賀麗潔 張素素 張曉巍

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083；2.中國建設(shè)科技集團(tuán)股份有限公司，北京 100120；3.中國城市發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100120)

礦產(chǎn)開采對(duì)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著巨大的推動(dòng)作用，但隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)，產(chǎn)生了大量的廢料和廢水，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。而礦業(yè)開采過程中遺留下來的塌陷區(qū)、堆積區(qū)、作業(yè)區(qū)及其他受礦采活動(dòng)污染且必須經(jīng)過治理才可以被重新利用的區(qū)域，被稱為礦業(yè)廢棄地或礦業(yè)棕地。截至2018年底，全國礦山開采占用損毀土地約3.6萬km2，其中正在開采的礦山占用損毀土地約1.3萬km2、歷史遺留礦山占用和損毀約2.27萬km2[1]。2020年自然資源部頒布的《關(guān)于探索利用市場化方式推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)的意見》指出：鼓勵(lì)對(duì)礦山土地綜合修復(fù)與利用，加快推進(jìn)礦業(yè)廢棄地的生態(tài)修復(fù)及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型工作[2]。此外隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，耕地減少，建設(shè)用地增加，人地矛盾日益緊張，城市化問題愈演愈烈。在此背景下，對(duì)礦業(yè)廢棄地的開發(fā)和再利用，成為挖掘存量土地、釋放城市空間的重要舉措。

韌彈性(Resilience)首先是被生態(tài)學(xué)家Holling引入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)遭遇沖擊的自我恢復(fù)和調(diào)節(jié)能力[3]。隨后各國學(xué)者對(duì)“韌彈性設(shè)計(jì)”進(jìn)行定義并引入其他領(lǐng)域，研究范圍由生態(tài)擴(kuò)展到工程、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)維度[4]。韌彈性理念指導(dǎo)下的礦業(yè)廢棄地再生規(guī)劃區(qū)別于傳統(tǒng)的“剛性”規(guī)劃:其一，韌彈性規(guī)劃不只是一味的由政府機(jī)構(gòu)控制規(guī)劃，而是重在鼓勵(lì)公眾參與，多方協(xié)作，共同制定韌彈性規(guī)劃目標(biāo)，并且規(guī)劃目標(biāo)根據(jù)新政策和新發(fā)展進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整與完善，有助于動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)礦區(qū)再生；其二，韌彈性設(shè)計(jì)有利于提高礦區(qū)的抗干擾能力及適應(yīng)性，有利于增強(qiáng)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自組織能力和恢復(fù)力，對(duì)礦區(qū)生態(tài)修復(fù)及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型大有裨益；其三，韌彈性設(shè)計(jì)是一種強(qiáng)調(diào)以過程為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)，且具有一定的遠(yuǎn)瞻性，韌彈性理念貫穿礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，為周邊居民提供一個(gè)高品質(zhì)的公共空間，并且為礦區(qū)未來發(fā)展留有余地，從側(cè)面提供了一定的社會(huì)價(jià)值。

北京市門頭溝區(qū)王平煤礦歷史悠久，對(duì)煤礦開采事業(yè)有著重要的貢獻(xiàn)，但隨著資源耗盡，王平煤礦逐步淪為廢棄狀態(tài)。為促進(jìn)土地節(jié)約集約化利用，激活存量土地的利用價(jià)值，對(duì)王平煤礦的更新利用亟待實(shí)施。目前礦區(qū)內(nèi)部分地區(qū)遭遇強(qiáng)降水時(shí)，有發(fā)生滑坡和泥石流等災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，生態(tài)系統(tǒng)敏感脆弱，且工業(yè)文化逐漸淡化，礦區(qū)現(xiàn)在及未來的發(fā)展均受到較大的限制。為此，從韌彈性理念的角度重新審視礦區(qū)再生存在的種種困境，討論廢棄礦區(qū)的韌彈性設(shè)計(jì)策略，并提出針對(duì)王平煤礦再生的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，以期實(shí)現(xiàn)王平煤礦的可持續(xù)發(fā)展。

