霍海鷹 張 琛

(河北工程大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

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海綿城市理念下煤炭型資源城市棕地生態(tài)改造研究

霍海鷹 張 琛

(河北工程大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

分析了海綿城市理念和當(dāng)前煤炭型資源城市面臨的生態(tài)困境，提出了將海綿城市理念應(yīng)用于煤炭型資源城市生態(tài)改造的方法，并從轉(zhuǎn)變城市建設(shè)觀念和提高城市海綿體數(shù)量和質(zhì)量方面進(jìn)行了論述，旨在將煤炭型資源城市棕地生態(tài)改造與建設(shè)海綿城市相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煤炭型資源城市棕地生態(tài)改造。

海綿城市，低影響開發(fā)，煤炭型資源城市，棕地

自2016年入汛以來，連續(xù)的大暴雨使我國(guó)多個(gè)省份遭受嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，北京、武漢等諸多城市進(jìn)入“看海”模式，由此聯(lián)想到近幾年我國(guó)多次出現(xiàn)旱澇交替，城市逢雨必澇，與此同時(shí)，我國(guó)400多座城市供水不足，其中110個(gè)城市嚴(yán)重缺水，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和居民生活不便。根據(jù)2013年習(xí)總書記提出的“建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的‘海綿城市’”和2014年住建部發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試用)》，在此背景下，“海綿城市”理念應(yīng)運(yùn)而生。煤炭型資源城市面臨城市經(jīng)濟(jì)衰退，生態(tài)惡化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一，大量工業(yè)廠房荒廢，大量棕地閑置、裸露，存在嚴(yán)重的生態(tài)隱患，亟待城市改造。將“海綿城市”理論應(yīng)用于煤炭型資源城市的棕地生態(tài)改造，本著變廢為寶、因地制宜的原則，運(yùn)用低影響開發(fā)技術(shù)，改善煤炭型資源城市的城市水資源短缺、生態(tài)惡化的問題，通過改善城市生態(tài)促進(jìn)城市轉(zhuǎn)型。

1 海綿城市理念

海綿城市是指像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”的城市，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市理念從內(nèi)涵上與國(guó)際上已經(jīng)廣泛應(yīng)用的低影響開發(fā)技術(shù)(LID)極為相似，是一種通過植被淺溝、下沉綠地、雨水花園、屋頂綠化、透水路面等技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市雨水收集利用的生態(tài)技術(shù)體系。海綿城市就是在城市中打造低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)，突破過去“以排為主”的落后觀念，將建筑、道路、綠地、公園、廣場(chǎng)、水體等城市基礎(chǔ)設(shè)施納入低影響開發(fā)系統(tǒng)，通過滲透、阻滯、過濾、蓄積等技術(shù)，把降水最大化地留在城市“海綿體”中，減輕城市雨水管網(wǎng)排洪壓力，降低甚至消除洪澇災(zāi)害對(duì)城市的危害，再將凈化后的水資源緩慢釋放，緩解城市水資源緊張局面。

2 煤炭型資源城市棕地生態(tài)問題

煤炭型資源城市是以煤炭資源開采、加工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的城市類型。煤炭的開采、加工和利用，不可避免地造成環(huán)境污染，同時(shí)伴隨煤炭工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生大量棕地。棕地(Brownfield Site)最早是由1980年美國(guó)的《環(huán)境應(yīng)對(duì)、賠償和責(zé)任綜合法》界定：棕地是一些因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的或潛在的有害和危險(xiǎn)物的污染而影響到它們的擴(kuò)展、振興和重新利用的不動(dòng)產(chǎn)。棕地以開發(fā)過的工業(yè)用地居多，可大可小，規(guī)模不等，重新開發(fā)和利用存在困難和障礙，但按照城市規(guī)劃政策或城市復(fù)興目標(biāo)有再開發(fā)的可能。在煤炭型資源城市中，長(zhǎng)期以來“掠奪式”的開采，產(chǎn)生了大量棕地，隨著礦產(chǎn)資源的不斷衰竭，大量工業(yè)廠房閑置，開采區(qū)塌陷沉降，廢棄物暴露，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 植被破壞，水土流失嚴(yán)重

煤炭資源的開發(fā)過程中挖掘地表、堆積渣土，產(chǎn)生了大量的松散固體廢棄物，嚴(yán)重破壞了地表植被覆蓋，改變了地表徑流和地表糙度，大大降低了土壤抗蝕指數(shù)，加劇了水土流失，為周邊帶來了嚴(yán)重的安全威脅和環(huán)境污染。

2.2 地質(zhì)環(huán)境問題嚴(yán)重

在大規(guī)模開采煤炭資源過程中，地表植被被嚴(yán)重破壞，原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)被掏空形成巨大采空區(qū)，經(jīng)常引發(fā)大面積地表沉降、塌方、山體滑坡等地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害，造成環(huán)境破壞和人員傷亡。

