià)按《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848—93對(duì)會(huì)仙巖溶濕地地下水水質(zhì)分別進(jìn)行單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià) *** 系采用各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的評(píng)價(jià)因子對(duì)應(yīng)“標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的五個(gè)類型水賦值范圍，以“從優(yōu)不從劣原則”進(jìn)行單項(xiàng)組分評(píng)分（Fi）（表5.9），從而對(duì)水質(zhì)進(jìn)行單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)；在此基礎(chǔ)上綜合各因子單項(xiàng)評(píng)價(jià)分值，利用公式3.2、3.3得出綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（F），按照地下水質(zhì)量劃分標(biāo)準(zhǔn)（表5.10）對(duì)水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表5.9 單項(xiàng)組分各類別對(duì)應(yīng)分值表

表5.10 地下水質(zhì)量劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)資料內(nèi)容及實(shí)際情況，參加評(píng)價(jià)的水化學(xué)項(xiàng)目有pH值、總硬度、Cl-、

、F-、NO3-、

、Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni、Mn、Hg、Cr6+、As，共17項(xiàng)。

其中綜合評(píng)價(jià)指數(shù)F按下式計(jì)算：

巖溶地區(qū)地下水與環(huán)境的特殊性研究

式中：F為參評(píng)因子單項(xiàng)分值Fi的平均值；Fmax為參評(píng)因子單項(xiàng)分值中的更大值。

（2）評(píng)價(jià)結(jié)果

按照上述地下水水質(zhì)評(píng)價(jià) *** ，首先對(duì)會(huì)仙巖溶濕地4個(gè)地下水監(jiān)測(cè)取樣點(diǎn)水質(zhì)狀況進(jìn)行了單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了綜合指數(shù)評(píng)價(jià)（表5.11；圖5.27）。

表5.11 會(huì)仙濕地地下水水質(zhì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)與綜合評(píng)價(jià)指數(shù)表

圖5.27 會(huì)仙巖溶濕地地下水水質(zhì)分區(qū)圖

研究區(qū)地下水水質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)較少，調(diào)查的地下水類型包括巖溶地下水及松散層地下水。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：會(huì)仙巖溶濕地地下水質(zhì)評(píng)價(jià)分值在0.74～7.20 范圍內(nèi)，水質(zhì)有好有差。其中，文全東北溶潭位于濕地北部 *** 巖溶區(qū)，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.74，水質(zhì)優(yōu)良，符合Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)；其余各點(diǎn)均位于覆蓋巖溶區(qū)，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)均小于4.25，符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，適合作為集中式生活飲用水及工、農(nóng)業(yè)用水，只有七星民井位于覆蓋巖溶區(qū)，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)達(dá)到了7.17，水質(zhì)較差，接近Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，已不適用于當(dāng)?shù)鼐用耧嬘谩?/p>

地下水水質(zhì)問(wèn)題就是當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟踩珕?wèn)題，因?yàn)檠芯繀^(qū)內(nèi)居民的飲用水源均為地下水。綜合來(lái)看，除睦洞七星村附近地區(qū)外，研究區(qū)絕大部分地區(qū)居民的飲水安全是有保障的。當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)應(yīng)引起重視，并采取相應(yīng)措施為當(dāng)?shù)鼐用駥で蠓巷嬘脴?biāo)準(zhǔn)的水源。

桂林市七星區(qū)距離會(huì)仙濕地騎自行車(chē)多遠(yuǎn)

32公里。

由 *** 上地圖軟件可查得，桂林市七星區(qū)騎行至?xí)蓾竦匦枰?2公里，總時(shí)間約3小時(shí)。

廣西桂林會(huì)仙喀斯特國(guó)家濕地公園是國(guó)家AAA級(jí)景區(qū)，位于廣西桂林市中部偏西，處于桂東北漓江、柳江分水嶺地帶，屬典型巖溶峰林平原地貌，濕地公園總面積586.75公頃，其中濕地面積493.59公頃，濕地率84.12%。

桂林市，臨桂縣，會(huì)仙濕地公園具體在哪？

會(huì)仙濕地是中國(guó)更大巖溶濕地，2012.4月份提交林業(yè)局.日前已被國(guó)家林業(yè)局正式列入國(guó)家濕地公園試點(diǎn)，會(huì)仙濕地公園命名為“廣西桂林會(huì)仙喀斯特國(guó)家濕地公園”。

會(huì)仙濕地主要分布在臨桂縣會(huì)仙鎮(zhèn)的睦洞、四益、新民、山尾、文全、馬面等6個(gè)村委以及該縣四塘鄉(xiāng)的大灣村委、雁山區(qū)的竹園村委，涉及47個(gè)自然村和2.2萬(wàn)人口，其地域范圍內(nèi)有相思江、良豐河、唐代開(kāi)鑿的桂柳運(yùn)河(又稱相思埭運(yùn)河)及睦洞湖等河流湖泊。

會(huì)仙巖溶濕地沉積環(huán)境變化研究

一、沉積物樣品采集

我國(guó)碳酸鹽巖分布廣泛，在巖溶地區(qū)的碳酸鹽巖成土、土地資源利用、巖溶動(dòng)力系統(tǒng)、喀斯特生態(tài)系統(tǒng)、河流水文特征與水化學(xué)及相關(guān)影響因素的研究，以及利用洞穴次生化學(xué)沉積物重建古環(huán)境及古氣候等方面都取得了顯著成果［1—19］；但對(duì)作為巖溶地區(qū)一種獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)的巖溶濕地的生態(tài)環(huán)境及其形成與演化方面的研究［20—22］并不多見(jiàn)。為研究會(huì)仙巖溶濕地在自然與人類相互作用下的生態(tài)環(huán)境演化過(guò)程，重建濕地古氣候，2008年3月在會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)選擇兩個(gè)典型地點(diǎn)：臨桂縣會(huì)仙鎮(zhèn)分水塘北獅子潭和臨桂縣四塘鎮(zhèn)寺湖（圖5-9），采用重力采樣器分別采集了56cm和77cm的連續(xù)柱狀沉積物巖心。

在會(huì)仙巖溶濕地核心區(qū)睦洞湖以東，會(huì)仙鎮(zhèn)馮家村西的獅子巖，發(fā)育有獅子山巖溶地下河，該地下河發(fā)源于馬面以北的巖溶山地中，地下河出口位于分水塘北端獅子山南部山腳，并將八仙湖、分水塘相互連接成一個(gè)統(tǒng)一的巖溶水文系統(tǒng)。獅子山地下河巖溶水直接注入分水塘，不僅是會(huì)仙巖溶濕地的重要補(bǔ)給水源，而且也是古代相思埭（古運(yùn)河）的主要水源。獅子潭采樣點(diǎn)即位于獅子巖地下河主通道上，地下河出口上游約100m的山間積水洼地——獅子潭（山間湖泊）內(nèi)。獅子潭面積約10畝，枯水季節(jié)最深處水深約1m。沉積巖心的采樣點(diǎn)位于潭中部偏西水深60cm處（地理坐標(biāo)為：N25°06′06″，E110°12′35″），所采集湖底柱狀沉積巖心長(zhǎng)56cm（見(jiàn)圖2-18）。

圖5-9 湖泊沉積物采樣點(diǎn)

寺湖位于四塘鎮(zhèn)附近，會(huì)仙巖溶濕地清水江河湖濕地的核心區(qū)。寺湖主要由地表溝溪（包括清水江河水及太平河水）補(bǔ)給。湖泊下游有多個(gè)出口，均與清水江連通，湖水排向清水江。近年來(lái)，由于湖泊周邊濕地不斷被開(kāi)發(fā)、蠶食，湖泊水域面積在逐年減少。至2006年，湖泊水域面積僅12hm2。由于周邊受農(nóng)田農(nóng)藥、化肥污染的灌溉水和農(nóng)村生活廢水污染，以及湖泊周邊及湖內(nèi)養(yǎng)殖（尤其是2006年以來(lái)湖內(nèi)養(yǎng)鴨數(shù)萬(wàn)只、養(yǎng)殖珍珠幾十畝）等造成湖水水質(zhì)不斷惡化，湖水長(zhǎng)期處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，湖泊下游湖面幾乎完全被瘋長(zhǎng)的鳳眼藍(lán)（水葫蘆）所覆蓋。2008年調(diào)查、取樣期間該湖仍處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。沉積物巖心采樣點(diǎn)位于湖泊下游出口的湖泊內(nèi)（圖5-9），地理坐標(biāo)為N25°09′54″，E110°08′37″，采樣點(diǎn)水深約1.3m，采集沉積巖心77cm。

