表层岩溶带径流多样且蕴藏丰富，可解决地表干旱缺水问题

表层岩溶带径流的排泄方式多样化，且大部分直接进入到包气带，因此不容易观测。这里依据表层岩溶带的产生机制进行评价。按照“四水”转化模型，表层岩溶带径流量分别占降雨量的40%～50%。例如，2013—2015年表层岩溶带的产流系数分别为39%、50%和47%。表层岩溶带的径流系数与地下河的径流系数接近，因为在峰丛洼地地区绝大部分的表层岩溶带径流将进一步转化为地下径流。

表层岩溶带的产流量随着季节变化。雨季表层岩溶带的产水量和径流产生效率高于枯季。枯季经常出现表层岩溶带月产水量为零的情况。雨季表层岩溶带产流系数较高。表层岩溶带产生的径流只在表层岩溶带中停留约一周的时间。表层岩溶带径流月产流量的变化反映了表层岩溶带蓄水量的变化。因此表层岩溶带在枯季出现蓄水量不足的情况，这会造成地表干旱（见图4-18）。

图4-18　表层岩溶带产流量的月动态

表层岩溶带水资源量的开发利用率很低。当前主要利用水柜蓄水的方式开发利用水资源。但是因为表层岩溶带中径流出露地表的量十分有限，能够利用水柜蓄水的位置稀少。表层岩溶带产水量除了与降雨有关外，还受到岩溶形态、土壤分布和植被类型等因素影响。本研究没有对产流条件的空间变化进行分类，在计算时仅采用了一个平均值。但是评价的结果与其他观测数据符合。

由于表层岩溶带径流利用率低，表层岩溶水可以作为下一步解决峰丛洼地地区地表干旱缺水问题的可用水源之一。以弄雷屯为例计算表层岩溶水的开发潜力。弄雷洼地面积约1km2，包括洼地中间的平地和四周的山坡两大部分。洼地中平地作为建筑用地和耕地，面积为0.15km2，剩余的0.85km2属于荒坡。洼地中现有居住人口476人。修建水柜55个，总蓄水能力1.5万m3。但是饮水和灌溉仍然没有得到解决。

弄雷屯现有水柜主要分布在荒坡上，处于房屋的上方位，主要是考虑引水方便。由于荒坡的面积大，水柜的修建位置不是问题。水柜修建主要是考虑是否有水源。单独依靠降雨的水柜蓄水效率不高，主要原因是集雨面积不够，仅仅依靠水柜敞口收集雨水。按照现有水柜总的截面积计算，假设水柜只收集雨水，2015年降雨量为2045.9mm，计算得到水柜蓄水量为9600m3。人均每日可用的水量为55L，严重不足。屋顶可以考虑作为雨水收集的集雨面，虽然具有可行性，但是由于引水不方便，没有得到普及。

利用荒坡作为集水面受到水文地质条件的限制。有些荒坡的局部地段表层岩溶水自然出露，作为水柜的水源比较理想。没有表层岩溶水出露的荒坡需要采取工程措施或者生态建设，实现表层岩溶水的开发利用。以表层岩溶带产流效率估算，弄雷洼地的荒坡一年能够产生的径流量约为68万m3。由于缺少有效的利用措施，这些径流基本上全部转化为地下水，没有被利用。峰丛洼地不是缺少水源，而是缺少开发利用的技术。

从1999年兴建水柜以来，弄雷屯修建水柜数量达到55个。由于修建水柜的工程方案没有明确细致的规定，结果水柜的设计各式各样。水柜的截面积有很大的变化。水柜的最大截面积为340m2，水柜的最小截面积为26m2，大部分水柜的截面积约为60m2。水柜截面积的大小基本上反映了水柜的容积（见图4-19）。修建在山坡上的水柜的截面积大小受到坡度的制约，没有大幅度增加。除了地形因素外，家庭经济状况也是决定水柜大小的重要原因。此外大型水柜建设技术要求更高，这也是限制水柜尺寸的重要因素。从集水效果角度考虑，大水柜收集雨水的效率比小水柜高，但由于建设技术水平低，不少大型水柜工程质量出现问题，没有成功蓄水。相比而言，小型水柜成功率高。

图4-19　弄雷屯水柜蓄水状态

今后水柜建设需要提高的方向是细化建设标准。建设标准应该规定水柜截面积和深度的最优范围。研究水柜截面积大小和深度对工程质量、集水效率和蓄水效果的影响，提出科学的建设标准。(www.xing528.com)

