采煤塌陷區(qū)濕地公園生態(tài)修復(fù)及其量化評(píng)估優(yōu)化研究

尹鴻荷

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林與藝術(shù)學(xué)院，鄭州 450002）

濕地作為人類重要的生存環(huán)境之一，具有多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，濕地在凈化空氣、降低污染、調(diào)節(jié)雨洪、調(diào)節(jié)氣候以及保持生物多樣性上具有重要作用［1］。但是濕地容易受到自然災(zāi)害等突發(fā)事件的影響，如洪水、氣候等因素的影響也可能形成濕地［2］。其中，人類對(duì)煤礦的開采也是形成濕地的主要原因之一。中國部分地區(qū)由于地下潛水位高，在年降水量較大時(shí)，采煤塌陷區(qū)易形成濕地景觀，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成一定破壞，影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量和城市的可持續(xù)發(fā)展［3，4］。目前，中國煤炭資源型城市已經(jīng)將采煤塌陷濕地納入新增用地中，并將該區(qū)域逐漸修復(fù)為濕地公園［5］。研究顯示，采煤塌陷濕地在轉(zhuǎn)變?yōu)闈竦毓珗@后，可以有效提升景觀的多樣性，修復(fù)生態(tài)環(huán)境，讓濕地發(fā)揮自身的生態(tài)功能，保障城市生態(tài)安全［6］。目前，對(duì)采煤塌陷濕地的相關(guān)研究已經(jīng)成為了當(dāng)下環(huán)境保護(hù)關(guān)注的熱點(diǎn)，對(duì)評(píng)價(jià)采煤塌陷濕地的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r具有重要意義。因此，本研究以可持續(xù)理論和績(jī)效理論為指導(dǎo)，構(gòu)建了基于采煤塌陷濕地特征的濕地公園評(píng)價(jià)體系，以綜合評(píng)價(jià)塌陷濕地公園的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，并以潘安湖國家濕地公園為例，對(duì)本研究提出的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了驗(yàn)證，為采煤塌陷區(qū)濕地公園的可持續(xù)發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

1 采煤塌陷區(qū)濕地公園特征與評(píng)價(jià)體系的建立

1.1 采煤塌陷區(qū)濕地公園特征

采煤塌陷濕地的一種修復(fù)方式就是將該區(qū)域修復(fù)為濕地公園［7］。由于采煤形成的塌陷濕地通常離城市較近，故該區(qū)域居民活動(dòng)頻繁，需要充分挖掘地質(zhì)特性，同時(shí)在游客的生活及消費(fèi)方式之中融入生態(tài)資源，構(gòu)建出符合當(dāng)?shù)靥厣臐竦鼐皡^(qū)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、生態(tài)及經(jīng)濟(jì)3 方面效益的協(xié)同發(fā)展［8］。

采煤塌陷區(qū)濕地公園的特征包括分布特征、空間特征、形態(tài)特征以及生態(tài)特征［9］。①分布特征。由于采煤塌陷區(qū)通常位于資源型城市的郊區(qū)，非常容易受到城市用地布局的影響。隨著城市的不斷擴(kuò)張，采煤塌陷區(qū)分布類型可分為遠(yuǎn)郊型、近郊型和城區(qū)型。其中，遠(yuǎn)郊型和近郊型是采煤塌陷區(qū)的主要類型，但是這類地區(qū)通常經(jīng)濟(jì)發(fā)展較差，容易存在土地利用不合理等問題，對(duì)采煤塌陷濕地公園的修復(fù)和發(fā)展會(huì)造成一定的影響。②空間特征。隨著中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，采煤塌陷區(qū)濕地公園也會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大，并且交通等設(shè)施也會(huì)日益完善，逐漸成為城市的重要組成部分。③形態(tài)特征。由于受到地質(zhì)、地形以及采煤形式等眾多因素的影響，將濕地分為組團(tuán)型、軸帶型和集中型［10］。④生態(tài)特征。采煤塌陷濕地容易受到地表塌陷的影響，水文、地貌等條件也會(huì)受到影響，生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，生物物種、土地利用類型、生態(tài)系統(tǒng)均有可能發(fā)生變化，有必要輔以人工修復(fù)措施，幫助生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)平衡。

