土地工程技術(shù)在城鎮(zhèn)土地生態(tài)整治中的應(yīng)用

張海歐

(1. 陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司/陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司/國土資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075；2.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院，陜西 西安 710048)

1 引言

土地工程是一個(gè)可以從根本上改善城市土地質(zhì)量、解決城市土地問題，確保城市土地安全，協(xié)調(diào)人地關(guān)系的新的學(xué)科。土地工程的核心內(nèi)容是運(yùn)用土體有機(jī)重構(gòu)理論，按照城市不同土地用途對(duì)土體結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、環(huán)境的要求，進(jìn)行重新構(gòu)建，使其達(dá)到土地安全標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在城市土地工程實(shí)施中，始終堅(jiān)持與城市生態(tài)化建設(shè)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到宜居宜業(yè)的目的[1～3]。

黨的“十八大”和黨的十八屆三中全會(huì)提出了關(guān)于“生態(tài)文明建設(shè)”和“推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化”的新要求，全國多城市順應(yīng)轉(zhuǎn)型之勢(shì)，提出土地工程戰(zhàn)略定位四個(gè)轉(zhuǎn)變：①以土地工程助力構(gòu)建城鄉(xiāng)生態(tài)文明格局，土地工程目標(biāo)由：“增地提等”，向錨固城鄉(xiāng)生態(tài)空間等綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)變。②以土地工程助力緊湊型城市建設(shè)，土地工程實(shí)施對(duì)象由農(nóng)村土地，向全城用地的“增減掛鉤，流量管控、結(jié)構(gòu)優(yōu)化”轉(zhuǎn)變。③以土地工程助力涉農(nóng)資源整合，土地整治推進(jìn)思路由項(xiàng)目實(shí)施操作，向依托整治平臺(tái)統(tǒng)籌各方面資源轉(zhuǎn)變。④以土地工程助力地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，土地工程效益由完成耕地保護(hù)任務(wù)，向激發(fā)郊野地區(qū)發(fā)展內(nèi)生動(dòng)力轉(zhuǎn)變[4，5]。

土地是城市建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，那么如何讓土地潔凈、健康、安全是生態(tài)型城市建設(shè)的前提。通過文獻(xiàn)資料和多年的工程實(shí)踐，總結(jié)出了城鎮(zhèn)土地生態(tài)化綜合開發(fā)治理技術(shù)，最后以富平石川河綜合開發(fā)項(xiàng)目為例，詳細(xì)闡述土地工程促進(jìn)我國未來新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化發(fā)展的新模式。

2 城鎮(zhèn)土地生態(tài)化綜合開發(fā)治理技術(shù)

在城鎮(zhèn)土地生態(tài)化綜合開發(fā)治理過程中，針對(duì)未利用地轉(zhuǎn)建設(shè)用地過程中，土體承載力薄弱等問題，開展不同土體重構(gòu)下新增建設(shè)用地的土體承載力研究，開展不同種類雜填土重構(gòu)后土體的強(qiáng)度、變形以及滲透性研究，根據(jù)不同的建設(shè)用地類型，制定不同地基材料的優(yōu)化配置措施，研究城市棕地的處置方法，以滿足承載力和生態(tài)建筑的需求，同時(shí)對(duì)廢棄的建設(shè)用地進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，并結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀粭l件，按照宜農(nóng)則農(nóng)，宜建則建原則，開展了廢棄建設(shè)用地的土地規(guī)劃與整治工程。

土體有機(jī)重構(gòu)就是在土地工程建設(shè)中通過對(duì)構(gòu)成土體的材料、結(jié)構(gòu)和生物營養(yǎng)，以置換、復(fù)配、增減等技術(shù)手段，對(duì)退化型、污染型、損毀型、低效型等缺陷土體或未利用土體進(jìn)行再生或重新構(gòu)建的過程[4～6]。作為城市土地，承載著人類最集中的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，在城市土地建設(shè)過程中，土體結(jié)構(gòu)承載穩(wěn)定、土地健康安全、生態(tài)環(huán)境優(yōu)美對(duì)土體有機(jī)重構(gòu)材料和土體結(jié)構(gòu)有著更為重要的要求。

