云南省九大高原湖泊山水林田湖草沙系统修复研究

2025-02-19 00:00:00赵林邢国栋李正孙祥余李艳婷袁金蕊
人民长江 2025年1期
关键词:湖泊高原云南省

摘要:

云南省九大高原湖泊主要为封闭、半封闭型湖泊,且滇池、程海、杞麓湖、星云湖、异龙湖被列为治理型湖泊。九大高原湖泊流域由于受自然因素及人类活动的影响,区域生态环境主要存在山地林草退化、农业农村面源污染严重、入湖河流水生态环境退化、湖滨带和湖体水环境整体不稳定、流域综合监管能力和系统治理能力水平亟待提高等突出问题。针对突出生态环境问题,以山水林田湖草沙生命共同体理念为指导,以提升九湖流域生态功能和生态价值为导向,以恢复九湖流域水质为核心,从山地林草保护修复、农业农村面源污染综合治理、入湖河流水生态修复、湖滨带和湖体水环境治理修复、综合监管能力提升五大方面、23个方向出发,梳理集成现有成熟有效的修复技术及整治措施,形成九湖流域山水林田湖草沙系统修复框架,以期为九湖流域统筹开展生态保护修复工作提供参考。

关" 键" 词:

高原湖泊; 水生态保护; 山水林田湖草沙; 系统修复; 云南省

中图法分类号: X52

文献标志码: A

DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.01.006

收稿日期:2024-07-03;接受日期:2024-09-11

基金项目:

天津市自然科学基金项目(21JCYBJC00390);中国地质工程集团有限公司科技创新项目“洱海流域入湖河流清水通道研发”(20231203030170087001)

作者简介:

赵" 林,男,教授,博士,主要从事生态修复相关研究。E-mail:zhaolin@tju.edu.cn

通信作者:

李" 正,男,高级工程师,博士,主要从事国土综合整治与生态修复相关研究。E-mail:lizh_911@tju.edu.cn

Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

文章编号:1001-4179(2025) 01-0040-08

引用本文:

赵林,邢国栋,李正,等.

云南省九大高原湖泊山水林田湖草沙系统修复研究

[J].人民长江,2025,56(1):40-47,80.

0" 引 言

高原湖泊主要是指海拔较高的湖泊,在地质构造上多为构造湖,一般为封闭、半封闭型湖泊。云南省九大高原湖泊是指滇池、洱海、抚仙湖、程海、泸沽湖、杞麓湖、星云湖、异龙湖和阳宗海[1],主要分布在滇西北及滇中地区,流域人口众多、农业较为发达、经济发展较快,但生态受损退化严重,主要存在的生态问题为山地林草退化、农村农业面源污染严重等,而且这些高原湖泊流域主要处于珠江、长江等大江大河的上游,可直接影响到中下游的水生态,因此亟需对这些高原湖泊流域开展源头治理、系统治理和综合治理。目前,针对云南省高原湖泊流域的生态修复集中于各个子领域[2-4]、某条河流地块特定治理[5-7],有关高原湖泊流域山水林田湖草沙系统修复的研究甚少。本文依托于洱海流域山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目,通过生态修复工程实践应用、生态修复标准规范梳理分析、中外云南省高原湖泊治理修复文献归纳总结等方式,以山水林田湖草沙生命共同体理念为指导,从山地林草保护修复、农业农村面源污染治理、入湖河流水生态修复、湖滨带和湖体水环境综合整治、综合管理治理能力提升五大方面出发,梳理集成现有成熟有效的修复技术及整治措施,形成九湖流域山水林田湖草沙保护治理修复体系框架,以期促进九湖流域经济发展与生态保护协调推动,并为高原湖泊流域山水林田湖草沙一体化保护和系统修复提供参考。

1" 云南省九大高原湖泊保护修复现状

1.1" 九大高原湖泊基础信息

云南省九大高原湖泊地处云贵高原与青藏高原的过渡区,属亚热带高原季风性气候。云南省九大高原湖泊总面积超过1 000 km2,流域总面积超8 000 km2,其中,滇池湖泊面积及流域面积最大,分别为309.0 km2和2 920.0 km2,抚仙湖储水量最大,为206.2亿m3。云南省九大高原湖泊面积、流域面积、湖面高程等基础信息见表1。

1.2" 九大高原湖泊保护修复仍面临的问题

1.2.1" 山地林草退化

在人类活动及自然因素的双重影响下,云南省九大高原湖泊流域山区的水土流失严重,植被覆盖率低于全省水平,林草质量退化。根据《2022年云南省水土保持公报》显示,云南省九大高原湖泊流域水土流失总面积高达1 286.86 km2,占流域总面积的16.41%,其中阳宗海流域最为严重,水土流失占其流域面积的25.95%,中度和强度的水土流失主要集中在外围的山区和丘陵地带。滇池流域内有88 km2的林地裸露,209 km2的退化林亟待修复,86 km2的森林需要抚育,还有18 km2的林地需采取封山育林措施[8]。云南省2023年森林覆盖率为55.25%,但洱海流域仅为41.3%、滇池流域为49.56%、阳宗海流域为46.66%等,显著低于省平均水平。根据《云南省“十四五”林业和草原保护发展规划》,九湖流域森林结构不尽合理,针叶林、纯林占乔木林比重高,病虫害潜在风险较高,容易发生森林火险,天然林比重较低,生态系统稳定性差。

