基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的金礦廢棄地修復(fù)與活化策略
——以金廠峪礦山公園為例

翟 艷，姜明昊，謝 慧

(燕山大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

礦業(yè)廢棄地是指因采礦活動(dòng)所破壞、非經(jīng)治理而無法使用的土地。20世紀(jì)初，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家就開始了礦業(yè)廢棄地的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)研究[1]。20世紀(jì)90年代開始，西方的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)師，開始采用生態(tài)設(shè)計(jì)學(xué)、景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)學(xué)方式將廢棄礦山改造為公園，這也是資源枯竭型城市向旅游城市戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的重要舉措，同時(shí)還發(fā)揮了礦山公園保護(hù)礦業(yè)遺跡、礦業(yè)科普、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等作用。如美國(guó)的anaconda銅礦高爾夫球體育公園改造項(xiàng)目、ferropolis廢棄露天礦公園等[2]。北戈帕爾ferropolis露天煤礦，根據(jù)地勢(shì)特征進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和景觀重塑，建成巨大人工湖、湖中露天劇場(chǎng)，結(jié)合巨大挖煤機(jī)器組成地標(biāo)性建筑，并通過音樂節(jié)、搖滾樂隊(duì)演出等流行文化活動(dòng)，吸引了大批年輕人，給當(dāng)?shù)貛砜捎^經(jīng)濟(jì)收入并帶動(dòng)相關(guān)旅游產(chǎn)業(yè)。我國(guó)400多礦業(yè)城鎮(zhèn)中，有50多座礦山已開始進(jìn)入衰敗期，持續(xù)的采礦活動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境和生活質(zhì)量破壞嚴(yán)重，直接危及到人體健康和城市產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，“礦竭城衰”城市可持續(xù)發(fā)展問題愈發(fā)受到高度重視與廣泛關(guān)注，自2007年我國(guó)第一座礦山公園—黃石國(guó)家礦山公園開園運(yùn)營(yíng)，國(guó)家至今已批準(zhǔn)建立72座國(guó)家礦山公園，且浙江遂昌金礦國(guó)家礦山公園、福建壽山國(guó)家礦山公園等20余家礦山公園已開園運(yùn)營(yíng)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指“人類直接或間接地從生態(tài)系統(tǒng)中所獲得的惠益”，主要包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)等四個(gè)方面[3]?！吧鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)”理論建立了人類活動(dòng)和生態(tài)活動(dòng)之間的密切聯(lián)系并得到發(fā)展，理論方面多用于城市綠地、城市公園以及生態(tài)旅游等研究，實(shí)踐上多以政府為主導(dǎo)，主要以私有產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)環(huán)保公益眾籌以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)志愿群體等四種實(shí)踐形式展開。生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)能有效解決礦業(yè)廢棄地帶來的環(huán)境污染、生態(tài)破碎等環(huán)境問題，修復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的后續(xù)服務(wù)能解決礦業(yè)衰敗導(dǎo)致的城市產(chǎn)業(yè)衰竭和鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展停滯等發(fā)展問題。目前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論在礦業(yè)廢棄地修復(fù)及活化方面的應(yīng)用還存在一定空白，為此我們以河北金廠峪礦山公園為例，探索分析基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的金礦廢棄地修復(fù)與活化策略。

1 礦業(yè)廢棄地修復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系框架

從國(guó)內(nèi)外諸多礦業(yè)廢棄地修復(fù)的案例來看，修復(fù)后的礦業(yè)廢棄地能很好的發(fā)揮生態(tài)作用，融入城市綠地體系，眾多學(xué)者對(duì)廢棄礦區(qū)修復(fù)前后的生態(tài)體系研究結(jié)果說明，礦業(yè)廢棄地具有極大的生態(tài)潛能，這也是礦業(yè)廢棄地修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)聯(lián)研究的基礎(chǔ)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作用可分為二個(gè)過程，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生過程和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮過程，這二個(gè)過程與廢棄礦區(qū)修復(fù)及活化存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論可以為礦業(yè)廢棄地修復(fù)提供目標(biāo)導(dǎo)向，并對(duì)礦區(qū)修復(fù)成果進(jìn)行評(píng)定，也就是通過人工檢測(cè)和分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮過程，準(zhǔn)確把握廢棄地修復(fù)成效，及時(shí)調(diào)整策略。據(jù)此，參考李方正等[?]研究成果，建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和礦業(yè)廢棄地修復(fù)間對(duì)應(yīng)框架關(guān)系如圖1。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與礦業(yè)廢棄地修復(fù)對(duì)應(yīng)框架

