会仙岩溶湿地水系统修复工程
发布网友
发布时间：2022-04-28 23:25
共1个回答
热心网友
时间：2022-06-25 07:27
一、总体目标和思路
根据水利部水资源［2005］362号文《水利部关于同意在桂林市开展水生态系统保护与修复试点工作的批复》和广西水利厅对漓江大水系“六江四库四湖一湿地”建设的总体思路，以及2005年以来对会仙岩溶湿地水文观测、水文地质调查成果的分析，参照广西水利电力勘测设计研究院于2005～2006年提出的会仙湿地修复水工程规划和初步设计报告［1］，提出会仙岩溶湿地水系统修复的总体目标是：通过生态和工程措施，提高湿地水位和恢复湿地原有水域面积，其中将湿地核心区自然水域面积从现在的约5km2扩大到约15km2，使湿地核心区睦洞湖及周边水域的水位高程达到149.0～149.5m，湖泊水域水深从目前约0.5m增加到1m以上；并通过建立东、西两个主要控制性水利枢纽工程，使湿地东、西两边的主要排泄河谷两岸的地下水位抬升到148.0m左右，并能够排除50年一遇的洪涝灾害，有效地改善湿地水质，提升湿地的生态蓄水、保水和防洪调蓄能力，有效地改善湿地植物的生存环境，恢复湿地生态系统功能，美化湿地景观。
会仙岩溶湿地水系统修复工程规划应充分遵循湿地水系统分布格局与岩溶水系统演化的自然规律，根据湿地每年都有洪水淹没的特点和不同地段地形、地质与水文地质结构条件，尤其是要充分了解湿地的岩溶封闭储水地质体结构，采用地表、地下蓄水结合，以堵蓄（拦截洪水，提高水位）为主，补水为辅，蓄、补结合的方法，以能够有效蓄水为目的。重点对湿地内疏干渠道进行回填，恢复湿地原有的自然地形地貌形态，同时修建蓄水、补水工程，结合退耕（鱼塘）还湿（沼泽、水域）和湿地周边山区（补给区）封山育林、涵养水源和水土保持等措施，达到恢复或改善湿地原有水系统环境的目的。其中，前期的科学调查、勘察和论证是确保主要水系统修复工程能够有效蓄水保水的前提。
二、湿地水资源需求分析
由于本区降雨量在时间上分布极不均匀，80%的降雨量集中分布在每年的3～8月，尤其是5～6月，加上近年来受经济利益的驱动，对湿地的人为破坏导致湿地面积急剧减少。本次调查表明，会仙岩溶湿地自1969年以来，自然湿地（湖泊、沼泽）面积已经从超过30km2减少到目前不足13km2，湿地的地表水蓄积能力减弱，水域面积的季节性变化明显，枯水季节湖泊水域面积已萎缩到不足4km2；此外，人类活动对湿地水的疏通、灌溉和养殖用水的急剧增加造成了湿地水位的快速下降，致使小池塘、沼泽季节性干枯，湖滨区域枯季抬升到水面以上，给人为的围垦、拓荒提供了客观条件，加快了湿地被蚕食的进程。因此，实际上目前湿地水资源处于一种供需不平衡状况，即水资源输入不足以维持湿地现有水域面积和生态系统的需水要求，湿地处于逐年退化的现状。
在不考虑当前湿地水资源亏损，即假定湿地当前水资源处于供需平衡状态的前提下，按照湿地修复的总体目标，使湿地水域面积扩大到15km2，湿地地表水位平均提高按最低0.5m计算，所需要增加的水资源总量为：
会仙岩溶湿地生态系统研究
式中：Q表 为地表水资源需求总量；S为目标蓄水区的面积，即初定为15km2；Hi为新增蓄水深度。蓄水湖泊按平均提高蓄水深度0.5m计算，计算的湿地地表水资源需求为750×104m3（不含湿地内生物生态需水、土壤持水、灌溉用水和人畜饮水等）；如果同时考虑将湿地水域周边枯水季节地下水位提高到平水季节水位，即将当前枯季岩溶地下水位从目前的最低大约146.5m高程抬升到148m左右，即平均提高1.5m，达到在枯水季节能维持湿地生态系统正常的需水要求，则仅按照对会仙岩溶封闭储水构造体中与地下蓄水密切相关的背斜岩溶封闭储水构造体的蓄水范围（图2-9中的第Ⅳ类储水构造体分布范围，计221.32km2）计算，所需要的水资源量为：
