城市垃圾填埋场堆体地形的改造设计策略研究

孙天智

王晓俊*

最早将垃圾场改造为城市公园的是150多年前的法国巴黎肖蒙山丘公园(The Parc des Buttes Chaumont)[1]。1910年，美国建成最早的改造项目华盛顿州西雅图市雷尼尔运动公园(Rainier Playfield)。中国专项实践的起步相对较晚，大陆地区最早的案例是1999年建成的上海真光公园[2]。香港地区最早的案例是于1996—1999年间由船湾堆填区改造建成的大埔船湾高尔夫球临时练习场[3]41-44。近年来，国内将已封场的垃圾填埋区改造成为公园绿地、游乐场、运动设施场地等的实例不断出现。一方面，国内城市垃圾填埋场的数量巨大，尽管国家三部委于近期联合发文颁布了新建垃圾填埋场禁令①，但是存量城市垃圾填埋场仍然是一笔可贵的城市土地财富。据统计，当前国内约有2 000多座正规垃圾填埋场，与此同时还存在大量的非正规垃圾填埋场，例如仅北京地区的非正规垃圾填埋场数量就近千座[4]。另一方面，随着我国城市快速发展，城市土地资源的优化配置与利用成为解决城市用地紧张问题的关键措施之一，诸如城市棕地、城市垃圾填埋场等一些传统被认为难以再利用的土地逐渐受到重视，对其展开的综合利用正日益兴起。这将有助于解决城市绿地空间不足、改善城市景观环境质量、转变公众对垃圾场的负面印象等诸多现实问题，同时也是当今我国风景园林行业的一个新挑战与机遇。

关于城市垃圾填埋场的综合利用也引起了风景园林专业的研究人员与学者关注。Engler M通过对美国城市废弃物的治理历史进行研究，强调了对包括垃圾填埋堆体、污水净化湿地在内的景观进行艺术化改造的必要性和社会文化价值[1]。Harnik P综述了美国1910—2007年由垃圾填埋场改造为公园的案例，并对美国环境保护署(EPA)关于堆体的规范要求及改造再利用的技术难点进行了总结[5]。国内研究包括填埋场改造游憩地之后的修复管控体系构建[6]、封场后的植物景观营造[7]、填埋场环境影响评价[8]等课题。与垃圾填埋场改造相关的研究例如Jones H P等通过研究惠灵顿欢乐谷垃圾填埋场堆体对周边城市的视觉影响论证了拟扩建堆体的适宜高度[9]。孙天智对垃圾填埋堆体的改造条件与国内相关法律规范进行了综述，并结合案例归纳出修复自然环境、设施建设、造景这3个常见的堆体改造目标[10]。李紫暄等对北京市非正规垃圾填埋场的景观改造进行了研究，提出将景观改造与堆体掩埋正规化处理建设相结合的思路[4]。

由于城市垃圾填埋场的特殊性，在改造成为公园绿地过程中仍然有一些问题需要解决。一方面，垃圾填埋场的改造受到一系列技术与规范的制约。另一方面，由于垃圾填埋堆体(以下简称“堆体”)占据填埋场大部分面积(70%～90%)，因此，堆体不仅是垃圾填埋场主要的构成物，同时也是垃圾填埋场改造成为公园绿地的难点和重点。本文聚焦垃圾填埋堆体的地形景观改造方法，在明晰堆体地形特殊性的基础上，研究不同类型堆体的适宜改造目标、技术要点以及相应的改造策略。

1 堆体类型与景观改造目标

我国对不同类型的垃圾(固体废弃物)均规定了其专门的处置场所和处置标准。其中需集中输运至法定填埋场处理的垃圾类型有生活垃圾、一般工业固体废物、危险废物3种②。由于一些特种工业固废处置场与危险废物填埋场自身存在较高环境风险，出于安全考虑，这类填埋场即便在封场后也需要使公众避免暴露在此类环境中，因此研究不涉及这类堆体环境。建筑垃圾可进行选择性回填而不是集中在预先规划的建筑垃圾储运消纳场进行集中填埋。2003年建设部《城市建筑垃圾和工程渣土管理规定》中明确鼓励建筑垃圾、工程渣土资源再利用，宜采取渣土回填、围海造田、堆山造景等途径[10]。综合上述条件，适宜与景观改造相结合的是生活垃圾、建筑垃圾这2类堆体，它们也是城市垃圾填埋场的主体，通过景观改造可以承载一定的游憩、堆体地形景观优化、堆体卫生设施景观美化、绿地生境营建等功能。