1 韌彈性理念的國內(nèi)外研究進(jìn)展

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)韌彈性理念的研究主要聚焦在韌彈性城市、景觀塑造、水系統(tǒng)韌彈性規(guī)劃、土地利用規(guī)劃等領(lǐng)域。近年來隨著韌彈性理念與城市規(guī)劃學(xué)科的深入結(jié)合，眾多學(xué)者為應(yīng)對(duì)氣候變化與城市風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)韌彈性城市建設(shè)做了大量的研究。溫家洪等基于韌彈性視角構(gòu)建了現(xiàn)代城市綜合巨災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理的框架，并探討了城市巨災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理的關(guān)鍵問題[5]。Zhang等以中國56個(gè)城市為研究對(duì)象，從城市基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)等方面選取了29個(gè)指標(biāo),采用組合權(quán)重法、探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)和空間測量模型，探討城市韌彈性的空間分布及其影響因素[6]。朱鶴等從城市社會(huì)韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、生態(tài)韌性和工程韌性來研究“長三”、“珠三”和“京津冀”城市群的城市韌性[7]。生態(tài)景觀方面，Rescia等基于景觀生態(tài)學(xué)視角，結(jié)合空間韌彈性的概念，研究相關(guān)變量在多時(shí)空尺度上對(duì)系統(tǒng)韌彈性的影響[8]。楊博宇等將彈性思維引入礦區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)，搭建了生態(tài)保護(hù)修復(fù)概念模型并從多個(gè)維度提出差異化修復(fù)策略[9]。關(guān)于水系統(tǒng)韌彈性的研究，俞孔堅(jiān)基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的視角，探討了宏觀-中觀-微觀尺度水安全格局的構(gòu)建，并提出三大策略，即水安全格局規(guī)劃、水生態(tài)系統(tǒng)韌性提高和水生環(huán)境與生境修復(fù)，以期構(gòu)建安全的水生態(tài)環(huán)境[10]。土地利用韌彈性規(guī)劃方面，祝明建等主張利用韌性土地利用規(guī)劃來應(yīng)對(duì)沿海地區(qū)氣候變化和人口快速增長的問題[11]。

綜上所述，韌彈性理念從生態(tài)學(xué)領(lǐng)域提出，后來逐漸拓展到其他學(xué)科的研究中，具有多學(xué)科交叉、相互滲透的特點(diǎn)。盡管韌彈性理念不斷外延和豐富，其內(nèi)涵始終圍繞3個(gè)方面展開，即生態(tài)韌彈性、工程韌彈性、社會(huì)韌彈性。生態(tài)韌彈性強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)外部干擾的自身適應(yīng)性及多個(gè)子系統(tǒng)的更新能力，受到?jīng)_擊后各個(gè)系統(tǒng)重新組織，達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)；工程韌彈性重在系統(tǒng)受到外部干擾的抵抗力，各類工程設(shè)施承受災(zāi)害后恢復(fù)到最初狀態(tài)的能力；社會(huì)韌彈性強(qiáng)調(diào)社會(huì)群體中的緊密性，群體關(guān)系越穩(wěn)定，抗干擾能力越強(qiáng)。不同領(lǐng)域下對(duì)韌彈性理念的研究主要集中在兩個(gè)方面，一方面聚焦在城市系統(tǒng)為應(yīng)對(duì)或預(yù)防可能發(fā)生的自然災(zāi)害所做的研究，如洪水、城市綜合巨災(zāi)、氣候變化等。另一方面則是為了提高城市的服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展而進(jìn)行的變革，如解決城市化進(jìn)程中出現(xiàn)的問題、空間組織的優(yōu)化等。現(xiàn)有研究提供了較為成熟的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐，但鮮少將韌彈性理念與礦業(yè)廢棄地結(jié)合進(jìn)行探討，針對(duì)礦業(yè)廢棄地用地布局混亂、生態(tài)破壞、基礎(chǔ)設(shè)施缺失及礦業(yè)文化衰敗等問題，可利用韌彈性規(guī)劃中的混合功能再生模式，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)集功能、景觀、文化等多元一體的動(dòng)態(tài)再生。

2 廢棄礦區(qū)的韌彈性設(shè)計(jì)策略

礦采活動(dòng)的擾動(dòng)，使得礦區(qū)未來發(fā)展受到較大的限制。將韌彈性理念融入礦區(qū)再生規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)礦區(qū)土地利用、生態(tài)建設(shè)、工程改造及文化重塑等方面提出針對(duì)性的韌彈性設(shè)計(jì)策略及方案，對(duì)礦區(qū)土地的整治、創(chuàng)造富有韌彈性的空間環(huán)境以及提升礦區(qū)場地綜合效能具有重要的意義。

2.1 近遠(yuǎn)期結(jié)合的土地利用韌彈性規(guī)劃策略

土地利用規(guī)劃本身受到多種環(huán)境因素的制約，具有不確定性的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行礦區(qū)土地利用韌彈性規(guī)劃時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)不確定因素的思考，秉持“動(dòng)態(tài)模擬，近期開發(fā)，遠(yuǎn)期預(yù)留”的建設(shè)原則，確定“前期修復(fù)、中期建設(shè)、后期預(yù)留”三個(gè)階段的開發(fā)時(shí)序，根據(jù)不同階段的發(fā)展需求，制定相應(yīng)的實(shí)施策略。