会仙岩溶湿地生态系统研究
式中：Q地为地下蓄水工程水资源需求总量；K为地下储水体孔隙率，根据对地表岩溶孔隙度的统计，按最低10%计算；S为地下目标蓄水区面积（大约为22132×104m2）；Hi为新增蓄水深度，按1.5m计算。计算的地下蓄水水资源需求总量为3319·8×104m3。
上述两项水资源需求总量为4069·8×104m3。
三、湿地水系统修复工程方案
根据对上述水资源需求的分析，对会仙岩溶湿地水系统进行有效的修复是十分必要的。湿地水系统修复包括生态措施和工程措施。
水系统修复的工程措施包括建设地表、地下蓄水工程，增加湿地持水与水资源调蓄能力，或实施必要的补水工程。
会仙岩溶湿地多年平均降雨量（1951～2008年）为1890.4mm，降水量丰富。但由于降水在时空上分布的不均匀，致使湿地每年洪水泛滥，成为广西著名的内涝区。根据良丰水文站实测的20年洪水水位资料，有10年洪水淹没至会仙岩溶湿地核心地带的分水塘；而相思江洪水几乎每年都会淹没到睦洞湖乃至整个湿地。因此，每年5～6月暴雨期间会仙岩溶湿地均会发生全境内的洪涝灾害，每次洪水一般持续3～5d，严重时延续到 7～10d。此时的地表、地下水位一致，达到150m左右。因此，在泄洪过程中，通过控制性水利枢纽工程，保持地下水位148.0m是完全可行的。对于地表水蓄水需求，以凤凰水文站、良丰水文站在典型年份（1956年、1961年）洪水过程分析，用水文比拟法按集水面积模拟相思江睦洞河河口两年一遇（P=50%）洪水仅3d的泄洪量即达到2728×104m3［1］，大大超过湿地地表蓄水工程的水资源需求750×104m3，因此，通过修坝围堤蓄洪基本可以满足湿地水系统修复的需水要求。但是，如果考虑湿地水质改善、枯水季节湿地内生态需水与工农业用水需求、保持湿地水系统的良性循环，适当引水补充枯水季节湿地水资源是十分必要的。
1.蓄水保水工程
由于会仙湿地属于岩溶地区，区域内岩溶作用强烈，尤其是地下岩溶管道密布，依据湿地优越的水文地质条件进行科学规划，即水坝的选址应充分利用岩溶封闭储水构造体稳定、有利的封闭界面条件，配合必要的水文地质勘察，科学选址，以保证蓄水后不渗漏、能有效储水保水为目标。
根据湿地内岩溶封闭储水构造体的类型、规模（级别）、分布、性质和封闭界面稳定条件，蓄水保水工程分梯级规划和设计，各级拦河蓄水工程的范围、建坝位置和性质等各有不同（图6-2）。
（1）水资源综合调蓄控制枢纽工程——地下岩溶水库
1）目标：建成集防洪排涝（50年一遇）与调蓄水资源（主体为建设岩溶地下水库，储蓄洪水，提高湿地地下水位）于一体、可人为*的综合控制型水利枢纽（雨季开闸泄洪和旱季关闸蓄水），既能有效地泄洪和调蓄湿地水资源，科学调度漓江、洛清江洪水，又能有效储蓄洪水，提高湿地地表、地下水位，满足湿地修复后的生态需水要求，恢复湿地环境。
2）建设地点：会仙岩溶地下蓄水工程建设应按照岩溶地下储水构造体的结构，参照前人研究与实践经验[2-6]，在详细调查、勘察的基础下科学选址。依据会仙岩溶封闭储水构造体结构的封闭界面条件、地形与水系统分布，将建坝地点初步选择在湿地两条主要地表与地下水排泄通道———良丰江与相思江穿越会仙褶皱-断陷复合岩溶封闭储水构造体的封闭边围段，即东部的良丰江穿越信都组碎屑岩（XD2）河床段（大致位于桂林—阳朔二级公路附近）和西部的上泥盆统溶江组灰岩与石炭系碎屑岩接触界面以下的相思江河床段（大致位于大湾—凤凰岭之间）（图6-3）。