1.2.2" 农业农村面源污染

云南省高原湖泊流域的农业农村面源污染问题主要是由化肥、农药过量使用,以及畜禽养殖粪污不当处理等引起的[9]。《洱海保护治理“十四五”规划》指出2020年洱海流域农田面源污染中总氮和总磷的入湖负荷量占比显著,分别高达29.7%和22.5%;2021年云南省生态环境厅在环保专栏指出杞麓湖周边农业面源污染对湖泊的污染贡献更是超过85%,其中,依赖水肥进行蔬菜种植的方式对湖泊水质构成了严重威胁;抚仙湖周边有大面积水田长期种植高水肥蔬菜,复种指数达300%。杞麓湖流域36个社区涉及155个村仍有39.35%尚未建成污水收集处理设施而直排自然水体中;洱海流域上游西湖湖心村问题对水体影响严重;星云湖流域内238个自然村中30.25%污水收集处理设施尚未配套[10]。

1.2.3" 入湖河流水生态问题不佳

九湖流域主要入湖河流共有124条,水生态不稳定。《九大高原湖泊水质监测状况月报》2023年入湖河流综合评价结果显示,除泸沽湖、程海外,其余高原湖泊入湖河流均存在Ⅴ类及劣Ⅴ类水质,与九大高原湖泊保护治理要求还存在差距;中央第七生态环境保护督察组督察云南省时发现,杞麓湖红旗河、大新河由2021年的Ⅴ类降低至2023年劣Ⅴ类;滇池广普大沟、海河仍为Ⅴ类水质。“十三五”以来,河道治理工程后期由于日常管理和维护不足,泥沙淤积现象严重,部分河段在暴雨后甚至会丧失工程效果[1]。云南省水利厅2023年指出洱海流域26.84 km堤防未达到防洪标准,局部河段淤积60.37 km;抚仙湖7条入湖河流局部淤积45.55 km;星云湖流域20.71 km堤防未达到防洪标准,局部河段淤积24.8 km。

1.2.4" 湖滨带和湖体水环境整体不稳定

云南省高原湖泊及其湖滨带在生态环境上遭遇多重挑战,包括水质严重污染、生态系统遭受破坏和生物多样性显著减少。云南省内九大高原湖泊中,洱海为非持续性蓝藻暴发,杞麓湖、异龙湖的藻密度近年夏季达到0.6~0.9千万个/L;2023年洱海全湖浮泥层平均为19 cm,流泥层平均在54 cm,易对水体产生内源污染;2023年九大高原湖泊水质监测状况显示程海的水质为Ⅳ类水,星云湖、滇池为Ⅴ类水,杞麓湖、异龙湖为劣Ⅴ类水。高原湖泊流域长期无序的发展模式导致洱海等湖泊的湖滨带被农田和房屋侵占,且污染物负荷高,生物入侵,蓝绿空间占比、旱湿比失调也是导致湖滨湿地退化的重要原因。环湖河口湿地等重要生态节点缺乏系统性的修复措施,湖滨缓冲带的生态修复也未能实现系统化和连片化,滨岸带建设滞后,河流生态廊道功能退化,入湖污染拦截净化功能不足。

1.2.5" 综合管理治理能力亟待提高

九湖流域管理碎片化,流域生态空间布设、流域水量、统筹协调能力、水生态综合管理不足,如滇池流域由不同部门对水资源供、给、排进行独立管理,职能交叉、信息不畅、效能不优等问题突出[11]。云南省颁布的关于九湖流域生态治理政策制度中欠缺保护修复的整体性、具体指导技术、成效评价、监督指标要求等,生态补偿机制指标亟待优化,补偿范围不全面,补偿方式尚以政府资金为主导。已颁布的国家、地方生态修复标准尚存在繁复、不协调、内容单一、关键技术标准匮乏等问题[12]。九湖流域实时生态监测尚未覆盖山水林田湖草沙各个要素,多为水质监测一体化平台,生态保护治理修复仍以政府资金为主导,在社会资本参与的激励机制和模式上仍然有很大的提升空间。

1.3" 高原湖泊流域山水林田湖草沙系统修复体系与框架

以提升九湖流域生态功能与生态价值为导向,恢复九湖流域水质为核心,从

山地林草保护修复、农业农村面源污染治理、入湖河流水

生态修复、湖滨带和湖体水环境综合整治、综合管理

治理能力提升五大方向出

发,根据九湖流域生态环境问题,统筹山水林田湖草沙

整体保护、综合治理、系统修复,建立云南省九大高原湖泊流域山水林田湖草沙保护修复框架(图1)。

2" 高原湖泊流域山地林草保护

2.1" 增加林草覆盖率

依据云南省“十四五”林业和草原保护发展规划,对荒山荒地荒滩、退化林地草地等开展国土绿化,便宜操作地区采取直接播种、移植播种技术方法,苗种成活率高但建设成本高;地势复杂区域选择机器喷播、空中播种,如洱海流域对困难立地利用无人机精准飞播造林技术,效率高但苗种成活率低;按照《退耕还林还草作业设计技术规定》,以第三次全国国土调查成果为基础,对过度开垦、围垦、坡降过大的土地,坚持“全面规划、分步实施,突出重点、先易后难,先行试点、稳步推进”的原则科学合理开展退耕还林还草。

