采煤塌陷區(qū)濕地修復(fù)技術(shù)與景觀設(shè)計研究
——以徐州潘安湖國家濕地公園為例

中國礦業(yè)大學(xué)建筑與設(shè)計學(xué)院 劉天龍

蘇州科技大學(xué)天平學(xué)院 程珊珊

江蘇建筑節(jié)能與建造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心 季翔（通信作者）

作為我國重要的戰(zhàn)略性能源，煤炭資源開發(fā)和利用為區(qū)域乃至全國的經(jīng)濟和社會發(fā)展提供了重要保障[1]。20 世紀(jì)眾多煤炭資源持續(xù)大規(guī)模的開發(fā)，地層構(gòu)造受人類活動干預(yù)發(fā)生了改變，加之部分地區(qū)地下水位較高引發(fā)外滲形成大小不一的濕地，自然生態(tài)景觀格局因此遭到破壞。與之相似的大面積采煤塌陷區(qū)在全國有180 余處，因此采煤塌陷區(qū)濕地修復(fù)與景觀設(shè)計是值得深入討論的課題。

1 我國采煤塌陷區(qū)濕地的主要問題

我國采煤塌陷區(qū)修復(fù)和景觀設(shè)計的實踐較晚，較國外已有的成功治理經(jīng)驗偏少。長期以來，先破壞后治理的發(fā)展模式難以適應(yīng)當(dāng)前人們對生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間的使用需求。伴隨著新時代生態(tài)文明建設(shè)的進程，直面我國采煤塌陷區(qū)生態(tài)環(huán)境保護問題，是建設(shè)宜居環(huán)境的必由之路。

1.1 礦地矛盾較為突出

由于長期以來粗獷的資源開采方式，我國各地在礦業(yè)用地征遷補償標(biāo)準(zhǔn)及地上地下用地權(quán)屬等方面存在較多問題。較多農(nóng)用地因煤炭開采塌陷后形成宗地，眾多受采煤塌陷影響的農(nóng)戶未辦理土地轉(zhuǎn)用審批手續(xù)，由此引發(fā)的礦地矛盾逐漸凸顯。

1.2 原有生境受到破壞

地質(zhì)沉降致使原有生態(tài)環(huán)境造成不可逆的破壞，生物多樣性下降。大部分塌陷區(qū)仍處于耕地恢復(fù)、礦山地質(zhì)環(huán)境治理等單一整治修復(fù)模式，未考慮土地等資源的修復(fù)及后續(xù)的綜合開發(fā)，修復(fù)規(guī)模效應(yīng)不顯著。

1.3 地方財政壓力加大

我國東部平原位于高潛水區(qū)，地下水外滲形成大小不一的濕地在高潛水位礦區(qū)，大面積耕地成為塌陷區(qū)甚至是荒地，耕地面積嚴(yán)重受損。受能源開采限制的影響，絕大部分關(guān)閉煤炭礦山責(zé)任主體已經(jīng)消失，并缺乏吸引社會資本投入的激勵措施，塌陷區(qū)的治理工作給地方財政帶來沉重的壓力[2]。

2 采煤塌陷區(qū)濕地修復(fù)技術(shù)與景觀設(shè)計的策略

2.1 規(guī)劃統(tǒng)籌且制定科學(xué)方案

應(yīng)對礦業(yè)資源開采與土地資源的利用進行科學(xué)預(yù)判和合理規(guī)劃，充分尊重生態(tài)基地和自然地形，在減少對耕地破壞的同時實現(xiàn)“經(jīng)濟+綠色+生態(tài)”可持續(xù)的發(fā)展路徑。制定合理的景觀生態(tài)分析模型，在方案中突出生態(tài)安全格局對規(guī)劃建設(shè)的控制和影響。根據(jù)塌陷區(qū)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的特征，研究其生態(tài)敏感性、環(huán)境承載力等問題，從而進行全面科學(xué)地評估、分析、規(guī)劃。但要全面了解濕地公園的文化歷史、資源現(xiàn)狀等，確保所恢復(fù)濕地的長期穩(wěn)定發(fā)展。做到經(jīng)濟與生態(tài)保護相協(xié)調(diào)，建立健全濕地資源的挖掘與保護機制。

2.2 系統(tǒng)修復(fù)且倡導(dǎo)綠色發(fā)展

重視生態(tài)功能、生態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的修復(fù)和綜合治理，走出“先破壞后治理”的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)塌陷區(qū)的地形地勢、土壤類型、塌陷深度、水域面積等不同情況，采用塌陷地整治與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的方法。秉承“山水林田湖草”生命共同體的理念，將受到礦坑塌陷區(qū)影響的耕地或荒地，整治成生態(tài)“宜居、宜游、宜農(nóng)、宜業(yè)”的高效農(nóng)業(yè)示范區(qū)[3]。尊重濕地的自然演替規(guī)律，延續(xù)地域歷史文脈，堅持最小干預(yù)原則，有助于形成濃郁的地方特色和良好的原生景觀效果。