二、樣品的處理與實(shí)驗(yàn)室分析

將寺湖沉積巖心的上部20cm按0.5cm間隔連續(xù)取樣，20cm以下則按照1cm間隔連續(xù)取樣。獅子潭沉積巖心上部30cm按0.5cm間隔連續(xù)取樣，30cm以下則按照1cm間隔連續(xù)取樣。

將經(jīng)過(guò)上述采樣、制作、處理后的樣品送至中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊沉積與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)其進(jìn)行了高精度、高分辨率的沉積年代學(xué)、營(yíng)養(yǎng)鹽元素（沉積物TOC（總有機(jī)碳）、TN（總氮）、TP（總磷）含量）、地球化學(xué)元素等各種環(huán)境代用指標(biāo)的樣品測(cè)試分析。其中，沉積物年代測(cè)定用放射性核素137Cs和210Pb *** ，采用美國(guó)EGG Ortec公司生產(chǎn)的由高純鍺井型探測(cè)器與Ortec 919型譜控制器以及IBM微機(jī)構(gòu)成的16k多道分析器組成的γ譜分析系統(tǒng)進(jìn)行核素測(cè)定。137Cs標(biāo)準(zhǔn)樣品由中國(guó)原子能研究院提供。TOC，TN，TP測(cè)定 *** ：TOC用重鉻酸鉀- *** （油浴）氧化- *** 亞鐵滴定法測(cè)定；TN用重鉻酸鉀- *** 消化-凱氏定氮法測(cè)定；TP用重鉻酸鉀- *** 酸溶-鉬銻鈧比色法測(cè)定。元素化學(xué)分析采用HCl-HNO3-HF微波消化法和ICP-AES測(cè)定法，共測(cè)得Al，F(xiàn)e，Ca，Na，K，Mg，Ti，Co，V，Cr，Be，Ba，Sr，Cu，Pb，Zn，Mn，Ni，P等19種元素，平行分析誤差小于±5%。

三、會(huì)仙巖溶濕地環(huán)境變化沉積記錄的初步研究

通過(guò)對(duì)上述樣品的測(cè)試、分析，獲得了寺湖近450年來(lái)和獅子潭近200多年來(lái)的環(huán)境演化記錄。結(jié)果表明：獅子潭經(jīng)歷了公元1810年以前的沼澤化過(guò)程而后又演化成湖泊沉積環(huán)境；寺湖在近450年來(lái)一直為湖相沉積，但經(jīng)歷了小冰期中的多次冷暖和干濕的氣候波動(dòng)［22］；濕地沉積環(huán)境變化在過(guò)去主要受氣候條件變化的制約，在氣候的冷濕期有利于濕地的發(fā)育，而暖干時(shí)期則不利于濕地的發(fā)育。最近幾十年以來(lái)在氣候持續(xù)變暖的背景下，人類對(duì)濕地的過(guò)度開(kāi)發(fā)加快了會(huì)仙濕地生態(tài)環(huán)境的退化。

1.沉積巖心年代學(xué)分析

137Cs是核爆炸的裂變產(chǎn)物，半衰期為30.2年，其計(jì)年是基于該放射性核素在沉積物記錄中的層位對(duì)比［23］。大量研究證實(shí)并公認(rèn)全球地表大氣沉降的137Cs有兩個(gè)最主要峰值年，一個(gè)是初始沉降峰值1952年，另一個(gè)是主要峰值年1963年［23—27］，可作為近代沉積地層的對(duì)比與時(shí)間標(biāo)尺。由寺湖巖心137Cs測(cè)年結(jié)果（圖5-10）可以看出，其有明顯的峰值，1952年峰值出現(xiàn)在巖心10.25cm深度，1963年峰值出現(xiàn)在巖心6.75cm深度處。這與210Pb實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)衰變規(guī)律計(jì)算的整個(gè)巖心平均沉積速率1.7mm/a所得到的層位時(shí)間基本吻合，由137Cs峰值計(jì)算出巖心0～6.75cm段的平均沉積速率為1.5 mm/a，而 6.75～10.25cm段（1952～1963年）的平均沉積速率為3.1 mm/a，0～10.25cm段的平均沉積速率為1.8 mm/a，與由210Pb實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的整個(gè)巖心平均沉積速率1.7mm/a基本相似。由此推算至巖心底部77cm深處的年代為1562年，整個(gè)沉積巖心代表的時(shí)間為446年。

圖5-10 寺湖沉積巖心137Cs 和210Pb垂直分布

獅子潭沉積巖心的137Cs測(cè)年結(jié)果顯示（圖5-11）：1952年峰值出現(xiàn)在巖心8.75cm深度處，1963年峰值出現(xiàn)在巖心6.25cm深度處。按此推算沉積速率，1963年以來(lái)（0～6.25cm段）平均沉積速率約為1.4mm/a，1952年以來(lái)（0～8.75cm段）平均沉積速率約為1.6mm/a，而由210Pb測(cè)定數(shù)據(jù)根據(jù)衰變規(guī)律計(jì)算的整個(gè)巖心平均沉積速率為1.6mm/a，兩者也基本吻合。

圖5-11 獅子潭沉積巖心137Cs 和210Pb垂直分布

值得指出的是，寺湖沉積物巖心和獅子潭沉積物巖心137Cs測(cè)年結(jié)果都顯示出上部有一個(gè)高值峰，獅子潭巖心位于3cm左右深度處，寺湖巖心位于1～2cm左右深度處，比1963年的主峰還要高，其原因和機(jī)制有待進(jìn)一步探討。

2.沉積巖心的TOC，TN，TP的垂直變化研究

流域基巖、土壤在經(jīng)歷風(fēng)化、侵蝕和搬運(yùn)等作用后進(jìn)入湖區(qū)沉積，沉積物元素特征一般受控于母巖類型、氣候和沉積環(huán)境，以及人類活動(dòng)等諸多因素的影響，即沉積物元素變化特征為自然過(guò)程疊加人類活動(dòng)影響的結(jié)果。因此湖泊沉積物中元素可分為兩種來(lái)源：一是來(lái)源于流域侵蝕，其變化主要由自然因素控制，與流域降水和徑流以及水土流失程度有關(guān)，如鈣元素含量在南方巖溶濕地非常豐富，然而降水量增加使鈣濃度降低，沉積少；二是既來(lái)源于流域母質(zhì)，又受到人為活動(dòng)的影響，如磷元素在沉積巖心上部的快速增加與人類農(nóng)業(yè)活動(dòng)關(guān)系密切。

湖泊沉積物總有機(jī)碳（TOC）由內(nèi)源和外源有機(jī)碳兩部分組成。內(nèi)源有機(jī)碳主要是湖泊自身水生生物的貢獻(xiàn)，外源有機(jī)碳主要是流域內(nèi)陸生植物的貢獻(xiàn)。湖泊沉積物中TOC的高低在一定程度上反映了區(qū)域氣候條件以及湖泊沉積物的保存條件［28］。寺湖沉積巖心的TOC，TN，TP的垂直分布（圖5-12）顯示：TOC總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但存在幾個(gè)大的階段：在53cm以下，TOC和TN處于低值階段，存在緩慢上升的趨勢(shì)；在20～53cm段，TOC和TN處于較高值階段；在53cm附近產(chǎn)生了大的變化，其TOC含量由平均35g/kg增加到40g/kg，并保持緩慢上升；在4～20cm段，TOC和TN含量又降低為一低值階段；20cm處TOC和TN含量由45g/kg快速降低到40g/kg左右；而0～4cm段，TOC和TN含量快速上升，短短4cm，其含量由40g/kg升高到80g/kg。TN與TOC的變化極為相似，二者呈同步變化。TP含量的變化也存在著明顯的變化階段，在20cm以下TP含量基本保持穩(wěn)定，20cm處開(kāi)始有一明顯的增加。在4cm向上，則出現(xiàn)快速增加。整體來(lái)看，寺湖沉積巖心的TOC，TN，TP可分為4個(gè)階段：之一階段為53～77cm，對(duì)應(yīng)的時(shí)間約在1562～1703年；第二階段是20～53cm，對(duì)應(yīng)時(shí)間約在1703～1894年；第三階段在4～20cm，對(duì)應(yīng)時(shí)間約為1894～1987年；第四階段為0～4cm，對(duì)應(yīng)時(shí)間約為1987～2007年。