2.2" 森林草地抚育

严格遵循《云南省森林抚育实施细则》,全面加强中幼林森林抚育、合理调整森林结构,幼龄林阶段天然林或混交林进行透光伐抚育,同龄纯林进行疏光伐抚育;中龄林阶段由于个体优劣关系明确可进行生长伐;遭受自然灾害严重影响的实施卫生伐;条件适宜情况下可进行补植、施肥等其他抚育方法。封原育草主要用于恢复退化的草地生态系统,通过杜绝家畜的放牧采食及人为无序割草方式,促进自然恢复,提高植物多样性和生产力,促进土壤微生物的活性和土壤有机碳的积累[13]。

2.3" 生物多样性保护

为保持九湖流域生物多样性,应加强野生动植物保护及其自然保护地监管。根据《中国生物多样性保护战略与行动计划(2023~2030 年)》积极构建珍稀濒危及特有植物种质资源库,并加强生物多样性智慧治理、生物栖息地的保护、濒危野生动植物的保护与繁育、野生动植物资源的监测工作、外来入侵物种精准查验等;基于卫星/无人机遥感监测、物联网、视频远程监控、大数据分析等技术,对九湖流域已建立的35处自然保护地,深入推进“绿盾”自然保护地强化监督。

2.4" 森林草地资源保护

构建及优化全方位的森林草原防火管理体系,以林草感知“一张网”视频监控为基础,以无人机、遥感、地面巡护为补充,建立森林草原防火预测预警平台;针对有害生物防治实施疫情监测防控的网格化管理,对疫情监测、山场封锁、疫木清理和无害化处置各个环节严密监管,利用生物防治、生态调控手段治理森林病虫害扩散慢且单一的区域,采用药剂防治手段处理病虫害扩散迅速、疫情严重的区域;因地制宜制定天然林与公益林保护策略,利用“片长制”规划安排以提升保护工作的专业化与科学化。

3" 高原湖泊流域农业农村面源污染治理

3.1" 源头削减

九湖流域种植业污染削减主要包括减肥控污、减药控污、节水控污、改进种植模式、农业废弃物治理5个方面[14]。实施测土配方施肥,推广科技小院模式,优化施肥结构,增加缓/控释肥料、炭基尿素等新型绿色肥料施用占比,利用氮磷固持技术减少养分流失;运用绿色生态防控手段优化草虫综合防治技术、利用病虫害统防统治创新防治方式;水肥一体化以及先进的灌溉技术可有效防治污染物迁移,因地制宜推行套作、间作等专业化种植模式。通过优化饲料配置,引入沼气技术和堆肥技术削减养殖业污染。对于散养农户,推广“一池三改”和“三位一体”沼气池技术;规模养殖企业则通过建设堆肥发酵池和生物发酵池削减污染[15]。采用垃圾分类和管道收集技术[16]在九湖流域进行农村生活污染削减。注重污水收集管网的建设,并送往污水处理厂进行统一处理。生活垃圾的收集也遵循分类收集、定点转运的原则,确保垃圾能够集中进行资源化、无害化处理。

3.2" 过程控制

九湖流域地形地势多为复杂的山地丘陵,利用农田内多功能生态池、坡地植物篱技术、生态净化池、生态沟渠搭建技术减少面源污染。农田内多功能生态池根据作物种类、种植季节进行综合利用,干用可收集、处理农业垃圾,湿用可沤肥发酵、水量存蓄;坡地植物篱技术可改善微地貌、提升土地生产力,但其生长易受限制,维护管理难度大,王磊等[17]在密云水库库区通过设置不同植物篱有效控制了坡耕地的氮磷流失;生态净化池主要布设在面源污染集中区域作为前处理设施,通过集水管、过滤带、促沉净化系统,使污水经过2次拦截、过滤和沉淀;通过在农田排水沟中引入生态沟渠,提高水体自净能力以及植物对养分的吸收效率[18],提升干渠生态价值,区域生态效益显著,其中“弓”形生态沟渠可去除25%以上的总氮、总磷[19]。

3.3" 末端拦截

九湖流域在雨季单点暴雨时期容易溢流,污染负荷增大,采用可调蓄设施进行末端拦截,利用前置库技术、人工湿地系统、生物滤池技术进一步去除污染物。前置库技术使泥沙和吸附在泥沙上的污染物质在前置库沉淀,同时采用微生物降解、滤床净化等方法二次处理[20],投资费用低、适用范围广,但其受气候条件限制大且设计运行参数难调制。人工湿地系统利用土壤、植物、微生物的相互作用来净化水体,能够处理不同浓度及类型的污水,垂直潜流人工湿地对COD、TN、TP去除效果均能达到45%以上,添加污泥与构建根孔对人工湿地系统的去除效果有明显的加强[21],但其占地面积大且容易产生淤积及饱和,需长期监测维护;生物滤池适用于水质波动较大的污染水体,易于维护管理,不同的滤料可以达到不同的处理效果,运行实践表明通过生物酶木炭填料滤池COD降解能达到80%以上,氨氮去除能达到40%[22],但其投资成本高、运行过程需严格控制参数。

