潘安湖区域发展演变特征及驱动因素研究

常 江，陈业东，李梓萱，王 惠，冯姗姗

(1.中国矿业大学 建筑与设计学院，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学 力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116)

煤炭资源的开采为国家及地区发展起到了重要推动作用，为区域经济社会发展做出了巨大贡献，随着煤炭储量的减少乃至枯竭，煤矿区不得不面临转型升级，寻求新的可持续发展路径。由于煤炭资源赋存的特殊性，煤炭开采给地区生态环境带来较大影响，其中采煤塌陷是较为普遍和突出的一种形式。在我国黄淮东部平原，其煤矿区多集中在高潜水位地带，采煤塌陷地的出现不仅改变了地形地貌，也因积水造成原有用途的改变或丧失。同时矿区乃至周边区域的社会经济发展也会受到影响，造成人口流失、土地闲置、塌陷遍布、环境退化等一系列消极现象。因此，如何治理因采煤塌陷而造成的环境影响，如何通过环境治理、景观重塑、产业导入等引导矿区转型升级，如何平衡好生态保护和经济发展之间的关系，选择合理转型路径，显得尤为重要[1-4]。

由于矿产资源开采对环境和地区经济的显著影响以及资源的有限性，资源型地区转型发展一直是国内外学者研究的重点，且主要集中在经济社会可持续发展、环境保护治理以及转型发展等方面。1971 年，R.A.Lucas 等[5]以资源型城镇居民的生产生活为出发点，就资源型城镇提出了“四阶段发展理论”。P.G.Morgan[6]针对矿业城市可持续发展、环境生态保护以及转型困境等方面进行探讨。S.Markey 等[7]在资源型城市转型路径方面提出以规划引领促进其可持续发展。

我国对资源型地区转型发展的研究始于20 世纪80 年代。刘正华[8]从城市产业、区位、资源等7 方面分别研究了其转型路径，继而部分学者通过构建不同的评价体系模型，分析了资源型城市转型的模式和路径。李星汐等[9]基于城乡一体化研究了煤炭资源型城市基础设施评价与规划。与此同时，针对矿区的生态恢复与重建也一直是国内外研究的重点和焦点，研究主要集中在生态调控、景观重建和采矿迹地再利用等方面。其中卞正富等[10]基于生态系统自恢复力的假说，以自然恢复与人工干预2 种情景提出了矿区土地自修复模式及其应用条件。胡振琪[11]、白中科[12]等基于煤矿区生态环境“边采边复”的理念及方法对煤矿区典型修复对象进行了系统理论和关键技术研究。常江[13]、罗萍嘉[14]、冯姗姗[15]等则从矿-城-乡协同发展的角度，探讨了采矿迹地再规划的原则、方法以及技术手段。迄今为止，国内外针对矿区转型、生态修复和采矿迹地再开发利用等方面，已经有了较多的研究，但是面对气候变化、能源结构转型，大量矿井关闭，居民对生活质量要求提高等挑战，谋求矿区的可持续发展，仍有许多理论、政策和技术方面的难题需要解决。

徐州市是华东地区重要的煤炭资源型城市，也是江苏省唯一的能源基地。但随着煤炭资源枯竭，能源资源消耗型产业结构导致环境污染问题由隐转显，城市转型成为必由之路。经过近20 年的发展，徐州成功实现了从“一城煤灰半城土”到“一城青山半城湖”的转型升级。潘安湖区域作为转型示范区，以规划为引领，通过土地整理、生态修复、环境重塑、经济重构实现了新旧动能转换、区域复兴发展的目标。因而部分学者对其进行了转型模式总结及综合效益评价，并对其塌陷地生态修复规划体系展开了评价研究，但对其整体区域发展演变特征及其具体技术支撑研究甚少。因此，笔者以潘安湖区域为研究对象，通过查阅文献与实地调研，梳理总结出潘安湖区域在煤炭开采以及关闭矿井后所呈现的发展特征，梳理总结其背后的具体技术手段与政策规划，进一步探索推动区域发展演变的驱动因素，通过明晰其主要影响因素，为潘安湖区域及同类煤矿区的转型发展优化提供借鉴。