2 金廠峪礦區(qū)環(huán)境問題及修復(fù)總體思路與目標(biāo)

2.1 金廠峪礦區(qū)環(huán)境問題現(xiàn)狀

金廠峪金礦為中國(guó)黃金集團(tuán)下屬子公司，位于河北省唐山市遷西縣的金廠峪鎮(zhèn)，經(jīng)過多年開采面臨著嚴(yán)峻的生態(tài)問題。

(1)自然景觀問題

長(zhǎng)期開采礦區(qū)水土流失嚴(yán)重，整個(gè)礦區(qū)未進(jìn)行防護(hù)處理，植被稀少，地表不平，溝壑縱橫，嚴(yán)重影響自然景觀。特別是2013年開始礦區(qū)進(jìn)行大規(guī)模露天開采活動(dòng)，形成直徑約470 m、深約140 m的露天采坑，造成嚴(yán)重生態(tài)和自然地貌破壞(圖2)。

圖2 金廠峪2012、2016、2021年礦坑對(duì)比

(2)污染問題

礦區(qū)污染主要為廢渣自身污染及作為污染源由于礦區(qū)水體滲流外泄給礦區(qū)外帶來污染。礦區(qū)堆棄露天開采產(chǎn)生的上百萬噸低品位礦石，未采取任何生態(tài)治理和恢復(fù)措施，邊坡坡面陡且松散，易發(fā)生崩塌、滑坡、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。礦區(qū)地表水經(jīng)礦區(qū)地表及從廢渣中下滲排泄，廢渣中的砷、汞、銻等元素及有害物質(zhì)不斷隨雨水滲流至礦區(qū)外區(qū)域，造成水體、土壤嚴(yán)重污染(圖3、圖4)。

圖3 金廠峪礦區(qū)廢渣

圖4 金廠峪礦區(qū)對(duì)山體的破壞

2.2 基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的金廠峪礦區(qū)修復(fù)總體思路與目標(biāo)

以生態(tài)引領(lǐng)，生態(tài)系統(tǒng)功能為導(dǎo)向，進(jìn)行低影響開發(fā)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)自我循環(huán)與修復(fù)，堅(jiān)持最大程度利用原始場(chǎng)地以及生態(tài)服務(wù)，最小程度的人工干預(yù)，采取以生態(tài)可持續(xù)為主，兼顧文化、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)的四方協(xié)同發(fā)展可持續(xù)策略。圍繞污染物處理、場(chǎng)地復(fù)綠、植被改造、系統(tǒng)檢測(cè)等方面進(jìn)行場(chǎng)地生態(tài)基底修復(fù)，并因地制宜豐富礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型、物種種類，以綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)為核心發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)。采取“生態(tài)+”的產(chǎn)業(yè)升級(jí)方式，以生態(tài)產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，打通產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)一二三產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。融合礦業(yè)文化和生態(tài)文明，建設(shè)生態(tài)型礦山公園，傳承廠礦文化，并植入多種體驗(yàn)形式，形成促進(jìn)人與礦業(yè)文化、生態(tài)文化的多層次互動(dòng)。以點(diǎn)帶面，發(fā)揮生態(tài)礦區(qū)社會(huì)效益，帶動(dòng)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展，解決“礦三代”“礦四代”就業(yè)問題，形成人與環(huán)境和諧互動(dòng)，形成生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、文化的三方活化新局面。

3 金廠峪礦業(yè)廢棄地修復(fù)與活化策略

3.1 自然基底修復(fù)

