昆明滇池西岸生态基础设施

项目简介

案例概要

昆明滇池西岸以西山风景区为核心,自然环境优越,人文资源丰富，“睡美人”山脊线也是昆明城市意向的代表。然而，滇池的污染问题依旧存在,西岸山区也面临着严重缺水、水土流失灾害、乡土遗产消失等重重危机，其中水问题在众多危机中首当其冲。基于所面临的问题,规划首先通过区域生态基础设施的构建，保障西岸地区的生态安全，并从系统上解决滇池西岸所面临的水困境；在此基础上针对滇池西岸水问题的特殊性，扭转传统的治水思路，重构滇池与西山地区之间水交换与营养物质循环的系统，为滇池污染治理打开新的思路。

（1）项目概况

a、规划范围

滇池位于昆明市主城区的南部，南北长约40km，东西宽约12km，面积298km2，平均水深4.4m，蓄水量约15m3，为全国第六大淡水湖（范建华，2008）。本项目的研究区域位于滇池西岸，涉及昆明市西山区及安宁市两个行政辖区。研究范围北达眠山、南抵海口、西联安宁、东接滇池，总面积为143.52平方公里。

b、自然条件

（i）气候

昆明地处云贵高原中部，属北纬低纬度亚热带-高原山地季风气候，气候温和，夏无酷暑，冬无严寒，四季如春，气候宜人，年平均气温15℃，年降水量1035mm，具有典型的温带气候特点，是著名的“春城”、“花城”。但同时，昆明干、湿季分明，全年降水量在时间分布上，明显地分为干、湿两季。5～10月为雨季，降水量占全年的85%左右；11月至次年4月为干季，干燥少雨，蒸发旺盛，降水量仅占全年的15%左右。

（ii）地貌

滇池西岸地形呈现中间高两侧低的总体趋势，西山山脊线横亘南北，最高点位于罗汉山，海拔2507.5米。山脊以东面临滇池，东西向沟谷发育成熟，谷口形成肥沃的冲积平原；山脊以西多为山地，间有山地谷底。

（iii）水文

规划区紧邻滇池，现状水系以山体径流和坑塘水库为主，总面积244公顷。山体径流多为季节性河流，以西山山脊为分水岭，东侧及东南侧径流直接汇入滇池，西侧径流汇入规划区外河道；而坑塘、水库及小型湖泊多分布在沟谷上游及村庄附近，满足灌溉和生活用水的需求。但由于西山地区年径流量小于年蒸发量，随着人类活动的增加，人均水资源占有量仅1225m3，水资源严重短缺。同时，西岸农业面源污染和村庄企业的点源污染对该地区的水环境造成一定的负面影响，加之滇池水污染问题虽有改善，但依旧严重，因此滇池西岸面临着“靠水却极度缺水”的尴尬处境。此外，规划区内还存在山体破坏所带来的潜在地质灾害及水土流失问题，进一步打破了该区域水资源的平衡。

（iv）土地利用

规划区内以非建设用地为主。以风景山林为主体的西山景区，被誉为滇中高原的“绿翡翠”，拥有繁茂的次生林12000多亩，占总面积90%。山前面水的平缓地带分布有农田、村庄和少量城市建设用地。农田主要种植水稻，另有小麦、玉米、油菜和各种蔬菜等。村庄建设用地散布于各沟谷之间，城市建设用地则主要集中在靠近市区的北部地带。

（2）问题与挑战

a、滇池水质富营养化严重，多年治理但成效不明显

滇池于上个世纪80 年代初期污染开始日趋严重，为了治理滇池污染，十多年来，国家以及地方政府实施了一系列的滇池治理工程，使滇池污染继续恶化的趋势得到一定程度的遏制。但由于现有技术的局限性以及缺乏长效、生态的治理思路，滇池的巨额治理投资尚未对其水质带来根本性的改善。根据2014年昆明市西山区环境状况公报，2014年滇池草海水质类别为劣Ⅴ类，营养状态指数为70.89，属重度富营养；滇池外海水质类别为劣Ⅴ类，综合营养状态指数为67.6，属中度富营养状态。伴随着滇池治理步入攻坚阶段，亟需更为科学的理念及规划来进一步指导滇池富营养化的治理（刘永等，2012）。

