产业转型背景下的矿业废弃地开发利用模式和战略：以北京市门头沟区为例

程琳琳，刘昙昙，杨丽铃，张　也，詹佳琪，黄　婷，刘　华，刘　梅

(中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京 100083)

0　引　言

作为基础能源的供应地，矿业城市为我国经济社会发展做出了突出贡献。但由于长期的资源开采，这些城市的生态环境破坏严重，产生了大量的矿业废弃地，同时由于资源衰减或规划等原因，这些城市亟需产业转型以实现可持续发展[1]。因此，如何合理治理、修复并永续利用矿业城市的矿业废弃地，成为学术界、政府以及公众等各方关注的焦点。许多发达国家对矿业废弃地的治理非常重视，开创了一系列的生态修复技术，如客土喷播法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法等[2]。美国是最早对矿业废弃地进行生态修复的国家，其生态修复的主要方式包括“传统概念上的生态修复”和“师法自然生态修复法”[3]。如Micheal P R等[4]借助3S技术，在综合考虑矿区自然条件、土地利用和社会需要的基础上，设计出一种近似自然地理形态的生态修复模型来提高矿区生态系统的稳定性和景观可观赏性。我国在矿业城市矿业废弃地修复和再利用方面的研究也取得了一些成效：胡振琪等[5]分析了人工修复、自然修复和自修复及其相互关系，因地制宜地采用相应的修复对策，提出了成本效益型矿区生态环境修复战略；白中科等[6]以平朔矿区为例，总结了矿区土地复垦与复垦土地再利用的特色和经验，设计了“黑色+绿色”双轮驱动循环经济发展示范区；罗继霞[7]研究了废弃矿区土壤修复技术、植被修复技术、景观修复技术等；高怀军[8]利用和谐度评价、结构方程模型、多元统计分析等多种量化分析方法，提出了适用于矿业城市采矿废弃地生态修复和再利用的“区域环境、经济、社会和谐发展”解决方案；程琳琳等[9]以北京市门头沟为例，在分析了矿业废弃地的损毁类型及分布的基础上，提出了矿产资源型城市矿业废弃地优化再利用对策。但综观现有的研究，多集中于废弃地的生态修复方面，而从系统性角度延伸至如何实现矿业废弃地再利用与区域经济、社会协调发展的研究尚少，仅有少数学者从区域尺度对矿业废弃地的优化再利用进行了研究[10-12]，但没有与产业转型的大背景相结合。经过修复后的矿业废弃地，一般都处于产业空白地带，如何实现矿业废弃地的再利用与矿业城市产业转型相结合，是推进矿业城市可持续发展的重要论题。

北京市门头沟区矿产资源丰富，曾是北京的能源基地。《北京城市总体规划(2004～2020年)》中将门头沟区确定为“生态涵养发展区”，是北京市生态涵养发展带的重要组成部分。随着该功能定位的确定，矿山相继关停，产生了大量的矿业废弃地。因此，本文将以北京市门头区为例，从区域层面，立足其首都“生态涵养发展区”这一重要的功能定位，探讨产业转型城市矿业废弃地利用开发模式和战略。

1　门头沟区矿业废弃地利用现状

门头沟区矿产资源丰富，有煤炭、玄武岩、页岩矿、铁、石灰岩、花岗岩等。矿业废弃地的类型有煤矿废弃地、采石场废弃地、石灰矿废弃地、灰窑废弃地、采沙废弃地等，其中，煤矿废弃地是主要的废弃地类型，因此，本文主要对煤矿废弃地进行分析。

1.1　煤矿废弃地数量变化趋势

煤矿废弃类型包括煤矸石压占、塌陷坑、废弃房屋压占等。门头沟区煤矿废弃地面积从2006年的244.34 hm2，下降到2014年的41.02 hm2，8年间面积减少了83.21%。2006～2010年门头沟煤矸石压占地减少了71.09 hm2，塌陷地减少了3.42 hm2，房屋废弃地增加了64.20 hm2， 2010～2014年门头沟煤矸石压占地、塌陷地和房屋废弃地都处于减少趋势，具体见图1。综合煤矿废弃土地数量变化状况，2006～2014年门头沟区煤矸石压占地和塌陷地面积一直处于减少趋势，煤矸石压占地及塌陷地得到了一定的整治。

