基于“3R”理念的景观修复设计在采煤塌陷区的应用研究

(安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232000)

随着煤炭的开采量不断增加，世界各地出现了越来越多的由于煤矿开采而导致的采煤塌陷区。据统计，目前，我国的采煤塌陷区高达200万公顷，依据现有生产规模，预计到2030年，塌陷区面积将达到280万公顷[1]。大量塌陷受损的土地带来了一系列生态环境问题，严重威胁人民群众的生命安全，制约了城市的有序发展，特别是资源枯竭型城市，更是面临生态环境保护和城市经济转型的双重压力。因此，采煤塌陷区的治理修复成为亟待解决的问题。

一、“3R”理念景观

“3R”理念来源于循环经济中的核心原则——“3R”原则：即减量化(reduce principle)、再利用(reuse principle)和再循环(recycle principle)。作为循环经济中的核心行为准则，“3R”理念在景观学中的扩展应用最早出现在生态设计方面，随之涌现了许多新的思潮，如绿色设计、节约型景观、可持续景观、低干预景观等，均涵盖了减量化、再利用和可循环的理念。国内外尚未对“3R”型景观的概念做出明确的定义，但“3R”理念景观得到了广泛的关注并作为以可持续性为目标的技术手段在景观设计中得到一定的应用。

国内外很多工业废弃地改造实践都充分体现了景观生态设计中的“3R”理念，如德国鲁尔区的北杜伊斯堡公园、美国的西雅图煤气厂改造、中国上海辰山植物园的矿坑花园等，其中运用到减量化投入理念和景观再生技术，为“3R”理念景观建设提供了有益参考。现阶段，“3R”理念主要作为技术策略出现在景观营造中，构思、设计、实施各环节缺乏针对性的具体研究。

二、基于“3R”理念的采煤塌陷区景观修复设计

在“3R”理念的指导下，采煤塌陷区的景观修复可以从减量化、再利用、可循环三个角度出发并落实到景观修复的整个过程中。

(一)减量化控制

1.统筹规划，从战略部署上实现减量化

我国大部分的煤矿城市因“煤”而生，走“煤矿—矿区—城市”的发展路线，在这样的模式下，矿区的分布对城市的用地结构布局和区域职能发展影响较大，同时也决定了塌陷区的分布情况。所以，从城市发展的角度来说，应将塌陷区修复纳入到城市总体发展规划体系，从全局出发，将局部地块的改造修复放到城市整体用地布局和空间结构中，进行统筹处理，从宏观、中观、微观层面上明确规划定位、设计方法、修复方式等，减少在治理、修复、再利用过程中可能出现的反复，从塌陷区修复的整体战略部署上实现减量化[2]。

2.因地制宜制订修复方案，减少土方工程

采煤塌陷区内场地往往地形复杂、土壤类型多样，以往的修复思路以平整、充填为先，往往面临巨大的土方施工压力。基于减量化的指导思想，应多学科协调，因地制宜共同制订塌陷区修复方案，实现修复工程的减量化。比如，在地形设计上，可以充分利用塌陷区内的地形变化，结合植物营造微地形景观，使修复过程中减少土方工程。作为景观学科，在塌陷区修复工作中，应积极协调其他学科，充分挖掘场地内潜在的景观元素，最大化地保留和利用场地及场地内的废弃物，甚至将其视为景观的一部分，通过最小化的干预实现景观最大化的利用，实现塌陷区修复过程中的土方工程的减量化。

(二)再利用实施

塌陷区景观修复本身就是对废弃场地的再利用，这里主要针对塌陷区内各类废弃地的再利用模式进行探讨。

1.工业废弃地的再利用

采煤塌陷区内包含许多工业废弃场地，承载了城市的历史和地域文化要素，在修复过程中应将其视为资源加以保护再利用，比如，保存较好的建筑，可通过修整恢复其使用功能；地面废弃的建筑物，可改造为工业遗产景观保留下来；一些废弃的井下空间，保存较完整的，经过修整可开发井下旅游[3]。工业废弃地的景观修复相对见效较快，有利于场地经济价值的提升和城市形象的塑造，在做塌陷区修复计划时，可考虑优先入手，以点带动区，从经济角度，实现塌陷区的可持续发展。