1.2 采煤塌陷區(qū)濕地公園評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

本研究從綜合角度出發(fā)，分別從濕地公園的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益3 個(gè)方面來評(píng)價(jià)濕地公園的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。構(gòu)建塌陷區(qū)濕地公園評(píng)價(jià)體系遵循的原則包括整體性原則、區(qū)域性原則、以人為本原則、定性定量相結(jié)合原則、容易獲取及實(shí)踐性原則［11］。評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取借鑒了景觀績(jī)效系列研究計(jì)劃（LPS），選取了與特性相適宜的指標(biāo)［12］。在進(jìn)行指標(biāo)選取時(shí)，需要考慮濕地自身的特征和演化規(guī)律，還要體現(xiàn)濕地公園的各種功能，同時(shí)要考慮公園與城市發(fā)展之間的關(guān)系，以可持續(xù)發(fā)展的態(tài)度來進(jìn)行績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選［13］。研究采用專家咨詢法，并以發(fā)放調(diào)查問卷的形式，向在濕地研究領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家征集意見，最終選取了15 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分類，如表1 所示。

表1 采煤塌陷區(qū)濕地公園績(jī)效評(píng)價(jià)體系

在明確評(píng)價(jià)目標(biāo)并確定評(píng)價(jià)體系后，需要構(gòu)建成對(duì)比較陣，研究采用1～9 比較標(biāo)度法與成對(duì)對(duì)比法對(duì)成對(duì)比較陣進(jìn)行構(gòu)造，重復(fù)操作，直到進(jìn)行到最后一層，矩陣的標(biāo)度如表2 所示。

表2 判斷矩陣標(biāo)度含義

然后對(duì)權(quán)向量進(jìn)行計(jì)算和一致性檢驗(yàn)。計(jì)算每個(gè)成對(duì)比較陣的對(duì)應(yīng)特征向量和最大特征根，采用一致性的比率、指標(biāo)以及隨機(jī)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)向量的一致性檢驗(yàn)。如果通過了一致性檢驗(yàn)，歸一化后的特征向量就是權(quán)向量；如果未通過，則應(yīng)對(duì)成對(duì)比較陣進(jìn)行重新構(gòu)造［14］。一般情況下有2 種求權(quán)重向量的算法，分別為和法與根法。和法是將對(duì)比矩陣A 的每一行元素進(jìn)行求和，如式（1）所示。

式中，aij表示各元素；?i表示元素之和；n表示元素個(gè)數(shù)。再進(jìn)一步對(duì)式（1）進(jìn)行規(guī)范化處理，得到權(quán)重向量的計(jì)算公式如式（2）所示。

式中，w表示權(quán)重。

根法是將成對(duì)比較陣A 的每一行元素進(jìn)行幾何平均，如式（3）所示。

再進(jìn)一步對(duì)式（3）進(jìn)行規(guī)范化處理，可以得到權(quán)重向量的計(jì)算公式如式（4）所示。

判斷對(duì)比矩陣的一致性，其表達(dá)式如式（5）所示。

式中，C.I.表示矩陣的一致性指標(biāo)；λmax表示最大特征根；C.R.表示隨機(jī)一致性指標(biāo)；R.I.表示平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。對(duì)組合權(quán)向量進(jìn)行計(jì)算和一致性檢驗(yàn)。對(duì)目標(biāo)位于最下層的組合權(quán)向量進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行組合一致性檢驗(yàn)。如果通過了組合一致性檢驗(yàn)，最終的決策可以依據(jù)組合權(quán)向量所得到的結(jié)果；如果未通過，則應(yīng)該對(duì)成對(duì)比較陣進(jìn)行重新構(gòu)造，并保持較大的一致性比率。

