煤炭型独立工矿区废弃地生态修复与景观重建研究

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  摘要:随着城市不断的发展和扩张,以往处于城市近郊的独立工矿区已经进入城市规划范围,成为城市用地的一部分。资源型城市工矿区的废弃地占有大量土地,对这些废弃地进行重新利用可以解决城市可利用土地不足的问题,对废弃地利用进行研究具有重要意义。本文以白水县南井头矿的煤炭型独立工矿区对废弃地进行生态修复与景观重建的工作为例,分析工矿区怎样以生态修复为前提,利用生物修复技术降解污染物,改良贫瘠土地的土壤,怎样通过将工程修复技术与物理、化学等修复技术结合,对场地现有资源进行景观重塑,最终使得土地重获生机,促进周边经济、文化、生态蓬勃发展。
  关键词:煤炭型独立工矿区;废弃地;生态修复;景观重建;白水县南井头矿
  中图分类号:TD2 文献标识码:A 文章编号:1004-9436(2021)05-0-02
  独立工矿区是工矿区的一种特殊类别,属于资源型城市范畴,但大多数独立工矿区并非国家认定的行政区域,缺乏统一的界定和分类标准,行政边界模糊[1]。煤炭型独立工矿区为国家经济建设做出了重要贡献,随着社会发展和煤炭资源的开发利用,面临着经济发展速度减缓、矿地矛盾尖锐、生态破坏严重等诸多挑战,矿区如何实现转型与可持续发展成为当前要面对的重要问题[2]。对矿区废弃地进行景观设计与生态修复[3],需要在矿区废弃地的现有环境条件下,对被破坏和开发的土地资源进行景观设计,修复废弃地的使用功能,提升废弃地的生态价值和景观价值。
  1 开发背景和场地概况
  白水县南井头矿[4]位于白水县城关镇的西北郊区,原矿区面积约100000 ㎡(10 hm?),隶属于蒲白矿务局。矿区北侧紧邻西寨村,西邻西河沟,东距白水县县城中心1.14 ㎞,交通方便。目前,矿区场地面积共42070 ㎡,其中林地面积15848 ㎡,主要用于生产区废渣堆放。
  1.1 项目区域概况
  1.1.1 地理位置
  白水县位于陕西省关中东部,渭河盆地北沿,桥山、黄龙山之南,洛河之滨,处于东经109°16′27″~109°45′52″,北纬35°03′46″~35°47′09″之间,距渭南市区85 ㎞,距省会西安165 ㎞。
  1.1.2 气候条件
  白水县地形复杂,境内气候差异较大。年平均太阳总辐射128.13 千卡/厘米·年,年湿润指数为0.50,大陆度指数为59.8%。气候特点为冬、春两季寒冷干燥,多冷空气活动;夏季多阵雨性降水;秋季降温快,阴雨潮湿。
  1.2 场地现状分析
  白水县南井头矿场地整体呈东北高、西南低的特点,总高差为16.2 m,生产区南北高差1.2 m,总体较平坦,西南角主要为林业坡地。矿区废渣主要堆放在靠近生产区、高差较大的东侧林地,还有少量散布在生产区选矸车间、选煤楼立井、皮带运输系统间;煤矸石主要分布在东侧坡地,其余部分堆放在选矸车间周围。部分煤渣长时间未得到清理变得坚硬,煤渣上面的植被以草本为主,生长情况不好,煤渣地表存在局部裸露的情况;厂房建筑外的面粉煤灰未及时清理,部分水泥粉刷墙面脱落,墙面斑驳,厂房内堆放大量废弃金属油桶。生产区地势东北高西南低,雨水容易汇集,雨水及生活污水不能得到及时排放,生产区杂草丛生;场地东北部和东南部有许多废旧瓦房,整体为砖瓦结构,是以前生产区工人临时休息和堆放工具的场所,如今墙面已被黑色粉煤灰污染,存在较大的安全隐患。
  2 景观规划设计原则及总体设计方案
  2.1 景观规划设计原则
  2.1.1 功能性原则
  功能性原则是工矿区景观设计的首要原则,要求针对不同人群的需求,发挥基本的服务功能,发挥在生态、艺术和文化等方面的作用。
  2.1.2 生态性原则
  煤炭型独立工矿区进行景观设计时应坚持生态优先原则[5],因地制宜,追求生态、经济、社会三大效益最大化,也就是实现绿色经济效益最大化。
  2.1.3 文化性原则
  在景观设计过程中,应当深度发掘工矿区的历史文化资源,将文化灵活地融入景观设计中,体现文化特色。
  2.1.4 艺术性原则
  废旧工矿区往往会使人产生破败和萧条的感觉,应通过景观艺术设计,激发矿区活力。在景观塑造时,通过绘画、雕塑的形式和色彩、夸张等艺术手法使人游览后刻骨铭心[6],增强游客体验感,让游客愿意驻留,为城市带来生机。
  2.2 生态修复与景观重建的规划设计
  结合实际情况,通过景观设计将矿区划分为五个景观功能区,分别是文化展示和体验区、健身休闲区、水生植物生态修复区、梯田花卉观赏区和生态景观林区。