图1　2006～2014年煤矿废弃地变化情况

1.2　煤矿废弃地的利用方向

将门头沟区2006年煤矿废弃地分布图与2010年煤矿废弃地分布图进行Intersect操作，得到2006～2010年未变化煤矿废弃地分布图；然后用2006年煤矿废弃地分布图和与2006～2010年未变化煤矿废弃地分布图进行Erase操作，得到2006～2010年减少的煤矿废弃地分布图；最后，将2006～2010年门头沟区减少的煤矿废弃地与2010年门头沟区土地利用现状图进行Overlay操作，得出2006～2010年门头沟区煤矿废弃地的利用方向。同理，得出2010～2014年门头沟区煤矿废弃地的利用方向，流程见图2。

2006～2010年门头沟区煤矿废弃地主要复垦利用为灌木林地，利用面积所占比例为41.57%，通过煤矿废弃地的挖潜，共挖潜出建设用地的面积比例为27.2%；2010～2014年门头沟区煤矿废弃地主要复垦利用为灌木林地，利用面积所占比例为85.02%，通过煤矿废弃的挖潜，共挖潜出建设用地的面积比例为5.05%。2010～2014年与2006～2010年相比，门头沟区煤矿废弃地复垦利用为灌木林地的面积比例增长幅度最大，增长幅度为44.45%；复垦利用为建设用地、果园、旱地等的比例在减少，减少幅度分别为22.15%、6.35%、4.88%，具体见表1。经多年的植树造林和生态修复，煤矿废弃地的植被覆盖度得到了提高，但建设用地结构不尽合理，没有保障产业转型发展用地，从总体来看，其再利用状况与门头沟“生态涵养发展区”的功能定位和发展要求还有差距。

图2　门头沟区获取煤矿废弃地的利用方向流程图

土地利用类型2006～2010年各地类利用面积所占比例/%2010～2014年各地类利用面积所占比例/%所占比例变化幅度/%风景名胜及特殊用地1.280.02-1.26公路用地8.430.00-8.43沟渠3.020.12-2.89灌木林地41.5785.0243.45果园6.880.53-6.35旱地5.280.40-4.88建制镇17.495.03-12.46其他草地4.871.42-3.44其他林地4.911.33-3.58有林地6.286.12-0.16总计100.00100.00-1.26

2　门头沟生态涵养发展区的发展潜力分析

选取2006～2015年门头沟区的区域GDP总量、第一产业产值、第二产业产值、第三产业产值等数据，分别计算出2006～2010年、2010～2015年门头沟第一产业、第二产业、第三产业的区域经济增长量，具体情况见图3。

图3　2006～2015年门头沟区“生态涵养发展区”产业产值基本情况

第一产业是人类社会的衣食之源、生存之本，是国民经济中最基本的物质生产部门[13]。从经济总量的产业构成来看，2006～2010年门头沟区第一产业为区域经济增长量贡献6 823万元，贡献率为1.83%；2010～2015年第一产业的产值增长量呈现负值，产值减少了5 636万元，占区域经济增长总量的0.98%。由此可见，第一产业产值所占经济总量的比重越来越小，其基础性作用逐渐被削弱。

第二产业是拉动国民经济发展的引擎，在发展区域经济方面具有极其重要的支撑作用[13]。2006～2010年门头沟区第二产业为区域经济增长量贡献179 826万元，贡献率为48.20%；2010～2015年第二产业为区域增长量贡献252 653万元，贡献率为43.82%。第二产业的经济增长量在门头沟区域经济增长总量中所占的比重较第一产业有很大幅度地提升。随着门头沟区被定位为“生态涵养发展区”，第二产业要向轻型化、集约化无害化的方向发展，其在生态涵养区会逐渐失去发展优势。