3.1.1 污染物處理 首先對(duì)礦區(qū)內(nèi)廢渣堆積區(qū)進(jìn)行平整回填處理，修筑擋墻攔渣，并在礦區(qū)內(nèi)及周界修筑引排水溝、截排水溝，設(shè)置地下水檢測(cè)設(shè)備，完善周邊檢測(cè)系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)污染物濃度，及時(shí)調(diào)整污染物處理方案。

礦區(qū)平整后，在廢渣表層鋪設(shè)堿石灰進(jìn)行廢渣表層穩(wěn)定固化處理，在平整好的礦區(qū)地表全部鋪設(shè)粘土壓實(shí)作為礦區(qū)防水層，防止地表水下滲、排泄帶出廢渣中的重金屬，造成土壤及水環(huán)境污染。在防水粘土層上鋪設(shè)耕植土，斜坡上種植草本植物，平臺(tái)上種植樹苗。

3.1.2 坡地復(fù)綠 對(duì)礦區(qū)內(nèi)裸露坡地分類處理。首先對(duì)礦區(qū)內(nèi)的坡地按照坡度以及修復(fù)難易程度分類，篩選出合適的復(fù)綠技術(shù)。再對(duì)坡地巖壁坡地景觀價(jià)值以及視覺敏感度進(jìn)行綜合分析，具有高度景觀價(jià)值的巖壁奇觀可保留原貌僅做安全處理，中等景觀度的坡地采用高修復(fù)效果的復(fù)綠方式，低景觀價(jià)值坡地采用價(jià)格低廉的修復(fù)方式，節(jié)約修復(fù)支出(表1)。

表1 不同景觀價(jià)值及視覺敏感度礦區(qū)裸露坡地復(fù)綠技術(shù)

3.1.3 廢渣點(diǎn)植被改造 鄉(xiāng)土植物種類數(shù)和引進(jìn)物種比例7∶3，生長(zhǎng)速度快的植物和速度慢的比例5∶5，木本植物和草本植物比例6∶4較為合適。植物配置要以保護(hù)原有植物為主，根據(jù)景觀與環(huán)境空間格局，既要完善原有植物生態(tài)群落，還要在適當(dāng)階段引入經(jīng)濟(jì)植物，為后期礦區(qū)全面活化打下基礎(chǔ)。

(1)廢渣點(diǎn)植物生活型及種類選擇

廢渣點(diǎn)植被恢復(fù)應(yīng)首先覆土，再進(jìn)行植物種類選擇和栽植，構(gòu)建復(fù)層結(jié)構(gòu)；植物選擇時(shí)應(yīng)考慮覆土層較薄且客土穩(wěn)定性較差的條件限制。高大植物對(duì)土層厚度和穩(wěn)定性要求較高，且根莖發(fā)達(dá)，易生長(zhǎng)穿過防水層及固化層，影響成活率、保存率以及治理效果。根據(jù)覆土廢渣地土層較薄、生土為主、土壤養(yǎng)分含量較低、土壤保水能力較差等限制因素，可考慮“藤本植物+草本植物+灌木”生活型組合，如可選擇草本植物狗牙草、蜈蚣草，灌木大葉黃楊、小葉女貞，藤本植物牛馬騰、五葉地錦等。

(2)不同修復(fù)階段植物群落和種類

礦區(qū)植被修復(fù)應(yīng)分階段進(jìn)行，礦山公園建設(shè)初期應(yīng)種植適應(yīng)重金屬污染和貧瘠土地，生長(zhǎng)迅速、易形成群落的草本植物，如白羊草、二月蘭、紫花苜蓿、草木樨等。

礦山公園修復(fù)多年，當(dāng)土壤中真菌、細(xì)菌等微生物有較強(qiáng)活動(dòng)性、土壤質(zhì)量得到明顯改善時(shí)，蚯蚓等土壤動(dòng)物種類和種群增加后，再引入種植灌木如山皂莢、荊條、沙棘、胡枝子，形成灌木群落。

