程海湖生态修复设计*

左安垠 康玉琴

（1.永胜县林业和草原局红星桥木材检查站， 云南 永胜674200；2.云南山川园林有限公司,云南 昆明 650224）

程海湖位于永胜县中部，原属金沙江水系并与金沙江连通，300 年前与金沙江水系隔绝形成内陆封闭高原深水湖泊。该湖是云南省重要湿地、九大高原湖泊之一，湖东、西、北三面环山，南北地势平坦，流域面积318.3 km2，多年年平均入湖水量约1.62 亿 m3，湖面海拔1 501 m，南北长19 km，东西平均宽5.4 km，平均水深25.7 m，最大水深35.1 m，水面面积77.2 km2，蓄水量19.2 亿 m3。

由于社会、自然等原因，使程海湖区域生态环境一度进入长期修复期。环湖截污、引水补水、生态修复是抢救性保护程海湖三大措施，由于沿湖滩涂土壤盐碱度高和土壤蒸发量大，干旱并缺少灌溉水源、干扰大、管控空间受限、水土流失造成土壤砂砾石含量高、河道冲沟水土流失严重、污染等制约因素，如何通过生态修复的手段来恢复、改善与创造一个良好的生态环境，是近年来程海湖生态环境建设的重点和难点。2018 年以来，分两期实施了程海湖生态修复省级重大工程项目，一期投资1.94 亿元、二期投资4.24 亿元，包括植物工程、河门口治理工程、灌溉引水工程、生态管护廊道工程、防护网工程、土壤改良工程六大部分进行系统性修复，项目区范围为一级保护区宽30 m、长47.7 km 条带（一期长19.8 km、二期长27.9 km）。通过项目生态修复设计、施工建设，总结经验，为类似生态修复高程设计提供借鉴。

1 项目区现状分析

1.1 气候条件分析

流域类型为横断山脉纵谷区滇西北部金沙江河谷区，处于低纬高原区，具有较独特的高原山地季风气候特点，干湿季分明，冬春多旱，辐射强，属中山山原亚区的中亚热带气候区。受局部地形影响，年降雨量空间分布极不均匀，多集中于断陷盆地四周的山坡一带；受季风气候影响，降雨量时间分布不均匀，主要集中在夏季6—10月，6—10 月降雨量约占全年降雨量的85%以上。热量、光照充足利于植物生长，但旱季长达7～9个月，植物选择、养护难度大，详见表1。

1.2 土壤现状分析

1.2.1 区域土壤现状 根据区域特点，分为东南岸盐碱土区、东岸岩石裸露区、北岸砂砾石高含量重度干扰区、西岸砂砾石高含量区、东南岸盐碱土沼泽区5 个区域，区域现状及利弊详见表2，土壤pH 值为永胜县农业局农业技术推广中心检测报告数据。

1.2.2 东南岸盐碱土概况、东岸、西岸、北岸土壤概况 程海湖盐碱土分布区为东南岸蒲米至老程海管理局段，集中分布区为秦家河至老程海管理局段，主要分布于东南岸湖边低洼地带。程海流域内的成土母质主要为玄武岩、石灰岩风化土，其余土壤均为玄武质红壤、棕壤、红棕壤、红褐土和水稻土。程海湖周边盐碱地由于石灰岩及碳酸盐岩石风化经雨水山洪冲积在低洼处形成盐碱土壤。程海湖土壤蒸发量和降水量的比值为3.14，远远大于1，由于蒸发量大于降水量，土壤及地下水中的可溶性盐随上升水流到达地表，经蒸发、浓缩积累于地表，形成盐斑、盐壳及积盐层。随着湖泊的水质污染、堤岸工程等人为干扰，湖滨带吸收、分解和沉淀面源污染物功能正在逐渐消失[1]。发展农业生产、居民生活污水面源污染及食品生产加工点源污染引起局部土壤pH 值升高。根据《全国第二次土壤普查养分等级分级标准》[2]，东南岸土壤pH 值在8.5～10.4 之间，碱性，有机质＜6 g/kg，为低级，碱解氮24.5～38.0 mg/kg，为低级，有效磷除P3 外均低于5 mg/kg，为低级，速效钾中级（表3），给生态修复植物选择及养护带来极大的困难。一切生态修复工程的前提是截污，包括点源和面源[3]。东南岸盐碱区土壤性态特征数据来源于永胜县农业局农业技术推广中心检测报告，东岸土壤多为岩石裸露区，北岸及西岸土壤砂砾石含量高，均为土壤瘠薄区域。