2.3 水資源污染嚴(yán)重

煤礦開采產(chǎn)生大量礦井水、洗煤水、煤矸石淋溶水等成分復(fù)雜的廢水，不僅污染地表水體，損害水生生物，而且滲入地下后，污染地下水體和土壤，造成難以挽回的危害。

2.4 大氣污染嚴(yán)重

煤炭資源開采與利用過程產(chǎn)生的大量粉塵顆粒是造成PM2.5爆表的主要元兇，煤炭燃燒產(chǎn)生含有SO2等的有害廢氣，嚴(yán)重?fù)p害人體健康。

煤炭資源在開采、運(yùn)輸、使用過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣等有害物質(zhì)已經(jīng)導(dǎo)致了城市資源的衰竭、退化和大氣、水源等一系列生態(tài)環(huán)境的急劇惡化，上述問題嚴(yán)重破壞煤炭型資源城市的生態(tài)環(huán)境。制約著城市的可持續(xù)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)，礦竭城衰引發(fā)的城市經(jīng)濟(jì)問題、社會(huì)問題同樣突出，煤炭型資源城市棕地生態(tài)的修復(fù)、改造和保護(hù)等問題迫在眉睫。

3 海綿城市理念下煤炭型資源城市棕地改造策略

將海綿城市理念應(yīng)用于煤炭型資源城市棕地生態(tài)改造，首先要改變以往“大拆大建”的城市建設(shè)理念。充分發(fā)掘煤炭型資源城市優(yōu)勢(shì)，通過變廢為寶，運(yùn)用低影響開發(fā)技術(shù)改造棕地生態(tài)和工業(yè)建筑，把城市打造成“滯、蓄、滲、凈、用、排”六位一體的“海綿體”。

3.1 變廢為寶，轉(zhuǎn)變城市建設(shè)的觀念

海綿城市理念下的煤炭型資源城市棕地生態(tài)改造，首先要轉(zhuǎn)變觀念。煤炭型資源城市傳統(tǒng)建設(shè)模式中，硬化路面面積較大，大量的雨水被當(dāng)做廢水直接進(jìn)入城市排水系統(tǒng)。以往“快速排除”的規(guī)劃設(shè)計(jì)理念造成逢雨必澇、旱澇急轉(zhuǎn)的狀況，使本就嚴(yán)重缺水的城市雪上加霜，而海綿城市的建設(shè)理念則要求給城市賦予吸收、存儲(chǔ)水資源的彈性，讓城市回歸自然，利用植被淺溝、雨水花園、下沉綠地等低影響開發(fā)設(shè)施對(duì)徑流雨水進(jìn)行導(dǎo)流、過濾、阻滯、凈化和存儲(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

同時(shí)，礦渣、煤矸石也是煤炭型資源城市可以變廢為寶的巨大資源。礦渣、煤矸石是我國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物。煤矸石是采煤、洗煤過程排放的廢棄物，比煤堅(jiān)硬，含碳量低。大量煤矸石長(zhǎng)期堆存，侵占大量寶貴土地，極易發(fā)生自燃，污染土壤、大氣、地下水，對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅。垃圾是錯(cuò)置的資源，運(yùn)用新技術(shù)，合理利用礦渣和煤矸石，可以助力海綿城市節(jié)點(diǎn)建設(shè)，將煤矸石粉碎、分類，富含碳部分可用于發(fā)電和供熱，剩下部分可用于生產(chǎn)矸石水泥、混凝土工程骨料、耐火磚等建筑材料。煤矸石燃燒形成的礦渣經(jīng)過粉碎，同時(shí)加入色素和少量混凝土進(jìn)行高溫壓縮，制成廉價(jià)環(huán)保的透水磚，可大量用于城市地表硬化、城市綠地下凹式滲水溝鋪設(shè)，為城市打造可滲透路面，激活城市道路、廣場(chǎng)和綠地，最大限度實(shí)現(xiàn)雨水在城區(qū)的積存、滲透和凈化，讓城市變成一個(gè)巨大的“海綿體”。