對(duì)于任何一個(gè)土地工程建設(shè)，必須針對(duì)土地工程區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)中涉及土地工程安全的突出的生態(tài)環(huán)境問題，進(jìn)行有目的的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與安全格局構(gòu)建。城市建設(shè)應(yīng)遵循因地制宜，科學(xué)規(guī)劃的理念，重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)與保護(hù)，包括建筑、公共設(shè)施等物質(zhì)空間和實(shí)體，還強(qiáng)調(diào)他們對(duì)人們生產(chǎn)、生活的影響，同時(shí)將生態(tài)文化元素融入城鎮(zhèn)化建設(shè)的各個(gè)層面。城市建設(shè)過程中，通過改善土體結(jié)構(gòu)，對(duì)土體橫向和縱向剖面進(jìn)行重新構(gòu)造，通過設(shè)置合理的壓實(shí)層、過濾層、蓄排水層和保濕層等，改變土體的強(qiáng)度、變形及滲透，滿足不同工程的要求。一個(gè)典型的土體結(jié)構(gòu)案例，就是生態(tài)雨水花園。生態(tài)雨水花園通過土體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，形成了雨水的有效滲透和收集系統(tǒng)。使雨水有效滲透、收集，緩解道路積水；通過植物和土壤對(duì)雨水層級(jí)凈化，消除雨水中的污染物；采用微降解模式循環(huán)利用垃圾資源并修復(fù)土壤；營造豐富的自然景觀，改善環(huán)境小氣候[7，8]。

3 土地工程技術(shù)在城市土地整治中的應(yīng)用

以石川河綜合整治為例，該項(xiàng)目是污損土地治理、城市樂居綜合帶建設(shè)的開發(fā)性研究項(xiàng)目。在項(xiàng)目建設(shè)過程中，通過對(duì)石川河富平城區(qū)段的河道曝氣技術(shù)、生物修復(fù)法、水生植物凈化法等生態(tài)-生物法研究，開展了控制土地污染物遷移和轉(zhuǎn)化、“截污、疏浚、蓄水、治岸、管理”的河道生態(tài)治理工程，營造了穩(wěn)定的土體結(jié)構(gòu)及潔凈的土體環(huán)境，形成了“開源—凈化—利用—排放—再生”的水資源持續(xù)利用新模式，在改善河岸居住環(huán)境的同時(shí)，還提升了富平縣整體形象和品位。城市土地整治應(yīng)向生態(tài)優(yōu)化、景觀多樣性、系統(tǒng)多樣性方向發(fā)展，重視文化建設(shè)[9，10]。

3.1 項(xiàng)目概況

石川河起源于陜西省銅川市焦坪北山和耀縣瑤曲鎮(zhèn)的北山，是渭河重要的支流，自西北向東南走向，流經(jīng)銅川市王益區(qū)、耀州區(qū)，渭南市富平縣，西安市閻良區(qū)、臨潼區(qū)，最后于西安市臨潼區(qū)的交口鎮(zhèn)(街道辦)流入渭河。全長137 km，盛產(chǎn)細(xì)砂、鵝卵石，為石頭之川，故稱石川河，總流域面積4154.0 km2，河床平均比降為6.0‰。其中富平縣境內(nèi)(位于縣城南部)全長37 km，流域面積132.4 km2，石川河的水利資源開發(fā)利用已有2200年的歷史，歷史上最大洪峰流量為1300 m3/s(1969年)，20世紀(jì)70年代以后，由于上游修建水庫、河水截流，致使石川河成為季節(jié)性河流。