礦區(qū)土壤修復(fù)是礦區(qū)土地利用韌彈性規(guī)劃的基礎(chǔ)，是礦區(qū)再生建設(shè)的前提?！扒捌谛迯?fù)”即是指對(duì)礦區(qū)土地進(jìn)行復(fù)墾，根據(jù)礦區(qū)生態(tài)破壞程度的不同，劃定土壤修復(fù)區(qū)域，對(duì)土壤環(huán)境破壞比較嚴(yán)重的區(qū)域，采取客土填埋、微生物治理、植物修復(fù)等物理與生物復(fù)合技術(shù)，降低土壤毒性，恢復(fù)土壤養(yǎng)分?！爸衅诮ㄔO(shè)”指結(jié)合新的外部環(huán)境條件，對(duì)廢棄礦區(qū)的土地利用情況和空間布局進(jìn)行綜合評(píng)析與分區(qū)建設(shè)。對(duì)礦區(qū)內(nèi)功能較為完整且地質(zhì)條件較好的建筑進(jìn)行功能置換與重組；具有礦冶工業(yè)遺產(chǎn)價(jià)值的建筑和空間進(jìn)行保護(hù)修繕，破損嚴(yán)重又無任何價(jià)值的建筑予以拆除等?！昂笃陬A(yù)留”指在不影響礦區(qū)整體發(fā)展的情況下，為礦區(qū)未來發(fā)展預(yù)留韌彈性空間。在生態(tài)環(huán)境逐步修復(fù)的前提下，對(duì)礦區(qū)的采礦區(qū)、煤矸石堆放區(qū)等區(qū)域進(jìn)行有條件的開發(fā)利用，或作為教學(xué)實(shí)踐基地，或作為農(nóng)作物培育種植基地，或作為周邊城鎮(zhèn)未來擴(kuò)張發(fā)展的一環(huán)，為礦區(qū)未來發(fā)展留有足夠的韌彈性空間。

在整個(gè)土地利用規(guī)劃韌彈性設(shè)計(jì)的過程中始終堅(jiān)持土地資源利用可持續(xù)發(fā)展的原則。在遵循當(dāng)?shù)乜傮w規(guī)劃的背景下，結(jié)合公眾意見，對(duì)礦區(qū)土地利用進(jìn)行整體布局，統(tǒng)籌規(guī)劃，每個(gè)階段循序漸進(jìn)，動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地利用的韌彈性預(yù)留與管控。

2.2 多層次的生態(tài)系統(tǒng)韌彈性設(shè)計(jì)策略

生態(tài)系統(tǒng)韌彈性指應(yīng)對(duì)不可預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)與威脅，積極調(diào)動(dòng)子系統(tǒng)的協(xié)作能力，使其重新達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)。礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)多尺度的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，礦區(qū)生態(tài)狀況良莠參差不齊，導(dǎo)致礦區(qū)抵抗干擾的能力不足，其發(fā)展愈發(fā)不平衡。恢復(fù)礦區(qū)生境的穩(wěn)定狀態(tài)，增強(qiáng)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)韌彈性，可以將其分為植被修復(fù)和水系統(tǒng)構(gòu)建兩部分。

2.2.1植被修復(fù)的韌彈性設(shè)計(jì)

植被修復(fù)是生態(tài)系統(tǒng)韌彈性建構(gòu)的重要組成部分，合理的植物配置和豐富的植物群落，能夠最大限度地發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，提高自身的適應(yīng)性。礦區(qū)植物配置以轉(zhuǎn)化土壤中的重金屬，固氮耐貧瘠為主。富集植物對(duì)特定重金屬具有一定的耐受屬性，引入富集植物，通過其根系來富集與吸收土壤中的重金屬元素，經(jīng)過根莖的運(yùn)輸及轉(zhuǎn)化，輸送至葉片解毒并揮發(fā)，降低土壤重金屬的含量[12]。土壤貧瘠是礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)物種減少、韌彈性失衡的重要原因，適當(dāng)選取豆科類固氮植物做為礦區(qū)的先鋒植物，有利于恢復(fù)土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤肥力。打造豐富的礦區(qū)植被群落，要求按照“喬灌草”的植被配置原則，建立多層次的植被景觀。

2.2.2水系統(tǒng)韌彈性設(shè)計(jì)

礦區(qū)水系統(tǒng)韌彈性規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，遵循海綿城市的滲、滯、蓄、凈、用、排六大基本原則[13]，一方面控制地表滯水，設(shè)置綠地斑塊，通過雨水花園、透水鋪裝、生態(tài)植草溝或者下凹式綠地等綠色基礎(chǔ)設(shè)施代替礦區(qū)部分灰色基礎(chǔ)設(shè)施，相互連通形成礦區(qū)生態(tài)海綿網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)雨水下滲，減輕地表雨水滯存的壓力，達(dá)到“滲、蓄、滯”的目的。另一方面搭建水循環(huán)系統(tǒng)，凈化水源，加強(qiáng)水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水資源的“凈、用、排”。沖刷過地表的水體，極易可能攜帶重金屬、煤塵等物質(zhì)，至此，在礦區(qū)設(shè)置水循環(huán)設(shè)施與蓄水池和雨水收集裝置等連通，對(duì)收集的雨水進(jìn)行凈化循環(huán)處理，做景觀水或地面植被澆灌之用。礦采活動(dòng)產(chǎn)生了許多坑洼不平的場地，容易形成積水，因而，完善礦區(qū)市政排水管網(wǎng)設(shè)施的同時(shí)，對(duì)部分場地進(jìn)行下凹與上凸式的豎向設(shè)計(jì)，創(chuàng)造豐富的地形變化，控制雨水的流向，使雨水快速排放至附近水域或綠地。