b、滇池与西山之间的生态链遭受破坏

近十年来随着昆明工业化、城市化加速，滇池沿岸原有的生产、生活方式发生深刻的变化，且直接导致了对原有生态系统营养及能量循环的破坏（张录强，2006）。滇池沿岸传统的农耕方法被现代化的农耕模式快速取代，农民依靠大量化肥及农药的使用来提高产量，带有营养物质的地表径流随即流入滇池并加剧了富营养化现象。另一方面，西山区域水资源日渐匮乏且旱灾、山洪等自然灾害时有发生，在一定程度上也是滇池流域生态功能紊乱的表征。

c、水敏感性设计与滇池西岸发展模式相契合

地处于滇池流域的生态敏感区，如何以保护水生态环境为前提，以先进的生态技术为支撑，在深入分析、仔细辨识场地特征与问题的基础上，因地制宜地提出滇池西岸可持续的发展模式，也是本项目面临的一大挑战。

d、小结：传统治理思维的反思

我们的政府试图以传统、昂贵的方式治理污染，但结果效果甚微。 因此，我们应当清醒的认识到，当今所面临的诸多生态问题是系统性的、综合性的，要摒弃简单的工程思维和设计、管理上“小决策”带来的弊端。解决生态问题的出路在于回归生态系统本身来综合的解决问题。（俞孔坚，2015c）

（3）规划对策

为了应对上述问题与挑战，本规划提出综合解决滇池西岸水问题的总体思路为：以实现滇池西岸水生态环境持续性改善为目标，构建3大对策、2个尺度以及1条重点沟谷，并为该区域的“海绵城市”建设提供理论依据及实施途径。

a、对策一：生态打底——构建区域水生态基础设施，划定生态建设红线

滇池西岸所面临诸多水问题的解决之道不在于水体本身，而要将研究对象拓展到整个水生态系统，以"生态系统服务"理论为核心，以"景观安全格局"理论为手段，构建一个有别于传统工程性、单一目标的跨尺度水生态基础设施。

具体构建途径为：以地理信息系统为技术手段，通过对水文、地质灾害、生物、乡土遗产及游憩等自然、人文过程的模拟，识别并构建相应的景观安全格局，该格局能以最少的用地、最佳的格局、最有效的维护景观，实现各种生态过程的健康与安全，同时也是构建“海绵城市”最高效、集约的方式。（俞孔坚等，2015c）

（i）水安全格局

滇池西岸现状水域面积为243.93ha，约占研究区域总面积的1.6%，主要由坑塘、水库组成，无明显河流和沟渠。目前面临的主要水问题有：水源地保护，水资源匮乏同时伴有山区瞬时洪流以及农业面源污染。规划采取“水源地保护”、“预留径流廊道与蓄涝区”、“建立生态湿地净化系统”三大核心策略，充分利用区内沟谷密、库塘多的资源特征，构建区域海绵系统，从而综合解决水源保障、洪涝灾害与水质污染的问题。

（ii）地灾安全格局

区内部分地段水土流失问题突出，并伴有崩塌、滑坡的隐患。规划通过识别场地中的地质灾害易发区，以水土流失控制片区及小流域径流单元为基础，建立乔灌草、片网带相结合的地质灾害防护网络，构建地灾防护和水土保持安全格局。

（iii）生物安全格局

滇池西岸生境多样，野生动植物资源丰富。伴随片区城市化进程的加快，生境破坏、动物迁徙廊道断裂、栖息地破碎等问题日益严峻。规划以“廊道-基质-斑块”理论为基础，通过“识别并保护栖息地核心区”、“建立缓冲区”以及“构建生物廊道”三大策略来识别并构建滇池西岸生物安全格局，保护生物多样性。

（iv）乡土遗产安全格局

滇池西岸文化丰富、遗产众多。针对目前众多乡土文化遗产和工业遗产未得到有效重视以及遗产保护孤立分散未成系统的问题，规划提出“完善遗产保护对象”与“建立网络化保护格局”两大策略来构建乡土遗产安全格局，实现对乡土遗产的整体保护。

（v）游憩安全格局

滇池西岸现有休闲游憩资源丰富，但分布不均、低端化与同质化严重，且游憩资源之间联系较弱，缺乏连续的游道和完善的慢行设施。基于以上问题，规划通过“挖掘潜在乡土资源”和“建立城乡游憩慢行网络”两大策略，来构建滇池西岸的游憩安全格局。