圖5-12 寺湖沉積巖心的碳、氮、磷含量的垂直變化

碳氮比值（C/N）能夠較好地指示沉積物中內(nèi)源和外源有機(jī)成分的比例［29］。一般來(lái)說(shuō)，低等水生植物蛋白質(zhì)含量較高，C／N比值一般小于7；陸生植物大多含維管束，C／N比值一般大于20。因此，湖泊沉積物中有機(jī)質(zhì)的C／N比值反映了有機(jī)質(zhì)的物源狀況。寺湖C/N 比值在10左右，且變幅不大。這說(shuō)明內(nèi)、外源有機(jī)物在湖泊有機(jī)物中各占有一定比例，而且有機(jī)物源變化不大，情況較穩(wěn)定。

獅子潭沉積巖心的TOC，TN，TP的垂直分布（圖5-13）也顯示出幾個(gè)變化階段：更大的一個(gè)變化是在33cm深度處，在其以下，TOC，TN，TP都處于特別的高值階段，表現(xiàn)出沼澤相的沉積特征；從巖心底部57cm到33cm，是一個(gè)逐步自然富營(yíng)養(yǎng)化即沼澤化的過(guò)程；33cm以上又演變?yōu)楹吹沫h(huán)境，因獅子潭是一個(gè)地下水補(bǔ)給的小水潭，TOC和TN含量一直較穩(wěn)定，沒(méi)有突然的變化，向上緩慢降低。而TP的含量在14cm深度向上出現(xiàn)緩慢增加的趨勢(shì)，而在表層2cm增加明顯。由于33cm以下為沼澤沉積，其沉積速率無(wú)法和上部湖泊沉積相對(duì)比，因此在按照上部湖泊沉積速率推算年代時(shí)，僅推算到32cm為止，其時(shí)代大致為1810年。其底部的年代尚有待于用14C年代測(cè)定法確定。

3.元素地球化學(xué)特征與特征元素Mg/Ca和Sr/Ca比值垂直變化的環(huán)境意義

湖泊沉積是記錄湖泊及其流域氣候環(huán)境信息的有效載體，它記錄了氣候變化、湖泊生態(tài)演化等豐富的信息。元素是湖泊沉積物的重要組成部分，其含量變化真實(shí)記錄了湖泊水體環(huán)境的變化過(guò)程。很多學(xué)者對(duì)湖相沉積物中元素地球化學(xué)與古氣候環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行探討時(shí)，把湖相沉積元素地球化學(xué)作為恢復(fù)和重建古氣候環(huán)境演化的重要手段之一。對(duì)于我國(guó)南方巖溶區(qū)域，利用洞穴次生化學(xué)沉積物反演和重建古環(huán)境及古氣候等方面已取得了許多成果，但通過(guò)巖溶濕地沉積的地球化學(xué)元素分析進(jìn)行環(huán)境演變的研究尚還薄弱。因此，在桂林巖溶濕地的寺湖采集沉積巖心，研究其地球化學(xué)元素在沉積物中的含量水平、分布與變化規(guī)律及元素之間的相互關(guān)系等特征，揭示會(huì)仙巖溶濕地的環(huán)境變化歷史與過(guò)程，對(duì)濕地的水資源保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用、區(qū)域環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有重要意義。[30]

圖5-13 獅子潭沉積巖心的碳、氮、磷含量的垂直變化

按照對(duì)象的定性或定量特征將其分組歸類的一種現(xiàn)代統(tǒng)計(jì) *** ——聚類分析法，在研究沉積物物源、湖泊重金屬沉積等方面都得到了成功應(yīng)用。對(duì)寺湖沉積巖心元素的地球化學(xué)分析所獲得的19 種元素含量結(jié)果（圖5-14）進(jìn)行聚類分析（圖5-15），可以看出，19種元素的變化可首先分為兩種類型。之一類型有16種元素，包括Ba，K，Cu，Zn，Al，Pb，P，Mg，Ni，Co，Ti，V，Be，F(xiàn)e，Mn等，這些元素含量在沉積柱4～53cm段從下到上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。將其細(xì)分又可分為穩(wěn)步上升型和波動(dòng)上升型。穩(wěn)步上升的元素（Ba，K，Cu，Zn，Al，Pb，P）含量在沉積柱狀剖面上變化有較好的一致性，元素含量在整個(gè)巖心中均呈穩(wěn)步的增長(zhǎng)；波動(dòng)上升的元素（Mg，Ni，Co，Ti，V，Be，F(xiàn)e，Mn）含量卻呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)，在沉積柱4～53cm段中，這些元素含量波動(dòng)上升，而在53cm以下及4cm以上段，元素含量自下而上表現(xiàn)為降低。第二類型的元素（Ca，Sr，Na）在湖心垂直剖面的變化與之一類型元素不同，這類元素含量大部分時(shí)間（湖心柱在0～53cm之間）處于下降或維持穩(wěn)定。在湖心53～77cm段中，鈣元素含量總體呈上升狀態(tài)。

圖5-14 寺湖湖心沉積物元素含量變化

寺湖沉積巖心19種元素的變化具有明顯的階段性特征，其界線分別位于4cm，20cm，53cm處。在53～77cm段中，之一類型16種元素含量自下而上大部分呈降低趨勢(shì)，而第二類型元素含量卻在穩(wěn)定增加；在 20～53cm段中，之一類型元素含量穩(wěn)步增加，而第二類型元素含量卻在逐步減小；在4～20cm段中，之一類型元素含量呈波動(dòng)增加態(tài)勢(shì)，第二類型元素含量仍表現(xiàn)為減小；在0～4cm段中，之一類型有7種元素（Ba，K，Cu，Zn，Al，Pb，P）含量仍呈穩(wěn)定增加，而另外9種元素與第二類型元素表現(xiàn)相似，含量呈減小趨勢(shì)。此外，與人類活動(dòng)關(guān)系密切的磷元素含量在20cm以下極為穩(wěn)定，維持在250mg/kg左右，20cm以上含量開(kāi)始增加，含量在 450～650mg/kg之間波動(dòng)，到4cm左右含量迅速增加，達(dá)近2000mg/kg。

圖5-15 寺湖元素聚類分析

通常巖溶地區(qū)的土層和基巖中的微量元素相對(duì)穩(wěn)定，在沉積物中的Mg/Sr 比值可作為古氣溫的替代指標(biāo)，即溫度升高，Mg/Sr比值增加；Mg/Ca 比值的變化不僅取決于溫度，同時(shí)也取決于巖溶水的滯留時(shí)間。有關(guān)研究曾指出，Mg/Ca比值與溫度呈正比，與降水呈負(fù)相關(guān)［31，32］；Sr/Ca比值和Mg/Ca比值呈現(xiàn)同步的變化。圖5-16顯示出寺湖和獅子潭沉積巖心中Mg/Ca和 Sr/Ca 比值的變化。在寺湖沉積巖心中，77～53cm段的下部，Mg/Ca，Sr/Ca比值處于高位，可能意味著降水少、向上含量快速降低；在4～53cm段，Mg/Ca，Sr/Ca比值下降并保持基本穩(wěn)定，則有降水增多的可能；但在20～30cm間，Mg/Ca，Sr/Ca比值又有所增高；4cm以上段Mg/Ca和Sr/Ca比值又升高，與現(xiàn)有氣溫升高、降水減少的氣象記錄是吻合的。獅子潭沉積巖心中僅在33～50cm的沼澤沉積段中Mg/Ca和Sr/Ca比值為高值，反映出降水減少、地下水補(bǔ)給少的特點(diǎn)，在上部湖相沉積中其比值均處于低值。

