基于“3R”理念的景觀修復(fù)設(shè)計(jì)在采煤塌陷區(qū)的應(yīng)用研究

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232000)

隨著煤炭的開采量不斷增加，世界各地出現(xiàn)了越來越多的由于煤礦開采而導(dǎo)致的采煤塌陷區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，我國的采煤塌陷區(qū)高達(dá)200萬公頃，依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模，預(yù)計(jì)到2030年，塌陷區(qū)面積將達(dá)到280萬公頃[1]。大量塌陷受損的土地帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命安全，制約了城市的有序發(fā)展，特別是資源枯竭型城市，更是面臨生態(tài)環(huán)境保護(hù)和城市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的雙重壓力。因此，采煤塌陷區(qū)的治理修復(fù)成為亟待解決的問題。

一、“3R”理念景觀

“3R”理念來源于循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的核心原則——“3R”原則：即減量化(reduce principle)、再利用(reuse principle)和再循環(huán)(recycle principle)。作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的核心行為準(zhǔn)則，“3R”理念在景觀學(xué)中的擴(kuò)展應(yīng)用最早出現(xiàn)在生態(tài)設(shè)計(jì)方面，隨之涌現(xiàn)了許多新的思潮，如綠色設(shè)計(jì)、節(jié)約型景觀、可持續(xù)景觀、低干預(yù)景觀等，均涵蓋了減量化、再利用和可循環(huán)的理念。國內(nèi)外尚未對“3R”型景觀的概念做出明確的定義，但“3R”理念景觀得到了廣泛的關(guān)注并作為以可持續(xù)性為目標(biāo)的技術(shù)手段在景觀設(shè)計(jì)中得到一定的應(yīng)用。

國內(nèi)外很多工業(yè)廢棄地改造實(shí)踐都充分體現(xiàn)了景觀生態(tài)設(shè)計(jì)中的“3R”理念，如德國魯爾區(qū)的北杜伊斯堡公園、美國的西雅圖煤氣廠改造、中國上海辰山植物園的礦坑花園等，其中運(yùn)用到減量化投入理念和景觀再生技術(shù)，為“3R”理念景觀建設(shè)提供了有益參考?，F(xiàn)階段，“3R”理念主要作為技術(shù)策略出現(xiàn)在景觀營造中，構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施各環(huán)節(jié)缺乏針對性的具體研究。

二、基于“3R”理念的采煤塌陷區(qū)景觀修復(fù)設(shè)計(jì)

在“3R”理念的指導(dǎo)下，采煤塌陷區(qū)的景觀修復(fù)可以從減量化、再利用、可循環(huán)三個(gè)角度出發(fā)并落實(shí)到景觀修復(fù)的整個(gè)過程中。

(一)減量化控制

1.統(tǒng)籌規(guī)劃，從戰(zhàn)略部署上實(shí)現(xiàn)減量化

我國大部分的煤礦城市因“煤”而生，走“煤礦—礦區(qū)—城市”的發(fā)展路線，在這樣的模式下，礦區(qū)的分布對城市的用地結(jié)構(gòu)布局和區(qū)域職能發(fā)展影響較大，同時(shí)也決定了塌陷區(qū)的分布情況。所以，從城市發(fā)展的角度來說，應(yīng)將塌陷區(qū)修復(fù)納入到城市總體發(fā)展規(guī)劃體系，從全局出發(fā)，將局部地塊的改造修復(fù)放到城市整體用地布局和空間結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行統(tǒng)籌處理，從宏觀、中觀、微觀層面上明確規(guī)劃定位、設(shè)計(jì)方法、修復(fù)方式等，減少在治理、修復(fù)、再利用過程中可能出現(xiàn)的反復(fù)，從塌陷區(qū)修復(fù)的整體戰(zhàn)略部署上實(shí)現(xiàn)減量化[2]。