（vi）综合安全格局

综合叠加以上5个安全格局，得出综合生态安全格局，并以此为基础构建滇池西岸水生态基础设施，为区域海绵系统布局与建设提供基本依据。

（vii）生态红线与空间管制分区

生态红线作为区域总体规划及控制性详细规划编制的刚性条件，是生态基础设施在空间层面落实的基本保障。在保证生态基础设施用地连续性与完整性的前提下，结合已有规划的发展格局和发展秩序，对应生态安全格局的低、中、高水平，划定出滇池西岸的禁建区、限建区和适建区，以有效约束与切实影响滇池西岸的规划管理与实施建设工作。其中，禁建区面积为8854.20ha，占比61.69%；限建区面积为3257.54ha，占比22.70%；适建区面积为2240.26ha，占比15.61%。

（viii)生态建设控制导则

在空间管制分区的基础上，规划分别针对禁建区与限建区内重要生态基础设施要素进行分类控制与指导，并以地块控制导则的方式加以落实。对于禁建区而言，规划分别对廊道、基质、斑块三种生态要素从功能定位、生态服务类型、控制指标、准入项目、景观特色引导、建设导则等项目提出控制与引导要求。对限建区域则首先根据主导功能定位进行分类，然后依据不同地类的限制因素进行定量控制和定性指导。

b、对策二：发展提升——优化水系统，重构滇池西岸水与营养物质的循环系统

不同于生态安全格局是基于现状生态基底的被动保护，滇池西岸水系统（即海绵系统）的核心目标是优化生态系统服务，以发展带动保护。鉴于滇池以及西岸所面临水问题的互补性，规划突破传统思路，创新性地利用西岸的农业湿地净化滇池水，重构滇池与西山之间业已破坏的水交换与营养物质的循环系统，并通过净化流程的分解细化以及投资效益的初步核算验证了其实效性与可操作性。

（i）认识滇池-西山生态链

滇池目前最大的水问题是水体富营养化，滇池西岸则面临着水资源匮乏与农业面源污染的问题，两者背后有关联性也有互补性。多年昆明治水的实践已经证明，传统的治理思路无法彻底解决复杂而系统的区域水问题，解决生态问题的出路在于回归生态系统本身来综合的解决问题。（俞孔坚，2015d）

（ii）重构滇池-西山生态链

滇池流域所面临的多种水问题，究其原因主要是因传统生产及生活方式的改变导致水和营养物质的原有循环被打破，以及生态系统失衡所致（张录强，2006）。受到云南地区梯田湿地的启发，将西岸沟谷中的台田改造成为具备水体净化功能的生产性湿地，将高氮高磷的滇池水体作为农作物与其它植物生长的营养来源，同时利用这些作物与植物吸收水体中的过多营养物质，从而形成“滇池富营养化污水——梯田湿地——净化出水回补滇池”这样一个资源循环与水质净化的双赢模式。

（iii）落实滇池-西山生态链

规划根据小流域将有效汇水面划分为8个独立的净化单元，每个净化单元分别取水于滇池，并经过一级预处理后，进入生态稳定塘进行降解和转化，然后依次通过潜流梯田湿地与表流梯田湿地进一步净化，达标的净化水体通过沿岸生态湿地后重返滇池，就此完成一个水净化循环的过程。而传统的“陂塘”灌溉系统则被用来解决突发山洪与干旱灾害，该系统由一系列逐级下降的滞留池与溪流组成，用于收集雨水，调节旱涝水资源的不均衡。

（iv）净化能力与净化效率估算

经初步估算，滇池西岸湿地净化系统日净化能力达到82.5万m3。净化处理后能回收40%~60%的水量，TN、TP的去除率分别达到67%和80%，出水水质由劣Ⅴ类净化到地表Ⅲ类水质，并由中度富营养化降为轻度富营养化。

（v）投资与效益估算

相对于传统的市政水净化方法，梯田湿地净化系统具有建设投资、运行成本低，管理维护要求低的优势。在相同净化目标的前提下，采用生态梯田湿地与传统的膜生物反应器（MBR），其建设成本前者仅为后者的1/8，运营费用仅1/20。此外，由于梯田湿地净化系统同时兼有生产功能，因此每年还可额外获得经济收益651万/年。

c、 对策三：技术验证——通过实验项目对滇池西岸水系统加以细化与落实

（i）实验场地概述

紫草谷是位于滇池西岸山前面湖的一座面积为14公顷的小山谷，它被选为实验场地率先启动。场地现状自然条件良好，是一块未被开发的处女地；场地的景观要素主要有山体、台地、沟谷以及缓坡。台地位于场地中央，两侧的两条沟谷是山体径流汇水的通道；场地植被整体长势良好，台地与沟谷间遍布野草野花；在场地东侧靠近道路的地方存有少量破败的村庄建筑。