2.3 低影響的工程韌彈性設(shè)計(jì)策略

工程韌彈性主要是指場地中的基礎(chǔ)設(shè)施，如水、電、構(gòu)筑物、場地鋪裝等其他服務(wù)設(shè)施，受到外部沖擊時(shí)盡快恢復(fù)原有功能的能力。礦區(qū)工程韌彈性設(shè)計(jì)以場地及建筑節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展為原則，具體應(yīng)用包括場地透水鋪裝材料的選擇，以及舊建筑更新改造中綠色建筑材料、綠色建筑技術(shù)和綠色能源的使用等。

2.3.1由“硬”變“軟”的工程韌彈性轉(zhuǎn)變

相較于傳統(tǒng)的硬質(zhì)鋪裝，可滲透性的場地鋪裝在應(yīng)對(duì)雨洪等災(zāi)害的干擾方面富有更強(qiáng)的韌彈性。因此在鋪裝的選擇上，一是根據(jù)路面承載能力的強(qiáng)弱選取不同硬度的鋪裝材料，在保證路面基本功能的基礎(chǔ)上，盡可能選取透水性較強(qiáng)的鋪設(shè)材料；二是采取“軟硬兼施”的策略，部分非必要的硬質(zhì)場地如雨水花園、停車場等可選取鋪裝與草地穿插的組合方式，減少水土流失。

2.3.2建筑改造的工程韌彈性設(shè)計(jì)

礦區(qū)內(nèi)舊建筑向可持續(xù)建筑的更新改造是礦區(qū)工程韌彈性設(shè)計(jì)策略的重要體現(xiàn)。因此，礦區(qū)舊建筑改造圍繞以下三方面內(nèi)容展開：1)就地取材，煤礦廢棄地開采遺留大量的煤矸石，通過破碎、高溫煅燒、堿處理及科學(xué)配比等一系列的工藝措施后，可以作制備水泥、實(shí)心磚、保溫磚、新型墻體材料等的原料[14]，既減少了建筑材料運(yùn)輸過程中的能源消耗和碳排放，又為礦區(qū)廢料再利用增添了新的途徑；2)采用綠色節(jié)能的建筑技術(shù)，通過種植屋頂、種植墻體以及綠色復(fù)合遮陽設(shè)施等方式減少碳排放，提高建筑物、構(gòu)筑物的保溫隔熱效果；3)利用太陽能光伏發(fā)電、土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)等新能源技術(shù)，降低能耗和碳排放，實(shí)現(xiàn)建筑“零碳排”的發(fā)展目標(biāo)。

2.4 可持續(xù)的文化韌彈性傳承方案

文化是一個(gè)地域的自信之源，是連接古今的橋梁，是歷史的見證者，文化韌彈性將是未來韌彈性城市理論發(fā)展趨勢的核心[15]。隨著礦采活動(dòng)的結(jié)束，礦業(yè)文化逐漸凋零，但歷史的痕跡不會(huì)抹去；制定可持續(xù)的文化韌彈性方案，主張以物質(zhì)文化和人文精神的傳承為主旋律，通過功能置換、活力場所的打造對(duì)場地內(nèi)有價(jià)值的區(qū)域或建筑的重點(diǎn)開發(fā)利用，來突出礦業(yè)生產(chǎn)的時(shí)代特色，增強(qiáng)場所歸屬感。

物質(zhì)文化的韌彈性傳承，強(qiáng)調(diào)在保證礦區(qū)整體肌理與風(fēng)貌的前提下，對(duì)部分建筑與區(qū)域進(jìn)行文化功能置換，給予場地更多的可能性。舊廠房可以改造為博物館或科技展館進(jìn)行參觀展覽；具有獨(dú)特的礦冶痕跡的生產(chǎn)區(qū)可以向?qū)嵺`教學(xué)功能轉(zhuǎn)變；火車軌道作為礦區(qū)特殊的交通形式，可進(jìn)行有條件的改造，形成特色景觀，帶領(lǐng)游客體驗(yàn)礦區(qū)的工業(yè)遺址風(fēng)貌。文化韌彈性的塑造除了植入文化功能體塊來強(qiáng)調(diào)礦區(qū)的工業(yè)文化屬性之外，還可以通過公共空間的介入、特色景觀節(jié)點(diǎn)的建立等營造活力場所，加強(qiáng)礦業(yè)遺產(chǎn)的公共性與標(biāo)識(shí)性，促進(jìn)人文精神的傳承。對(duì)礦區(qū)內(nèi)碎片化的公共空間進(jìn)行集約利用，來設(shè)計(jì)獨(dú)具礦區(qū)特色的景觀廣場、打造開放的特色農(nóng)產(chǎn)品種植基地、更新具有地標(biāo)性的建筑等。開放性空間的融入，可以喚醒周邊居民的場所“記憶”，增強(qiáng)居民的認(rèn)同感，也系緊了文旅一體的紐帶。