1 潘安湖区域概况

潘安湖区域隶属于徐州市贾汪区，境内煤炭储量丰富，历史上属于青山泉镇和大吴镇管辖(图1)。20 世纪50 年代青山泉煤矿的开采标志着该区域迎来新的发展，同期权台、旗山两大煤矿的相继投产，并与乡镇规模较小的煤矿等共同形成“三心多点”的采煤空间格局，此时期的潘安湖区域范围主要涉及青山泉及大吴两地。2001 年在大吴镇东北角设立徐州工业园区，自此该区域形成“两镇一园区”的区划格局[16]。

图1 研究范围行政区划变迁Fig.1 Changes in administrative division of the research area

经历了长达50 年的煤炭开采，在权台、旗山、青山泉等主要煤矿周边出现了大量的采煤塌陷地，总面积高达1 160.87 公顷，其中，以权台矿区周边所产生的积水区域最为严重，积水面积约2.40 km2，平均积水深度4 m 左右，塌陷区域地表支离破碎坑塘遍布，导致耕地破损、土质变差无法进行农业生产。由于采煤塌陷，居住环境改变，区域内居民被迫搬迁，塌陷区内草木荒芜、人地萧条。2008 年，江苏省政府提出加快振兴徐州老工业基地的指导意见，同年徐州市政府委托中国矿业大学科研团队编制了《徐州市采煤塌陷地生态修复规划》。2009 年，经江苏省国土资源厅等相关部门批准，潘安湖区域作为转型示范区正式立项，走上以采煤塌陷地治理为推动力的转型发展之路。

2013 年贾汪区进行行政区划调整，将大吴街道办、青山泉镇原有部分村庄整合，以潘安湖湿地公园为核心区域，成立潘安湖街道办。徐州工业园区整体并入大吴街道办。经行政区划调整后，潘安湖区域由“两镇一园区”转为“一镇两街道”的行政管辖区，涉及国土面积约164 km2(图2)。

图2 研究区域范围划定Fig.2 Research area delineation

2 潘安湖区域发展演变特征

作为传统的煤炭资源开采区，潘安湖区域的发展演变因资源依赖在土地利用、交通条件、产业结构和空间结构等方面呈现出其特有的动态和复杂的演变特征。

2.1 土地利用：从破损的采矿迹地到功能完善的城镇空间体系

随着煤炭产业周期演变，土地利用呈现出延续不断的动态性(图3)。煤矿区土地利用主要为工矿建设用地以及由煤炭开采引发的采煤塌陷地。随着采煤活动的发展，在矿区工业广场的周边，不断出现深浅不一的采煤塌陷区，塌陷区内环境的变化，地质结构不稳，生态环境恶化，严重影响了原有居民的生产和生活，随着矿产资源枯竭，矿井关闭，原有的工业广场闲置，产业工人流失，整个区域内的土地利用呈现出不稳定性和低效利用的特点[17]。在振兴徐州老工业基地示范区政策的支持下，自2000 年开始，潘安湖区域以采煤塌陷地为主的土地整理展开了一系列行动，并提出了“基本农田治理、采煤塌陷地复垦、生态环境修复、湿地景观开发”四位一体综合治理模式[18]。在政策(表1)驱动和规划(图4)引领下，潘安湖区域的生态修复和环境整治得以顺利开展并取得较大成功。

图3 2008 年与2018 年潘安湖区域土地利用现状Fig.3 Land use status in Pan’an Lake area in 2008 and 2018

图4 徐州潘安湖采煤塌陷地生态修复规划体系Fig.4 Ecological restoration planning system of Pan’an Lake mining subsidence area

表1 潘安湖采煤塌陷地综合治理政策背景Table 1 Comprehensive control policy background of Pan’an Lake coal mining subsidence