礦山公園土壤等環(huán)境根本改善后，逐步引入栽植松、柏、海棠、丁香、紫薇等園林觀賞樹木，形成喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)、觀賞價(jià)值較高、較為完整的植物群落。

(3)選擇栽植經(jīng)濟(jì)樹種

在土壤環(huán)境較好的地段，比較選擇和栽植經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的樹種，提高礦山公園植物種類豐富度和經(jīng)濟(jì)收益，如油用牡丹，觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都較高，適種范圍廣、存活能力強(qiáng)、種苗資源豐富，能迅速產(chǎn)業(yè)化推廣，在盛花期舉辦牡丹花會(huì)，還能延伸特色旅游，帶動(dòng)周邊旅游以及餐飲、住宿、交通等行業(yè)，利用牡丹等提取物，制作食品及文化產(chǎn)品，綜合開發(fā)，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)一二三產(chǎn)業(yè)共融發(fā)展，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)增長(zhǎng)提供潛在而有效地的資源。也可栽植具有遷西地域特色的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)樹種板栗，豐富經(jīng)濟(jì)植物種類和鄉(xiāng)土文化特色。

3.2 豐富多樣自然生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建

在場(chǎng)地污染物、場(chǎng)地基質(zhì)基本修復(fù)完成后，細(xì)分場(chǎng)地片區(qū)，按照“宜耕則耕，宜林則林，宜景則景，宜園則園”原則，分類營(yíng)建多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)，豐富動(dòng)植物種類，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，打通生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。

3.2.1 構(gòu)建多樣生態(tài)系統(tǒng)類型 礦區(qū)以生態(tài)農(nóng)業(yè)為核心，豐富園區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)類型，形成“田-林-湖-濕”生態(tài)系統(tǒng)格局，促進(jìn)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展，助力后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈延展。遵照因地制宜法則，首先對(duì)場(chǎng)地分區(qū)，并對(duì)各個(gè)區(qū)域整體評(píng)估，確定適宜、有效的開發(fā)模式和具體改造方式(表2)。

表2 礦區(qū)不同地形修復(fù)開發(fā)模式

3.2.2 豐富物種多樣性 為保證生態(tài)功能穩(wěn)定發(fā)揮，提升生態(tài)系穩(wěn)定性，豐富物種多樣性，應(yīng)營(yíng)建近自然生態(tài)系統(tǒng)。植物種類以固氮類、耐重金屬污染的鄉(xiāng)土植物為主，同時(shí)應(yīng)十分注重植物季相變化和立體綠化，可按一定比例引入第一、二級(jí)消費(fèi)者，形成完整生物鏈，生態(tài)濕地物種選擇配置如圖5。

圖5 濕地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

3.3 “生態(tài)+”產(chǎn)業(yè)升級(jí)，發(fā)揮社會(huì)效用

實(shí)施“生態(tài)+”產(chǎn)業(yè)升級(jí)戰(zhàn)略，從單一的生態(tài)公園開發(fā)向創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)、生態(tài)旅游、公共服務(wù)等多元復(fù)合生態(tài)綜合體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)鏈由單一向一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，最終形成以產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、生態(tài)產(chǎn)業(yè)化為主體的田園綜合體。

3.3.1 產(chǎn)業(yè)植入，形成“一先，二優(yōu)，多延展”產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局 以生態(tài)產(chǎn)業(yè)為支撐，充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)效能，打通一、二、三產(chǎn)業(yè)鏈，形成“一先、二優(yōu)、多延展”產(chǎn)業(yè)格局，即以綠色礦業(yè)開采為園區(qū)唯一先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游為園區(qū)二個(gè)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)業(yè)支柱，以文創(chuàng)產(chǎn)業(yè)、藝術(shù)展覽、體育賽事等多項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)為園區(qū)延展產(chǎn)業(yè)(表3)。