3 韌彈性理念下王平礦區(qū)的實(shí)踐

3.1 項(xiàng)目概況

王平煤礦位于北京市西部的門頭溝區(qū)(簡稱“京西”)，是京西礦群的重要組成部分，所處地區(qū)山脈綿延，東臨永定河，與王平鎮(zhèn)政府和王平鎮(zhèn)濕地景觀一衣帶水，距北京城40 km。礦區(qū)周邊村莊眾多，北鄰?fù)跗酱?，南部與南澗村接壤，東北部沿原下安路形成小型商業(yè)區(qū)，附近居民多以村民和礦區(qū)退休工人為主。另外礦區(qū)周邊有養(yǎng)老院、文化中心、學(xué)校、醫(yī)院等基礎(chǔ)設(shè)施，以及王平礦區(qū)的特色濕地景觀(圖1)。王平煤礦自1994年停產(chǎn)之后，人員撤離，礦區(qū)逐漸荒廢，礦區(qū)大部分建筑保存較為完整，例如筒倉煤樓、洗煤房等工業(yè)建筑經(jīng)修繕及更新后可以重新投入使用，另外，礦區(qū)內(nèi)場地雜亂，存在部分危房、自建房等建筑，嚴(yán)重影響了礦區(qū)風(fēng)貌(圖2)。

圖1 礦區(qū)周邊環(huán)境Fig.1 The environment around the mining area

a—礦區(qū)部分建筑現(xiàn)狀；b—礦區(qū)內(nèi)部建筑質(zhì)量分析。圖2 礦區(qū)建筑現(xiàn)狀及質(zhì)量分析Fig.2 Status and quality analysis of buildings in mining area

3.2 項(xiàng)目發(fā)展條件

3.2.1發(fā)展優(yōu)勢

王平煤礦地處山脈交匯處，礦區(qū)周邊生物群落豐富，自然資源得天獨(dú)厚；為王平礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供了大量的本地生物資源。礦區(qū)開采遺留下來的大量礦石材料以及場地內(nèi)拆除廢棄建筑產(chǎn)生的可二次利用的建筑材料，為礦區(qū)道路鋪設(shè)及新建建筑的建造提供低碳路徑。王平煤礦歷史悠久，礦區(qū)文化對(duì)當(dāng)?shù)赜绊戭H深，場地內(nèi)如筒倉煤樓、加工廠房、火車軌道等獨(dú)具工業(yè)風(fēng)格的建筑及場地保存良好，對(duì)重新煥活礦區(qū)文化具有重要的推動(dòng)作用。據(jù)1975—2019年門頭溝站日照時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)得出：門頭溝日照時(shí)數(shù)為2 295.3 h[16]，可見王平煤礦年均太陽輻射量較大，為礦區(qū)太陽能的使用提供了條件。北京市政府提出的“一線四礦”的發(fā)展策略，為恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)涵養(yǎng)，加強(qiáng)礦區(qū)遺存的保護(hù)利用提供了強(qiáng)有力的政策保障。

3.2.2發(fā)展劣勢

王平煤礦整體風(fēng)貌不協(xié)調(diào)，礦區(qū)內(nèi)土地資源浪費(fèi)嚴(yán)重且場地雜亂，廢棄廠房與自建房隨處可見，部分建筑破損嚴(yán)重，無法承載新功能。礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)失衡，由于長期超負(fù)荷的能源開采以及過度的人為破壞造成了礦區(qū)部分地表塌陷、地下水資源枯竭、環(huán)境污染、植被種類單一等問題，使得礦區(qū)原有的生態(tài)平衡被破壞，極大程度降低了應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力。門頭溝區(qū)位于山前迎風(fēng)坡一帶，為多雨區(qū)，區(qū)內(nèi)多年平均年降水量581.1 mm，但全年降水量分布極不平衡，汛期年均降水量489.8 mm，占全年降水量的84.3%[17]。雨水多發(fā)季節(jié)，礦區(qū)受雨水侵蝕嚴(yán)重，水土流失嚴(yán)重，部分地質(zhì)條件較差的地區(qū)易發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，水土流失加劇了環(huán)境的惡化和不穩(wěn)定性。

3.3 項(xiàng)目總體規(guī)劃

3.3.1土地利用韌彈性規(guī)劃

1)土地韌彈性修復(fù)建設(shè)。在北京市門頭溝區(qū)總體規(guī)劃中王平鎮(zhèn)土地功能定位為生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)，以礦業(yè)旅游為主導(dǎo)，以生態(tài)修復(fù)為特色，發(fā)展高品質(zhì)農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)[18]。在此前提下，對(duì)礦區(qū)的土地進(jìn)行韌彈性管控與分區(qū)。首先對(duì)王平煤礦的各項(xiàng)地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)研與分析，將場地按照生態(tài)狀況分為生態(tài)修復(fù)區(qū)和建設(shè)區(qū)兩部分(圖3)，分階段開展修復(fù)和建設(shè)工作。