（ii）构建净化水体与调节旱涝的海绵系统

设计遵循最小干预的原则，将现状台地改造成为梯田湿地，为净化滇池水体提供场所并还原地域特征的梯田景观；利用现状自然沟谷收集并净化雨水，形成季节变化的水景；并通过零碳排放的提水廊桥，在满足提水需求的同时，提供丰富有趣的游憩体验和科普教育。

梯田湿地净化系统的核心作用机制是稳定塘、表流湿地和潜流湿地。采用“弓”字形的水流设计，依次经过稳定塘、表流湿地和潜流湿地，能最大限度的增加净化过程，从而提高净化的效率。同时，综合考虑土方、基底平整及景观需求等各种因素，依照现状地势分割成阶梯状串联的小面积湿地，采用绿堤和叠水墙进行连接，通过溢水管和稳定塘控制水流方向、水位及水流在湿地系统内的停留时间。并在田梗和其它合适的地方设置木栈道以方便游人行走。除了大面积种植水稻等农作物以外，还可选取种植一些可观、可闻、可尝的净化植物种类，以丰富景观效果和游憩体验。

雨水陂塘净化系统由现状的冲沟改造而成，通过大小不一的陂塘湿地，将雨水滞留在谷中，缓解雨洪的同时，增加了西山地区的用水来源。而且在旱季与雨季，陂塘系统能呈现不同的景观效果：雨季时雨水充沛，雨水从高处沿谷地顺势而流，注满低洼处，形成溪流；旱季时蒸发量大于降水量，完整的溪流逐渐消失，形成大小不一的坑塘水面。

梯田湿地与雨水陂塘共同构成了滇池西岸的海绵系统，充分发挥着净化水体和调节旱涝的作用，并且通过回归自然与乡土景观的方式，自然地融入了滇池风景及乡土环境之中。另外值得一提的是，富含营养物质的水体是经由两条高架引水管道通过水泵的动力提上山顶的。这两条引水管道与步行栈道结合在一起设计。每条提水廊道都是由一条输水管道与一系列由太阳能和风能驱动的提水泵塔组成的。它们共同形成了一条“零碳排放的引水-步行栈道”。

（iii）提升生态系统服务，促进项目可持续发展

紫草谷的目标是利用其优美的生产性景观营造一个可自我维持的景观系统。项目实施后将显著增强生态系统的四大服务功能。具体而言：1）供给服务：农业生产方式的改变使场地告别了缺水、缺肥的窘境，进而农业生产效率大幅提高，相比原来可以提供更多、更优质的农产品以及清洁的水；2）调节服务：将滇池水引入西山沟谷进行净化、建立局部水循环系统，将显著改变场地水文条件，可以调节微气候、减缓旱涝灾害的发生；3）支持服务：示范项目的实施将重新耦合人类复合生态系统被破坏的结构与功能，提供一个生物多样性的产生与维护的外部环境；4）文化服务：本项目极富特色的农业景观，向大家展示着自然界的丰产之美、大脚之美，漫步其中可以放松身心，感受多彩景观所带来的精神愉悦，与此同时项目本还是科普教育中心，通过一条生动的科普廊道向大家讲授关于“营养”、“能量”以及“水”的故事。

（4）结论与讨论

基于对滇池及西岸诸多复杂水问题的深入研究，规划通过3大对策、2个尺度以及1条重点沟谷，实现滇池及西岸整体水生态环境的持续性改善，并为该区域的“海绵城市”建设提供理论依据及实施途径。

首先构建区域生态基础设施，划定生态红线，保障区域生态安全，使水系统的生态服务功能得以充分发挥；其次针对滇池与西岸水问题的互补性，扭转治水思路，重构滇池与西山之间水交换与营养物质循环系统；第三，通过实验沟谷落实和细化技术方案，并在此基础上提出滇池西岸水敏感设计与可持续发展的新模式。

参考文献

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