陜西富平縣石川河屬渭河支流，由于縣城南部地勢(shì)較低，汛期主泄洪溝攜帶大量生活污水排入河道，嚴(yán)重堵塞河道，生態(tài)環(huán)境惡劣。通過實(shí)地調(diào)查與監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)這主要污染源之一是由于石川河城區(qū)段的大量工業(yè)廢水和生活污水排入地表水，從而造成點(diǎn)源污染。而主要污染源之二是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染，這主要是由于大量農(nóng)田沿石川河河道周邊分布，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的化肥、農(nóng)藥及其它有機(jī)或無機(jī)物物質(zhì)，通過降水或灌溉等措施進(jìn)入地表徑流、地下水等水體造成農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染。 這些污染源對(duì)水生生物及人類健康具有很大的危害。因此為從根本上改變這種面貌，對(duì)石川河實(shí)施山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，促進(jìn)石川河流域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和改善。

3.2 土地工程生態(tài)化整治技術(shù)

3.2.1 河道治理技術(shù)

在土地整治過程中河道生態(tài)建設(shè)具有重要的意義，河道作為土地工程建設(shè)過程中城市自然生命力的主體，其是一種重要的自然地理要素，應(yīng)成為城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)的支持核心，在土地工程建設(shè)中應(yīng)重視其生態(tài)功能的應(yīng)用。石川河污染河道整治以生態(tài)工程學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用物理、化學(xué)和生物等方法進(jìn)行河道綜合治理。遵循“系統(tǒng)整合、標(biāo)本兼治、注重生態(tài)，以人為本”的治污理念，采取“截污、疏浚、蓄水、治岸、管理”的綜合生態(tài)治理措施。河道治理主要采用土體重構(gòu)的方式控制污損土壤的遷移和轉(zhuǎn)化，提供了穩(wěn)定的土體結(jié)構(gòu)及潔凈的土質(zhì)環(huán)境[11,12]。

物理方法主要是指疏挖底泥、機(jī)械除藻、引水沖淤和調(diào)水等。疏浚污染底泥意味著將污染物從(河道)系統(tǒng)中清除出去，可以較大程度地削減底泥對(duì)上覆水體的污染，從而改善水質(zhì)。調(diào)水的目的是通過水利設(shè)施(如閘門、泵站)的調(diào)控引入污染河道上游或附近的清潔水源以改善下游污染河道水質(zhì)。

化學(xué)方法主要是通過投加化學(xué)試劑進(jìn)行處理，如采用加入混凝沉淀、加入化學(xué)藥劑殺藻、加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀、加入石灰脫氮等方法。研究表明，這種方法對(duì)濁度、COD、SS、TP去除效果較好，對(duì)TN、重金屬等也有一定的去除效果，日藥劑用量少。

生態(tài)-生物法主要包括河道曝氣技術(shù)、生物修復(fù)法、水生植物凈化法等。

3.2.2 土壤治理技術(shù)

土體重構(gòu)包括土地平整和土壤改良兩大部分。土地平整是建設(shè)用地工程建設(shè)中的主要工程，尤其是山區(qū)或者丘陵區(qū)的平整。隨著建設(shè)用地的日益緊缺，依靠平整措施將未利用的荒山、溝坡改造成為城市建設(shè)用地的行為也越來越多，如我國蘭州市“平山造地”工程、延安市“削山造城”工程，都是典型的建設(shè)用地整備工程。

在土地平整過程中，不僅僅是簡單的土方挖填平整，還需要準(zhǔn)確計(jì)算土地平整工程量，并依據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形地貌等自然條件確定土地平整工程方法，而土方量計(jì)算誤差的多少，直接影響到工程的投資。建設(shè)用地在填方量大于挖方量，土石方不夠的情況下，需設(shè)置取土場取土回填，或者從別處購買土石方，進(jìn)行客土回填。取土場取土完成后要進(jìn)行水保措施恢復(fù)，保護(hù)其生態(tài)環(huán)境。