4.濕地環(huán)境變化的討論

桂林會(huì)仙巖溶濕地近幾十年來(lái)萎縮退化迅速，其中有人為活動(dòng)的明顯影響，也有自然環(huán)境變化的制約。從寺湖和獅子潭典型柱狀沉積巖心的高精度、高分辨率分析結(jié)果來(lái)看，寺湖77cm沉積巖心記錄了近450年來(lái)的沉積環(huán)境變化。

從沉積環(huán)境變化的記錄來(lái)看，獅子潭57cm沉積巖心上部記錄了近200年的沉積環(huán)境變化（下部的年代還有待進(jìn)一步測(cè)定），可分為兩個(gè)階段。

之一階段：57～33cm段沉積巖心（1810年以前）為沼澤相沉積，反映一個(gè)沼澤化和逐步再變成湖泊相沉積的過(guò)程，指示補(bǔ)給獅子潭的地下水在此階段可能中斷過(guò)或者大幅度減少而使其變成沼澤，Mg/Ca和Sr/Ca比值的變化也指示此階段為較干的環(huán)境。

第二階段：33cm以上沉積巖心（1810年以后），為湖泊相沉積，反映地下水補(bǔ)給增加形成湖泊而開(kāi)始湖泊沉積。湖相沉積中的TOC和TN含量總體呈逐漸穩(wěn)定減少的趨勢(shì)，可能指示了氣候逐漸變暖，有利于有機(jī)質(zhì)的分解而不利于湖泊中C和N的積累，這和氣候總體呈變暖的趨勢(shì)是一致的。

圖5-16 寺湖和獅子潭沉積巖心的Mg/Ca和Sr/Ca比值變化

與獅子潭沉積環(huán)境不同，寺湖由地表水河流補(bǔ)給，450年以來(lái)一直處于湖泊沉積環(huán)境，盡管其中沉積環(huán)境也有多次波動(dòng)。根據(jù)寺湖沉積巖心的地球化學(xué)元素含量的變化特征，結(jié)合Mg/Sr和Mg/Ca指標(biāo)與其他資料分析，將寺湖沉積物巖心所代表的近450年來(lái)環(huán)境變化劃分為如下4個(gè)階段：

1）巖心深度53～77cm段（時(shí)間約在1562～1703年）：TOC，TN，TP的含量較低，C/N比值維持在10左右，尤其是這期間磷元素的含量處于更低且穩(wěn)定狀態(tài)，反映出當(dāng)時(shí)的湖泊大體是處于自然演化階段，人類活動(dòng)干擾不明顯。Mg/Sr 和Mg/Ca比值由更高值0.48和0.13（巖心深度65～76cm）降低到更低值0.03和0.07（巖芯深度53cm），意味著前期（巖心深度65～76cm）溫度較高，氣候溫暖、干燥，降水較少，這和青藏高原冰心高分辨率記錄［33］以及高原湖泊沉積記錄［34］的小冰期中的暖階段相對(duì)應(yīng)。一方面可使從流域攜帶來(lái)的有機(jī)質(zhì)減少，另一方面暖干的氣候條件也有利于湖泊中有機(jī)質(zhì)的分解而不利于沉積。降水量減少也使流域侵蝕因素降低，造成造巖元素在湖泊沉積中的含量減少。而Na，Sr，Ca等元素含量在該階段卻在上升，這與本地巖溶地質(zhì)和元素的遷移度有關(guān)，盡管降水減少，但水體Ca離子濃度高，帶給湖泊豐富的Ca元素等的沉積。這與小冰期中的暖波動(dòng)相對(duì)應(yīng)，在本區(qū)表現(xiàn)為暖干的氣候特征。但后期（53～65cm沉積巖心段，相應(yīng)于約1630～1710年）氣候轉(zhuǎn)冷變濕，與小冰期的冷期相對(duì)應(yīng)。

2）巖心深度20～53cm段（時(shí)間范圍約在1703～1895年）：沉積巖心中TOC和TN的含量較前一階段明顯增加，TOC的含量由35g/kg上升到42g/kg，TN也從3.6g/kg上升至4.2g/kg左右，但C/N比值維持在10左右，TP含量略有增加但仍然較低，反映出人類活動(dòng)仍較弱，沒(méi)有對(duì)湖泊沉積環(huán)境產(chǎn)生大的影響，湖泊環(huán)境仍處于自然演化狀態(tài)。Mg/Sr 比值緩慢而略有升高且保持穩(wěn)定，表示氣溫變化不大，Mg/Ca比值也呈現(xiàn)緩慢而略有升高之勢(shì)，意味著降水較多。該時(shí)間段又恰好與青藏高原冰心高分辨率記錄以及高原湖泊沉積記錄［34］的小冰期中的第三冷階段相對(duì)應(yīng)，這也和南方在較冷的時(shí)期不利于有機(jī)質(zhì)分解而有利于有機(jī)質(zhì)的堆積過(guò)程相符。該段的Mg/Ca值整體較低，僅在上部20～30cm處升高，反映出小冰期中第三冷階段的冷干氣候波動(dòng)過(guò)程。這種變化也使Fe和Be等元素的含量上升，而降水量較多使水體Ca離子濃度降低，其在沉積物中的含量也在緩慢減少。與小冰期末期氣溫逐漸回升一致。

3）巖心深度4～20cm段（時(shí)間范圍約在1895～1987年）：在4～20cm段，TOC和TN的含量再次降低，這和19世紀(jì)末小冰期結(jié)束后20世紀(jì)氣候變暖相對(duì)應(yīng)，再次反映出暖的氣候條件有利于有機(jī)質(zhì)的分解而不利于有機(jī)質(zhì)堆積的事實(shí)。但值得指出的是在巖心頂部4cm（20世紀(jì)90年代以來(lái)）的TOC，TN，TP含量都快速上升，指示了區(qū)域內(nèi)人類活動(dòng)的加劇，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的快速發(fā)展過(guò)程，反映出強(qiáng)烈的人類活動(dòng)已干擾了濕地自然生態(tài)環(huán)境演變的過(guò)程，這和近20年的該濕地區(qū)域內(nèi)發(fā)展過(guò)程（圍濕造地，增施有機(jī)肥料、養(yǎng)殖糞便、人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)加劇了對(duì)水體的污染）是吻合的。Mg/Sr 和Mg/Ca比值處于較小波動(dòng)和基本穩(wěn)定狀態(tài)，這與小冰期過(guò)后20世紀(jì)升溫和較多降水相一致。穩(wěn)定、豐富的降水也使得Ca等元素的沉積較穩(wěn)定或略有降低。

4）巖心深度0～4cm段（時(shí)間在1987～2007年）：Mg/Ca比值快速升高，指示降水的減少；Mg/Sr比值增加，與現(xiàn)有氣象記錄資料氣溫升高、降水減少的變化是吻合的。此階段磷元素含量迅速增多，由原來(lái)的700mg/kg增加到近2000mg/kg，反映出近20多年人類生產(chǎn)活動(dòng)更加頻繁，農(nóng)田肥料使用量逐步增大，生活污水和工業(yè)廢水對(duì)地區(qū)環(huán)境影響加大，湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化程度加重，這與之前400多年沉積含量低而穩(wěn)定所指示的區(qū)域磷元素的自然背景有明顯不同。