2.复垦土地的再利用

通过对国内外采煤塌陷区复垦土地利用方式的研究，将其土地再利用模式归为以下四类：

农业用地模式：针对一些稳定沉陷的浅塌陷区，通过土地修整法、充填法将塌陷区复垦为耕地。这种复垦模式见效十分快，可以有效增加耕地面积、稳定农业产量、改善矿区环境，但也存在一定的局限性。首先，受塌陷区土地塌陷程度影响大，适应范围有限。其次，在使用煤矸石、粉煤灰回填时极易造成二次污染，需要在回填前对其做出化学成分分析和淋溶试验分析。对于面积较大、下沉深度达到3米以上的常年积水的塌陷地或塌陷沼泽地，水量充沛，可以复垦为水产养殖用地。同时在水产养殖区附近建造畜禽养殖场，在沿岸浅水区种植具有经济价值的水生植物，实现经济效益最大化。对于常年稳定的浅积水塌陷地和塌陷沼泽地，可以运用挖深垫浅法，复垦为基塘式的农业用地，在塌陷区形成一个小型的生态循环系统。这种模式能够从根本上改善塌陷区的生态环境，实现经济效益和生态效益的有机结合，但相对更适用于稳沉的塌陷区，且挖深垫浅工作量较大。

林业用地模式：针对一些稳定沉陷的浅塌陷区，运用充填恢复土地使用功能。这种复垦模式应用广泛，回填后进行人工造林，美化环境的同时可以防风、固沙、隔音，并有效调节区域内的气候，并且具有一定的经济效益。但由于林木生长周期较长且易受客观条件影响，复垦见效慢，短期经济效益不明显，存在一定的风险。

建设用地模式：针对存在大量煤矸石堆积的稳定沉陷的塌陷区，可运用充填法将发热量较低的煤矸石直接充填塌陷区，发展为建设用地。这种模式可以消除煤矸石山，将塌陷废弃地转化为可供生产、生活的基建用地，提升土地价值，具有显著的社会效益和经济效益，但需要考虑回填后的土地稳定性和承载力等，对技术方面的要求较高。

生态旅游用地模式：以生态恢复为基础，对塌陷区进行污染治理、植被修复、地形改造等，重塑景观，将其改造为生态性的公园或景区。比如，塌陷面积较大且水量丰富的地区，可以通过综合治理，联通水系并进行植被恢复，再造林地和湿地，打造为湿地公园，变废弃地为城市绿肺；一些浅塌陷区，可利用充填修整，栽植林木，结合适当的景观设施，改造为森林公园；也可以结合矿区的自然资源和特色农业的优势，将塌陷区改造为融现代农业、乡村文化、观光休闲、环保教育、农事体验于一体的观光农业区。

这种模式可以提升城市形象，通过旅游发展带来一定的社会效益和经济效益，同时，可以从根本上改良塌陷区的生态环境，使塌陷区修复实现可持续发展，但修复周期较长。

3.煤矸石山的再利用

煤矸石是井工煤矿开采(我国主要的采煤方式)所引起的，也是数量最多的工业废弃物，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]。对于大型煤矸石山，也可采用生态植被恢复的方式进行生态修复。不过，在煤矸石山上建立稳定、持久的植被覆盖是一个复杂且漫长的过程，需要多学科共同协调才能实现。基于这一情况，可以考虑在对山体进行植被恢复的同时，挖掘煤矸石的景观价值，运用一定的艺术手法，将其打造为工业遗迹或大地艺术作品，改善环境的视觉价值，提升煤矸石山在生态修复过程中的景观质量。