针对以上2类堆体的景观改造，通过国内外相关案例分析，归纳了这2类堆体的一般地形剖面结构与对应的景观改造目标(表1)。在这些目标中，其中一些目标适用于特定类型的垃圾堆体，例如通过对堆体表面裸露的卫生设施进行艺术化设计以尝试转变公众对废弃物的“邻避”观念的目标仅适用于生活垃圾填埋堆的景观改造。而一些目标则均适用于2类堆体，例如游憩类、绿化美化与生境修复目标。

表1 垃圾填埋堆体与相应的景观改造目标

2 堆体地形的特点

2.1 与景观地形的比较

在一般的城市绿地中所进行的景观地形设计，通常只需要考虑景观美观度、排水等问题。但是，如果对垃圾填埋堆体进行景观改造，就需要合理且灵活地处理垃圾填埋和地形塑造之间的关系。这也是垃圾填埋堆体区别于一般景观地形的根本之处。基于不同类型的垃圾自身所具有的特点以及相应的填埋技术与规范要求，在具体实践中，堆体的垃圾填埋与形态塑造间的关系通常呈现出以下2种类型：其一，垃圾填埋堆体的总体形态需要按照相应的技术标准进行塑造；其二，没有固定的地形塑造标准，但需要结合具体的垃圾填埋环境、填埋技术进行设计。生活垃圾填埋地形多符合第一种关系的描述，而建筑垃圾填埋地形则符合第二种关系。

为了进一步论证上述2种关系在地形建构中的具体表现，从地形建构场所、地形布局与规模的确定、地形设计的自由度与主要限制因素、地形种植、地形的配套设施5个方面详细比较分析了2种垃圾填埋堆体与一般景观地形的特点(表2)。从比较中可以看出，生活垃圾填埋堆体在上述每个方面中都具有非常具体的规范或技术控制要求，而且这些要求往往具有强制性的特点。从地形的整体布局到具体的外形设计都遵循着固定的标准。因此生活垃圾填埋堆体的外形设计自由度是相对较低的。相反，建筑垃圾填埋堆体则在塑型方面相对自由，这主要取决于2个方面的作用：其一是地形的布局、体量、规模在规范和技术层面允许设计师参与进行调控；其二是可应用的垃圾填埋技术是多样的，这使设计师结合不同的垃圾填埋技术进行地形设计成为可能。

表2 堆体地形与一般园林景观地形的比较

总体上，垃圾填埋堆体在建构层面要考虑的规范与技术性因素显然是要多于一般的园林景观地形。而对于地形特殊性的研究有助于进一步深入梳理这类地形独特的设计方法。

2.2 堆体稳定性

垃圾填埋堆体的稳定性决定了其表面能够安全承载的活动及设施类型。生活垃圾堆体的稳定性与塑型的规范程度、高度、沉降状况、地表承载物的匹配度等一系列因素相关。一些国家已对生活垃圾填埋堆体高度进行限制，例如新加坡对一些生活垃圾填埋场的堆高限制是30m[13]。除因安全因素限制堆高，一些城市也通过研究堆体对周边城区的视觉影响规划堆高，实例如新西兰惠灵顿欢乐谷垃圾填埋场扩建项目(C&D Landfill，Happy Valley)。我国至今未对法定生活垃圾填埋场的堆高进行设限，国内案例堆高的差异大，例如平原型填埋场堆高5～30m均存在实例。

生活垃圾填埋堆体沉降不仅关乎稳定性，而且也影响堆体封场后的再开发利用。周聪惠等基于生活垃圾堆体封场时间划分出4个沉降时间段，并提出不同时间段适宜在堆体表面设置的游憩项目[14]。香港地区对堆体封场至再开发的时间周期要求则相对较长，基于案例统计出的平均周期为21年。建筑垃圾填埋堆由于整体自重较大，且通常会在堆积过程中进行压实处理[15]，堆体稳定性主要与承载堆体的地基稳定性、边坡结构等相关。