會(huì)仙巖溶濕地概況

5.1.1 地理位置與交通

桂林會(huì)仙巖溶濕地位于桂林市臨桂縣會(huì)仙鎮(zhèn)、四塘鄉(xiāng)一帶，北至文全、黃插塘一帶，南至睦洞、毛家、渣塘底一帶，西至九頭山、莫家，東至馮家。地理坐標(biāo)為：東經(jīng)110°09′50″～110°14′30″，北緯25°05′20″～25°06′45″，總面積約35.2km2。區(qū)內(nèi)交通發(fā)達(dá)，以桂梧高速及良永二級(jí)骨干公路為主，并與鄉(xiāng)、村連接成網(wǎng)。目前，共有睦洞、四益、新民、文全、竹園、大灣等四級(jí)公路，可以直達(dá)濕地的大部分地區(qū)，交通十分便利（圖5.1）

圖5.1 會(huì)仙巖溶濕地交通位置圖

5.1.2 氣象水文

5.1.2.1 氣象

桂林會(huì)仙巖溶濕地所在地區(qū)氣候溫暖濕潤(rùn)，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，氣候變化特征見(jiàn)圖5.2。研究區(qū)多年平均降雨量為1835.8mm，年更大降雨量為2452.7mm，年最小降雨量1313.3mm。雨季為3～8月，降雨量占全年的80%，其中，4～8月是暴雨多發(fā)時(shí)期，降雨約占全年的50%。8～9月暴雨次數(shù)減少，常出現(xiàn)高溫干旱天氣，10月份天氣晴朗少雨，秋高氣爽，氣候宜人。

研究區(qū)多年平均蒸發(fā)量為1569.7mm，蒸發(fā)量更大月份為7月，達(dá)199mm，占全年總蒸發(fā)量的12.67%；年均氣溫為19.5℃，最冷月份為1月，平均氣溫為8.6℃，最熱月份為7月，月平均氣溫28.9℃，極端更高、更低氣溫分別為38.8℃、-3.3℃。

圖5.2 會(huì)仙巖溶濕地氣候變化特征圖

5.1.2.2 水文

區(qū)內(nèi)主要河流有睦洞河、相思埭古運(yùn)河，分別位于濕地中、南部，近東西走向（圖5.3）。濕地內(nèi)主要河流概述如下：

（1）睦洞河

又名神龍溪，源頭為睦洞湖，流經(jīng)鳳凰山北部、九頭山南部向西注入相思江。睦洞河總長(zhǎng)約4.38km，總集雨面積約23.14km2。該流域?yàn)闈竦刂饕钏畢^(qū)，睦洞河是濕地地表水的主要排泄帶。

（2）相思埭古運(yùn)河

又名古桂柳運(yùn)河，開(kāi)鑿于唐長(zhǎng)壽元年（公元692年）。古運(yùn)河位于濕地中南部，總長(zhǎng)14.54km。古運(yùn)河以分水塘為分界點(diǎn)分成東西兩段，東段經(jīng)杜門(mén)嶺在良豐附近蔣家壩注入良豐河；西段經(jīng)睦洞湖南部在莫家附近注入會(huì)仙河。古運(yùn)河的開(kāi)鑿雖然溝通了漓江與柳江之間的航運(yùn)，但也破壞了濕地內(nèi)部的水循環(huán)系統(tǒng)。古運(yùn)河在東西方向上貫穿于整個(gè)濕地，其中還穿越濕地的主要蓄水區(qū)—睦洞湖、分水塘一帶，導(dǎo)致濕地水體向古運(yùn)河排泄，從而加速了濕地的退化。

除上述主要河流發(fā)育外，還遍布許多包括水塘、湖泊、沼澤在內(nèi)的大小不一水體（圖5.3），主要水體有15處，它們分別是：睦洞湖、龍山湖、神龍?zhí)痢⒍烬執(zhí)痢⒎炙痢⒗隙刚印⒚音~(yú)塘沼、水東沼、馮家水田沼、黃塘沼、龍東沼、安龍沼、文全水田沼、神龍橋沼和九頭山草地，總面積約6.6km2。

圖5.3 會(huì)仙巖溶濕地水系、水體分布圖

5.1.3 地形地貌

5.1.3.1 地形

會(huì)仙巖溶濕地主 *** 于毛家向斜的軸部，北部位于馬面-黃村背斜南部邊緣，南部為架橋嶺背斜北部?jī)A伏端，中部獅子巖一帶為柳江水系與漓江水系分水嶺。地勢(shì)總體為北部較高，其次是南部，中部更低，地面標(biāo)高147.0～544.3m。

5.1.3.2 地貌

根據(jù)會(huì)仙巖溶濕地地形特征、成因類型、地表組成物質(zhì)、下伏基巖古地形及現(xiàn)代地貌的演變過(guò)程等，可將其地貌類型劃分為峰叢谷地、孤峰平原、殘丘平原三種（圖5.4）。

各地貌類型主要特征如下：

（1）峰叢谷地

主要分布于濕地北部的大長(zhǎng)山-文全-黃插塘一帶，面積約3.30km2，地面標(biāo)高在151.0～544.3m之間，大長(zhǎng)山為本區(qū)更高點(diǎn)，標(biāo)高544.3m。該地貌類型受控于地質(zhì)構(gòu)造，屬于桂林弧形構(gòu)造帶的二級(jí)構(gòu)造黃村-馬面背斜的樞紐隆起帶與毛家向斜的過(guò)渡帶。該區(qū)地層巖性主要為灰?guī)r，巖溶發(fā)育。

（2）孤峰平原

主要分布于濕地東、西部，面積約3.70km2，地面標(biāo)高在146.2～157.8m之間。該區(qū)東部以獅子巖為核心，山峰標(biāo)高176.8～292.0m；西部以九頭山—鳳凰山為核心，山峰標(biāo)高172.6～407.4m。該區(qū)地層巖性主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，巖溶發(fā)育相對(duì)較弱。其中，東部獅子巖一帶發(fā)育有一條規(guī)模較大伏流。

圖5.4 會(huì)仙巖溶濕地地貌圖

（3）殘丘平原

貫穿于鳳凰山—督龍—睦洞-斗門(mén)一帶，面積約28.2km2，地面標(biāo)高在149.2～155.5m之間。會(huì)仙巖溶濕地的主體就位于其中，該區(qū)上覆第四系紅黃色粘土層，厚度1～5m，下伏石炭系巖關(guān)組泥質(zhì)、炭泥質(zhì)灰?guī)r，為燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期形成的巖溶蓄水構(gòu)造盆地，構(gòu)成了會(huì)仙巖溶濕地天然的相對(duì)隔水底板。

5.1.4 地層巖性與地質(zhì)結(jié)構(gòu)

5.1.4.1 地層巖性

會(huì)仙巖溶濕地出露地層、面積及分布范圍見(jiàn)表5.1；圖5.5。

圖5.5 會(huì)仙巖溶濕地地質(zhì)圖

表5.1 會(huì)仙巖溶濕地出露地層年代表

5.1.4.2 地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所20世紀(jì)80年代研究成果資料，會(huì)仙巖溶濕地分布區(qū)位于南嶺緯向構(gòu)造帶、湘東-桂東經(jīng)向構(gòu)造及廣西山字型構(gòu)造東翼交會(huì)處。基于構(gòu)造形跡與成生組合關(guān)系，會(huì)仙巖溶濕地跨越三個(gè)構(gòu)造帶：桂林弧形構(gòu)造帶、東西向構(gòu)造帶和北西向線性構(gòu)造帶（圖5.6）。

（1）桂林弧形構(gòu)造帶

桂林弧形構(gòu)造帶屬于會(huì)仙巖溶濕地的一級(jí)構(gòu)造帶，其構(gòu)造形跡是南北向褶皺構(gòu)造的變形，由中、上泥盆系及下石炭系碳酸鹽巖地層組成。會(huì)仙巖溶濕地北部邊界峰叢谷地一帶就位于桂林弧形構(gòu)造帶中部的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元——馬面背斜的南端。