2.因地制宜制訂修復(fù)方案，減少土方工程

采煤塌陷區(qū)內(nèi)場地往往地形復(fù)雜、土壤類型多樣，以往的修復(fù)思路以平整、充填為先，往往面臨巨大的土方施工壓力?；跍p量化的指導(dǎo)思想，應(yīng)多學(xué)科協(xié)調(diào)，因地制宜共同制訂塌陷區(qū)修復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)修復(fù)工程的減量化。比如，在地形設(shè)計(jì)上，可以充分利用塌陷區(qū)內(nèi)的地形變化，結(jié)合植物營造微地形景觀，使修復(fù)過程中減少土方工程。作為景觀學(xué)科，在塌陷區(qū)修復(fù)工作中，應(yīng)積極協(xié)調(diào)其他學(xué)科，充分挖掘場地內(nèi)潛在的景觀元素，最大化地保留和利用場地及場地內(nèi)的廢棄物，甚至將其視為景觀的一部分，通過最小化的干預(yù)實(shí)現(xiàn)景觀最大化的利用，實(shí)現(xiàn)塌陷區(qū)修復(fù)過程中的土方工程的減量化。

(二)再利用實(shí)施

塌陷區(qū)景觀修復(fù)本身就是對廢棄場地的再利用，這里主要針對塌陷區(qū)內(nèi)各類廢棄地的再利用模式進(jìn)行探討。

1.工業(yè)廢棄地的再利用

采煤塌陷區(qū)內(nèi)包含許多工業(yè)廢棄場地，承載了城市的歷史和地域文化要素，在修復(fù)過程中應(yīng)將其視為資源加以保護(hù)再利用，比如，保存較好的建筑，可通過修整恢復(fù)其使用功能；地面廢棄的建筑物，可改造為工業(yè)遺產(chǎn)景觀保留下來；一些廢棄的井下空間，保存較完整的，經(jīng)過修整可開發(fā)井下旅游[3]。工業(yè)廢棄地的景觀修復(fù)相對見效較快，有利于場地經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提升和城市形象的塑造，在做塌陷區(qū)修復(fù)計(jì)劃時(shí)，可考慮優(yōu)先入手，以點(diǎn)帶動(dòng)區(qū)，從經(jīng)濟(jì)角度，實(shí)現(xiàn)塌陷區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

2.復(fù)墾土地的再利用

通過對國內(nèi)外采煤塌陷區(qū)復(fù)墾土地利用方式的研究，將其土地再利用模式歸為以下四類：

農(nóng)業(yè)用地模式：針對一些穩(wěn)定沉陷的淺塌陷區(qū)，通過土地修整法、充填法將塌陷區(qū)復(fù)墾為耕地。這種復(fù)墾模式見效十分快，可以有效增加耕地面積、穩(wěn)定農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、改善礦區(qū)環(huán)境，但也存在一定的局限性。首先，受塌陷區(qū)土地塌陷程度影響大，適應(yīng)范圍有限。其次，在使用煤矸石、粉煤灰回填時(shí)極易造成二次污染，需要在回填前對其做出化學(xué)成分分析和淋溶試驗(yàn)分析。對于面積較大、下沉深度達(dá)到3米以上的常年積水的塌陷地或塌陷沼澤地，水量充沛，可以復(fù)墾為水產(chǎn)養(yǎng)殖用地。同時(shí)在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)附近建造畜禽養(yǎng)殖場，在沿岸淺水區(qū)種植具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。對于常年穩(wěn)定的淺積水塌陷地和塌陷沼澤地，可以運(yùn)用挖深墊淺法，復(fù)墾為基塘式的農(nóng)業(yè)用地，在塌陷區(qū)形成一個(gè)小型的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。這種模式能夠從根本上改善塌陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的有機(jī)結(jié)合，但相對更適用于穩(wěn)沉的塌陷區(qū)，且挖深墊淺工作量較大。

林業(yè)用地模式：針對一些穩(wěn)定沉陷的淺塌陷區(qū)，運(yùn)用充填恢復(fù)土地使用功能。這種復(fù)墾模式應(yīng)用廣泛，回填后進(jìn)行人工造林，美化環(huán)境的同時(shí)可以防風(fēng)、固沙、隔音，并有效調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)的氣候，并且具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。但由于林木生長周期較長且易受客觀條件影響，復(fù)墾見效慢，短期經(jīng)濟(jì)效益不明顯，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