2006～2010年第三产业为区域经济增长总量贡献186 420万元，贡献率为49.97%；2010～2015年第三产业为区域增长量贡献329 580万元，贡献率为57.16%。随着国民经济的日益发展，第三产业正逐渐成为区域经济发展的主要力量，所占比重越来越高。第三产业的快速发展在促进涵养区经济发展，缓解劳动力就业，提高人民生活水平方面发挥重大作用。

由以上分析可知，门头沟“生态涵养发展区”的发展潜力在第三产业。随着生态涵养区生态环境的逐步改善，发展第三产业要以保护生态环境为前提,完善以生态旅游业为支柱产业的绿色产业体系，因地制宜地开发多样化的服务产业，大力发展旅游产业、现代农业等环境友好型产业，增大旅游业收入在GDP中所占的比重，并与第一产业、第二产业融合发展。

3　国内外矿业城市废弃矿业用地的再利用模式

随着各国经济的高速发展，矿业废弃地与城市经济、社会发展、生态环境之间的矛盾日益激化，各国都在积极探索废弃矿业用地的再利用模式，以解决社会矛盾和实现城市经济可持续发展，通过分析国内外优秀矿业废弃地改造案例，总结出国内外矿业城市废弃矿业用地的再利用模式大致分为复垦种植模式、建设用地模式、生态旅游模式。

3.1　复垦种植模式

德国莱茵地区对露天矿业废弃地进行复垦是将剥离的表土单独存放做复垦表土，把沙石和电厂的粉煤灰等废料直接回填到采坑至复垦设计高度，在表层覆盖一层表土，先种植能改善土壤肥力的豆科牧草，再根据不同的生态环境进行不同树种的混合种植[14]。我国山西省平朔矿区采用了“既造林，又造地”的模式，在斜坡、面积狭小的平盘、排土厚度不足1 m的地带栽种油松、沙枣、榆树、柳树、新疆杨等树种；在面积较大，视野开阔，便于机械化作业，土层厚度在1～1.5 m的地带造地[15]，既改善了生态环境，也取得了经济效益。很多矿山在开采过程中都会破坏林草地，进行复垦时首先运用废弃地充填恢复技术和对生态系统土壤层的恢复技术恢复矿业废弃地的地形地貌，在此基础上因地制宜地采用工程措施和生物措施恢复植被，从而使废弃矿区兼得生态、经济、社会效益。

3.2　建设用地模式

日本大阪淡路岛废弃采石场充分利用其地形空间和现有资源开发成集会议、酒店、餐饮、娱乐等组成的休闲综合体[16]。安徽铜官山铜矿利用采空场建成地下水库，避免建地面水库而占用耕地[17]。矿业废弃地可以被重新利用为多种用途，针对地质条件稳固、采空区体积大的废弃地下矿山可开发为贮水库、地下仓库、贮油、气等多种用途仓储建设用地；具有历史文化价值的矿业废弃地可改造成研究中心、档案馆、博物馆等如大冶古铜矿遗址博物馆。对于矿区周围已经稳定的废弃矿坑(场)可进行分层压实和煤矸石充填用作广场绿地用地或交通用地，有效地减少了占用优良土地。

3.3　生态旅游模式

英国“伊甸园”这一大型植物展览园就是利用高科技手段，将废弃矿坑改造成为具有科研、旅游、产业价值的植物景观主题公园[18]。我国唐山南湖公园是将煤矿开采形成的沉降区、塌陷坑经过生态化改造建成的城市生态公园。依靠矿业废弃地发展生态旅游业，是近年来矿业废弃地土地利用开发的主流方向。在矿业废弃地发展生态旅游业，重点建设可分为三个领域：①水上公园型，可在水质好、水面阔的塌陷区岸边种植园林和建设亭阁；②森林公园型，对于地质条件复杂且靠近市区的塌陷地可改造成生态园林；③综合开发型，利用废弃矿区特有的自然景观、人文景观优化矿区的生态环境，促进矿区生态、社会、经济协调发展[19]。