圖5.6 會(huì)仙巖溶濕地區(qū)域構(gòu)造略圖

（2）東西向構(gòu)造帶

東西向構(gòu)造帶是一個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元，發(fā)育毛家向斜。會(huì)仙巖溶濕地主體就位于該構(gòu)造帶內(nèi)。該向斜構(gòu)造是在晚三疊紀(jì)末期燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)一幕，由區(qū)域南北方向地應(yīng)力作用下形成的近東西向三級(jí)構(gòu)造盆地，由下石炭統(tǒng)碳酸鹽巖組成，該構(gòu)造盆地為會(huì)仙巖溶濕地提供了得天獨(dú)厚的蓄水條件。

（3）北西向線性構(gòu)造帶

北西向線性構(gòu)造帶由一系列走向290°～330°的斷裂帶組成，產(chǎn)生于印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期，后經(jīng)歷燕山、喜馬拉雅多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，是多次活動(dòng)的新構(gòu)造活動(dòng)帶。會(huì)仙濕地的南部邊界一帶就位于該構(gòu)造帶的架橋嶺背斜北部?jī)A伏端。

5.1.5 水文地質(zhì)條件

5.1.5.1 含水巖組劃分及富水性

會(huì)仙巖溶濕地內(nèi)大致可以分為三個(gè)含水巖組，它們分別是：?jiǎn)螌咏Y(jié)構(gòu)松散巖類含水巖組（Ⅰ）、連續(xù)型純碳酸巖中—厚層含水巖組（Ⅱ1）、夾層型不純碳酸巖含水巖組（Ⅱ2）。各含水巖組巖劃分、分布及富水性見(jiàn)表5.2、圖5.7（a）。

圖5.7 會(huì)仙巖溶濕地水文地質(zhì)及剖面略圖

（a）會(huì)仙巖溶濕地水文地質(zhì)略圖；（b）A—A’剖面略圖；（c）B—B’剖面略圖

表5.2 會(huì)仙巖溶濕地含水巖組巖性及分布特征表

5.1.5.2 地下水補(bǔ)、徑、排條件

會(huì)仙巖溶濕地地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄主要受氣象水文、地形地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等因素控制，其補(bǔ)給、徑流和排泄模式見(jiàn)圖5.7（b）、（c）。

（1）地下水補(bǔ)給

會(huì)仙巖溶濕地地下水主要補(bǔ)給源為大氣降水。補(bǔ)給形式主要有三種：一種是大氣降水的直接入滲補(bǔ)給，第二種為沼澤水體的入滲補(bǔ)給，第三種為外源水的側(cè)向補(bǔ)給。其中，前兩種為地下水的主要補(bǔ)給形式。

松散層地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水直接入滲補(bǔ)給及沼澤水體的入滲補(bǔ)給。此外，濕地中部在豐水期還接受下伏巖層的垂向補(bǔ)給，因?yàn)樵搮^(qū)位于毛家向斜軸部，地下水由南、北兩側(cè)匯集至此后，受承壓作用會(huì)向上補(bǔ)給松散層內(nèi)的地下水。

巖溶地下水的補(bǔ)給主要是大氣降水直接入滲補(bǔ)給及外源水側(cè)向補(bǔ)給，在特殊干旱年份可能還接受上覆松散層的垂向補(bǔ)給。大氣降水直接入滲補(bǔ)給主要發(fā)生在巖溶 *** 區(qū)，該區(qū)山體受溶蝕、風(fēng)化作用影響，垂向巖溶裂隙、巖溶管道發(fā)育，接受大氣降雨后，雨水在重力作用下沿著垂向巖溶裂隙、巖溶管道下滲補(bǔ)給地下水；外源水側(cè)向補(bǔ)給主要是指濕地南、北部邊界外圍地下水的側(cè)向補(bǔ)給。其中，北部邊界側(cè)向補(bǔ)給主要為巖溶地下水補(bǔ)給，南部邊界為孔隙水及巖溶地下水補(bǔ)給。

（2）地下水徑流

受地形及構(gòu)造控制，會(huì)仙巖溶濕地松散層地下水與巖溶地下水的流向大致相同，總體上為由南、北兩個(gè)方向呈扇形向濕地西部、中部及東部徑流，見(jiàn)圖5.7（a）。在鳳凰山、獅子巖一帶，受逆斷層及地形影響，巖溶地下水分別向西部、東部徑流。在鳳凰山—文全山—馮家一帶，由于受到北東向受地層巖性變化影響，部分巖溶地下水徑流會(huì)也受到阻滯。

（3）地下水排泄

會(huì)仙巖溶濕地地下水的排泄區(qū)較分散，主要分布于睦洞河、古運(yùn)河、黃毛—陡門(mén)及大長(zhǎng)山—文全山—督龍—馮家一帶。排泄形式主要有潛流、泉點(diǎn)及伏流。

松散層地下水基本上最終以潛流形式排泄至睦洞河及古運(yùn)河內(nèi)，在睦洞河下游及上游九頭山附近的水渠內(nèi)，均發(fā)現(xiàn)非巖溶泉點(diǎn)。

巖溶地下水的排泄形式較多。在豐水期，巖溶地下水排泄有潛流、泉及伏流；在枯水期，其排泄形式主要為潛流。在豐水期或出現(xiàn)集中性強(qiáng)降雨時(shí)，巖溶地下水可在短時(shí)間內(nèi)匯集，流量劇增，徑流至大長(zhǎng)山—文全山—督龍—馮家一帶，由于地層巖性由純碳酸鹽巖變?yōu)閵A層型不純碳酸鹽巖，巖溶地下水徑流受到阻滯，大部分徑流會(huì)以巖溶泉的形式排泄至地表。黃毛—陡門(mén)一帶位于背斜構(gòu)造帶上，巖溶泉也發(fā)育；在枯水期或較長(zhǎng)時(shí)期未出現(xiàn)降雨時(shí)，巖溶地下水水量變小，流速變緩，泉點(diǎn)基本上斷流。此時(shí)，巖溶地下水的排泄以潛流為主。

獅子巖一帶發(fā)育一條伏流，該區(qū)接受大氣降雨后一部分降雨沿巖溶裂隙入滲至伏流內(nèi)，最終由伏流出口排出。但該伏流的大部分水量來(lái)自于黃插塘南部的沼澤水體。

5.1.5.3 地下水化學(xué)類型

會(huì)仙巖溶濕地地下水的水化學(xué)特征見(jiàn)表5.3。由表可以看出：巖溶地下水的化學(xué)類型以HCO3-Ca型為主，pH值7.18～7.76，總硬度低于150mg/s。其中，夾層型不純碳酸鹽巖區(qū)域的總硬度、礦化度及pH值較純碳酸鹽巖區(qū)域要高。例如，馮家民井地下水總硬度及礦化度分別為269.97mg/L、415.65mg/L，而督龍北泉點(diǎn)地下水總硬度及礦化度分別為149.40mg/L、222.82mg/L；松散層地下水化學(xué)類型以HCO3·Cl-Ca·K型、HCO3-Ca·K型為主，總硬度及礦化度也明顯升高。這種化學(xué)類型表明，這些地區(qū)松散層地下水與巖溶地下水的聯(lián)系較為密切。一般民井的選址都會(huì)考慮有巖溶管道發(fā)育的因素，如七星民井，據(jù)村民反映，該井底部有巖溶管道發(fā)育，孔隙水與巖溶地下水聯(lián)系密切。因此，本次研究得出的松散層地下水化學(xué)類型并能完全代表整個(gè)地區(qū)的地下水化學(xué)類型。

表5.3 會(huì)仙巖溶濕地地下水化學(xué)特征表

SWAT模型在會(huì)仙巖溶濕地的應(yīng)用

5.4.1 模型建立

SWAT模型運(yùn)行過(guò)程中需要輸入的數(shù)據(jù)量非常大，類型也很多。數(shù)據(jù)處理按照模型運(yùn)行的條件，對(duì)搜集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分門(mén)別類的處理以滿足模型運(yùn)行據(jù)的要求，這一過(guò)程涉及相關(guān)軟件和數(shù)學(xué) *** 的運(yùn)用。在理想的情況下，模型全部采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是模型運(yùn)行的更佳選擇，但從所搜集到的數(shù)據(jù)來(lái)看這一點(diǎn)很難實(shí)現(xiàn)。針對(duì)流域內(nèi)缺少實(shí)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的狀況，利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，采用合理法計(jì)算出模型運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)，這就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。SWAT模型需要的輸入數(shù)據(jù)可以分為土壤、氣象等類型，其中每個(gè)類型又包括很多項(xiàng)參數(shù)。