在建設(shè)用地整治中，包含兩個(gè)方面的土體重構(gòu)。對(duì)于未來要建設(shè)地面構(gòu)筑物的土地，需要進(jìn)行土體無機(jī)重構(gòu)；而未來的綠化用地、生態(tài)用地等則需進(jìn)行土體有機(jī)重構(gòu)。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，首先對(duì)材料進(jìn)行選擇，通過置換、增減和復(fù)配等措施，從材料的物性、細(xì)觀結(jié)構(gòu)等方面對(duì)土體進(jìn)行研發(fā)，選擇合適的材料，通過有機(jī)、無機(jī)過程，土體培育、污染物修復(fù)等方法，從土體的強(qiáng)度、變形以及滲流性考慮，使得土體滿足有機(jī)生命體的要求。并進(jìn)行土壤培肥，通過各種農(nóng)藝措施，使土壤的性狀不斷改善、肥力不斷提高。

石川河原河道土地由于受到周邊生產(chǎn)生活的污水廢水排放、垃圾傾倒以及沿河道的農(nóng)田大量使用的氮肥、磷肥等化肥排入水體，受到了嚴(yán)重污染。在本工程中對(duì)于石川河污損土地重構(gòu)主要采用物理重構(gòu)技術(shù)以及生物有機(jī)重構(gòu)技術(shù)。本工程應(yīng)用物理重構(gòu)技術(shù)，將原被污染的土地通過換土技術(shù)進(jìn)行集中處理，主要措施是清除了石川河河道堆放的垃圾、河床底泥以及周邊污損的表層土壤，然后置換為干凈的土壤，使土壤的污染程度得到了有效的降低。使土體清潔、健康，對(duì)規(guī)劃為綠地、水域等的土地進(jìn)行土體有機(jī)重構(gòu)，促進(jìn)生命體的活動(dòng)和生態(tài)環(huán)境的改善；根據(jù)未來利用方式的不同，對(duì)規(guī)劃為建筑物、道路的土地進(jìn)行土體無機(jī)重構(gòu)，滿足建筑物的土體承載力。通過綜合生態(tài)治理，結(jié)合文化建設(shè)，使建設(shè)用地項(xiàng)目向生態(tài)優(yōu)化、景觀多樣性、系統(tǒng)多樣性方向發(fā)展[13，14]。

3.2.3 河流水體治理技術(shù)

針對(duì)石川河城區(qū)段的點(diǎn)源性污染源，為了達(dá)到河道截污，修筑排污渠，將污水統(tǒng)一排放至下游進(jìn)行統(tǒng)一處理，同時(shí)下游采用中水處理站的廢水處理方式，減少了石川河廢水排放后所造成的水質(zhì)污染，改善了周邊環(huán)境。同時(shí)，中水處理后的淡水也可以用作消防、綠化用水，從而形成“開源-凈化-利用-排放-再生”城市水資源可持續(xù)利用的新模式[15，16]。

富平石川河綜合開發(fā)項(xiàng)目通過控制、修復(fù)河流污染，重構(gòu)兩岸土地土體，修復(fù)生態(tài)環(huán)境，擴(kuò)大濱水空間等，新增生態(tài)水面30hm2，生態(tài)綠地40 hm2，城市建設(shè)用地115 hm2，目前已經(jīng)成為富平地區(qū)集休閑、娛樂、康體和養(yǎng)生于一體的城市門戶，有效促進(jìn)了區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[17]。

4 結(jié)語

土地是城市建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[6-8]，如果土地出現(xiàn)質(zhì)量問題，再好的城市規(guī)劃、道路工程、建筑、園林等都無法確保城市能朝著生態(tài)型可持續(xù)發(fā)展的方向進(jìn)步，如何讓土地潔凈、健康、安全是生態(tài)型城市建設(shè)的前提。

在城市土地工程建設(shè)中，必須始終堅(jiān)持宜居宜業(yè)城市發(fā)展目標(biāo)，在生態(tài)文明建設(shè)背景下，遵循“生態(tài)化”規(guī)劃理念，通過修復(fù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化水土資源配置、完善基礎(chǔ)設(shè)施，重建新型人地關(guān)系，實(shí)現(xiàn)水土氣生和諧共生的有機(jī)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) “自然—人文—生活” 的可持續(xù)城市發(fā)展模式。