4　门头沟区矿业废弃地开发利用模式和战略

门头沟区作为北京的绿色屏障以及重要的水源保护涵养区，不宜进行大规模的土地开发。生态涵养发展区的功能定位为推进全区土地利用方式转变确立了指导方向。针对门头沟区废弃地利用的现状和主要问题，立足其“生态涵养发展区”这一功能定位，结合国内外矿业废弃地利用模式的分析，生态旅游模式是适合其发展的主要开发利用模式，应依托土地利用布局优化战略、土地替代功能战略、生态修复再造战略，推动门头产业转型。

4.1　矿业废弃地开发利用模式

4.1.1生态农业旅游模式

在做好原有矿区土地复垦的基础上，根据门头沟区的自身条件形成生态农业旅游开发重点，如加快发展特色林果业，加大荒山治理、植被恢复。结合门头沟区当地特色农产品种植如京白梨、薄皮核桃，形成规模稳定、具备生产、采摘、观光为一体的采煤区农游一体化发展模式，形成以游促农的特色林果业和生态旅游业共同发展的局面。

4.1.2矿业工业旅游模式

矿区是进行科学教育的主要场所，利用矿区的科普教育价值发展矿业工业旅游主要是以矿区博物馆的形式向公众展示矿业文化。以保护矿区工业遗址为核心，将矿区的生产和工作景观与其周围的自然人文环境相结合进行景观再造使其符合旅游者审美，同时也改善了废弃矿区的生态环境。

4.1.3自然资源旅游模式

该模式位于山区的废弃矿业地本身暂不具有旅游价值，但山区丰富的自然资源弥补了其在自然资源旅游方面的缺陷[20]。门头沟区地处北京市西部郊区，地貌类型以山地为主，平原面积很小。长久以来，她就以其雄奇的山峰、秀美的水色被誉为“古老而美丽的山川”。矿业废弃地经过修复后可与这些自然资源相结合，通过观光旅游的模式创造社会效益和经济效益。

4.2　矿业废弃地开发利用战略

4.2.1生态修复再造战略

构建矿区生态修复建设体系，实现矿业废弃土地的生态景观功能。合理利用门头沟区现有的自然资源、农产品资源、生物资源发展林药种植模式、林菌种植模式等生态产业，结合各区域的特点发展各具特色的农林复合模式。对于承载着生态涵养功能的各镇，做好矿区自然资源、人文资源的保护工作，发展生态旅游等环境友好型产业，促进矿区由生态修复实践工程向生态经济全面涵养发展，实现以生态修复涵养废弃矿区的生态系统、以生态经济促进矿区生态修复的可持续发展。

4.2.2土地利用布局优化战略

依托矿业废弃地的地质资料及GIS空间分析功能，对矿业废弃土地进行适宜性评价和布局优化，因地制宜地保障多种生态用地，实现门头沟区生态涵养功能。先对门头沟区环境较差的采空区进行改造，根据采空区的危险程度，分别进行地上、地下综合治理，充分挖掘矿业废弃地的再利用潜力，保障产业转型用地。综合开发治理沟、田、渠、路，将矿业废弃地复垦成为土地利用结构与布局更趋合理的稳产、高产良田[21]，以建设完善的生态农业示范园。

4.2.3土地替代功能战略

实施土地替代功能战略开发利用矿业废弃土地，保障了矿业城市用地的同时，有利于减少矿业废弃地的整治成本和改善矿区生态环境。针对门头沟区用地紧约的形势，将矿业废弃土地开发与旧城改造相结合，逐步拆迁危险建筑，进行统一规划，从用地置换上引导关停矿山的复垦和空间置换，保障生态旅游发展用地。

5　结　语

本文立足门头沟首都“生态涵养发展区”这一功能定位，在总结分析国内外矿业废弃地开发利用模式的基础上，提出了其矿业废弃土地利用开发模式和战略，力求依托矿业废弃地再利用来引导矿业城市的成功转型。门头沟区矿业废弃土地再利用应依据土地利用布局优化战略、土地替代功能战略、生态修复战略三项战略，因地制宜运用生态农业旅游模式、矿业工业旅游模式、自然资源旅游模式等矿业废弃土地开发利用模式，实现对矿业废弃土地的最佳再利用。本文对北京市门头沟区提出的矿业废弃地开发利用战略，对其他产业转型城市矿业废弃地利用开发亦有着重要的借鉴意义。