4" 入湖河流水生态修复

4.1" 河流水土流失防治

云南省高原湖泊流域入湖河流平均长度为8.96 km,洪涝灾害频繁且主要集中在夏季,历时短、突发性强、破坏力大,水土流失问题亟需治理。针对河段轻微水土流失,深入分析流域的地形地势及生态环境特征以构建经济生态防护体系,运用生物措施,通过植被覆盖来稳固土壤,减少侵蚀;针对河段水土流失情况突出的,根据地形地势采用山坡防护工程、沟道治理工程、山洪排道工程和蓄水池工程措施。例如贾宇航等[23]将工程措施、植物等形成综合防治体系;郝永宏等[24]从沟道治理、造林治理、健全河流生态补偿机制等5方面提高河流沿岸水土流失防治水平。

4.2" 点面源污染控制

点面源污染是导致入湖河流水质变差的重要原因。针对城区及工业园区点源污染控制,利用污水处理厂结合传统的活性污泥法、SBR法联合湿地深度污水处理技术、AO+MBR污水处理技术[25]对雨季溢流污水、生产污水进行水体净化;针对污水有机物含量高、氮磷较低、有配套的污泥资源化处理设施可采用活性污泥法;氮磷及难降解有机物浓度高且有一定面积的流域采用SBR法联合湿地深度污水处理技术;若要达到高效去除污染物、细菌及大分子物质,采用投资较高、占地面积小的AO+MBR污水处理技术。面源污染主要为农业及雨季溢流面源污染,雨季溢流面源污染通过开展适宜雨水植被拦截措施,利用雨水调蓄池工程对雨水进行径流量的调节,结合过滤技术对雨水进行初步净化处理,为进一步强化废水的净化效果,综合采用生物膜-人工湿地、净化槽-氧化塘组合处理技术[26],九湖流域保护治理过程中建设大量人工湿地和氧化塘,根据其分布合理布设生物膜-人工湿地、净化槽-氧化塘,通过改善径流区人工湿地中生物膜微生物种类数量,提高耐冲击负荷能力;于氧化塘前增加净化槽作为前处理技术,降低污染物的负荷后再进一步净化。

4.3" 底泥生态修复

九湖流域入湖河流底泥生态修复可利用底泥异位修复和底泥原位钝化修复。因入湖河流多为窄、短、小河流,一般利用底泥异位修复进行环保疏浚,采用人工清理配合机械卸运进行围堰、抽水、清理,通常在底泥密度较低的时期施工,若带水疏浚可根据底泥密度使用环保绞吸式疏浚船或环保斗轮式疏浚船。但为减少对河流生态影响应多采用底泥原位钝化修复,其中物理覆盖技术、化学控制技术可作为应急处理措施,其成本低、高效且可减少底泥扩散风险,但实施过程中易增加底泥体积且易发生二次生态风险;生物修复技术可作为环境友好持续型措施,适用范围广,如顾俊杰等[27]利用微生物强化植物修复技术去除总氮和总磷,去除率分别为43.59%和52.10%,但生物修复见效慢且易受环境影响。

4.4" 生态需水量恢复

湖泊需水量是表征湖泊用水需求的重要指标,与湖泊生态系统功能联系密切[28]。九湖流域入湖河流中常年断流河流占58.87%,常流水及季节性断流河流水质未达标占24.19%,亟需恢复其生态需水量。一是利用水深度处理再生技术进行处理回用,如马同宇等[29]利用双膜法使出水COD降至4.0 mg/L;方月英等[30]利用反硝化生物滤池将出水总氮降至3 mg/L以下,硝态氮去除率为96.1%;吴禹[31]利用反硝化滤池-臭氧-曝气生物滤池工艺分别去除了49.2%和63.5%的COD和TN。二是采用外源调水策略,针对污染严重、水流缓慢且常年断流的入湖河流,以水质性调水改善水质。

4.5" 河流水质修复

入湖河流水量大、水质污染程度高可采用多塘处理系统、人工湿地技术,具有高效水净化能力、可持续性强,但占地面积大且易淤积饱和;水量小且污染程度高可采用生物膜技术,其污染物去除效果优质、运行管理简便但易产生膜污染;污染程度低可采用人工增氧技术、生态浮岛,其环境友好且管理维护简便但净化水质周期长。洱海流域于挖色、喜洲所建生态库塘对TN、TP的平均去除率为0.33和0.36[32];因地制宜配备生态库塘植被可显著提升污水净化的效果[33]。人工湿地技术模拟自然湿地设计管理,高晓钰等[34]指出洱海流域覆水充足、漂浮和沉水植物群落占优势的人工湿地TN、TP去除率达51.6%和52.6%;不同的植被特征和不同的水文条件对湿地的水质净化有显著影响[35]。人工增氧技术的实施可有效增加水体中溶解氧,缓解黑臭水体。生物膜是河流中一种持久且稳定的微生物群落结构,杨凡[36]等采用立体生物膜处理组合工艺去除COD、TN、TP,去除率均可达60%以上;卯燕军等[37]通过改变柔性生物膜载体挂膜悬挂方式以提高载体上微生物数量,水质净化能力增强。生态浮岛技术是依靠水体中的水生植物和微生物降解有机物,并富集重金属,生态浮岛氮磷去除率与植物的生长速度以及水体中的氮磷浓度呈正相关关系[38]。