通過以上分析，本研究確定了上下級(jí)間的關(guān)聯(lián)權(quán)重，結(jié)果如表3 所示。

表3 采煤塌陷濕地公園績(jī)效評(píng)價(jià)體系

1.3 采煤塌陷區(qū)濕地公園評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

為了能夠更加直觀地展示研究成果，本研究匯總了各指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，得到績(jī)效指數(shù)，進(jìn)而綜合判定采煤塌陷區(qū)濕地公園的績(jī)效［15］。為了能夠有效評(píng)價(jià)績(jī)效結(jié)果，本研究構(gòu)建了綜合指數(shù)模型。首先，計(jì)算公園績(jī)效產(chǎn)生的影響及作用的正、逆指標(biāo)，分別如式（7）、式（8）所示。

式中，R表示指標(biāo)參考值，F(xiàn)表示指標(biāo)實(shí)際值，D+和D-分別表示正、逆指標(biāo)的計(jì)算值。進(jìn)一步計(jì)算采煤塌陷區(qū)濕地公園的績(jī)效指數(shù)（BCD），如式（9）所示。

式中，Di表示指標(biāo)評(píng)價(jià)指數(shù)；Wi表示指標(biāo)權(quán)重。

其次，根據(jù)綜合指數(shù)法計(jì)算公園績(jī)效得分，進(jìn)而進(jìn)一步評(píng)價(jià)其可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，采用優(yōu)秀、良好、一般、較差4 個(gè)不同等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)［16］。為了能夠更好地得出濕地公園的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)權(quán)重分別計(jì)算出評(píng)價(jià)因子在100 分情況下的實(shí)際分值。其中，“較差”為0～35 分，表示公園景觀發(fā)展和生態(tài)均較差，生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞較大，生物種類單一，游客滿意度非常低，經(jīng)濟(jì)效益非常差，沒有對(duì)周邊環(huán)境起到良性促進(jìn)；“一般”為36～65 分，表示公園景觀發(fā)展和生態(tài)均一般，生態(tài)結(jié)構(gòu)較差，生物種類少，游客滿意度較低，公園經(jīng)濟(jì)效益一般，對(duì)周邊環(huán)境的良性促進(jìn)作用低；“良好”為66～85 分，表示公園景觀發(fā)展和生態(tài)均良好，生物種類較完整豐富，游客滿意度較高，公園經(jīng)濟(jì)效益較高，對(duì)周邊環(huán)境的良性促進(jìn)作用較高；“優(yōu)秀”為86～100 分，表示公園景觀發(fā)展和生態(tài)均很好，生態(tài)結(jié)構(gòu)很好，生物種類完整豐富，游客滿意度非常高，公園經(jīng)濟(jì)效益非常高，對(duì)周邊環(huán)境的良性促進(jìn)作用非常高［17］。

2 采煤塌陷區(qū)濕地公園績(jī)效案例評(píng)價(jià)

本研究以潘安湖國家濕地公園為例，采用采煤塌陷區(qū)濕地公園績(jī)效評(píng)價(jià)體系將公園分為景觀構(gòu)成、水質(zhì)、動(dòng)物、植物以及非自然因素5 個(gè)要素。通過GIS 平臺(tái)數(shù)字化潘安湖國家濕地公園內(nèi)的各場(chǎng)地信息，可知潘安湖濕地以湖泊、河流、沼澤為主，濕地率在70%以上（圖1）。

圖1 潘安湖國家濕地公園構(gòu)成

2.1 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

綜合相關(guān)濕地專家的訪談結(jié)果對(duì)潘安湖國家濕地公園進(jìn)行綜合評(píng)分，績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果如表4 所示。潘安湖國家濕地公園績(jī)效評(píng)價(jià)綜合得分為80.74 分，屬于“良好”等級(jí)，反映出該濕地公園的發(fā)展和生態(tài)均良好，生態(tài)結(jié)構(gòu)良好，生物種類較完整豐富，游客滿意度較高，公園經(jīng)濟(jì)效益較高，對(duì)周邊環(huán)境的良性促進(jìn)作用較高。但各準(zhǔn)則層的具體得分差距仍然存在。