图6-2 会仙岩溶湿地水系统修复初步规划图
3）建设规模与主要措施：蓄水范围即岩溶地下水库为整个会仙褶皱-断陷复合岩溶封闭储水构造体，储水体主要为中、上泥盆统灰岩。枯水季节地下蓄水水位保持在148.0m。建设措施包括以下方面：
● 建设东、西两个泄洪和蓄水可*型水坝。水坝的设计应充分考虑泄洪及蓄水两方面的需求，既能在洪水高峰时快速、有效地泄洪，又能确保洪水后期能有效蓄洪，提高地下水水位和满足湿地生态需水要求。水坝的设计应满足水位的可控性或可调节性，即建成的节制闸保证在雨季能开闸泄洪，当洪水降低到蓄洪设计水位（海拔148.0 m）时，能关闸蓄水，使地下水库水位控制在148.0 m。
● 拓宽和清理下游河床，保证洪水排泄渠道畅通。在进行科学评估、论证的基础上，对西部凤凰峡峡谷进行拓宽或开挖排洪隧道，提高峡谷的瞬时泄洪能力。
图6-3 会仙岩溶湿地水利工程平面剖面示意图
但河道拓宽或开挖排洪隧道是一把双刃剑，如果没有强有力的管理或控制措施，就像潘多拉匣子，会使湿地快速疏干，加快湿地的退化进程，使湿地生态环境进一步恶化。因此，决策必须慎重。
（2）区域性蓄水工程——地表地下综合蓄水
1）目标：为减少东、西水利总控制枢纽控制水位过高造成蓄水库区被淹没土地过多的现象，设计以会仙褶皱-断陷复合岩溶封闭储水构造体中次一级岩溶封闭储水构造体为单位，通过完善其封闭边围条件，即依托其封闭界面（边围），通过人为措施，在湿地建立多个次一级区域性独立地表、地下蓄水体系，以储蓄洪水，扩大湖泊水域面积，提高湖泊、沼泽的地表水位（地下水位同高），形成连片的水域与规模化沼泽地，保证系统水文系统和生物生态系统的多样性为目标。
2）建设地点：应建立在不同类型的二级岩溶封闭储水构造体之间的分界线附近，即该储水系统水资源输出口附近。由于不同岩溶水文地质条件（结构）的差异，不同岩溶封闭储水构造体之间的分界线两侧的岩溶发育、水文、水化学和土壤等均有较大的差异，通常在不同次一级水文地质单元之间存在地形梯度和较大的水力坡度，个别河段，如睦洞湖的主要出口神龙桥、古桂柳运河东段社门岭附近等，甚至出现明显的跌水现象。依据湿地内各二级岩溶封闭储水构造体水文系统的独立性和封闭界面条件、地形与水系统分布，具体建坝地点（见图6-2）选择在以下位置：
● 睦洞湖构造盆地储水型岩溶封闭储水构造体：选择睦洞河与会仙河穿越（流出）该岩溶封闭储水构造体的边围处建坝，包括神龙桥和高桥储水坝。前者位于神龙桥上游约300 m的睦洞河（湖）出口（现建有五孔公路桥），有地表跌水；后者位于高桥村会仙河床的岩关组白云岩段，有堤坝，地表跌水明显。
· 东、西向斜储水型岩溶封闭储水构造体：包括西部临桂二塘-罗锦向斜和东部良丰-六塘向斜岩溶封闭储水构造体。对前者，主要为地表蓄水，建坝地点以地形条件为主。西部泄洪和蓄水可*型水利总枢纽工程也是本二级蓄水工程的一部分，另外，选择在四塘河与太平河汇合口以下的丘陵区，河谷狭窄处建设低坝（控制地下水位148.0m），同时在金鸡村南建地表可控拦河滚水坝，将地表、地下水向北导向，将地下水位提高到170m以上（现水位约165m），控制金鸡河袭夺会仙复合储水构造体的地表、地下水资源；对于后者，东部泄洪和蓄水可*型总水坝也是本区域蓄水工程的组成部分，另外，在三塘、社门岭建区域性拦河滚水坝（蓄水坝），同时，在南部西岭（沟河桥，现河床高165m）峡谷建蓄洪坝，使海拔170m以下岩溶地下水向北流入六塘向斜岩溶封闭储水构造体。