4.6" 河道生态修复

针对九湖流域入湖河道未治理、已治理现河道损坏的情况,基于生态河道修复理念采用生态河床技术及生态护岸技术。生态河床技术利用洁净底泥、卵砾石等为水生生态系统提供理想的基底,配置沉水植物和挺水植物等多样化的水生植被,如宋德生等[39]利用生态河床-生态滤坝技术提高河道稳定性且对二级生化尾水COD去除率可达26.26%,但生态河床布置应适应流速、水深、底质等影响因素。生态护岸技术结合植物和土木工程,具有显著生态和工程效益,如利用格宾石笼、抛石护坡等建成生态护岸堤脚,利用三维植被网、植草护坡等建成生态护岸,杨芳丽等[40]发现连锁块式生态护岸整体稳定性高,能够有效防止河岸侵蚀,还能增强河道的自净能力,但其具有初期稳定性差,选育存在生态入侵风险的局限性。

5" 湖滨带和湖体水环境综合整治

5.1" 湖滨带基底修复

湖滨带基底修复聚焦清除内源污染物以及为生物生存提供载体。考虑到云南省湖泊湖滨带生态脆弱性,优先选择工程量较小且对生态影响较小的修复方法,采用生态清淤、基底修复与重建、底质改良技术来恢复湖滨带的自然状态[41]。九湖流域湖滨带基底修复多采取生态清淤技术,但忽视了底质是否适宜沉水植物、水生动物等的生长繁殖;针对污染程度高、基底不利于生物生存的采取基底修复与重建技术、底质改良技术,利用物理、化学、生物措施改良底质适应性,底质改良技术不改变底质结构、修复效果有限,基底修复与重建技术改善湖滨带生境条件、重建生物群落结构,应用时应均衡湖滨带基底修复的生态风险。例如吴富勤等[42]根据捞鱼河湿地公园湖滨带特点进行分区,有针对性进行湖滨带基底修复。

5.2" 湖滨带水质修复

九湖流域应采取综合策略以应对外源污染物输入和改善湖滨带水质。一方面在湖滨湿地外围设立高效的截污净化装置,如李秋洁等[43]建立云南省异龙湖组合式基塘系统,以有效拦截和净化来自外部的污染物。另一方面,针对不同的湖滨带生态环境,应选择性配置生态浮床技术、植物-微生物修复技术、集成接触氧化技术等原位净化技术手段,结合不同的方法及建成方式对湖滨带进行水质修复[44]。对具有小面积水域的湖滨带,利用环境友好且管理维护简便、水质净化周期长的生态浮床技术;针对挺水、沉水植物密集区域,采取环境适应性强的植物-微生物修复技术,充分利用植物、微生物的交互净化作用;污染程度较高且亟需治理区域,采取集成接触氧化技术,净化周期短、出水水质稳定。

5.3" 湖滨带群落优化

基于生态位竞争理论,对九湖流域湖滨带的水生植物进行筛选与培育,优化其生理和形态特征。对湖滨带实施局部清理措施,针对浮叶植物、挺水植物、入侵物种等进行有效管理,创造出生态位空缺,移植先锋沉水植物以及具有显著水净化功能的优势植物品种。在植物选种方面,王志秀[45]对比了云南省地区常见的16个湖滨湿地植物物种,金鱼藻因其对铬、铁、镍等重金属的强大吸附能力脱颖而出,成为修复重金属污染水体的理想生物资源。

5.4" 湖体水环境内源治理

九湖湖体由于入湖河流携带泥沙量大、污染负荷高,导致其水环境内源污染严重,生态清淤与蓝藻生态防控为重点方向。基于生态清淤与高原湖泊特征,采取机械清淤,根据底泥密度使用环保绞吸式疏浚船或环保斗轮式疏浚船;针对九湖夏季蓝藻暴发,冬季适当对水生植物进行收割以及残骸打捞,减少湖泊氮、磷等营养物质湖泊存量,夏季利用加压控藻井破碎藻细胞使其沉入湖底,以及使用藻水分离站过滤蓝藻脱水成藻泥加以回收利用。

5.5" 湖体水环境水文调控

九湖湖体水文调控主要为控制湖泊水量变化以及水动力过程[46]。应构建引水渠以补充湖泊水量、调整湖岸地形以增强湖泊的蓄水能力,应用湿地蓄水防渗技术来维护水体的稳定性,必要时可通过水文连通工程外源调水。湖泊水位的下降直接威胁到湖泊及其周边水域的水生态环境,对生物群落结构产生显著的筛选效应[47],导致营养多样性的大幅减少,降幅甚至高达46%[48]。滇中引水工程为滇池、异龙湖等湖泊生态补水,水文连通工程外源调水可稀释污染物、提高湖泊承载力,但也可能产生污染物引入以及破坏湖泊生态等问题,实施前必须权衡利弊,保障其在适宜连通度水平[49]。