(三)可循环引导

1.建设资料的可循环

注重各类清洁能源、环保材料在塌陷区修复过程中的使用，如太阳能、风能、水能等，实现建设资料的可循环，同时减少在修复过程中对场地产生的二次污染。在运用生态植被对场地进行修复时，以乡土树种代替外来园林植物的使用，遵循自然群落的发展模式，科学性与艺术结合，营造植物群落，减少成本投入的同时，提高植物群落的生态效益，实现良性循环，也大大减少后期管理维护的费用。同时，结合城市地域特征，对城市发展建设中产生的废弃物进行合理的循环利用。

2.水资源的可循环

将区域内的水系整合联通，根据水体污染程度和污染源的不同，采用合适的净化技术进行修复，对于水污染程度不深的水体，可以采用“生态—生物”修复的方式，利用微生物、植物等生物的生命活动，对水中的污染物进行转移、化解及降解，从而使水体得到净化，经过净化的地表水可与地下水联系起来，确保地下水及地表水相互补充，实现水资源的可循环，有利于营造多样的生物栖息环境，重建并恢复水生生态系统[5]。从景观的角度看，这种修复方式可以将水体净化与环境绿化、景观改善相结合，通过各类水生植物的合理配置，营造多样的水面及滨水景观，具有较高的观赏价值、生态价值。同时，在采煤塌陷区修复治理过程中，注重场地的雨洪管理，巧妙利用塌陷区内多变的地形进行雨洪收集处理设计，结合屋顶花园、雨水花园、立体绿化等设计，实现水资源循环利用的同时，优化了场地的视觉景观要素。

三、淮南煤矿修复的具体方法

淮南缘煤而建，已有100多年煤炭开采史，目前，矿区已进入资源枯竭期，全市因采煤塌陷的面积高达3万多公顷，预计最终塌陷面积达682平方公里，占全市的27%。总体来说，作为典型的能源枯竭型城市，淮南面临转型的巨大压力。笔者选择安徽淮南九龙岗镇九二公司塌陷区作进一步研究，探讨“3R”理念在采煤塌陷区景观修复中的应用。

九龙岗九二公司位于泉大带状塌陷区东部，距市区仅5公里，是典型的工业废弃地。场地内遗存大量的工业建筑，虽有不同程度的损坏，但整体面貌保存较为完整。值得一提的是原九龙岗矿9号井遗址，始建于1951年，是当时全局延深垂高最大的矿井，目前井架保存完整，结构稳定，站在井架上可俯视全区，视野极佳。基于“3R”理念的指导，依据场地历史悠久、保存较为完整且具有一定区位优势的特征，可将其开发为融文化体验、休闲娱乐、科普教育为一体的“煤炭”文化主题公园，并以9号矿井架为核心景观区，整合场地遗留的旧建筑，恢复其使用价值。如原有的办公楼可翻新为管理用房或办公区，遗留的生产用房一般空间较大，可打造为展览馆、艺术馆，场地内遗留的煤矸石堆，可通过艺术创作转化为工业遗迹的标志物，成为景观的一部分。另外，由于塌陷及煤矸石堆放形成的诸多陡坡，在景观修复时，可顺势而为，将原本硬质化的工业场地保留改造为主题公园内的广场、集散地，对于陡坡也可保留改造，设计台阶，形成台地景观，极大地丰富景观层次。这种模式，充分地发掘了塌陷区场地的文化价值和景观价值，修复治理周期较短，可以在短时间内实现经济效益、生态效益和社会效益的综合提高。

四、结语

采煤塌陷区的综合治理是一个世界性、历史性的难题。修复周期长，同时涉及生态、经济、环境、社会、政治等多方面因素，单纯依靠科学和工程技术并不能从根本上解决塌陷区治理中出现的各种状况。除了基本的生态目标，塌陷区的修复还要实现文化、教育、休闲、美学等诸多功能，这需要各学科协同合作，共同制定塌陷区的治理修复方案，并参与到修复的整个过程中。

本文立足于景观学科，对采煤塌陷区进行深入分析，基于“3R”理念，从减量化控制、再利用引导、可循环支撑三个角度出发，有针对性地对各类塌陷区的景观修复提出相应对策，并结合淮南部分塌陷区的情况，探讨具体的实施方法，以期为采煤塌陷区景观修复、资源枯竭城市的转型提供新思路。