圖3 生態(tài)建設(shè)分區(qū)Fig.3 Ecological construction zoning

生態(tài)修復(fù)區(qū)包括采煤場、煤矸石山塌陷地、洗煤廠、堆放區(qū)等，該區(qū)域地表土壤出現(xiàn)不同程度的風(fēng)化，呈砂礫狀，土壤肥力及保水能力缺失，對(duì)此提出“先修復(fù)，再建設(shè)”的規(guī)劃目標(biāo)。修復(fù)土壤環(huán)境是“先修復(fù)”的核心工作，叢枝菌根的菌絲形成的網(wǎng)絡(luò)，可以增加土壤的聚集程度，改善土壤結(jié)構(gòu)；且叢枝菌根能夠與其他植物的根系連接，促進(jìn)植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，豐富土壤肥力[19]。待生態(tài)恢復(fù)和土壤環(huán)境轉(zhuǎn)良后，進(jìn)行農(nóng)作物種植等“再建設(shè)”活動(dòng)。而生態(tài)良好區(qū)域和生態(tài)狀況一般但適合建造的區(qū)域作為建設(shè)區(qū)，在不破壞原有自然環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑物整修及場地更新的韌彈性規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2)場地韌彈性分區(qū)規(guī)劃。在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分區(qū)建設(shè)，將礦區(qū)分為五大功能區(qū)：商業(yè)服務(wù)區(qū)、公共服務(wù)區(qū)、文化展示區(qū)、休閑娛樂區(qū)、農(nóng)業(yè)種植區(qū)(圖4、圖5)。

圖4 功能分區(qū)Fig.4 Function zoning

1—人口廣場；2—VR沉浸式展館；3—煤礦文化博物館；4—mini科技展館；5—博物館觀景臺(tái)；6—瞭望塔；7—露天劇場；8—景區(qū)停車場；9—商業(yè)街區(qū)；10—小火車軌道；11—中心廣場；12—餐飲天地；13—休閑廣場；14—兒童游樂廣場；15—游樂親水平臺(tái)；16—農(nóng)業(yè)種植園；17—酒店；18—辦公；19—生態(tài)采摘園；20—農(nóng)業(yè)展銷館；21—村民活動(dòng)中心；22—老人活動(dòng)廣場；23—健康步道。圖5 建設(shè)區(qū)總平面Fig.5 Site plan of the construction area

商業(yè)服務(wù)區(qū)包括商業(yè)街、餐飲天地兩部分內(nèi)容。區(qū)域以進(jìn)行商業(yè)活動(dòng)為主，引入商鋪駐扎，提供當(dāng)?shù)靥厣惋?，同時(shí)，園區(qū)內(nèi)部生態(tài)農(nóng)業(yè)種植的蔬菜水果由此進(jìn)行加工售賣。這部分區(qū)域在礦區(qū)中的經(jīng)濟(jì)輸出中占據(jù)重要的地位，既可以活躍礦區(qū)的商業(yè)氛圍，又可以向周邊城鎮(zhèn)的適齡人員提供就業(yè)機(jī)會(huì)，提高礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)彈性。

文化展示區(qū)包括虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式體驗(yàn)館、王平煤礦博物館、mini科技展館和瞭望塔四個(gè)部分。該部分為原礦區(qū)的作業(yè)區(qū)，是體現(xiàn)礦區(qū)歷史發(fā)展的核心區(qū)域。此次改造，保留其標(biāo)志性建筑物，如筒倉煤樓，將其改造為瞭望塔，游客可由電梯乘至頂層，縱覽礦區(qū)全貌。該區(qū)域以礦區(qū)歷史為脈絡(luò)，以科技方式還原礦區(qū)發(fā)展歷程同時(shí)展望礦區(qū)未來，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)文化的韌彈性傳承與發(fā)展。

公共服務(wù)區(qū)包括中心廣場、辦公和酒店服務(wù)配套組成。該區(qū)域的主要功能是依靠開放空間，為集散人群、舉辦大型活動(dòng)提供冗余空間和冗余設(shè)施。在廣場、景觀平臺(tái)等地設(shè)置數(shù)個(gè)雨水收集器，協(xié)助排水設(shè)施排水，防止排水設(shè)施受損而造成場地內(nèi)澇；在建筑的屋頂設(shè)置太陽能發(fā)電板，在供電系統(tǒng)受到干擾時(shí)，及時(shí)向重要部門輸送電源，保證其可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。冗余空間和冗余設(shè)施的設(shè)置，對(duì)礦區(qū)內(nèi)各項(xiàng)功能有序安全的開展提供了有力保障。

休閑娛樂區(qū)包括田園體驗(yàn)、兒童游憩及村民活動(dòng)中心3部分組成。通過增加休閑空間及老幼活動(dòng)設(shè)施，一方面為游客和附近居民提供了休閑娛樂場地，另一方面也可以作為礦區(qū)的韌彈性預(yù)留用地和礦區(qū)的避難場所，增強(qiáng)礦區(qū)的社會(huì)韌彈性。

農(nóng)業(yè)種植區(qū)和休閑娛樂區(qū)南北相接，經(jīng)由健康步道過渡，兩個(gè)區(qū)域邊界較為模糊。農(nóng)業(yè)種植區(qū)目前以農(nóng)作物新品種培育為主要發(fā)展目標(biāo)，通過結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，培育可以改善礦區(qū)土壤條件且有一定經(jīng)濟(jì)或食用價(jià)值的農(nóng)作物。兩個(gè)區(qū)域以生態(tài)建設(shè)為主，同時(shí)為礦區(qū)未來的建設(shè)夯實(shí)了基礎(chǔ)，預(yù)留了充足的彈性發(fā)展空間。

