基于“3R”理念的景觀修復設計在采煤塌陷區的應用研究

(安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232000)

隨著煤炭的開采量不斷增加，世界各地出現了越來越多的由于煤礦開采而導致的采煤塌陷區。據統計，目前，我國的采煤塌陷區高達200萬公頃，依據現有生產規模，預計到2030年，塌陷區面積將達到280萬公頃[1]。大量塌陷受損的土地帶來了一系列生態環境問題，嚴重威脅人民群眾的生命安全，制約了城市的有序發展，特別是資源枯竭型城市，更是面臨生態環境保護和城市經濟轉型的雙重壓力。因此，采煤塌陷區的治理修復成為亟待解決的問題。

一、“3R”理念景觀

“3R”理念來源于循環經濟中的核心原則——“3R”原則：即減量化(reduce principle)、再利用(reuse principle)和再循環(recycle principle)。作為循環經濟中的核心行為準則，“3R”理念在景觀學中的擴展應用最早出現在生態設計方面，隨之涌現了許多新的思潮，如綠色設計、節約型景觀、可持續景觀、低干預景觀等，均涵蓋了減量化、再利用和可循環的理念。國內外尚未對“3R”型景觀的概念做出明確的定義，但“3R”理念景觀得到了廣泛的關注并作為以可持續性為目標的技術手段在景觀設計中得到一定的應用。

國內外很多工業廢棄地改造實踐都充分體現了景觀生態設計中的“3R”理念，如德國魯爾區的北杜伊斯堡公園、美國的西雅圖煤氣廠改造、中國上海辰山植物園的礦坑花園等，其中運用到減量化投入理念和景觀再生技術，為“3R”理念景觀建設提供了有益參考。現階段，“3R”理念主要作為技術策略出現在景觀營造中，構思、設計、實施各環節缺乏針對性的具體研究。

二、基于“3R”理念的采煤塌陷區景觀修復設計

在“3R”理念的指導下，采煤塌陷區的景觀修復可以從減量化、再利用、可循環三個角度出發并落實到景觀修復的整個過程中。

(一)減量化控制

1.統籌規劃，從戰略部署上實現減量化

我國大部分的煤礦城市因“煤”而生，走“煤礦—礦區—城市”的發展路線，在這樣的模式下，礦區的分布對城市的用地結構布局和區域職能發展影響較大，同時也決定了塌陷區的分布情況。所以，從城市發展的角度來說，應將塌陷區修復納入到城市總體發展規劃體系，從全局出發，將局部地塊的改造修復放到城市整體用地布局和空間結構中，進行統籌處理，從宏觀、中觀、微觀層面上明確規劃定位、設計方法、修復方式等，減少在治理、修復、再利用過程中可能出現的反復，從塌陷區修復的整體戰略部署上實現減量化[2]。

2.因地制宜制訂修復方案，減少土方工程

采煤塌陷區內場地往往地形復雜、土壤類型多樣，以往的修復思路以平整、充填為先，往往面臨巨大的土方施工壓力。基于減量化的指導思想，應多學科協調，因地制宜共同制訂塌陷區修復方案，實現修復工程的減量化。比如，在地形設計上，可以充分利用塌陷區內的地形變化，結合植物營造微地形景觀，使修復過程中減少土方工程。作為景觀學科，在塌陷區修復工作中，應積極協調其他學科，充分挖掘場地內潛在的景觀元素，最大化地保留和利用場地及場地內的廢棄物，甚至將其視為景觀的一部分，通過最小化的干預實現景觀最大化的利用，實現塌陷區修復過程中的土方工程的減量化。

(二)再利用實施

塌陷區景觀修復本身就是對廢棄場地的再利用，這里主要針對塌陷區內各類廢棄地的再利用模式進行探討。

1.工業廢棄地的再利用

采煤塌陷區內包含許多工業廢棄場地，承載了城市的歷史和地域文化要素，在修復過程中應將其視為資源加以保護再利用，比如，保存較好的建筑，可通過修整恢復其使用功能；地面廢棄的建筑物，可改造為工業遺產景觀保留下來；一些廢棄的井下空間，保存較完整的，經過修整可開發井下旅游[3]。工業廢棄地的景觀修復相對見效較快，有利于場地經濟價值的提升和城市形象的塑造，在做塌陷區修復計劃時，可考慮優先入手，以點帶動區，從經濟角度，實現塌陷區的可持續發展。