潘安湖区域的土地整治是从对采煤塌陷区的治理和生态修复开始的，整个治理过程可以分为2 个阶段：阶段一，以农林渔为主的土地复垦模式，通过“挖深垫浅”“充填式”和“自由发展式”制定因地制宜的复垦计划，实现破损土地的农田复垦利用(图5)；阶段二，以生态景观重建为导向的修复模式。以生态修复规划为引领，整合塌陷水域，修筑区域水网，构建良好的生态本底，打造生态质量稳定和可持续的湿地景观体系，建成以潘安湖湿地公园为核心的景观体系。正是基于这一系列的土地整治和规划引导，潘安湖区域生态系统得以逐渐改善，过去环境恶劣、生态脆弱的采煤塌陷地变成了环境优美、生态涵养的人居空间环境。生态环境的改善促进了区域经济的改变，激发了周边土地的经济潜力，在变负担为资源的过程中，潘安湖区域的工矿用地以及采煤塌陷地已转型为居住用地、教育科研用地、新型产业用地以及公园绿地和生态湿地等，新的城市空间在原来的采矿迹地上逐渐形成[19]。

图5 潘安湖区域土地复垦治理模式Fig.5 Land reclamation management model in Pan’an Lake aera

2.2 道路交通：从孤立的交通干道到系统的城市网络

作为典型的煤矿区，潘安湖区域早前发展符合资源型地区的发展规律，一切以煤炭资源开采和运输为核心。长期以来，区域内主要公路只有横贯区域东西的310 国道和在区域东侧的206 国道，以及负责煤炭运输的铁路专用线。从内外交通联系来看，潘安湖区与徐州城区和贾汪城区的联系极为不便，矿区和城区呈割裂状态，权台煤矿、旗山煤矿、青山泉煤矿等多以独立工矿区的形式存在[20]。因此，2009 年潘安湖被确定为示范区进行生态修复和环境整治时，改善交通条件，增强城区间的联动，成为潘安湖区域开发建设的首要任务之一。在《贾汪城市总体规划2008》的引导下，基于交通区位理论与节点重要度法则构建了“区位-重要节点”模型，通过聚类分析将潘安湖区域道路规划按照建设时序分为重要、次重要、一般重要项目集合，同时结合开采沉陷预计和采动损害评估，完成了区域对外和对内的交通网络布设，以道路规划与交通工程一体化的建设模式(图6)，实现了区域内道路交通的开发建设。

图6 潘安湖区域道路交通规划Fig.6 Pan’an Lake area road traffic planning

2012 年徐贾快速路建成通车，大大加强了潘安湖区域与徐州主城区和贾汪城区之间的联系。随着潘安湖区域转型发展成功和潘安湖湿地公园建设，该区域目前路网已变成由服务于区域内部的线性干道到连接区域外部系统的城市网络(图7)，道路基础设施的修建使得潘安湖区域充分融入到徐贾主城区范围，网状的道路交通也促进了潘安湖区域转型可持续发展。

图7 潘安湖区域道路交通变化Fig.7 The traffic changes in Pan’an Lake area

2.3 产业结构：从一煤独大到多元支撑

2001 年以前，潘安湖区域长达几十年煤炭工业占据主导地位，长时间造成区域内产业结构单一局面。煤炭资源枯竭后，区域内产业结构处于异化和多变状态，前后经历了2 个阶段：2010 年前后，借助区域内原有的矿产资源禀赋与市场需求，区域内的产业多以小型的制造业、建材业、钢铁业为主，这些小型企业在煤炭产业消退之际，为区域的发展过渡起到了一定的作用，但是由于门槛低、污染大，所以很快就处于被淘汰的边缘。2014 年起，在政府支持下的采煤塌陷地生态修复的生态效益逐步显现，潘安湖区域的发展获得了新的契机。依托和服务徐州主城区，发展起以旅游度假、智慧制造、现代农业为一体的多元产业体系。在产业结构优化理论与可持续发展理论指导下，通过构建以潘安湖湿地公园为核心的多元区域循环产业体系，以恢复潘安湖区域生态功能和完善区域基础设施建设为抓手，建立起了“资源-生态-市场-消费”的区域协调、城乡一体的多元产业结构(图8)。

图8 潘安湖区域多元产业结构Fig.8 Diversified industrial structure of Pan’an Lake area

2.4 空间结构：从采煤塌陷影响区到城市发展建设区

纵观潘安湖区域的空间发展演变，大致可分为煤矿关停前后2 个阶段。煤炭开采初期，潘安湖区域范围内主要以权台煤矿、旗山煤矿等为生产核心构成了规模不等、零散分布的生产生活空间结构(独立工矿区)。随着煤炭开采强度的增大，区域内地质环境条件发生较大变化，大片采煤塌陷地的出现，面积不等、深度不同的沉陷积水区产生，区域内村庄的不断搬迁等，使得区域内镇、矿、村更为分散，区域内空间离散性特征更为明显[21]。