3.3.2場地生態(tài)韌彈性塑造

1)水系統(tǒng)韌彈性設(shè)計(jì)。提升場地的生態(tài)韌彈性，可以通過水系統(tǒng)的構(gòu)建，解決場地突出的雨水問題，同時(shí)也可以達(dá)到水資源高效利用的目的。根據(jù)王平煤礦的現(xiàn)狀條件，場地內(nèi)的水系統(tǒng)主要是通過對(duì)場地內(nèi)雨水徑流的處理來實(shí)現(xiàn)。建設(shè)區(qū)內(nèi)的文化展示區(qū)域采用大面積的透水鋪裝(圖6),如在道路兩側(cè)設(shè)置明溝(圖6a)進(jìn)行排水或采用不同透水材料進(jìn)行路面鋪設(shè)，達(dá)到路面線式透水(圖6b)或面式透水(圖6c)的目的。道路邊側(cè)設(shè)置下凹綠地、植草溝、生態(tài)樹池(圖7)等措施，來加大綠地斑塊的覆蓋范圍，達(dá)到加強(qiáng)雨水下滲，增強(qiáng)雨水滯留以及減少場地雨水徑流量的目的。廣場北側(cè)設(shè)置景觀水池(圖8)，在提供景觀效果的同時(shí)又可作蓄水池之用。當(dāng)遭遇強(qiáng)降雨時(shí)，雨水徑流在景觀水面匯集，增加下滲量，減輕市政管網(wǎng)壓力的同時(shí)收集雨水資源，為水循環(huán)利用提供條件。另外在酒店廣場、mini科技館前以及商業(yè)街區(qū)等場地設(shè)置數(shù)個(gè)雨水收集設(shè)施，連通地下排水管道，當(dāng)遭遇雨水過大過急，地面排水設(shè)施無法及時(shí)疏通地面積水時(shí)，利用雨水收集器將雨水匯集，及時(shí)從排水管道排出。

a—明溝式透水鋪裝；b—線式透水鋪裝；c—面式透水鋪裝。圖6 透水鋪裝Fig.6 Permeable pavement

圖7 生態(tài)樹池的雨水下滲示意Fig.7 The schematic diagrams of rainwater infiltration in ecological tree ponds

圖8 礦區(qū)雨水收集系統(tǒng)Fig.8 A rainwater collection system in mining areas

2)本土植物韌彈性利用。煤礦矸石堆原本重金屬含量較小，但由于采煤堆積及后期風(fēng)化等的原因，導(dǎo)致重金屬富集在土壤表面，尤其是富集在煤矸石堆積處，其中含鉛量最多，鉻、猛等次之。根據(jù)王平煤礦土壤環(huán)境的現(xiàn)狀條件，可以利用礦區(qū)內(nèi)本土植物蒲公英、早熟禾、夏至草、蒼耳、灰綠婪等超富集植物，對(duì)土壤重金屬進(jìn)行吸收與轉(zhuǎn)化。另外，搭配雪松、大葉黃楊、樸樹、虞美人、榆葉梅等喬灌木綜合配置，實(shí)現(xiàn)功能與美觀的統(tǒng)一。

3.3.3礦區(qū)工程韌彈性設(shè)計(jì)

對(duì)礦區(qū)內(nèi)道路鋪設(shè)材料進(jìn)行韌彈性設(shè)計(jì)，就地取材，充分利用當(dāng)?shù)夭牧?。礦區(qū)內(nèi)人行道、步行街、休閑廣場以及游園步道等活動(dòng)場所的路面，其功能以人行為主，可以采取透水磚、嵌草鋪裝或加固礫石類的材料進(jìn)行道路鋪設(shè)；礦區(qū)的主要道路、廣場等路面，其功能以車行為主，對(duì)路面承載力的要求比較高，可選擇透水混凝土或透水瀝青作為鋪設(shè)材料。另外，透氣性、透水性的鋪裝材料使得雨水可以通過草皮層、土坯層、細(xì)沙層以及疏松透水層的過濾進(jìn)入到雨水收集槽，最后匯集至蓄水池，達(dá)到雨水回收凈化與再利用的目的。

對(duì)礦區(qū)內(nèi)廢棄建筑物進(jìn)行韌彈性設(shè)計(jì)，一方面收集拆除后可利用的建筑材料，另一方面，對(duì)礦區(qū)內(nèi)予以保留的建筑物進(jìn)行更新利用，既降低碳排放，又節(jié)約建筑成本。更新后的酒店及商業(yè)建筑物的屋頂安裝太陽能光伏板，通過太陽能光電板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為礦區(qū)供電(圖9)。部分建筑設(shè)置種植屋頂，鋪設(shè)排水層或排水管道，將流經(jīng)屋頂?shù)挠晁?，直接輸送到蓄水池，減少地面雨水徑流。種植大棚、商業(yè)區(qū)及辦公區(qū)地下采用地源熱泵技術(shù)，通過封閉式的地埋盤管系統(tǒng)向大地吸收或輸送熱量，達(dá)到對(duì)室內(nèi)升溫或降溫的目的。另外，在建筑核心交通節(jié)點(diǎn)、室外人流密集處設(shè)置地板踩踏發(fā)電系統(tǒng)，此系統(tǒng)將行人踩踏帶來的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存到電池中，用以建筑樓梯、走廊及道路廣場的照明發(fā)電。