2.復墾土地的再利用

通過對國內外采煤塌陷區復墾土地利用方式的研究，將其土地再利用模式歸為以下四類：

農業用地模式：針對一些穩定沉陷的淺塌陷區，通過土地修整法、充填法將塌陷區復墾為耕地。這種復墾模式見效十分快，可以有效增加耕地面積、穩定農業產量、改善礦區環境，但也存在一定的局限性。首先，受塌陷區土地塌陷程度影響大，適應范圍有限。其次，在使用煤矸石、粉煤灰回填時極易造成二次污染，需要在回填前對其做出化學成分分析和淋溶試驗分析。對于面積較大、下沉深度達到3米以上的常年積水的塌陷地或塌陷沼澤地，水量充沛，可以復墾為水產養殖用地。同時在水產養殖區附近建造畜禽養殖場，在沿岸淺水區種植具有經濟價值的水生植物，實現經濟效益最大化。對于常年穩定的淺積水塌陷地和塌陷沼澤地，可以運用挖深墊淺法，復墾為基塘式的農業用地，在塌陷區形成一個小型的生態循環系統。這種模式能夠從根本上改善塌陷區的生態環境，實現經濟效益和生態效益的有機結合，但相對更適用于穩沉的塌陷區，且挖深墊淺工作量較大。

林業用地模式：針對一些穩定沉陷的淺塌陷區，運用充填恢復土地使用功能。這種復墾模式應用廣泛，回填后進行人工造林，美化環境的同時可以防風、固沙、隔音，并有效調節區域內的氣候，并且具有一定的經濟效益。但由于林木生長周期較長且易受客觀條件影響，復墾見效慢，短期經濟效益不明顯，存在一定的風險。

建設用地模式：針對存在大量煤矸石堆積的穩定沉陷的塌陷區，可運用充填法將發熱量較低的煤矸石直接充填塌陷區，發展為建設用地。這種模式可以消除煤矸石山，將塌陷廢棄地轉化為可供生產、生活的基建用地，提升土地價值，具有顯著的社會效益和經濟效益，但需要考慮回填后的土地穩定性和承載力等，對技術方面的要求較高。

生態旅游用地模式：以生態恢復為基礎，對塌陷區進行污染治理、植被修復、地形改造等，重塑景觀，將其改造為生態性的公園或景區。比如，塌陷面積較大且水量豐富的地區，可以通過綜合治理，聯通水系并進行植被恢復，再造林地和濕地，打造為濕地公園，變廢棄地為城市綠肺；一些淺塌陷區，可利用充填修整，栽植林木，結合適當的景觀設施，改造為森林公園；也可以結合礦區的自然資源和特色農業的優勢，將塌陷區改造為融現代農業、鄉村文化、觀光休閑、環保教育、農事體驗于一體的觀光農業區。

這種模式可以提升城市形象，通過旅游發展帶來一定的社會效益和經濟效益，同時，可以從根本上改良塌陷區的生態環境，使塌陷區修復實現可持續發展，但修復周期較長。

3.煤矸石山的再利用

煤矸石是井工煤礦開采(我國主要的采煤方式)所引起的，也是數量最多的工業廢棄物，目前主要的再利用方式主要包括能源化利用、作填筑材料使用、制造建筑材料使用[4]。對于大型煤矸石山，也可采用生態植被恢復的方式進行生態修復。不過，在煤矸石山上建立穩定、持久的植被覆蓋是一個復雜且漫長的過程，需要多學科共同協調才能實現。基于這一情況，可以考慮在對山體進行植被恢復的同時，挖掘煤矸石的景觀價值，運用一定的藝術手法，將其打造為工業遺跡或大地藝術作品，改善環境的視覺價值，提升煤矸石山在生態修復過程中的景觀質量。