5.6" 湖体水环境生境恢复及生态调控

湖体水环境生境恢复及生态调控主要目的是平衡湖体生态,增强湖泊水体的承载力。采用水生植被关键类群恢复工程、重要滤藻动物与土著鱼类恢复工程、危害入侵物种防控工程对九湖湖体进行生态修复。根据湖区水生植被退化特征恢复植被种质资源以及进行种苗繁育和生长管护,针对性补植、补种以提升水生植被多样性及清水效应;根据滤藻动物摄食分布特性筛选出控藻效果好且无生态风险的滤藻鱼类及蚌类作为主要放流种,对土著鱼类进行增殖放流与生态调控管理以优化鱼类结构;对外来入侵水生生物进行生态防控以削减种群,洱海流域山水工程清理湖区福寿螺种群54 t/a,外来入侵水生植物19 700 m2。

6" 高原湖泊流域综合管理治理能力提升

6.1" 完善流域管理治理顶层设计

九湖流域构建完善执法监督责任追究制度,加强相关部门联动执法,建立健全跨区域联合执法机制,严格落实生态环境损害赔偿制度。编制聚焦于山水林田湖草沙生态保护修复的国土空间生态修复标准,精准界定云南省生态修复标准的制修订范围,打造目标导向明确、部门协同一致、标准相互衔接的规范框架[12]。探索多元化资金筹措渠道以增强生态补偿效能,在九大高原湖泊流域内具有重要生态功能等典型区域开展横向生态补偿试点,鼓励企业、非政府组织等通过PPP模式参与生态文明建设,以构建资金来源多样化、补偿方式多变的综合融资与投入机制,实现生态补偿主体的广泛性与补偿方式的创新性融合[50]。

6.2" 提升全流域生态空间管控能力

科学评估九湖流域生态环境承载力,合理划定永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界三条控制线。加强对流域内生态功能关键区域及生态环境易损区的保护与监管,禁止任何与区域主体功能定位不符的开发行为。有效管理坝区内的生态空间,致力于打造人与自然和谐共融的坝区生态体系。加强对永久性基本农田的监管力度,确保耕地占补平衡政策的严格执行。在九湖生态环境容量内对环湖区域村落的数量与规模实施严格限制,加强水域及岸线空间的规范化管理,优化村庄布局规划,遏制环湖区域的无序扩张和过度建设[51]。

6.3" 加强全流域生态监测与联合调度

推进九湖智能化综合管理信息平台的建设,构建山水林田湖草沙全要素立体监测预警机制,打造全智能九湖流域管理平台,为精准治理提供坚实支撑,提高智慧管理水平。建立九湖流域智能水文监测系统,实现对水量、水质状况及水生生态的动态监测、评估与预警。优化九大高原湖泊流域的水资源协同调度机制,确保河流、湖泊与水库间水量调配的精准高效。强化流域生态综合治理中的外流域引水工程与本地水利设施的协同精准调控,充分挖掘水资源潜力,为健康稳定水循环系统奠定坚实基础。

6.4" 推进引入市场化参与及强化社会监督

构建激励社会资本参与九大高原湖泊保护治理的市场化参与框架,鼓励资本在更广泛领域、更高深层次上投入湖泊的保护修复工作。针对引入社会资本并符合既定标准的保护治理项目,加大财政与税收政策的支持力度,实施包括财政补贴、表彰奖励及税收减免在内的多种激励措施,以激发市场活力,促进资源的高效配置与利用。强化社会对生态修复工作的监督,打通公众信息循环渠道,收集民意和民情信息,为开展环境保护管理工作提供数据支持[52]。全面公开生态环境大数据,通过网站、政务微博等多种便于公众了解的渠道,准确向公众播报各个生态环境监测点的环境质量情况,实现应公开尽公开的目标。

7" 结 语

云南省九大高原湖泊流域具有完整天然的山水林田湖草沙生态系统,生态战略地位突出。近年来,云南省在党中央的决策部署下,根据“山水林田湖草沙”一体化修复的原则对九大高原湖泊流域全面进行山水林田湖草沙保护修复工作,取得了显著成效,但仍存在山地林草退化、农村农业面源污染严重等问题,生态环境亟需整体性、系统性修复。高原湖泊流域生态修复与整体治理是一项涉及面较广、涉及地块复杂、需要长期推进的系统工程,未来九湖流域修复从提升流域综合治理能力出发,针对山水林田湖草沙各个要素现存的主要生态问题进行系统性保护修复,因地制宜、实时更新“一湖一策”,加强自然修复与人工干预相结合,持续推进流域保护修复工作,使九湖流域山青水绿,进一步构筑中国西南生态安全屏障,推进云南省高原湖泊流域生态文明建设与美丽中国建设。

参考文献:

[1]" 董百仙,吴学灿,盛世兰,等.基于生态文明建设的云南省九大高原湖泊保护与治理实践路径[J].生态经济,2014(11):151-155.

[2]" 申财君.高原湖泊生态缓冲带农业面源污染消减工程技术研究[D].昆明:云南农业大学,2023.