表1 自然条件Table 1 Natural conditions

表2 区域土壤现状及利弊Table 2 Regional soil status, advantages and disadvantages

1.3 灌溉水源条件分析

根据取水点距离及可供水量，有两个水源可引、供水,详见表4。

1.4 入湖河道现状分析

1.4.1 暴雨洪水特性 本地区暴雨洪水主要受延伸的西南和东南暖湿气流影响，多集中于6—10月，具有明显季节性，详见表5。

1.4.2 河道洪水分析及评价 根据水库流域的点暴雨统计参数及根据谷歌地球仪量算的流域特征值、产汇流参数，通过《云南省暴雨洪水查算图表实用手册》[4]中的暴雨洪水计算方法，推求得到各河段设计洪水峰量成果见表6。

1.5 地质分析及评价

工程区地处下关-剑川地震带边缘，北侧及南西侧为剑川-丽江及鹤庆-洱海大断裂，西侧金沙江-红河大断裂，北东侧分布程海-宾川大断裂。上述活动性大断裂至今仍有强烈活动。为较强震区域边缘，地震活动频繁。因此工程区的区域构造稳定性较差。根据1:400 万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）[5]工程区地震动峰值加速度为0.30 g，地震反应谱特征周期为0.45 s，对应地震基本烈度为Ⅷ度。

表3 东南岸盐碱区土壤性态特征Table 3 Characteristics of soil properties in the saline-alkali area on the southeast coast

表4 灌溉水源条件Table 4 Irrigation water source conditions

1.6 缓冲带功能现状分析及评价

1.6.1 缓冲带大幅减少 程海是一个封闭型湖泊，无出流，无长年性的固定地面水源补给，水量补给主要是地下水、湖面降水和雨季湖周地表径流（临时性河沟溪流汇水和区间坡面漫流），损耗主要是湖面蒸发和农田灌溉，水位下降岸线退后、水退人进导致湖滨缓冲带大幅减少，削弱了涵养水源、净化水质、消浪防浪、改善环境、拦截污染和营造景观等多种生态系统功能，成为程海湖生态退化的重要标志。

表5 项目区暴雨特性Table 5 The rainstorm characteristics in the project area

表6 项目区（一期）典型各治理河段洪水计算成果 m3·s-1Table 6 Flood calculation results of typical river sections in the project area (Phase I)

1.6.2 缓冲带生态结构破碎 湖滨缓冲带由于水土流失严重，土壤露天暴晒，逐渐成为砂砾石，从而对水浪及河水径流起不到任何缓冲作用，区域内岩石裸露，乔、灌、草被结构被严重破坏，植物退化严重，减弱了缓冲带对农田面源污染物等物理隔离拦截功能。

1.6.3 面源污染物截留 缓冲带连续性差、无系统性、连片化，缓冲带带宽较小，植物分布杂乱零散且量少，固土保水能力弱，部分区域现有道路、农地紧邻水体，无缓冲区域存在或降雨过程中的初期雨水形成地表径流直接进入程海湖，增加程海水体的污染负荷，杂乱零散的植被面源污染物的截留、净化效率降低，导致湖泊自我修复净化能力低，并影响程海湖滨的生态景观美感。

1.6.4 湖区生态系统生物保育功能弱化 程海湖湖滨缓冲带功能、生态系统完整性由于各种原因存在不同程度的不完整性，生物多样性、物种丰富度降低，不利于不同生物的共存，削弱了程海湖湖滨缓冲带生物保育功能。

2 生态修复策略

2.1 构建缓冲带保障生态空间管控

划定程海一级、二级、三级保护区，一级保护区为1501 水位线上水平距离30 m 条带，属重点保护区，二级保护区指一级保护区边界沿地表外延100 m 的范围，属限制开发区，三级保护区指在二级保护区以外，程海湿地面山的径流区范围，属合理利用区。通过一级保护区范围生态修复项目退田、退房、退人、退塘等还湖还湿地，明确界定保护区范围、恢复被侵占的湖区面积，保障程海岸线管理以及生态空间管控，构建缓冲带，恢复缓冲带生态功能。

2.2 制安隔离栏网减少干扰

沿一级保护线制安隔离栏网，最大限度降低人、畜干扰，界定一级保护线。

2.3 构建管护监测通道

东岸崖壁及礁石区、西岸部分区域无通道，建架空管护及环境监测通道提升管护监测、施工可达性，保护地形地貌；有通道区域利用原有道路建砂石路面道路、绿道、草道提升管护监测、施工可达性。