图1 生活垃圾堆体安全填埋过程

2.3 填埋场环境特征、堆体布局及形态

总体上，垃圾填埋场的区位与所隶属城市的区位存在关联。而填埋场区位、规模面积、土质地质水文条件等也会对堆体布局与形态存在影响。平原地区城市常利用周边洼地或荒地作为堆填区，堆体布局方式常见有2种，一种为在填埋场分期布局多个堆体，例如济南市垃圾卫生填埋场共布局了8个平面呈矩形的垃圾堆填体[16]。另一种为集中一处布局的大型堆体，例如以色列特拉维夫希里亚垃圾山占地达175hm2，高度约80m[17]。丘陵地区常利用山坡地、山谷地作为堆填区，堆体形态常见为分级台地。香港地区早期分布在城市中的小型垃圾填埋场及内地的杭州天子岭垃圾填埋场[18]，以及位于西班牙巴塞罗那的威尔登·琼恩填埋场[19]均是此类环境的典型代表。滨海城市除利用周边滩涂、洼地或山谷地作为堆填区外，也存在利用滨海岛屿作为堆填区的案例，堆体形态常见为缓坡土丘[20]。

垃圾填埋场的堆体布局与形态为后期堆体景观改造提供了基础条件。然而堆体地形再改造的可行性和允许改造幅度决定了景观改造是侧重于堆体表面的植物配置及游憩设施建设，还是可以综合堆体的再布局及形态调整进行整体场地的景观重塑。现行相关法规对不同垃圾堆体的规范程

度以及景观改造目标、技术方法、建设成本等一系列因素将影响堆体再塑造进程。

3 2种类型堆体地形的改造设计策略

在城市垃圾填埋场景观改造过程中，对堆体进行地形优化不仅可以提升堆体美观度，而且有利于地形与景观设施、周边环境的融合，以及增加堆体的生态环境价值，促进公众转变对垃圾堆的负面印象，缓解“避邻”效应，但是需要结合不同类型堆体的特点进行地形改造。

3.1 生活垃圾填埋地形

尽管技术要求与规范对生活垃圾堆体布局与形态的限制造成了绝大部分的堆体形态千篇一律，但是，堆体地形改造或塑造仍然首先需要满足安全性与稳定性要求，避免产生可能的不利环境影响。例如1971年风景园林师罗伯特·蒙坦在瑞典隆德市的圣·汉斯贝克公园(Sankt Hans Backar Park)设计中对场地内的生活垃圾堆体地形进行了艺术化塑造，形成了丰富的地形形态，但由于在地形设计中并没有考虑到堆体中的填埋气体、渗漏液的处理导致数年后场地附近的水环境遭到污染[21]。

国家行业标准《生活垃圾填埋场封场技术规范》(CJJ 112—2007)对封场后堆体作为绿地制定了种植要求[12]，但未考虑堆体可能承载的其他景观用途。无论是保留封场堆体原有结构，还是可能影响到堆体结构及其各种设施的堆体景观改造，都需要将堆体卫生填埋技术规范与园林景观要求充分结合(图2)。

图2 生活垃圾填埋地形的改造策略

生活垃圾堆体地形改造一般有2种方式。第一种是在不影响封场堆体原有结构基础上，分别在顶坡、边坡局部增加覆土建立独立于填埋结构之外的微地形以实现地形再设计。这是大多数垃圾堆体景观改造的方式。这种方式需要确保覆土对堆体顶坡下部、边坡内部垃圾的压力不会影响地形稳定性(例如造成地形内部垃圾局部塌陷)。因覆土通常是在堆体局部实施，所以环库截洪沟、集气管等受到覆土影响的堆体辅助设施需伴随改造。实例如拜斯比公园中在堆体顶坡设计的以黏土为骨料的泪珠状土丘(hillocks)[22]，以及西班牙威尔登·琼恩垃圾填埋场景观改造中通过在堆体边坡局部增加覆土以建立坡道[23]。第二种是地形有较大改动，可能会影响到堆体结构及紧邻堆体的各种设施(堆体结构：最终覆盖层、垃圾堆、场底防渗层等。紧邻堆体设施：环库截洪沟、落水井、沼气及渗滤液检测井等)，相比较而言，第二种改造方式成本较大、风险较高。由于需要先将最终覆盖层去除，待堆体调整完毕后再重新进行铺设，在封场后对堆体进行大幅度改造的方式不可行。但是，在填埋场运营期间就充分考虑到堆体封场后作为景观地形进行堆填与设施建设，将有利于与后期景观改造的衔接。理查德·海格在凯萨查维兹公园(César Chávez Park)设计中实践了这一思路，设计师在垃圾场封场前介入堆体地形改造，从而实现了地形上部观景空间、淡水湖等与地形下部垃圾填埋结构与设施之间的整合[24]。