[3]" 陈静,秦江,周起超,等.高原湖泊退塘还湖区湿地生态修复技术应用[J].环境科学与技术,2016,39(12):158-168.

[4]" 马国强,李秋洁,杨书宇,等.高原湖泊湿地保护与恢复:以云南省石屏异龙湖国家湿地公园为例[J].湿地科学与管理,2020,16(3):36-38.

[5]" 王化,梁启斌,戴柳云,等.洱海上游表流人工湿地对水体微塑料赋存特征的影响[J].环境科学,2024,45(1):6616-6624.

[6]" 屈月雷,王晨,魏千贺,等.金龙河入湖口生态堆岛植被恢复效果及其生态适应性评价[J].水生态学杂志,2020,41(4):55-62.

[7]" PNEG J Y,HOU Z Y,YUAN J,et al.The storm runoff management strategy based on agricultural ditch nutrient loss characteristics in Erhai Lake,China[J].Journal of Contaminant Hydrology,2024,261:104305.

[8]" 李芹,王宇,李笠,等.喀斯特高原湖泊流域基于自然解决的生态修复方案:以云南省九大高原湖泊为例[J].中国岩溶,2023,42(3):391-401.

[9]" 赵祖军,郑田甜,赵筱青,等.云南省高原湖泊流域种植业面源污染物的流失特征分析[J].农业资源与环境学报,2018,35(1):40-47.

[10]刘伟,杨智,罗跃辉,等.云南省高原湖泊保护的建议和思考:以星云湖为例[J].中国水利,2022(16):36-39.

[11]吴雪,邓义祥,何佳,等.对滇池流域山水林田湖草一体化保护和系统治理的思考[J].中国环境管理,2024,16(3):66-74.

[12]李红举,宇振荣,梁军,等.统一山水林田湖草生态保护修复标准体系研究[J].生态学报,2019,39(23):8771-8779.

[13]李思媛,崔雨萱,孙宗玖,等.封育对蒿类荒漠草地土壤有机碳及土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响[J].草业学报,2023,32(6):58-70.

[14]袁梦祥,黄律,高雨晗,等.云南省高原湖泊面源污染治理进展[J].环境生态学,2022,4(7):15-23.

[15]WEI Y,WANG N,LIN Y,et al.Recycling of nutrients from organic waste by advanced compost technology:a case study[J].Bioresource Technology,2021,337:125411.

[16]ZHANG Z,TSAPEKOS P,ALVARADO-MORALES M,et al.Enhanced fermentative lactic acid production from source-sorted organic household waste:focusing on low-pH microbial adaptation and bio-augmentation strategy[J].Science of the Total Environment,2021,808:152129.

[17]王磊,索琳娜,魏丹,等.密云水库库区不同植物篱模式下的氮磷阻控效应[J].水生态学杂志,2023,44(3):35-41.

[18]王华栋,唐浩,张卫.生态沟渠对农田径流污染物的去除效果[J].环境污染与防治,2021,43(9):1083-1088.

[19]王华栋.生态沟渠对农田径流污染物的去除效果及其生物群落特征研究[D].上海:华东理工大学,2021.

[20]BIAN B,HUA G F,LI L,et al.Elimination of agricultural nonpoint source pollution using a pre-clam in the Taihu Lake basin:perspective from a laboratory study[J].Desalination and Water Treatment,2014,52(40/42):7450-7459.

[21]刘博.功能基质强化垂直流人工湿地处理农业面源污染的性能研究[D].北京:北京林业大学,2020.

[22]袁挺,管希文.生物酶木炭滤池处理农业种植基地初期雨水的研究与运行实践[J].广东化工,2022,49(22):268-270,251.

[23]贾宇航,赵海丹.潮安区中小河流综合治理工程中的水土保持措施[J].新农业,2022(23):81-82.

[24]郝永宏,张帆,王媛.小河流治理工程水土保持方案的应用途径[J].南方农业,2021,15(17):192-193.

[25]王心.洱海流域入湖河流清水产流机制修复技术集成[D].西安:西安科技大学,2017.

[26]黄可.滇池典型入湖河流污染治理现状评估及后续治理技术方案构建[D].上海:上海交通大学,2016.

[27]顾俊杰,康兴生,孟英杰,等.微生物强化植物修复技术治理底泥内源污染[J].工业水处理,2024,44(9):98-103.

[28]杨恒,董世杰,吴江,等.洞庭湖生态水位与生态需水量研究[J].人民长江,2024,55(5):90-98.

[29]马同宇,褚一威,陶君,等.双膜法在盐碱地区再生水深度处理中的应用[J].中国给水排水,2018,34(15):85-89.

[30]方月英,徐锡梅,恽云波,等.反硝化生物滤池在污水深度处理中的应用[J].中国给水排水,2019,35(11):97-102.

[31]吴禹.面向城镇污水厂尾水深度处理的反硝化滤池-臭氧-生物滤池组合工艺研究[D].南京:东南大学,2022.

[32]蒋兴涛,王霞,董光平,等.生态塘库在高原湖泊环境治理中的应用与研究[C]∥2023年全国工程建设行业施工技术交流会论文集(下册),2023:4.

[33]李丹,郑丙辉,储昭升,等.洱海流域多塘湿地工程综合效果评价[J].华东师范大学学报(自然科学版),2021(4):8-16.

