中國礦業(yè)大學(xué)建筑與設(shè)計(jì)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(jì)和社會(huì)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(dòng)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(jì)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(jì)的實(shí)踐較晚，較國外已有的成功治理經(jīng)驗(yàn)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(duì)生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間的使用需求。伴隨著新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)程，直面我國采煤塌陷區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(bǔ)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(cái)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(huì)資本投入的激勵(lì)措施，塌陷區(qū)的治理工作給地方財(cái)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(jì)的策略

2.1 規(guī)劃統(tǒng)籌且制定科學(xué)方案

應(yīng)對(duì)礦業(yè)資源開采與土地資源的利用進(jìn)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(duì)耕地破壞的同時(shí)實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)+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(duì)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(jìn)行全面科學(xué)地評(píng)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(jì)與生態(tài)保護(hù)相協(xié)調(diào)，建立健全濕地資源的挖掘與保護(hù)機(jī)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(shì)、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(jiān)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(hù)生態(tài)權(quán)益

采用多元投資的生態(tài)運(yùn)營模式，完善生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制。統(tǒng)籌推進(jìn)“山水林田湖草”的一體化治理與保護(hù)，推進(jìn)對(duì)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(jì)分析

3.1 項(xiàng)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(shì)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(cuò)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(shì)（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(shí)也是徐州市“三重一大”的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)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(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

潘安湖采煤塌陷區(qū)濕地修復(fù)建設(shè)由三個(gè)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為地域經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(dòng)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(cuò)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(cuò)帶植被配置。水陸交錯(cuò)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(dú)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(cuò)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(dòng)力較差、潘安湖生態(tài)系統(tǒng)脆弱及周邊環(huán)境人為活動(dòng)強(qiáng)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(yùn)河（賈汪段）均屬于有機(jī)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(duì)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(dòng)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(jì)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(shí)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(dòng)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(jìn)水生動(dòng)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(hù)的場所，水生植物與動(dòng)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(dòng)物包括浮游動(dòng)物、游泳動(dòng)物和底棲動(dòng)物。潘安湖水生動(dòng)物多樣性修復(fù)設(shè)計(jì)，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(dòng)物資源。最后，為防止因動(dòng)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(dòng)植物遺骸。

3.3 潘安湖濕地景觀設(shè)計(jì)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(jì)、生物景觀設(shè)計(jì)、陸地景觀設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行探討（圖10、圖11）。3.3.1 水體景觀設(shè)計(jì)

圖10 潘安湖景觀設(shè)計(jì)

圖11 潘安湖景觀節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

水體景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)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(yùn)河（賈汪段）相連接，外部江河水體可對(duì)濕地進(jìn)行補(bǔ)充。其次，濕地內(nèi)部的低洼地勢(shì)、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(jì)

陸地景觀設(shè)計(jì)的核心在于打造景觀中心和濱水駁岸。在面狀空間設(shè)計(jì)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(jì)上，結(jié)合濕地自然駁岸形態(tài)的彎曲之勢(shì)，設(shè)計(jì)親疏有度的濱水駁岸景觀。在點(diǎn)狀空間設(shè)計(jì)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(diǎn)。

3.3.3 生物景觀設(shè)計(jì)

濕地野生動(dòng)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(gè)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(dòng)物的棲息地。同時(shí)，在生物景觀設(shè)計(jì)中要尊重野生動(dòng)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(dòng)對(duì)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(shí)踐案例，對(duì)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(duì)不同技術(shù)下修復(fù)效果評(píng)價(jià)的研究。在未來的采煤塌陷區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，還需要進(jìn)一步了解生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢(shì)及驅(qū)動(dòng)機(jī)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(píng)價(jià)機(jī)制。