上述2种地形改造方式都需对裸露于地表的气体集排设施(沼气排气管、排气槽等)进行景观化处理。以沼气被动排气管为例，Nancy Holt在Sky Mound设计中采取在顶坡用微地形结合沼气管的方式打造出“火炬”景点[23]，该设计赋予沼气管以特殊的文化象征意义。而香港小冷水堆填区(Siu Lang Shui)则通过绿化隔离沼气管[3]7，处理方式更侧重于确保公众与该设施保持距离以促进环境安全。在实践中可结合2种手法各自的优点。

3.2 建筑垃圾填埋地形

相较于生活垃圾填埋堆，建筑垃圾填埋堆体在布局与地形设计方面具有较大灵活性。首先堆体无顶部及边坡塑型规范要求。其次堆体地形的污染防护措施可根据垃圾预处理状态进行针对性建设，在堆山造景前对建筑垃圾进行净化处理以降低或消除污染性，后期地形建设的污染防护措施可相应减少。如未对垃圾进行预处理，则堆体需做好防渗、表土覆盖、地表水导排、地下水检测等措施，以防建筑垃圾产生的含有重金属的渗滤液对周边环境造成污染[25]。此外堆体如自重过大可能造成地表沉降，因此在地基稳定性评价基础上进行地形设计至关重要。堆体地形设计方法可以从地形布局和设计两方面进行探讨。

1)在布局上，建筑垃圾可以应用集中填埋、分散填埋2种布局方式(图3)。2种布局方式的应用在客观上取决于3个因素：一是场地消纳垃圾量；二是场地面积的相对大小；三是场地地基稳定性评估结果。在消纳垃圾量较大且场地面积相对有限情况下，通常会选择集中填埋建筑垃圾。然而，如场地面积有限，且地基稳定性较差，则需要研究合理的坡面形式及加荷方案、利用堆载预压等技术手段提高地基强度以满足集中填埋作业的顺利完成[26]。相比较而言，在场地面积相对较大，地基稳定性较差情况下，采取分散填埋的布局方式可以在一定程度上减少填埋的技术难度和环境风险。

2)建筑垃圾填埋堆体地形设计有覆土填埋、局部非覆土填埋2种填埋方法(图3)。地形设计如果是基于垃圾的覆土填埋，那么设计重点在于土体外形的形态。由于受技术规范限制较少，总体上地形可根据设计意图进行塑造。而如果是基于垃圾的局部非覆土填埋，设计重心则在于处理暴露于外界的建筑垃圾的技术方法以实现垃圾的无害化再利用。当前基于垃圾覆土填埋的地形设计仍为主流。

图3 建筑垃圾填埋地形的设计策略

4 结语

尽管垃圾分类处理、垃圾焚烧成为新的垃圾处理发展趋势，但是城市周边大量的存量垃圾填埋场仍然是我国各级政府所需要面对的现状，涉及环境卫生、视觉景观以及土地资源再利用等问题。实践证明，改造利用城市垃圾填埋场最有可能与最合适的方式大都与城市绿地有关，而其中堆体地形又是改造利用工作中最为关键的内容。因此，深入系统研究这种堆体地形的塑造有助于促进将垃圾填埋场作为一种复合型城市类型用地的景观改造实践，是综合利用垃圾填埋场的有益探索[28]。

本文通过大量的案例分析与方法技术总结，一方面希望在满足相关技术规范要求的基础上，针对2种类型垃圾填埋堆体的不同特点，将堆体地形改造与风景园林专业要求深入结合并进行设计方法上的探索。这样不仅能够使填埋场得到充分再利用，同时科学合理地选择地形填埋处理技术并以此为基础进行合理灵活的地形设计也是垃圾填埋堆体景观改造成功的基本保证。另一方面希望通过堆体改造方式的研究，实现垃圾填埋场整体景观外貌的美学特征提升，为探索新的垃圾填埋堆体地形景观改造设计方法奠定基础。

注：文中图片均由作者绘制。

致谢：感谢安徽省阜阳市颍上县生态环境分局提供的帮助；感谢中新苏州工业园区清城环境发展有限公司张斌工程师在课题研究中关于垃圾填埋场运营与技术规范指导的付出与贡献。

注释：

① 2020年8月6日国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部、生态环境部联合印发《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》，原则上地级以上城市以及具备焚烧处理能力的县(市、区)，不再新建垃圾填埋场。

② 《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(2004年修订)明确说明对各类固体废物贮存、处置的设施、场所，必须符合国家环境保护标准与环境卫生管理的规定。