5.4.1.1 氣象數(shù)據(jù)處理

氣象數(shù)據(jù)的處理是建立數(shù)據(jù)庫(kù)前的重要內(nèi)容，也是耗時(shí)較多的工作。由于桂林會(huì)仙巖溶濕地以前未引起有關(guān)單位重視，所以沒(méi)有在濕地內(nèi)設(shè)立水文站、氣象站。所涉及的水文觀測(cè)站是根據(jù)研究?jī)?nèi)容臨時(shí)設(shè)定的，氣象數(shù)據(jù)均來(lái)源于濕地北部的臨桂站。通過(guò)對(duì)臨桂站1961～1990年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)月均值，得到臨桂站月均氣溫、降水、蒸發(fā)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，見(jiàn)表5.13和表5.14。

表5.13 臨桂縣氣象站各類氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表5.14 臨桂縣氣象站氣溫月均數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

SWAT模型運(yùn)行過(guò)程中需要輸入的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)類型都比較多，SWAT模型的氣象模塊可以為彌補(bǔ)數(shù)據(jù)不足問(wèn)題，該模塊通過(guò)輸入己有的數(shù)據(jù)或天氣生成模擬數(shù)據(jù)，來(lái)生成SWAT模型所需的氣象數(shù)據(jù)。本次模擬選用數(shù)據(jù)一部分來(lái)源于臨桂氣象站的多年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，一部分為由天氣生成器生成的數(shù)據(jù)。

5.4.1.2 DEM 及子流域劃分

DEM（數(shù)字高程模型）是確定流域邊界、劃分子流域和生成河網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

會(huì)仙巖溶濕地生成DEM及獲得流域信息的過(guò)程如下：

1）運(yùn)用MapGIS軟件繪制出會(huì)仙濕地流域1：10000數(shù)字地形圖，然后導(dǎo)入ArcView GIS3.2軟件，生成DEM模型，再將DEM模型導(dǎo)入SWAT2000中，SWAT2000會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)字地形分析，對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

2）導(dǎo)入手工勾畫(huà)的會(huì)仙巖溶濕地?cái)?shù)字化流域邊界線和河網(wǎng)柵格圖像，用于校正由DEM生成的流域邊界和河網(wǎng)。

3）設(shè)定子流域最小面積閑值，模型的自動(dòng)提取工具將確定河段和子流域的拓?fù)潢P(guān)系，包括河段坡度、高程、上游集水面積及其他拓?fù)湫畔ⅲ詈笸瓿闪饔虻淖詣?dòng)分割。

將會(huì)仙濕地整個(gè)流域劃分為40個(gè)子流域。會(huì)仙巖溶濕地DEM見(jiàn)圖5.34，子流域及河網(wǎng)生成見(jiàn)圖5.35。

圖5.34 會(huì)仙巖溶濕地?cái)?shù)字高程模型

圖5.35 會(huì)仙巖溶濕地子流域及河網(wǎng)劃分

5.4.1.3 HRU 劃分

為了反映流域內(nèi)更多的空間變異性，反映不同土地利用和土壤類型對(duì)蒸發(fā)、產(chǎn)流、入滲等影響，子流域還要進(jìn)行進(jìn)一步劃分，為此SWAT模型引入了水文響應(yīng)單元（HRU）的概念。當(dāng)一個(gè)子流域內(nèi)有多個(gè)HRU時(shí)，對(duì)每個(gè)HRU分別進(jìn)行陸地水文過(guò)程計(jì)算，然后在流域出口把子流域內(nèi)所有HRU的產(chǎn)出進(jìn)行相加，所得子流域的產(chǎn)出在河道中進(jìn)行輸移計(jì)算。

水文響應(yīng)單元的劃分先是在流域信息提取完后，將柵格土地利用圖和土壤類型圖輸入到 Watershed View中，對(duì)兩幅圖進(jìn)行再分類（reclassify），最后將再分類后的土地利用圖和土壤圖進(jìn)行疊加（overlay）。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要設(shè)置一定的閾值，以消除子流域中較小比重的土地利用和特定土地利用類型中所包含的較小比重的土壤類型。這樣可以控制水文響應(yīng)單元的數(shù)量，減少次要因素的影響，提高模型運(yùn)行的效率。采用多種水文響應(yīng)單元法對(duì)子流域進(jìn)行重新劃分，土地利用面積閾值在模擬過(guò)程中取5%，土壤面積閾值的確定，在模擬過(guò)程中取10%。

5.4.1.4 土地利用

研究區(qū)的土地利用情況是通過(guò)對(duì)遙感數(shù)據(jù)（1997年）進(jìn)行解譯得到的。參照研究區(qū)已有的土地利用資料，將研究區(qū)的土地利用類型分為水體、水田、沼澤、林地、居民地、植被覆蓋一般山體和植被覆蓋較好山體七類。各類土地利用的分類如圖5.36所示。

圖5.36 會(huì)仙巖溶濕地土地利用圖

5.4.1.5 土壤類型

SWAT模型中需要輸入的土壤數(shù)據(jù)可以分為三類：空間分布數(shù)據(jù)、土壤物理屬性數(shù)據(jù)和土壤化學(xué)屬性數(shù)據(jù)。此次研究暫不考慮濕地流域水化學(xué)性質(zhì)的變化情況，故可以對(duì)土壤化學(xué)數(shù)據(jù)不進(jìn)行處理。下面主要分析前兩種類型數(shù)據(jù)的獲取：

本次對(duì)于研究區(qū)土壤的劃分依據(jù)全國(guó)1：50萬(wàn)土壤庫(kù)數(shù)據(jù)，以水稻土、沼澤土為主，其次紅壤、石灰土，具體分布情況見(jiàn)圖5.37。根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖恼{(diào)查資料，分別得到各類土壤的粘粒、粉粒、砂粒、礫石含量，見(jiàn)表5.15。

圖5.37 會(huì)仙巖溶濕地土壤類型圖

表5.15 會(huì)仙濕地土壤類型比重表

SWAT模型需要各類土壤的水文、水傳導(dǎo)屬性作為輸入值：每類土壤所屬的水文單元組（soil hydrologic group）、植被根系深度值、土壤表面到各土壤層深度、土壤容重（moist bulk）、有效田間持水量（available water capacity）、飽和的導(dǎo)水率（saturated hydraulic conductivity）和每層土壤的粘粒、粉砂、砂礫、礫石含量等。

由于數(shù)據(jù)條件的限制，模型需要輸入的土壤飽和水力傳導(dǎo)率、土壤容重、有效田間持水量由Saxton開(kāi)發(fā)的計(jì)算程序求得，程序界面見(jiàn)圖5.38。將土壤中沙和粘土等組分的含量輸入程序，就可以計(jì)算出相應(yīng)的土壤物理屬性。許多試驗(yàn)證實(shí)，該 *** 的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值擬合關(guān)系很好。

5.4.2 模型率定

模型的參數(shù)率定過(guò)程是調(diào)整模型參數(shù)，使得模型的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相匹配的過(guò)程。通過(guò)模型的率定調(diào)參可以提高模型的精確度，使模型更適合研究區(qū)的實(shí)際情況。應(yīng)用模型的Calibration Set up工具綜合所有數(shù)據(jù)信息，先進(jìn)行單個(gè)參數(shù)的敏感性分析，再整合多個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合性分析。

圖5.38 土壤參數(shù)計(jì)算程序界面

在模型校正過(guò)程中，對(duì)模型中影響水文循環(huán)的主要5個(gè)參數(shù)進(jìn)行了率定，得到了適合會(huì)仙巖溶濕地的參數(shù)值。這些參數(shù)包括：徑流曲線數(shù)（CN值）、土壤有效含水量、土壤蒸發(fā)補(bǔ)償系數(shù)（ESCO）、地下水延遲天數(shù)、基流Alpha系數(shù)。