2.3.1 环境生态监测管护通道作用 环境生态监测管护通道是环境监测实施的必要保障，在程海湖一级保护区沿线设置环境生态监测通道，通过环境生态监测从而获得程海湖生态系统的各项指标，通过分析获得指标的发展趋势，从而为程海湖生态修复提供技术支撑，提升区域可达性。

2.3.2 管护监测通道生态措施 通道采用基层素土夯实，表面铺设现场本地砂石，塑造透水净水的分隔带。通过道路形成雨水渗透、净水、储存的隔离带，达到净化、涵养水源的生态作用。植草环境生态监测管护通道表层播种矮生耐践踏草被；环境生态监测管护通道尽可能沿用现有道路，既降低了成本又丰富了形式，同时保证了实用性。2.3.3 环境监测管护通道位置及宽度设计 环境生态监测管护通道主要沿1501 水位线建设，除岩裸架空环境生态监测管护通道宽度为3 m、透水沥青路面4 m 外，其余建设宽度均为3.5 m。

2.4 入湖河道河门口治理

根据程海流域暴雨洪水特性，结合设计流域属小汇水面积的具体情况综合考虑，确定设计洪水历时取为24 h。根据程海湖生态修复项目范围内地形地质条件、河道洪水现状分析，各入湖河口采取浇筑固床坝、埋石混凝土护脚+格宾石笼生态护坡、河堤顶部及背面植草护坡工程措施，防治水土流失，降低湖区水体污染，提升生态功能，见图1、图2。

图1 生态土堤典型断面Figure 1 Typical section of ecological earth dyke

图2 埋石混凝土挡墙典型断面Figure2 Typical section of buried stone concrete retaining wall

2.5 改良土壤

针对砂砾石含量高、岩石裸露区域、盐碱土区域因区域施策进行土壤改良，创建植物生长的必要条件。

2.5.1 土壤砂砾石含量50%～80%区域设计 地被种植区选择整体客土方式：先将砂砾石土壤用挖掘机械翻耕50～60 cm，分拣较大石头，耙平土壤并在表面客土10～15 cm 耙平即可；乔、灌木采用种植穴穴状客土，树坑根据树木规格挖80～100 cm深（选择耐旱耐瘠薄兼景观树种），长宽应现场情况及苗木规格而定，客土不低于0.4 m3/穴，见图3、图4。

2.5.2 土壤砂砾石＞80%砂石滩景观功能区域设计 留作砂石滩景区，只自然式栽植乔木，树坑根据树木规格大小挖80～100 cm 深，长宽因现场情况及苗木规格而定，客土不低于0.5 m3/穴与砂砾石混合，见图4。

2.5.3 岩石裸露区域设计 清除表面一年生易燃杂草，石缝间客土，种植花灌木、藤本，能乔木则乔木。崖壁区域及高差较大的岩石裸露区域，采用干砌块石，形成种植池，在种植池内客土种植乔、灌木，见图5。

图3 整体客土示意图Figure 3 Schematic diagram of the overall guest soil

图4 种植穴客土示意图Figure 4 Schematic diagram of planting cavern soil

图5 岩石裸露区域客土示意图Figure 5 Schematic diagram of guest soil in exposed rock area

2.5.4 土壤砂砾石含量＞80%区域设计 保留部分作砂石滩以外区域，种植乔、灌木，按照种植穴客土的方式，客土30～40 cm 与砂砾石混合；种植地被区域整体客土30～40 cm，见图4。

2.5.5 盐碱土壤区域设计 东南岸 pH 值9.0～10.4之间区域地被整体土壤置换20 cm，乔木、灌木种植穴置换50%。每20 m 长、宽开挖上宽1.8 m、下宽1 m、深度1.2 m 排盐沟排盐，沟底垫20 cm 厚玻璃轻石吸盐，玻璃轻石上面置换土壤20 cm 厚，栽植耐盐碱水生植物香蒲等吸收拦截盐碱，引淡水灌溉、加大灌溉频度以降低盐碱土pH 值，创建植物生长的必要条件。排盐沟示意图见图6、图7。