建設(shè)用地模式：針對存在大量煤矸石堆積的穩(wěn)定沉陷的塌陷區(qū)，可運(yùn)用充填法將發(fā)熱量較低的煤矸石直接充填塌陷區(qū)，發(fā)展為建設(shè)用地。這種模式可以消除煤矸石山，將塌陷廢棄地轉(zhuǎn)化為可供生產(chǎn)、生活的基建用地，提升土地價(jià)值，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，但需要考慮回填后的土地穩(wěn)定性和承載力等，對技術(shù)方面的要求較高。

生態(tài)旅游用地模式：以生態(tài)恢復(fù)為基礎(chǔ)，對塌陷區(qū)進(jìn)行污染治理、植被修復(fù)、地形改造等，重塑景觀，將其改造為生態(tài)性的公園或景區(qū)。比如，塌陷面積較大且水量豐富的地區(qū)，可以通過綜合治理，聯(lián)通水系并進(jìn)行植被恢復(fù)，再造林地和濕地，打造為濕地公園，變廢棄地為城市綠肺；一些淺塌陷區(qū)，可利用充填修整，栽植林木，結(jié)合適當(dāng)?shù)木坝^設(shè)施，改造為森林公園；也可以結(jié)合礦區(qū)的自然資源和特色農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢，將塌陷區(qū)改造為融現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)村文化、觀光休閑、環(huán)保教育、農(nóng)事體驗(yàn)于一體的觀光農(nóng)業(yè)區(qū)。

這種模式可以提升城市形象，通過旅游發(fā)展帶來一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，可以從根本上改良塌陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使塌陷區(qū)修復(fù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，但修復(fù)周期較長。

3.煤矸石山的再利用

煤矸石是井工煤礦開采(我國主要的采煤方式)所引起的，也是數(shù)量最多的工業(yè)廢棄物，目前主要的再利用方式主要包括能源化利用、作填筑材料使用、制造建筑材料使用[4]。對于大型煤矸石山，也可采用生態(tài)植被恢復(fù)的方式進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。不過，在煤矸石山上建立穩(wěn)定、持久的植被覆蓋是一個(gè)復(fù)雜且漫長的過程，需要多學(xué)科共同協(xié)調(diào)才能實(shí)現(xiàn)?；谶@一情況，可以考慮在對山體進(jìn)行植被恢復(fù)的同時(shí)，挖掘煤矸石的景觀價(jià)值，運(yùn)用一定的藝術(shù)手法，將其打造為工業(yè)遺跡或大地藝術(shù)作品，改善環(huán)境的視覺價(jià)值，提升煤矸石山在生態(tài)修復(fù)過程中的景觀質(zhì)量。

(三)可循環(huán)引導(dǎo)

1.建設(shè)資料的可循環(huán)

注重各類清潔能源、環(huán)保材料在塌陷區(qū)修復(fù)過程中的使用，如太陽能、風(fēng)能、水能等，實(shí)現(xiàn)建設(shè)資料的可循環(huán)，同時(shí)減少在修復(fù)過程中對場地產(chǎn)生的二次污染。在運(yùn)用生態(tài)植被對場地進(jìn)行修復(fù)時(shí)，以鄉(xiāng)土樹種代替外來園林植物的使用，遵循自然群落的發(fā)展模式，科學(xué)性與藝術(shù)結(jié)合，營造植物群落，減少成本投入的同時(shí)，提高植物群落的生態(tài)效益，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，也大大減少后期管理維護(hù)的費(fèi)用。同時(shí)，結(jié)合城市地域特征，對城市發(fā)展建設(shè)中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行合理的循環(huán)利用。

2.水資源的可循環(huán)

將區(qū)域內(nèi)的水系整合聯(lián)通，根據(jù)水體污染程度和污染源的不同，采用合適的凈化技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，對于水污染程度不深的水體，可以采用“生態(tài)—生物”修復(fù)的方式，利用微生物、植物等生物的生命活動(dòng)，對水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、化解及降解，從而使水體得到凈化，經(jīng)過凈化的地表水可與地下水聯(lián)系起來，確保地下水及地表水相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)水資源的可循環(huán)，有利于營造多樣的生物棲息環(huán)境，重建并恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)[5]。從景觀的角度看，這種修復(fù)方式可以將水體凈化與環(huán)境綠化、景觀改善相結(jié)合，通過各類水生植物的合理配置，營造多樣的水面及濱水景觀，具有較高的觀賞價(jià)值、生態(tài)價(jià)值。同時(shí)，在采煤塌陷區(qū)修復(fù)治理過程中，注重場地的雨洪管理，巧妙利用塌陷區(qū)內(nèi)多變的地形進(jìn)行雨洪收集處理設(shè)計(jì)，結(jié)合屋頂花園、雨水花園、立體綠化等設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的同時(shí)，優(yōu)化了場地的視覺景觀要素。