[34]高晓钰,杨桐,单航,等.洱海流域人工湿地水质净化效率及其影响因素[J].应用与环境生物学报,2021,27(5):1264-1273.

[35]陈冬妮.滇中湖泊不同生态修复型湿地净化效能及其影响因素研究[D].昆明:云南大学,2017.

[36]杨凡,邹磊,王雪.立体生态生物膜工艺在高排放标准污水处理中的应用[J].中国给水排水,2018,34(6):60-64.

[37]卯燕军,迟杰,杨爱江.螺旋形生物膜载体对微生物及水质净化影响研究[J].环境科学与技术,2023,46(6):70-77.

[38]吴中奎,潘俊,雷康,等.城市浅水富营养化湖泊生态修复中生态浮岛的研究进展[J].环境生态学,2021,3(11):67-72.

[39]宋德生,于鲁冀,曾科,等.原位生态净化集成系统对二级生化尾水的处理效果[J].环境工程,2018,36(12):1-5,74.

[40]杨芳丽,耿嘉良,付中敏,等.长江中游航道整治中生态技术应用探讨[J].人民长江,2012,43(24):68-71.

[41]孔祥龙.湖滨缓冲带湿地基底形态修复研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2015.

[42]吴富勤,张绍辉,曾昭朝,等.湖滨带生态修复:以云南昆明捞鱼河国家湿地公园为例[J].湿地科学与管理,2021,17(3):54-58.

[43]李秋洁,马国强.高原湖泊湖滨带基塘系统设计研究:以云南省异龙湖为例[J].安徽农学通报,2021,27(18):145-146,182.

[44]刘芷兰,李红清,石义军,等.枯水期水位变化下菜子湖湿地生态修复[J].人民长江,2022,53(12):63-68.

[45]王志秀.滇池湖滨带湿地植被格局与功能研究[D].武汉:中国科学院武汉植物园,2017.

[46]张奇,刘元波,姚静,等.我国湖泊水文学研究进展与展望[J].湖泊科学,2020,32(5):1360-1379.

[47]NISHIHIRO J,WASHITANI I.Restoration of lakeshore vegetation using sediment seed banks:studies and practices in Lake Kasumigaura,Japan[J].Global Environmental Research,2007,11(2):171-177.

[48]HANSEN A G,GARDNER J R,CONNELLY K A,et al.Trophic compression of lake food webs under hydrologic disturbance[J].Ecosphere,2018,9(6):e02304.

[49]刘丹,王烜,李春晖,等.水文连通性对湖泊生态环境影响的研究进展[J].长江流域资源与环境,2019,28(7):1702-1715.

[50]吴雪,何佳,张英,等.滇池流域河道生态补偿机制成效评价与完善对策[J].人民长江,2024,55(3):68-73.

[51]王焕之.基于空间管控的生态环境风险防范体系研究[D].天津:南开大学,2022.

[52]李梅.网络化治理视域下的中国区域环境治理研究进展[J].中国环境管理,2022,14(4):102-108.

(编辑:黎 刚)

Research on systematic restoration of mountains,rivers,forests,fields,lakes,grasslands

and desertification areas of nine plateau lakes in Yunnan Province

ZHAO Lin1,XING Guodong1,LI Zheng1,2 ,SUN Xiangyu3,LI Yanting1,YUAN Jinrui1

(1.College of Environmental Science and Engineering,Tianjin University,Tianjin 300350,China;

2.China Geo-Engineering Corporation,Beijing 100093,China;

3.Dali Bai Autonomous Prefecture,Natural Resources and Planning Bureau,Dali 671014,China)

Abstract:

The nine major plateau lakes in Yunnan Province are predominantly closed or semi-closed lakes,with Dianchi,Chenghai,Qilu,Xingyun,Yilong Lake classified as typical treatment lakes.The nine plateau lakes basin is confronted with severe ecological challenges arising from natural factors and human activities,including the degradation of forests and grasslands in mountainous areas,significant agricultural and rural pollution,deterioration of water quality in inflow rivers to the lakes,instability in the water environment at the lake shoreline and within the lake body,and the urgent need to improve the modernization level of the comprehensive supervision capacity and systematic management capacity of the basin.In view of prominent ecological and environmental problems,guided by the concept of life community of mountains,rivers,forests,fields,lakes,grasslands and desertification areas,and targeting at improving the ecological function and ecological value of the nine lakes basins,we proposed a systematic restoration framework that focuses on restoring the water quality of the nine lakes basins.The framework included five aspects:protection and restoration of mountain forests and grasslands,comprehensive control of agricultural and rural non-point source pollution,restoration of the water ecological environment in rivers entering the lake,treatment and restoration of the water environment in lakeside zones and lake bodies,as well as improvement in comprehensive supervision capacity,which is detailed in 23 directions specifically.The existing mature and effective restoration technologies and remediation measures were sorted out and integrated into the framework.We expect the proposed framework and measures can take effect in ecological restoration of the nine lakes basins.

Key words:

plateau lakes; water ecological protection; mountains,rivers,forests,fields,lakes,grasslands and desertification areas; systematic restoration; Yunnan Province

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