3）建设规模与措施：蓄水工程采用以多级拦河低坝（坝高2m以下）为主，地表与地下蓄水工程相结合的思路（图6-4）。所建坝能在洪水季节开闸泄洪，洪水过后即可关闸蓄水（设泄洪与蓄水水位可控制性水文节制闸）。
图6-4 会仙岩溶湿地水库建坝选址类型
为配合睦洞湖泊湿地生态景观修复，在龙山北部（龙山与督龙村之间）开挖（拓宽）一条长约500m，宽约5～10m的渠道，促进湿地水循环，改善龙山以北的沼泽化湖泊的水质，恢复湿地生态，同时形成绕龙山的水上旅游环线。
（3）局部地表蓄水工程
1）目标：主要指在封闭界面结构不稳定的岩溶边缘低地储水构造体内围堤筑堰，回填疏干渠道，恢复原有的地形格局，形成局部地表蓄水体，蓄积地表水或保持土壤水过湿状态，恢复退化湿地（湖泊、沼泽）生态环境。
2）建设地点：岩溶边缘低地储水构造体内的低洼储水塘排水口、沟渠；集中排泄的人工水道（如清水江、古桂柳运河）。
3）建设措施：回填疏干沟渠，退耕（鱼塘）还湿、保水。对集中排泄的人工水道（如清水江、古桂柳运河），主要修筑壅水性土堤（地表堵水堤）。
回填湿地内开挖的所有疏干沟渠保水，废弃取直的河道，回归河流自然特性和湿地自然属性，恢复湿地自然蓄水性能，结合退耕（鱼塘）还湿，再建低洼沼泽地和小水塘水生环境和小生态。
疏干渠道的形成有较长的历史过程，需要认真评估和循环渐进，先易后难，尤其是要与退耕还湿、退塘还湿有机地结合，既要保证群众的生活不受根本影响，也要让生态环境得到有序恢复。因此，湿地环境知识的普及与教育意义重大。*部门在湿地环境恢复中应着重发挥引导、综合规划和管理的作用，在实施过程中给予必要的补偿和实施产业调整，是湿地修复的必经之路。
对于一些较大的疏干沟渠，如清水河谷、睦洞河出口，有必要建成具备节制闸的拦河蓄水坝（其作用是在洪水来临前开闸排空蓄洪区的蓄水，洪水期接纳相思江倒灌的洪水，发挥湿地作为泄洪区的作用；当洪水降低到蓄洪设计水位时，即关闸蓄水），同时，改造、加固原有的围堤2570m，新修围堤232m。湿地的形成经过了自然界长期的检验，恢复到湿地的原始状态没有技术风险，但如果蓄水深度加大，鉴于本岩溶边缘低地储水构造体存在不稳定的封闭界面（第四纪湖泊沉积、粘土等）条件，在加大的水压下可能会造成地表蓄水体与地下水库连通，而影响蓄水保水功能。因此，应严格控制，使设计蓄水位不超过原有（湿地退化前）水位。
对局部有地下水渗漏历史（如长期不能蓄水的九头山水库、凤凰山睦洞河-福山清水江堵水堤）、地质情况复杂但蓄水重要的地段，必须开展详细的岩溶水文地质调查与勘探，科学选址，并查出水库、堤坝渗漏的地下管道，通过人工灌浆，构筑防水帷幕，确保湿地有效蓄水。
2.补水与调水工程
虽然湿地采用以堵蓄（拦截洪水）为主的蓄水工程修复方案能够有效地拦蓄洪水，但鉴于湿地平、枯水季节补给水资源量有限，无法满足保证湿地良好水质和水循环的要求（尤其在枯水季节），因此，实施湿地补水与调水工程是十分必要的。
补水工程的主要目的是满足平、枯水季节湿地生态需水与工农业用水、改善枯水季节湿地水质，促进湿地水循环。湿地补水与调水工程包括流域外补水与流域内水资源调配两大部分。
（1）青狮潭西干渠补水工程
为流域外补水，即通过青狮潭西干渠马面支渠引青狮潭水库水补给湿地，维持枯水季节湿地的生态用水和改善湿地的水循环，保持湿地水质优良。