(三)可循環引導

1.建設資料的可循環

注重各類清潔能源、環保材料在塌陷區修復過程中的使用，如太陽能、風能、水能等，實現建設資料的可循環，同時減少在修復過程中對場地產生的二次污染。在運用生態植被對場地進行修復時，以鄉土樹種代替外來園林植物的使用，遵循自然群落的發展模式，科學性與藝術結合，營造植物群落，減少成本投入的同時，提高植物群落的生態效益，實現良性循環，也大大減少后期管理維護的費用。同時，結合城市地域特征，對城市發展建設中產生的廢棄物進行合理的循環利用。

2.水資源的可循環

將區域內的水系整合聯通，根據水體污染程度和污染源的不同，采用合適的凈化技術進行修復，對于水污染程度不深的水體，可以采用“生態—生物”修復的方式，利用微生物、植物等生物的生命活動，對水中的污染物進行轉移、化解及降解，從而使水體得到凈化，經過凈化的地表水可與地下水聯系起來，確保地下水及地表水相互補充，實現水資源的可循環，有利于營造多樣的生物棲息環境，重建并恢復水生生態系統[5]。從景觀的角度看，這種修復方式可以將水體凈化與環境綠化、景觀改善相結合，通過各類水生植物的合理配置，營造多樣的水面及濱水景觀，具有較高的觀賞價值、生態價值。同時，在采煤塌陷區修復治理過程中，注重場地的雨洪管理，巧妙利用塌陷區內多變的地形進行雨洪收集處理設計，結合屋頂花園、雨水花園、立體綠化等設計，實現水資源循環利用的同時，優化了場地的視覺景觀要素。

三、淮南煤礦修復的具體方法

淮南緣煤而建，已有100多年煤炭開采史，目前，礦區已進入資源枯竭期，全市因采煤塌陷的面積高達3萬多公頃，預計最終塌陷面積達682平方公里，占全市的27%。總體來說，作為典型的能源枯竭型城市，淮南面臨轉型的巨大壓力。筆者選擇安徽淮南九龍崗鎮九二公司塌陷區作進一步研究，探討“3R”理念在采煤塌陷區景觀修復中的應用。

九龍崗九二公司位于泉大帶狀塌陷區東部，距市區僅5公里，是典型的工業廢棄地。場地內遺存大量的工業建筑，雖有不同程度的損壞，但整體面貌保存較為完整。值得一提的是原九龍崗礦9號井遺址，始建于1951年，是當時全局延深垂高最大的礦井，目前井架保存完整，結構穩定，站在井架上可俯視全區，視野極佳。基于“3R”理念的指導，依據場地歷史悠久、保存較為完整且具有一定區位優勢的特征，可將其開發為融文化體驗、休閑娛樂、科普教育為一體的“煤炭”文化主題公園，并以9號礦井架為核心景觀區，整合場地遺留的舊建筑，恢復其使用價值。如原有的辦公樓可翻新為管理用房或辦公區，遺留的生產用房一般空間較大，可打造為展覽館、藝術館，場地內遺留的煤矸石堆，可通過藝術創作轉化為工業遺跡的標志物，成為景觀的一部分。另外，由于塌陷及煤矸石堆放形成的諸多陡坡，在景觀修復時，可順勢而為，將原本硬質化的工業場地保留改造為主題公園內的廣場、集散地，對于陡坡也可保留改造，設計臺階，形成臺地景觀，極大地豐富景觀層次。這種模式，充分地發掘了塌陷區場地的文化價值和景觀價值，修復治理周期較短，可以在短時間內實現經濟效益、生態效益和社會效益的綜合提高。

四、結語

采煤塌陷區的綜合治理是一個世界性、歷史性的難題。修復周期長，同時涉及生態、經濟、環境、社會、政治等多方面因素，單純依靠科學和工程技術并不能從根本上解決塌陷區治理中出現的各種狀況。除了基本的生態目標，塌陷區的修復還要實現文化、教育、休閑、美學等諸多功能，這需要各學科協同合作，共同制定塌陷區的治理修復方案，并參與到修復的整個過程中。

本文立足于景觀學科，對采煤塌陷區進行深入分析，基于“3R”理念，從減量化控制、再利用引導、可循環支撐三個角度出發，有針對性地對各類塌陷區的景觀修復提出相應對策，并結合淮南部分塌陷區的情況，探討具體的實施方法，以期為采煤塌陷區景觀修復、資源枯竭城市的轉型提供新思路。