图6 排盐沟平面示意图Figure 6 Plan view of the salt drainage ditch

图7 排盐沟断面Figure 7 Sectional view of the salt drainage ditch

2.6 引水灌溉

由于湖水碱性不宜浇灌植物及严禁取水，项目区干旱期长达9 个月，土壤砂砾石含量高、区域保水性能低，采取引水灌溉及对土壤盐碱区进行盐碱区排盐、洗盐，降低土壤pH 值。根据水力及需水量计算，从羊坪水库径流河道仙人河、崀峨水库、西马场水源地布设灌溉引水管网、修建高位水池、调节池、灌区（整个项目区）管网制安等，保障生态修复植被恢复成果保存并持续拦截污染，见图8。

图8 灌溉及水源工程输水主管总平面图（部分）Figure 8 General plan of water delivery main pipes of irrigation and water source projects (partial)

2.7 景观功能修复策略

2.7.1 形成大景观理念 生态景观学家提出湖滨缓冲地带生态景观系统健康状况的3 个因素，包括系统活力、组织多样化和生态恢复力。其中最关键的因素则是维持生态系统的恢复能力，提升其应对危险的处置能力[3]。因此提出生态优先原则，在修复湖滨生态缓冲带功能的基础上，以凤凰木Delonix regia 为主调树种贯穿整个工程区，形成程海湖大景观及一级保护区生态红线。选择乡土树种为配调树种，体现小区域景观特色，以开花植物为主，形成四季花开程海景观，融入边屯文化，为程海湖区未来融入丽江旅游圈打基础。2.7.2 典型区域小景观特色理念 生态修复与景观建设结合，根据区域特色，共划分10 个特色景观区：夕照崖、传统古村落区、乔灌草食用花文化区、红色根据地区、特色民族文化区、观景台区、湿地景观区、砂石滩区、特色植物区、微藻区。

2.8 植被恢复工程设计策略

2.8.1 植物选择原则 乡土树种为主，外来树种为辅的大原则；适地适树的原则；经济适用原则；速生快速成景原则；多样性原则；展现植物四时之景原则[6]。

2.8.2 植物选择 （1）土壤pH 值偏高区域选择耐盐碱植物兼景观植物；（2）沼泽地选择耐湿植物兼景观植物；（3）土壤砂砾石含量高保水性能差区域选择耐旱耐瘠薄植物兼景观植物；（4）岩石裸露区域选择耐旱耐瘠薄岩生植物兼景观植物；（5）萌发力强能自然播种繁殖，少病虫害，吸附有害气体、抗污染兼景观植物；（6）速生树种整体胸径规格确定为10～12 cm，慢生骨架树种整体胸径规格确定为25～30 cm，快速形成景观（选择耐旱耐瘠薄兼景观树种，管养3 年）；（7）以团状乔灌草种植，局部保留原生草的方式为植物群落延伸预留空间，通过开花、色叶植物品种的选择和组合搭配，展现植物四时之景。

2.8.3 植物配置方式 乔、灌、地被、草自然式组团配置方式，见图9。

2.9 缓冲带生态功能修复策略

通过创建湖滨缓冲带，恢复自然生态基底、构建健康稳定的生态体系、增设低干扰服务监管系统、实现未来可持续管理及发展，修复缓冲带生态功能。

2.9.1 基底修复模式设计 （1）将现状分台农地的田埂及陡坡处通过开挖回填的方法，在场地内形成多种生境的地形条件，通过地形的塑造提供干、湿、水中或阴、阳、缓坡等环境的多样性，整理地形通过高低变化来改善场地内各个区域的光照条件，形成相对的阳坡和阴坡，满足多种植物在不同光照条件要求下生长，为植物多样性提供有利条件。地形的整理使得地势有高低变化，有利于场地内的排水，防止地面积涝。在雨水量比较充沛的季节，微地形的起伏有助于雨水的排放、截留。同时地形的整理利用增加了绿地量，见图10。

图9 节点植物配置平面图Figure 9 Node plant configuration plan

图10 地形整理分析Figure 10 Topographic analysis diagram

（2）道路边缘建植草沟涵养、截留水源，过滤、排放径流雨水，减缓雨水流入湖体的速度，增加雨水渗透时间，以此达到一定的雨水净化作用。植草沟浅沟断面形式采用倒抛物线形、三角形或梯形；植草沟的边坡坡度（垂直、水平）不大于1:3，纵坡不大于4%，纵坡较大时设置为阶梯型植草沟或在中途设置消能台坎；植草沟最大流速小于0.8 m/s ，曼宁系数为0.2～0.3；转输型植草沟内植被高度控制在100～200 mm。植草沟设计见图11。