水柜建设另一个需要考虑的问题是如何提高集水面的质量，达到多集水的目标。要提高雨水收集效率，就要增大集水面积。如果将水柜的形状设计为漏斗状，上截面的面积大于底部的面积，在不增加水柜容积的前提下则有利于收集雨水。如果将水柜的形状设计为锥状，使上截面的面积小于地面，则有利于减少水质污染。径流收集的效果在于坡面的土壤分布、土壤质量、植被类型和岩溶形态。有效管理集流山坡，达到多集水的目标，对此下一步应该有更多的研究和措施。

峰丛洼地地区“四水”转化研究的关注点之一是如何提高集水面的管理达到多集水的目标。根据研究提出以下措施：

（1）提高植被覆盖率。通过强化管理很容易提高植被覆盖率。现有荒坡的植被类型主要是灌木林，还有少部分坡耕地，很少有乔木林。乔木林增加产流的机制需要进一步研究。

（2）保持山坡集流面土壤的质量。现有不少研究已经论述了石漠化对土壤分布和质量的影响，石漠化造成水土流失和土壤质量下降，不仅土壤有机质含量和营养元素下降，而且土壤的孔隙度、渗透性、水分含量都有显著变化。虽然土壤的分布通常比较稀少，但是其保水的能力不能忽视。

（3）保持地表层水分含量。地表层水分含量高，意味着表层岩溶带产流更容易；相反，地表层水分含量低，则有更多的雨水被截留。通常地表层的水分状态是降雨决定的，但也与下垫面的介质类型有关。土壤比岩溶化的岩石保水强，有枯枝落叶层的地表比裸露的地表更容易保水。在基岩裸露的地方，利用溶蚀沟、槽、洞、坑等形态短暂地截留雨水，可达到增加地表层湿度的目标。

（4）岩溶形态控制表层岩溶带径流的运动方向，如能查明坡面上每一种岩溶形态对径流产生和流动的意义，将有助于掌握径流的分布。坡面上岩溶形态的形成研究仅仅关注个别的形态，例如溶痕、溶盘、溶沟。岩溶形态及其对径流形成和流动的影响有着丰富的内容，将来需要有大量的调查和监测数据。

已有研究证实了岩溶形态水文功能研究的复杂性。在桂林丫吉试验场开展不同分布状态土壤水分的动态观测，结果表明土壤与岩石接触带容易饱和，这与周围岩石表面产流的侧向流动有关，即一个突出岩石会将其产生的径流分配到周围土壤的底部。这是岩溶形态影响产流的一个例证。一个坡面将如何进行岩溶形态的分类，以及从山坡尺度或者从单个岩溶形态的尺度观察其水文效应，或者考虑土壤水分，包括一些可以容纳植被、土壤、气体的具有一定深度的岩溶形态中的蒸发条件，使得岩溶下垫面水文过程的研究富有变化。

水柜空置率的变化显示水柜并不能充分发挥蓄水作用。水柜的空置率表示水柜蓄水量与其容量的比值，可以用百分比表示。弄雷屯水柜的空置率平均值为34%，表明大部分的容量被利用，水柜的利用效率较高（见图4-19）。但是也应该看到一些水柜仍有大量的空间没有利用。调查是在9月开展的，雨季刚刚结束，水柜的蓄水量应当处于高位状态。此时尚且有部分水柜蓄水量不足，证明部分水柜缺少补给来源。

提高水柜集水和蓄水效果，减小水柜空置率，需要以“四水”转化规律研究为基础，提高水资源利用效率。提高雨水利用效率具有很大的发展空间。雨水利用并非只是为了增加水柜的水源，也要减少坡面流对地下水污染和洪水形成的贡献。随着建筑用地的增加，不透水面产流问题越来越严重。雨水收集既可以增加水资源，也可以控制地下水污染，预防洪水产生的地质灾害。

提高表层岩溶带径流的利用效率，补充水柜蓄水量的不足。表层岩溶带径流与水柜结合具有现实意义。一方面，水柜需要更多的径流补给，除了直接收集雨水外，当前最可行的方向是多利用表层岩溶带径流；另一方面，表层岩溶带有大量的径流，进行合理的开发利用不会引起其他问题，而且能够缓解地下河洪水。

峰丛洼地“四水”转化研究需要阐明岩溶地形和岩溶形态对产流的影响，阐明产流的条件和位置。“四水”转化研究需要针对当前水柜作为主要水利工程措施，通过研究提出增加水柜集水和蓄水效果的方法，增加水资源的利用效率。