3.2 建設(shè)濕地公園，擴(kuò)大城市“海綿體”的規(guī)模

煤炭型資源城市存在大量開采沉降區(qū)和廢棄礦坑，因?yàn)橛械刭|(zhì)安全隱患和重金屬污染，其中很多地塊不適宜通過地表土壤修復(fù)用作建筑用地和耕地，但經(jīng)過科學(xué)論證和景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)后，在采沉區(qū)和礦坑注入水體形成人工濕地，同時(shí)對(duì)周邊地塊進(jìn)行系統(tǒng)地修復(fù)和景觀點(diǎn)綴，既防止礦坑裸露的巖土污染大氣，又保持了水土，并形成濕地公園。濕地被稱為“地球之腎”，大片濕地猶如一個(gè)巨大的“海綿體”，有很好的生態(tài)涵養(yǎng)功能。在中國(guó)資源型城市的棕地改造實(shí)踐中，唐山南部采煤沉降區(qū)生態(tài)治理項(xiàng)目做法值得借鑒和學(xué)習(xí)。河北省唐山市是中國(guó)煤炭工業(yè)的源頭，經(jīng)過130年的開采后，資源在帶來福祉的同時(shí)帶來了巨大困擾。緊鄰市中心方圓29 km2的南部采煤沉降區(qū)垃圾成山，污水橫流，嚴(yán)重制約城市發(fā)展。從1997年開始，唐山市通過對(duì)垃圾山進(jìn)行搬遷、清理，對(duì)垃圾進(jìn)行分類回收及無害化處理，并防止垃圾滲液破壞河流水質(zhì)。對(duì)煤矸石場(chǎng)與粉煤灰場(chǎng)進(jìn)行植被修復(fù)、土壤改良，使其滿足種植景觀植物需求，搬走的大量粉煤灰和煤矸石還可用作建材生產(chǎn)原材料。排盡污水后在充分利用收集雨水的同時(shí)，引入污水處理廠的中水，以保證濕地水量充足。引入適宜本土生長(zhǎng)的濕地植物，增加了荷花、睡蓮、蘆葦?shù)戎参锲贩N，凈化了水質(zhì)，為營(yíng)造濕地生物多樣性創(chuàng)造條件。2009年，唐山南部采沉區(qū)徹底變?yōu)槟虾鞘兄醒牍珗@，并正式對(duì)外開放，成為具有抵御洪水、調(diào)節(jié)徑流、蓄洪防旱、控制污染和調(diào)節(jié)氣候的城市海綿體，實(shí)現(xiàn)了鳳凰涅槃。

3.3 運(yùn)用低影響開發(fā)技術(shù)，提高現(xiàn)有“海綿體”的質(zhì)量

首先，在對(duì)煤炭型資源城市原有河流、湖泊等自然水系進(jìn)行充分保護(hù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)環(huán)境受到破壞和污染的“海綿體”通過生物、物理的手段進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，恢復(fù)“海綿體”生態(tài)功能和水文特征。其次，打造生物滯留設(shè)施、下沉式綠地、雨水花園、植草溝、屋頂綠化、透水鋪磚等低影響開發(fā)設(shè)施，對(duì)雨水進(jìn)行過濾、積存，補(bǔ)充城市地表水系和地下水，削減地表雨水徑流，將雨水分散于海綿城市，緩解澇情，以削減徑流峰值，防止內(nèi)澇。運(yùn)用低影響開發(fā)技術(shù)，對(duì)煤炭型資源城市棕地進(jìn)行改造，將閑置的工業(yè)建筑打造成“海綿節(jié)點(diǎn)”，將道路打造成“海綿軸線”，融入城市“海綿平面”，最大限度的吸收、存蓄、滲透、凈化和調(diào)節(jié)雨水，兼顧生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、景觀設(shè)計(jì)三者統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，才能將棕地轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)良好、景觀優(yōu)美、社會(huì)效益高的城市“海綿體”。

4 結(jié)語

海綿城市理念是在長(zhǎng)期城市建設(shè)不斷發(fā)現(xiàn)和解決問題過程中得出的，可以有效防止城市內(nèi)澇、干旱的發(fā)生，并對(duì)改善煤炭資源型城市生態(tài)有重要意義。變廢為寶，因地制宜，促進(jìn)棕地生態(tài)恢復(fù)，充分利用現(xiàn)有資源，激活城市空間，將廢棄土地轉(zhuǎn)化為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的積極要素，助力城市海綿城市建設(shè)，實(shí)現(xiàn)煤炭型資源城市由工業(yè)型城市向生態(tài)型海綿城市的嬗變。

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Research on coal resources city brown field ecological transformation under the concept of sponge city

Huo Haiying Zhang Chen

(Architecture and Art School, Hebei Engineering University, Handan 056038, China)

This paper analyzed the ecological predicament of sponge city concept and current coal type resource city, proposed the method applied the sponge city concept to coal resource type city ecological transformation, and discussed from transformation of city construction concept, improvement of city cavernous quality and quantity aspects, aimed at combining with the coal type ecological city brown field ecological transformation and construction of sponge city, realized the brown field ecological transformation of coal ecological city.

sponge city, low impact development, coal resource city, brown field

1009-6825(2016)30-0193-02

2016-08-12

霍海鷹(1977- )，女，碩士生導(dǎo)師，教授，全國(guó)注冊(cè)規(guī)劃師； 張 琛(1988- )，男，在讀碩士

TU201.5

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