表4 潘安湖國家濕地公園績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果 （單位：分）

在準(zhǔn)則層中，環(huán)境績(jī)效的得分最高，為81.91 分。但指標(biāo)層得分顯示C2、C3 得分較低，說明植物選擇和配置不合理，并未選擇生命力強(qiáng)及適應(yīng)性強(qiáng)的植物，以致一些植物的生長(zhǎng)情況較差；同時(shí)，植物層次斷層，且具有濃厚的人工痕跡，使得游客無法獲得滿意的體驗(yàn)；由于建成時(shí)間較短，生物與環(huán)境、生物與生物之間并未形成穩(wěn)定的關(guān)系，容易引起食物鏈斷裂的情況發(fā)生，進(jìn)而破壞濕地內(nèi)的動(dòng)物多樣性。社會(huì)績(jī)效得分為78.43 分，具有“良好”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。但指標(biāo)層得分顯示C7、C8、C10 得分較低，說明公園缺乏多樣性，降低了對(duì)游客的吸引力；游客旅游活動(dòng)體驗(yàn)比較差，公園并未挖掘出該地區(qū)的傳統(tǒng)文化，造成游客缺乏深刻的旅游體驗(yàn)；科普教育設(shè)施缺乏，尤其是對(duì)以往采煤歷史的科普，無法完全抓住游客的注意力。經(jīng)濟(jì)績(jī)效的得分為79.46 分，具有“良好”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。根據(jù)指標(biāo)層得分結(jié)果可以看出，該公園并未明確自身的生態(tài)結(jié)構(gòu)圈，也未密切聯(lián)動(dòng)周邊環(huán)境；業(yè)態(tài)單調(diào)，并沒有形成品牌效應(yīng)，造成游客購買力較低。

2.2 建議

為了確保潘安湖國家濕地公園能夠朝著可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，本研究對(duì)該濕地公園提出了以下建議。①生境營造優(yōu)化策略。首先是水生境營造，對(duì)水體景觀形式進(jìn)行必要的豐富，包括結(jié)合池壁臺(tái)階、雕塑、山石、植物及鋪地，同時(shí)豐富水面的開合變化，構(gòu)建健康的水系統(tǒng)，加強(qiáng)入湖河道水質(zhì)凈化，進(jìn)一步提升濕地水質(zhì)凈化能力；其次是濕地植被生境營造，對(duì)于陸生植物的選擇和配置要符合當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)特征，而對(duì)于水生植物，要避免植物過度蔓延、植物串種現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)防治有害植物；最后要營造、優(yōu)化、增建野生動(dòng)物棲息生境。②人文景觀優(yōu)化策略［18，19］。首先是提升景觀小品文化內(nèi)涵，增設(shè)休憩設(shè)施，同時(shí)突出濕地公園特色，如與自然環(huán)境、文化符號(hào)結(jié)合等；其次是打造地域文化活動(dòng)，包括以觀光游覽、休閑度假、工業(yè)旅游為主的3 個(gè)旅游階段；最后是增加科普宣教設(shè)施，如增設(shè)觀鳥樓、瀕危植物觀察廊、優(yōu)化煤炭塌陷地展廳等。③景觀發(fā)展空間優(yōu)化策略。首先是提高周邊環(huán)境質(zhì)量，構(gòu)建區(qū)域生態(tài)圈，同時(shí)擴(kuò)展外部附屬空間；其次是開發(fā)特色旅游產(chǎn)品，培養(yǎng)出能夠制作旅游產(chǎn)品的人才隊(duì)伍；最后是加強(qiáng)各途徑宣傳力度，建設(shè)線上官方網(wǎng)站，并充分發(fā)揮新媒體的作用，積極與其他旅游機(jī)構(gòu)合作等。

3 小結(jié)

針對(duì)采煤塌陷區(qū)濕地的修復(fù)問題，研究了基于采煤塌陷區(qū)濕地特征的濕地公園評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建問題。研究結(jié)果顯示，潘安湖國家濕地公園績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果處于“良好”水平，可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。各二級(jí)指標(biāo)存在一定的問題，生物多樣性在采煤塌陷區(qū)濕地公園的環(huán)境效益欠佳；特色文化表現(xiàn)較差，游客對(duì)公園的認(rèn)知較低；業(yè)態(tài)單一，并未在根本上推動(dòng)周邊經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)不足。本研究結(jié)合潘安湖國家濕地公園現(xiàn)狀，提出了生態(tài)環(huán)境營造、人文景觀以及景觀發(fā)展空間的優(yōu)化策略。