三、淮南煤礦修復(fù)的具體方法

淮南緣煤而建，已有100多年煤炭開采史，目前，礦區(qū)已進(jìn)入資源枯竭期，全市因采煤塌陷的面積高達(dá)3萬多公頃，預(yù)計(jì)最終塌陷面積達(dá)682平方公里，占全市的27%?？傮w來說，作為典型的能源枯竭型城市，淮南面臨轉(zhuǎn)型的巨大壓力。筆者選擇安徽淮南九龍崗鎮(zhèn)九二公司塌陷區(qū)作進(jìn)一步研究，探討“3R”理念在采煤塌陷區(qū)景觀修復(fù)中的應(yīng)用。

九龍崗九二公司位于泉大帶狀塌陷區(qū)東部，距市區(qū)僅5公里，是典型的工業(yè)廢棄地。場地內(nèi)遺存大量的工業(yè)建筑，雖有不同程度的損壞，但整體面貌保存較為完整。值得一提的是原九龍崗礦9號井遺址，始建于1951年，是當(dāng)時(shí)全局延深垂高最大的礦井，目前井架保存完整，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，站在井架上可俯視全區(qū)，視野極佳?；凇?R”理念的指導(dǎo)，依據(jù)場地歷史悠久、保存較為完整且具有一定區(qū)位優(yōu)勢的特征，可將其開發(fā)為融文化體驗(yàn)、休閑娛樂、科普教育為一體的“煤炭”文化主題公園，并以9號礦井架為核心景觀區(qū)，整合場地遺留的舊建筑，恢復(fù)其使用價(jià)值。如原有的辦公樓可翻新為管理用房或辦公區(qū)，遺留的生產(chǎn)用房一般空間較大，可打造為展覽館、藝術(shù)館，場地內(nèi)遺留的煤矸石堆，可通過藝術(shù)創(chuàng)作轉(zhuǎn)化為工業(yè)遺跡的標(biāo)志物，成為景觀的一部分。另外，由于塌陷及煤矸石堆放形成的諸多陡坡，在景觀修復(fù)時(shí)，可順勢而為，將原本硬質(zhì)化的工業(yè)場地保留改造為主題公園內(nèi)的廣場、集散地，對于陡坡也可保留改造，設(shè)計(jì)臺階，形成臺地景觀，極大地豐富景觀層次。這種模式，充分地發(fā)掘了塌陷區(qū)場地的文化價(jià)值和景觀價(jià)值，修復(fù)治理周期較短，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的綜合提高。

四、結(jié)語

采煤塌陷區(qū)的綜合治理是一個(gè)世界性、歷史性的難題。修復(fù)周期長，同時(shí)涉及生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、政治等多方面因素，單純依靠科學(xué)和工程技術(shù)并不能從根本上解決塌陷區(qū)治理中出現(xiàn)的各種狀況。除了基本的生態(tài)目標(biāo)，塌陷區(qū)的修復(fù)還要實(shí)現(xiàn)文化、教育、休閑、美學(xué)等諸多功能，這需要各學(xué)科協(xié)同合作，共同制定塌陷區(qū)的治理修復(fù)方案，并參與到修復(fù)的整個(gè)過程中。

本文立足于景觀學(xué)科，對采煤塌陷區(qū)進(jìn)行深入分析，基于“3R”理念，從減量化控制、再利用引導(dǎo)、可循環(huán)支撐三個(gè)角度出發(fā)，有針對性地對各類塌陷區(qū)的景觀修復(fù)提出相應(yīng)對策，并結(jié)合淮南部分塌陷區(qū)的情況，探討具體的實(shí)施方法，以期為采煤塌陷區(qū)景觀修復(fù)、資源枯竭城市的轉(zhuǎn)型提供新思路。