CN值是SCS產(chǎn)流模型中最重要的參數(shù)，它是流域內(nèi)土地利用方式、土壤類型、耕作管理措施、水文條件、前期水分狀況等因素的綜合反映。理論上CN值取值范圍在0～100之間，值越大表示產(chǎn)生徑流的可能性越大；土壤蒸發(fā)補(bǔ)償系數(shù)（ESCO）是模型調(diào)整不同土壤層間水分補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，該系數(shù)與產(chǎn)流量呈反比例關(guān)系。土壤有效含水量是指土壤中從田間持水量減去植物永久凋萎點(diǎn)的水分，該參數(shù)與產(chǎn)流量呈反比例關(guān)系；基流消退系數(shù)（ALPHA-BF）是通過(guò)輸入2006年11月～2007年3月日流量數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)字濾波法分割基流得到的。模型5個(gè)參數(shù)的具體描述見(jiàn)表5.16。

表5.16 SWAT模型參數(shù)調(diào)節(jié)

5.4.3 模型驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)參數(shù)率定后，就開(kāi)始對(duì)模型進(jìn)行校正（calibration）和驗(yàn)證（validation）。通常將使用的資料系列分為兩部分，其中一部分用于校正模型，而另一部分則用于模型的驗(yàn)證。由于資料有限，選用2006年11月～2007年3月間5個(gè)月的實(shí)測(cè)徑流量進(jìn)行參數(shù)校正，再用2007年4月～2007年11月的實(shí)測(cè)徑流量進(jìn)行驗(yàn)證。模型校正后徑流模擬值與實(shí)測(cè)值比較如圖5.6；圖5.8所示。

為驗(yàn)證模型的有效性，選用Nash-Sutcliffe效率系數(shù)（確定性系數(shù)）E、線性回歸系數(shù)R2來(lái)評(píng)估模型在校準(zhǔn)和驗(yàn)證過(guò)程中的模擬效果。

根據(jù)數(shù)據(jù)獲取的完整性，使用效率系數(shù)E來(lái)衡量模型模擬值與實(shí)測(cè)值之間的擬合度，其表達(dá)式為

巖溶地區(qū)地下水與環(huán)境的特殊性研究

式中：Q0為實(shí)測(cè)值；QP為模擬值；Qavg為實(shí)測(cè)平均值；n為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

當(dāng)Q0=QP時(shí)，E=1，表示擬合度非常好；如果 E為負(fù)值，說(shuō)明模型模擬值比實(shí)測(cè)值的可信度更低。

線性回歸系數(shù)R2在EXCEL中應(yīng)用線性回歸法求得，可以進(jìn)一步用于實(shí)測(cè)值與模擬值之間的數(shù)據(jù)吻合程度評(píng)價(jià)，R2=1表示非常吻合；當(dāng)R2＜1時(shí)，其值越小，反映出數(shù)據(jù)吻合程度越低。

由圖5.39～圖5.42可以看出，校正后代表模擬值與實(shí)測(cè)值的兩條曲線擬合程度較好，模型校正后觀測(cè)點(diǎn)C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）的E=0.73，R2=0.90；觀測(cè)點(diǎn)C4（睦洞河出口）的E=0.71，R2=0.89。校正結(jié)果表明，通過(guò)模型參數(shù)的調(diào)整，可以比較準(zhǔn)確的模擬校證期的日徑流量。可以認(rèn)為，運(yùn)用SWAT分布式水文模型模擬會(huì)仙巖溶濕地水文過(guò)程是可行的。

圖5.39 觀測(cè)點(diǎn)C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）模擬值與實(shí)測(cè)值擬合

圖5.40 觀測(cè)點(diǎn)C2（古運(yùn)河?xùn)|支出口）模擬流量與實(shí)測(cè)流量相關(guān)關(guān)系

圖5.41 觀測(cè)點(diǎn)C4（睦洞河出口）模擬值與實(shí)測(cè)值擬合

圖5.42 觀測(cè)點(diǎn)C4模擬流量與實(shí)測(cè)流量相關(guān)關(guān)系

5.4.4 模型應(yīng)用

通過(guò)對(duì)SWAT模型參數(shù)的率定及徑流結(jié)果的驗(yàn)證，得到了適用于研究區(qū)的模型參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)會(huì)仙巖溶濕地水文過(guò)程進(jìn)行了量化模擬，模擬輸出結(jié)果（單位：mm）見(jiàn)圖5.43。同時(shí)，對(duì)研究區(qū)水分的收入項(xiàng)、支出項(xiàng)及土壤蓄水量之間的數(shù)量轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行了分析（表5.17）。

圖5.43 會(huì)仙巖溶濕地水文過(guò)程模擬結(jié)果

表5.17 2006～2007年水量收支統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

由圖5.43可以看出，在2006年11月～2007年11月期間，會(huì)仙巖溶濕地降水量為1500.60mm，入流量為300.12mm，蒸散發(fā)量為1106.55mm，植被截留量為8.25mm，入滲量為159.41mm，壤中流為10.21mm，總徑流量為538.22mm，地下徑流量?jī)H為73.30mm。

由表5.17可以看出，在2006年11月～2007年11月期間，研究區(qū)的收入項(xiàng)主要為降雨量及區(qū)外入流量，支出項(xiàng)主要包括蒸散發(fā)量、地表徑流量。其中，更大收入項(xiàng)是降水，占總收入項(xiàng)的83.2%；更大支出項(xiàng)是蒸散發(fā)，占總支出項(xiàng)的58.9%，其次為總徑流量，占總支出項(xiàng)的28.7%，地下徑流量最小，占總支出項(xiàng)的3.9%。研究期間，會(huì)仙巖溶濕地水量收支總體上出現(xiàn)了少量虧損，虧損量為3.46mm，這可能是2007年降雨量為1362.4mm，少于多年平均降雨量（1835.8mm），而蒸散發(fā)量沒(méi)有相應(yīng)將少所致。研究區(qū)水分虧損主要發(fā)生在2006年12月和2007年7～10月份，總虧損量達(dá)471.0mm，這是由于這幾個(gè)月份降雨量減少，氣溫偏高所致。由表5.5可得，該期間降雨量為268.8mm，而蒸發(fā)量則達(dá)到了573.7mm。在其他月份，研究區(qū)水分收入大于支出，這是由于該期間正好為雨季，降雨量大，空氣濕度大，而蒸發(fā)量較小所致。研究區(qū)的月水分收支差差別較大，說(shuō)明了研究區(qū)水量平衡為一種動(dòng)態(tài)的水量平衡。如要維持濕地水量平衡，加強(qiáng)濕地調(diào)蓄能力，應(yīng)從減少濕地蒸散發(fā)量及出流量入手。

綜上所述，會(huì)仙巖溶濕地的水文過(guò)程顯然已經(jīng)造成了其調(diào)蓄功能的減弱，如不及時(shí)控制這種趨勢(shì)，濕地將會(huì)繼續(xù)退化甚至消亡。為保護(hù)濕地水環(huán)境，防止其進(jìn)一步退化，建議采取以下治理措施：

1）禁止在濕地周?chē)皡^(qū)內(nèi)再建有害于濕地保護(hù)的工程，如排水渠之類。尤其是在核心區(qū)內(nèi)已開(kāi)墾的濕地要退耕還濕地，恢復(fù)濕地植被，防止水土流失，增加濕地蓄水能力；采取適當(dāng)工程措施控制濕地出流量的暴漲暴落，使?jié)竦厮痪S持在一個(gè)穩(wěn)定的變化區(qū)間內(nèi)。

2）建立會(huì)仙巖溶濕地水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其水質(zhì)、水量實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握濕地水體的水情變化情況，為全面掌握濕地生態(tài)系統(tǒng)提供科學(xué)決策依據(jù)。

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