马面支渠现有大部分渠道年久失修或人为破坏导致沿线渗漏严重，已经不能有效地发挥其输水作用，加上青狮潭水库有效库容有限，并同时承担为漓江补水、为桂林市提供生活用水和灌溉的多重任务，能够输送到湿地的水量有限，并且马面支渠当年设计建设时主要供附近的农田灌溉，并没有考虑、也没有能力为湿地补水。根据2006～2008年调查结果，目前青狮潭水库通过马面支渠补给湿地范围的水大部分时间（用水高峰期）只能限量、限时补给到四塘乡面村、峨底村一带，即湿地的北部边缘，用水低峰时可达会仙镇督龙、文全一带，但补水量十分有限，而且在农田灌溉季节还要按计划调配供水，即隔日补水到湿地，实际年供水量不足2000×104m3，尚不能满足周边农田灌溉的需求，更不用说为湿地补水。因此，必须从桂林市水资源整体*的层面，按照“六江四库四湖一湿地”总体布局，协调、分配水资源。可通过漓江上游正在修建的小溶江水库枯季为青狮潭补水、与斧子口水库和川江水库协调漓江补水，减少青狮潭为漓江的补水量，新增青狮潭西干渠为会仙岩溶湿地的生态补水额度。此外，加强西干渠用水管理，做好西干渠沿线不同地段的用水计划，利用每年11月至次年2月农闲季节渠道沿线灌溉需水量少却正是湿地缺水季节的大好时机，科学调配、合理利用水资源。同时，对青狮潭西干渠进行修缮、防漏，减少沿线的渠道渗漏。按照主要补水区（包括睦洞湖、分水塘和清水江流域等）最低生态需水量估算，设计增加补水流量为0.3～0.5m3/s。
（2）太平河引水工程
属于相思江流域内调水。主要措施是，依据清水江—太平河河间地块地势低洼的有利地形条件，设计引太平河水为清水江湿地枯季补水，解决清水江湿地枯水季节水资源短缺和湿地逐步退化的问题。
太平河发源于临桂县二塘乡境内，全长12km，是相思江主干支流，其上游地势低平，河流两岸有众多的湖泊（如大马塘等）、沼泽和岩溶地下水补给，河流水资源量较丰富，年平均流量4.3m3/s，太平圩—龙山以南地段河床深切，河水直接汇入相思江，水资源未被充分利用；而太平河与清水江之间地势低平，没有明显的地表分水岭，雨季时太平河洪水泛滥并通过清水江与太平河中段的河间地块中的低洼地——寺湖涌入清水江湿地，并在西官庄附近的清水江出口再次汇入相思江。但由于清水江出口处狭窄，并受相思江洪水顶托，致使桂梧高速公路以下至河口的清水江河段壅水形成面积达十余平方千米的滞洪区。
工程设计在四塘乡太平圩村西、大马塘以东的太平河桥下游100m处建拦河低坝和扩充原有（经太平圩、神山东村西入寺湖）的引水渠道，在平、枯水季节引太平河水补给清水江湿地，雨季沟通泄洪通道，为太平河泄洪削峰。
太平河在设计的拦水坝处高程为150m，寺湖北部分叉入水口高程也大约为149.5m，引水渠道长1.8km，因此，设计拦水坝抬高水位2m左右，渠道坡度1.1‰，工程量小，措施是可行的。设计引水流量为0.5～1m3/s。由于设计的拦河坝下游主要为波状垄岗地貌，耕地以旱地为主，加上引水流量小，有大马塘湿地调节，不会对下游农业灌溉和生态环境造成不良影响。
（3）会仙河引水工程
会仙河位于湿地西部边缘，雨季洪水暴涨，加上河道狭窄、拦河坝众多而洪水排泄不畅，部分洪水通过地形低洼沟谷或人工修建的引水渠道汇入湿地中心（主要是睦洞湖、分水塘和莲塘），使湿地成为会仙河的重要泄洪区。但是，在枯水季节，会仙河流量较小，并且沿河修建的众多拦河坝拦截或抽水提灌主要用于灌溉周边农田，为湿地补水流量有限。本工程计划在会仙河睦洞—莫家河段原有的拦河坝、提灌站和引水渠道系统的基础上，通过加高、加固拦河坝、维修或拓宽引水渠道，进一步加大引水量和提高引水入湿地的效率，重点是在农闲时节引水补给湿地。而在农业灌溉季节，即便因河水流量小不能有效增加对湿地水量的补给，也能提高湿地周边农田的灌溉用水量，减少湿地周边农业对湿地灌溉用水的需求。
由于会仙河枯水季节流量有限，本工程仅作为湿地补水的辅助工程措施。但如果能在会仙河上游（非碳酸盐岩分布区）修建或扩建蓄水工程，提高会仙河枯水季节流量，则本工程可以发挥更大作用。