2.3 以人為本且維護生態(tài)權(quán)益

采用多元投資的生態(tài)運營模式，完善生態(tài)保護補償機制。統(tǒng)籌推進“山水林田湖草”的一體化治理與保護，推進對煤炭資源開采和塌陷區(qū)防治技術(shù)的研究和應(yīng)用。開展“治理修復(fù)+土地開發(fā)利用”相結(jié)合的新發(fā)展模式，將區(qū)域土地空間優(yōu)化布局、礦區(qū)資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境整治相結(jié)合，探索“三位一體”融合發(fā)展的采煤塌陷區(qū)發(fā)展模式。

3 徐州潘安湖國家濕地公園修復(fù)技術(shù)與景觀設(shè)計分析

3.1 項目概況

3.1.1 地理區(qū)位

江蘇徐州潘安湖國家濕地公園位于徐州市賈汪區(qū)西南部（北緯34°21′33.45″～34°22′34.10″，東經(jīng)117°21′5.52″～117°23′21.07″），總面積為466.7 公頃。規(guī)劃區(qū)內(nèi)地勢平坦，河湖環(huán)抱，水草豐茂，濕地類型多樣。濕地公園西側(cè)緊鄰青大路和京福高速，東側(cè)為徐州至賈汪的快速通道，湖區(qū)水體與眾多河流交錯連接，且與206、310、104 國道相連，具有優(yōu)越的水路交通條件和地理區(qū)位優(yōu)勢（圖1）。

圖1 區(qū)位分析圖

3.1.2 濕地資源及建設(shè)現(xiàn)狀

潘安湖采煤塌陷地是徐州市因采煤塌陷面積最大的區(qū)域，同時也是徐州市“三重一大”的重點建設(shè)項目之一。徐州市著力將其打造成為全國最具影響力的采煤塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)先行示范區(qū)，助力賈汪區(qū)的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級。

潘安湖采煤塌陷區(qū)濕地修復(fù)建設(shè)由三個階段組成。前期是以土地整治為主要任務(wù)，遠(yuǎn)期通過生態(tài)修復(fù)和景觀重塑來改善區(qū)域的生態(tài)和環(huán)境質(zhì)量，最后植入產(chǎn)業(yè)要素、凸顯地域文化特色，充分發(fā)揮區(qū)域的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益，為地域經(jīng)濟社會發(fā)展注入新的活力[4]（圖2—圖7）。

圖3 2022 年潘安湖衛(wèi)星圖

圖4 建設(shè)前土地利用分布圖

圖5 建設(shè)后土地利用分布圖

圖6 治理前潘安湖片區(qū)現(xiàn)狀

圖7 治理后潘安湖景觀

3.2 潘安湖濕地修復(fù)技術(shù)分析

3.2.1 潘安湖濕地植被恢復(fù)規(guī)劃

徐州潘安湖國家濕地公園屬于自然演化和人類活動相互作用下的自然景觀、農(nóng)業(yè)景觀及人居景觀的組合。由此，濕地植被恢復(fù)規(guī)劃需充分考慮自然地理特征及特色風(fēng)貌的影響，充分尊重植物生長繁衍的習(xí)性。濕地生境包含水陸交錯帶和水域兩部分，根據(jù)特殊的地理位置和不同的受損程度，應(yīng)構(gòu)建不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)。

1）水陸交錯帶植被配置。水陸交錯帶是指常水位以上區(qū)域，是水陸要素銜接的紐帶，具有明顯的生態(tài)差異特征。過渡帶的地理區(qū)位和特殊的環(huán)境要素致使空氣濕度高、土壤松軟且含水量高。結(jié)合濱岸不同的地理位置，通過種植河柳（Salix matsudana）、玉蘭（Yulania denudata）、落羽杉（Taxodium distichum）、黑松（Pinus thunbergii）、池杉（Taxodium ascendens）等植被，豐富濕地濱岸景觀，改善濕地土壤生境，提升濕地空間的異質(zhì)性。濕地公園內(nèi)水面豐富多樣，湖泊、河流、塘池等構(gòu)成獨特的水域生態(tài)景觀，形成多種濱岸植被恢復(fù)模式（表1）。

表1 水陸交錯帶植被配置模式

2）水生植物配置。水生植被帶是位于常水位以下的區(qū)域，通過種植蘆葦（Phragmites australis）、黑藻（Hydrilla verticillata）、香蒲（Typha orientalis）、槐葉萍（Salvinia natans）、菹草（Potamogeton crispus）等野生水生植物，豐富水景層次及趣味性，提高濕地的生態(tài)修復(fù)能力（圖8）。

圖8 潘安湖濕地植被主要分布圖

3.2.2 潘安湖水生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃

影響潘安湖水生態(tài)健康的主要問題為：入湖河流存在水質(zhì)污染的可能、潘安湖水循環(huán)動力較差、潘安湖生態(tài)系統(tǒng)脆弱及周邊環(huán)境人為活動強度大等。一方面，工業(yè)污染物是潘安湖水體污染的主要成分，賈汪區(qū)內(nèi)屯頭河、不老河、運河（賈汪段）均屬于有機污染型，平均綜合污染指數(shù)為0.62，均達(dá)到IV 類水，而周邊發(fā)電廠排放的粉煤灰對水體污染相當(dāng)嚴(yán)重；另一方面，潘安湖由人工調(diào)控水位，導(dǎo)致河湖水位變化，若不適應(yīng)水生植物的自然生長節(jié)奏，容易導(dǎo)致河湖水生植物退化嚴(yán)重，不利于維持湖泊、河流水的生態(tài)平衡。濕地公園動植物的整體配置將遵循食物鏈的完整性，向有利于濕地凈化和鳥類資源增多的方向發(fā)展（圖9）。