2016 年潘安湖区域煤矿全部关停后，区域转型发展进入新的阶段，以生态优先的采煤塌陷地治理建设效应逐渐显现，生态转型逐步转向区域全面转型[22]。以基本农田整理的土地复垦以及塌陷地的水生态修复建设为基础，良好的生态+生产的复合空间结构渐趋形成。2018 年，潘安湖区域总体规划颁布，即以现代生态人居功能为主，依托潘安湖区域的区位优势以及资源禀赋，以潘安湖湿地公园为核心，周边配置教育、科研、商贸、创意创智、休闲体验等功能空间，以此围绕潘安湖打造“多样化、小组团、串珠式”的空间格局(图9)，昔日的采煤塌陷区，在空间得以重塑后形成了崭新的宜居宜业的城市建设区。

图9 潘安湖区域总体规划Fig.9 General planning of Pan’an Lake area

3 潘安湖区域发展演变驱动因素

3.1 指标体系构建

根据前文分析来看，不论煤炭开采期还是生态转型期，其相关活动都推动该区域发展演变[23]。为进一步探究潘安湖区域城镇空间演变的内在机制，本研究借鉴相关评价城市或区域的驱动因素以及指标构建体系，综合考虑指标选取的科学性和可获取性，结合研究区实际发展概况和指标构建原则，将研究区域发展演变的驱动要素总结为社会环境、经济发展、政策管控、资源环境等4 类，及15 个驱动力因子指标(表2)。因政策管控中政策因子以及资源环境中采煤塌陷地数据无法获取及量化，且因政策及采煤塌陷地为潘安湖区域发展演变的主要驱动因素，尤其在转型发展期，无需作为对比因素进行考察分析，故将作为特殊因子进行梳理总结。本研究的数据来源主要为江苏省、徐州市、贾汪区2008-2020 年的统计年鉴以及贾汪区、徐州矿务局相关部门的统计与发展数据。

表2 研究区发展演变驱动力指标因子体系Table 2 Index system of driving forces for the development of research area

3.2 模型构建

本研究采用统计学中常用来处理多方变量的主成分分析法，就潘安湖区域城镇空间发展演变的驱动力进行分析。主成分分析是通过正交变换将一组可能存在相关性的变量的观测值转换为一组线性不相关的变量，转换后称为主成分。该方法可将多种复杂的影响潘安湖区域发展演变的因素归结为几个主成分，使研究问题明晰简单化，使驱动力结果更加科学有效[24]。

首先统计潘安湖区域发展演变驱动力因子指标数据，运用SPSS 分析工具将13 个变量指标进行标准化处理后再进行主成分分析，得出该区域发展演变的驱动力因子的相关系数矩阵、特征值、主成分贡献率、累积贡献率和主成分旋转载荷矩阵等具体数值[25]。

从相关系数矩阵分析结果来看(表3)，潘安湖区域发展演变的各驱动因子之间均存在不同程度的相关性。其中，政策管控中的固定资产投资完成额与第三产业值、GDP、第一产业值、第二产业值、农民人均纯收入之间存在较高相关性。同时，GDP 与第二产业值之间，第三产业值与GDP 及第二产业值之间，农民人均纯收入与第一产业值之间均存在较高的相关性。这也表明固定资产投资完成额的多少与社会经济的发展与变化具有强关联，同时也反映出第二产业对潘安湖区域经济的发展演变起主导作用。

表3 驱动力因子变量相关系数矩阵Table 3 Correlation coefficient matrix of driving force factor variables