2.9.2 拦截、净化植被修复模式设计 根据基地微地形条件，适地适树选择植物构建乔、灌、地被复合层，全面覆盖地表，达到拦截、净化污染生态功能。

2.10 缓冲带生态功能修复典型模式设计

2.10.1 石质崖壁典型模式设计 东岸山体以石质崖壁为主，河岸以礁石滩、块石滩为主，地形复杂，可达性较差，基底石质化严重，植被品种单一。生态修复重点：减缓生态环境退化，以覆绿为主。道路边主要以3、5 株成排的凤凰木作为行道树、间植夹竹桃Nerium oleander、一品红Euphorbia pulcherrima，在保留原有剑麻的基础上，增加新西兰亚麻Phormium tenax，丰富植物多样性；崖壁附近主要以松柏类乔木为主，在适宜地方种植藤本植物，在立面上增加植物覆盖率，在石滩的现有凹陷处通过现有种植区域增加回填土，并种植观赏草，修复生态兼景观功能，见图12。

图11 植草沟示意Figure 11 Schematic diagram of planting ditch

图12 崖壁生态修复典型模式Figure 12 Typical model diagram of cliff ecological restoration

2.10.2 自然台地坡度较缓区域典型设计 生态修复重点：注重草甸修复，选择优势树种，丰富植物多样性，提升火灾防护等级。利用现有台地地形，满栽粉黛乱子草Muhlenbergia capillaris，孤植小叶榕Ficus microcarpa 和黄葛榕Ficus virens，在车行道边间隔种植凤凰木；通过种植大面积粉黛乱子草，提升周边村庄生态景观，修复生态兼景观功能，见图13。

图13 缓坡台地生态功能修复模式Figure 13 Ecological function restoration model of gentle slope platform

图14 土壤砂砾石含量85%以上石滩生态功能修复模式Figure 14 Ecological function restoration model of rock beach with soil sand and gravel content above 85%

图15 可塑造观景平台区域典型模式Figure15 Typical model diagram of the viewing platform area that can be shaped

图16 传统古村落区域典型模式Figure 16 Typical model of traditional ancient villages

2.10.3 砂砾石含量85%以上区域典型设计 土壤砂砾石含量85%以上石滩，保留石滩，局部成团补种观赏草和棕榈植物，靠近环境生态监测管护通道的区域以群落式植物种植方式为主，通过高大开花乔木与常绿树种的搭配，如黄连木Pistacia chinensis、栾树Koelreuteria paniculata、凤凰木、大青树Ficus hookeriana，模拟自然式环境。在稳定现有石滩环境的前提下，丰富植物群落（图14）。

2.10.4 可塑造观景平台区域典型模式设计 观景台位于程海东面，在传统古村落与银石滩之间，有两个视线较好的观景平台，多为喀斯特地貌，高差较大。生态修复重点：减缓生态退化、选择深根性植物，增加植物的繁衍更替能力。沿环境生态监测管护通道两侧根据现有凹陷区域作为种植塘，补种高大乔木，丰富上层空间；结合现有地形地质，通过片植花灌木，以红王子锦带球Weigela florida'Red Prince'和五色梅球Lantana camara 为主，配以夹竹桃、扶桑Hibiscus rosa-sinensis 等灌木丛，丰富下层空间的植物物种多样性，在局部区域孤植小叶榕、大叶榕Ficus altissima、凤凰木等乔木，丰富植物结构，创造生态演替基础，见图15。

2.10.5 传统古村落区域典型模式设计 传统古村落以凤凰木为主调树种，通过与乡土树种、少量常绿树种的搭配种植，连接村庄与湖滨带的景观效果，凤凰木下层空间种植观赏草，展现自然式的生态林带；滨水区域种植水杉Metasequoia glyptostroboides、柳树Salix babylonica，增加天际线的变化，构建复合林带（图16）。

3 结语

程海湖生态修复项目通过植物、河门口治理、灌溉引水、生态管护廊道、防护网、土壤改良系统性修复设计、施工建设，达到成果与设计要求一致。程海湖生态修复项目设计及施工建设，通过创建湖滨缓冲带，恢复自然生态基底、构建健康稳定的生态体系、增设低干扰服务监管系统策略，提高了湖滨缓冲带物理隔离功能、对面源污染物的截留及净化效率、生物保育功能。