圖9 水生態(tài)修復(fù)工程總體方案設(shè)計思路

1）水生植物多樣性修復(fù)。構(gòu)建健康水生態(tài)系統(tǒng)，可通過增加垂直分層，自上而下的“沉水植物—漂浮植物—挺水植物”的修復(fù)路徑，形成多維度、多時空要素的生境系統(tǒng)。還可以通過配置耐水淹的喬木，包括池衫（Taxodium ascendens）、蘆葦（Phragmites australis）、河柳（Salix matsudana）等，大量吸收水體中的富營養(yǎng)物質(zhì)，從而降低水體中的TOC、TN、TP 值[5]。

2）水生動物多樣性修復(fù)。人工干預(yù)修復(fù)建設(shè)新濕地公園，引進水生動物是生態(tài)回歸的重要組成部分，且水生植物多樣性修復(fù)能為其提供食物和庇護的場所，水生植物與動物多樣性修復(fù)相結(jié)合，為濕地水生態(tài)系統(tǒng)營造的健康平衡的環(huán)境。水生動物包括浮游動物、游泳動物和底棲動物。潘安湖水生動物多樣性修復(fù)設(shè)計，首先是按照3：1 的比例投放以浮游植物為食的鰱魚和鳙魚；其次，投放鱖魚、大口鯰魚等肉食性魚類，以控制其他野生雜魚的生態(tài)數(shù)量；再次，可使用堆填的方法，建設(shè)人工濕地為濕地鳥類的棲息、繁衍提供適宜的生境，最終恢復(fù)種類繁多、數(shù)量龐大的濕地動物資源。最后，為防止因動植物快速繁殖而造成的污染問題，園區(qū)工作人員應(yīng)定期打撈失活的動植物遺骸。

3.3 潘安湖濕地景觀設(shè)計思路

潘安湖以建成全系列水上植被空間功能體系為核心，用水系串聯(lián)景觀、休閑、游憩、觀光空間。下面分別從水體景觀設(shè)計、生物景觀設(shè)計、陸地景觀設(shè)計三方面進行探討（圖10、圖11）。3.3.1 水體景觀設(shè)計

圖10 潘安湖景觀設(shè)計

圖11 潘安湖景觀節(jié)點設(shè)計

水體景觀規(guī)劃設(shè)計首先是內(nèi)外循環(huán)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。潘安湖濕地公園濕地水體與不老河及運河（賈汪段）相連接，外部江河水體可對濕地進行補充。其次，濕地內(nèi)部的低洼地勢、水渠、水蕩等微型集水單元，為濕地內(nèi)水循環(huán)提供保障。

3.3.2 陸地景觀設(shè)計

陸地景觀設(shè)計的核心在于打造景觀中心和濱水駁岸。在面狀空間設(shè)計上，利用植物特性結(jié)合不同配置形式，形成圍合和開敞的異質(zhì)空間。在線狀空間設(shè)計上，結(jié)合濕地自然駁岸形態(tài)的彎曲之勢，設(shè)計親疏有度的濱水駁岸景觀。在點狀空間設(shè)計上，選取高大蒼老的喬木、建筑物或構(gòu)筑物，創(chuàng)造視覺中心和景觀節(jié)點。

3.3.3 生物景觀設(shè)計

濕地野生動物，尤其是鳥類物種的多樣性，是衡量濕地生態(tài)環(huán)境修復(fù)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是構(gòu)成濕地景觀的重要環(huán)節(jié)。公園東北部濕地保育區(qū)分布有大面積的池杉林，是鳥類重要的棲息地，特別是夏季的鳴聲婉轉(zhuǎn)響亮。在西南部恢復(fù)區(qū)的西澤濕地，生物種類較為豐富，可以作為鳥類和兩棲類的棲息地，公園中部的恢復(fù)區(qū)上有三個面積較小的島嶼，并設(shè)置部分亂石堆及將地表改造成凹凸不平狀，作為爬行類動物的棲息地。同時，在生物景觀設(shè)計中要尊重野生動物的習(xí)性，為游客提供遠(yuǎn)距離觀鳥器材和場地，減少人為活動對環(huán)境的干擾。

4 結(jié)語

目前我國已有較多采煤塌陷地生態(tài)修復(fù)的實踐案例，對塌陷區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)研究仍存在不足，缺乏針對不同技術(shù)下修復(fù)效果評價的研究。在未來的采煤塌陷區(qū)規(guī)劃設(shè)計工作中，還需要進一步了解生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢及驅(qū)動機制，明確采煤塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)和景觀治理的技術(shù)路徑和評價機制。