3.3.4文化韌彈性傳承發(fā)展

對(duì)礦區(qū)文化傳承主要通過對(duì)礦區(qū)工業(yè)遺存的設(shè)計(jì)，來展現(xiàn)礦區(qū)文化的歷史、現(xiàn)在和未來。王平煤礦作為京西四大煤礦之一，承載了濃厚的工業(yè)文化記憶，伴隨礦業(yè)生產(chǎn)，遺留下眾多獨(dú)具礦業(yè)特色的建筑。在尊重原場地風(fēng)貌的基礎(chǔ)上，進(jìn)行文化展示區(qū)的更新設(shè)計(jì)，將其分成煤礦文化展示區(qū)、鐵路文化休閑區(qū)和農(nóng)業(yè)文化生態(tài)園三部分。

煤礦文化展示區(qū)位于主入口處，以礦區(qū)入口廣場(圖10a)為起點(diǎn)，中心廣場為終點(diǎn)，沿線設(shè)置包括虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式體驗(yàn)館(圖10b)、王平煤礦博物館(圖10c)、mini科技展館(圖10d)和瞭望塔(圖10e)等，場館連成一線。將博物館至科技館的道路打造為煤礦文化發(fā)展的“歷史長河”，主要由圖文展板和雕塑等組成，為游客介紹煤礦文化的發(fā)展歷史。圍繞展示百年煤礦歷史文化為主題，進(jìn)行幾個(gè)展館的功能建設(shè)；利用虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)的科技手段還原王平煤礦的發(fā)展歷程，通過模擬仿真技術(shù)為游客提供身臨其境的采礦過程體驗(yàn)，使游客深刻理解礦民團(tuán)結(jié)一心、艱苦奮斗的歷程，以實(shí)現(xiàn)礦區(qū)精神文化的韌彈性傳承與發(fā)展。

鐵路文化休閑區(qū)主要對(duì)原礦區(qū)內(nèi)運(yùn)煤火車軌道進(jìn)行修繕并改造為景區(qū)的游覽小火車，使其重?zé)ü獠?，增?qiáng)礦區(qū)活力。王平鎮(zhèn)是京白梨、薄皮核桃、大櫻桃等當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)產(chǎn)品的重要種植地，在礦區(qū)北側(cè)開辟農(nóng)業(yè)生態(tài)園，引入先進(jìn)的農(nóng)作物培育技術(shù)對(duì)作物進(jìn)行栽培，形成集種植、采摘、加工、出售為一體的“農(nóng)業(yè)+產(chǎn)銷”模式(圖11)。同時(shí)在作物豐收季節(jié)，還可以利用中心廣場等大型開敞空間舉辦特色農(nóng)產(chǎn)品的主題活動(dòng)，將礦區(qū)文化推向更大的舞臺(tái)。礦區(qū)的煤礦文化、鐵路文化以及農(nóng)業(yè)文化與礦區(qū)的旅游結(jié)合起來，形成集多功能為一體的“文旅”復(fù)合的發(fā)展模式，對(duì)打造礦區(qū)知名度，促進(jìn)礦區(qū)文化的韌彈性融合與發(fā)展大有裨益。

a—礦區(qū)主入口廣場;b—VR沉浸式體驗(yàn)館;c—王平煤礦博物館;d—mini科技展館;e—瞭望塔。圖10 文化區(qū)主要建筑節(jié)點(diǎn)Fig.10 Main building node in the cultural district

圖11 農(nóng)業(yè)展銷館Fig.11 Agriculture-production and marketing space

4 結(jié)束語

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，各國學(xué)者越來越關(guān)注礦業(yè)廢棄地的生態(tài)治理和更新利用。礦業(yè)廢棄地的再生利用除需考慮礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與安全生活外，還需考慮靈活擴(kuò)展、防災(zāi)減排、可持續(xù)發(fā)展等多種現(xiàn)實(shí)需求；采用韌彈性理念指導(dǎo)礦業(yè)廢棄地改造更新，針對(duì)礦區(qū)發(fā)展的問題提出土地利用韌彈性規(guī)劃、生態(tài)系統(tǒng)韌彈性設(shè)計(jì)、工程韌彈性設(shè)計(jì)及文化韌彈性傳承方案，并因地制宜的應(yīng)用到北京市王平煤礦中，韌彈性理念的融合對(duì)促進(jìn)礦區(qū)綠色低碳的再生規(guī)劃和提升礦區(qū)在應(yīng)對(duì)外界沖擊中的適應(yīng)性和抵抗能力提供了新的思路。

感謝2017級(jí)、2019級(jí)建筑學(xué)專業(yè)本科生高思琪、廖峻漫、魏文嬌、董祎、柏舒驊、徐夢澤在圖紙繪制過程中所做的貢獻(xiàn)。