表3 礦山園區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃

3.3.2 完善服務(wù)，形成全民、全時(shí)、全服務(wù)游娛體系 園區(qū)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)應(yīng)依托園區(qū)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)深度挖掘，完善服務(wù)鏈，形成全民、全時(shí)、全服務(wù)的游娛體系?；顒?dòng)策劃時(shí)需考慮少年兒童、中青年、老年以及親子等受眾，并充分利用地形開發(fā)地上、地下、水空全區(qū)域的交通、游玩項(xiàng)目，并結(jié)合四季時(shí)節(jié)開發(fā)“季節(jié)限定”特色活動(dòng)。

3.3.3 發(fā)揮社會(huì)效應(yīng)，提升園區(qū)影響力 生態(tài)效益疊加社會(huì)效益，可大幅提升園區(qū)經(jīng)濟(jì)效益，提前實(shí)現(xiàn)收支平衡，提高園區(qū)知名度、美譽(yù)度及影響力。激活和發(fā)展園區(qū)周邊發(fā)展?jié)摿薮蟮拇迓涞葏^(qū)域，有利于扭轉(zhuǎn)礦區(qū)衰敗導(dǎo)致的周邊社區(qū)發(fā)展滯后現(xiàn)狀，可采取“政府+企業(yè)+村落”協(xié)同合作模式，政府對(duì)村落資金支持，村落為企業(yè)提供勞動(dòng)力、場(chǎng)地等資源，園區(qū)解決周邊再就業(yè)問題，帶動(dòng)村落住宿、餐飲等第三產(chǎn)業(yè)和特色小鎮(zhèn)等項(xiàng)目發(fā)展，形成協(xié)作共贏可持續(xù)發(fā)展模式。

3.4 礦山公園景觀重塑

3.4.1 建筑空間的再建與改造 金廠峪礦山公園規(guī)劃功能分區(qū)預(yù)留部分區(qū)域用于建設(shè)博物館，作為展示與科普空間，兼顧介紹遷西的歷史與文化，尤其是礦區(qū)建設(shè)、發(fā)展的歷程、貢獻(xiàn)和成就。

新建大型體育綜合體，在積極承辦國(guó)內(nèi)及河北省主要體育盛事、各大俱樂部賽事的同時(shí)，為周邊居民提供日常休閑健身娛樂、兒童體育教育等服務(wù)。

創(chuàng)建以探索“新型礦采”方法與采后“生態(tài)修復(fù)”為主題的文創(chuàng)館與研發(fā)區(qū)，用空間展示的方式記錄時(shí)代——礦業(yè)的開采、發(fā)展與變遷，用真切的觸摸體會(huì)采礦過程，開啟人們對(duì)歷史的回顧以及對(duì)未來新型采礦技術(shù)的研發(fā)，并深層次挖掘人們對(duì)礦采、建設(shè)、環(huán)境、保護(hù)、修復(fù)等城市建設(shè)與環(huán)境生態(tài)修復(fù)觀念的思考。

3.4.2 景觀小品再設(shè)計(jì) 礦山公園景觀及小品的設(shè)計(jì)應(yīng)該與地域文化與礦業(yè)資源特色緊密結(jié)合，每個(gè)產(chǎn)品都應(yīng)展示礦山公園獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，并彰顯景觀的標(biāo)識(shí)性、地域性，同時(shí)對(duì)具有代表性的原有遺跡，根據(jù)空間功能進(jìn)行藝術(shù)加工設(shè)計(jì)，滿足現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)需求并利用。

礦業(yè)廢棄地修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多學(xué)科研究與技術(shù)設(shè)計(jì)人員相互協(xié)作，在對(duì)廢棄地全面評(píng)估基礎(chǔ)上，因地制宜差異化治理，堅(jiān)持“一礦一策”、全生命周期修復(fù)策略，帶動(dòng)周邊地區(qū)，實(shí)現(xiàn)老礦區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)的活化與持續(xù)發(fā)展。未來礦業(yè)發(fā)展應(yīng)當(dāng)摒棄“先破壞，后治理”老路，走綠色礦山開采之路，做到“邊開采，邊修復(fù)”，實(shí)現(xiàn)“采修一體化”和經(jīng)濟(jì)、生態(tài)雙贏發(fā)展。