从驱动力因子公因子方差来看，提取指标除X11外均在0.9 以上(表4)，从而证实因子指标的分析是有效的。从潘安湖发展演变驱动力因子特征值分析来看，前3 个变量均大于1 且累积贡献率已经达到95.84%，表明其可以代表原始因子所包含的大部分信息(表5)。故本研究选取前3 个为主成分，以此反映原始变量与主成分的相关程度，以及解释主成分的实际含义。驱动力因子主成分旋转载荷矩阵表示指标变量与主成分之间的相关性情况(表6)。从分析来看，众多原始变量和第一主成分具有较强的相关性，影响较强的有第一产业值、第三产业值、GDP、第二产业值、固定资产投资完成额、农民人均纯收入，其相关性绝对值均达到0.9 以上。第二主成分与各原始变量具有弱相关性，仅有非农业人口与耕地面积相关性较高，第三主成分仅有建成区面积和工业总产值相关性较高。

表4 驱动力因子公因子方差Table 4 Common factor variance of driving factors

表5 驱动力因子特征值及主成分贡献率Table 5 Characteristic value and principal component contribution rate of driving force

表6 驱动力因子主成分旋转载荷矩阵Table 6 Principal component rotation load matrix of driving force factors

3.3 结果分析

在煤炭发展周期背景下，社会、经济、政策以及资源多方因素共同推动了潘安湖区域发展演变，通过内在与外在，直接或间接等各种方式造就了如今潘安湖区域的现状。从分析结果来看，对潘安湖区域发展演变发挥重要推动作用的是以人为主体所产生的经济发展与社会环境两大因素，资源环境的采煤塌陷地因素则间接推动该区域的发展演变。

潘安湖区域经济发展前期表现为以煤炭开采的第二产业为主导的经济特征，后伴随潘安湖湿地公园建成的生态转型，以此展开的相关第三产业成为主要经济推动力。区域内人口结构变化主要受到城镇化发展、区划调整以及采煤塌陷地生态转型所引发的社会网络结构的影响。从潘安湖区域转型发展来看，采煤塌陷地的出现以及治理所导致的一系列活动都可归为潘安湖区域发展的主要驱动因素。采煤塌陷地对于潘安湖区域的影响主要分为治理前与治理后2 个阶段。

转型前，由于区域内大小深浅不一的坑塘遍布，村民陆续搬迁，导致潘安湖区域内人居空间环境割裂。在相关政策与规划的引领下，2009 年，潘安湖区域塌陷地开始生态转型，对区域后续转型发展起到推动作用。经过数十年的采煤塌陷地生态修复治理，原支离破碎、生态脆弱的采煤塌陷地转型为生态环境良好的绿色基础设施，产业实现了转型升级，潘安湖区域从而实现了经济与生态的高质量协调发展。

4 结 语

a.徐州市潘安湖区域演变在土地利用、产业结构、道路交通、空间结构等四大要素方面具有显著特征，其发展演变背后是相关技术的支撑和路径的转型。

b.潘安湖区域作为典型的煤炭开采区，区域内生产、生活和生态空间混杂，产业结构单一脆弱、社会结构和属性复杂，问题突出，矛盾交织，随着矿产资源枯竭，矿区经济、社会、生态都面临严峻考验与抉择。尽管近些年潘安湖区域借助政策支持、规划引导，以采煤塌陷地生态修复为基础的EOD(生态优先)转型模式在该地区取得了一定的成功，但资源开采和资源枯竭对类似地区的影响作用是长期而复杂的，生态环境提升、产业结构重组、城市宜居空间的塑造，既需要长期稳定的政策支持，更需要多学科以及多方力量通力合作，以实现其可持续发展。

c.潘安湖区域的持续发展应在以下3 方面进一步加强研究和实践：

一是加强国土空间管控，合理配置土地资源。依法落实上位规划目标定位；开发建设区域控制要加强生态敏感区划定与保护，严格控制生态脆弱区的开发强度；土地资源的开发利用要在保护生态安全格局的框架下有序开展。

二是合理谋划发展时序，实施阶段式建设。区域内开发建设要分清主次与时序，根据资源禀赋与市场需求，实施阶段式递进建设；根据区域内不同功能区，其市政基础设施实施差别化配备。

三是“产业”与“空间”转型同步发展。“做大做强”区域发展的动力源泉，继续完善以潘安湖湿地公园为核心的综合服务片区建设；加强区域内生态本底修复工作，为产业拓展与外延构建可持续的发展空间。