  针对场地景观比较分散、不集合的情况,根据矿区现状和功能分区划分为文化展示和体验区(生物修复技术、物理修技术)、健身休闲区(生物修复技术、物理修复技术)、水生植物生态修复区(生物修复技术、化学修复技术)、梯田花卉观赏区(生物修复技术、物理修复技术、工程修复技术)、生态景观林区(生物修复技术、物理修复技术)。
  3 白水县南井头矿项目的详细规划与设计
  3.1 文化展示和體验区——文化建筑相融合与建筑保护利用
  3.1.1 建筑外立面修复与文化景观重现
  清理墙脚的煤矸石和煤渣,运送到指定地点,彻底清理建筑外立面的掉落水泥砂浆层,用水泥砂浆补全裸露的砖体,并且进行做旧处理。用红色漆在墙体外面书写以往的工厂口号及标语,在旁边画上人物宣讲的漫画等,在建筑旁边悬挂五星红旗,展现工业生产的良好氛围。三叶草具有绿期长、花期长的优点,可以在草坪上广泛种植。将体型较大的矸石进行无公害化处理,放置在入口处或草坪上,在孤置石上刻字,展现矿区积极向上的风貌。
  3.1.2 改造选煤炉立井和皮带运输系统顶部   (1)绿化处理屋顶,改造观景台。选煤炉立井由4个圆柱形建筑组成,每个建筑横截面的平面圆直径为8 m,是矿区最高点,建筑的整体状态好,此处视野广阔,能将矿区的大部分景致收入眼中。运输系统顶部和立井楼梯能够通往选煤炉顶端,可以在顶端种植观赏类草本植物,设置休闲座椅和防护栏,修建观景平台,围绕建筑轮廓安裝氛围灯具,丰富夜景[6]。
  (2)搭建构架物,改造皮带运输系统顶部。皮带运输系统顶部呈长条形,斜面长70 m,宽3 m,坡度小于20%,可以对皮带运输系统的表面做防滑处理,在运输系统顶部安装防护栏,在下部柱子周围设置攀缘网,种植爬山虎,以遮挡不良景观,提高垂直绿化率。
  3.2 健身休闲区——改造建筑空间和增设健身步道
  3.2.1 将选矸车间建筑改造为室内体育馆
  位于选煤炉东侧的选矸车间整体为钢结构,呈长方形,长22 m,宽15 m,空间较为封闭。可以将这一选矸车间改造为室内运动场馆,去掉周边的彩钢部分,安装透明塑料板以增强光线。将建筑外侧变为喷绘涂鸦墙,增加场地氛围,在里侧写上大字标语,还原工业场景。切割车间里的废弃油桶,进行防锈处理后,在里面栽植灌木花卉,摆放在主要入口处[7]。
  3.2.2 将健身步道与自行车道相结合
  为满足大众的运动和娱乐要求,可以增设健身步道,方便人们跑步、骑行及赏景。将废渣、煤矸石碎石作为道路垫层铺设的材料。豆科乔木的国槐遮阴效果好、成活率高,可以在道路两侧多多种植。
  3.3 水生植物生态修复区——污水治理和生态景观重建
  场地西北角和西南角长期被生活污水和废水浸泡,土壤硬化、肥力下降,可以针对这两处区域设计生态湿地和旱溪。在建设湿地时,首先要将旧泥挖出,晾晒至自然松散状态,然后掺入肥料和适量的杀虫杀菌药物[8],然后在湿地底部埋入秸秆和杂草,再将松散的泥土回填,最后栽植水生植物。可以在湿地边上栽植垂柳并点缀碧桃(Amygdalus persica),营造桃红柳绿的春色景象。
  3.4 梯田花卉观赏区——多元功能融合区
  3.4.1 回收利用煤矸石和建筑废弃物,营造梯田景观
  统一回收煤矸石,选取其中含水量低、可燃性弱、密度高、强度高的煤矸石,同时确保它们的毒害性重金属含量较低。将体积稍大的矸石直接用于砌筑梯田挡土墙,对砌筑好的挡土墙进行凝固处理,将小块的矸石填到最下层,然后覆盖土壤层,进行铺装和绿化[9]。在部分陡峭地段,可以将体积较小的矸石用于制作挡土墙、景观景墙和景观座凳等。为增强美观性,可以用利用下垂的藤蔓植物进行遮挡。
  3.4.2 改造废弃建筑
  保留少量结构较完整、视野较好的砖混结构建筑,搭建观景小平台,为游览人群提供休息的场所。可以根据实际情况打破少量砖墙,增加室内采光,在外墙立面进行涂鸦。
  3.4.3 因地制宜,营造生态旱溪
  在堆放矸石的雨水汇集处修建旱溪,连接北侧生态湿地,顺着地形延伸至南侧低洼地区,在汇水最低处设计生态雨水池。在旱溪底部铺洒碎石,以减缓水速。在生态雨水池周围种植花叶芦竹、香蒲等耐水湿植物满足观赏要求,同时布置其他水生植物,通过植物的繁茂生长实现生态平衡。
  3.5 生态景观林区——实现植物多样化种植
  在修筑好的梯田边缘种植落叶乔木如山杏、山桃、日本晚樱、黄栌,以及本土树种刺槐等。常绿乔木的种植以油松、侧柏为主,可以在北侧成片种植大叶女贞和白皮松树丛,用于挡住冬季寒风。在挡土墙上部种植迎春、连翘、紫穗槐等灌木,用于遮挡裸露石块。
  植物搭配主要采用乔灌草组团栽植,确保形式自然、美观。多样化栽植植物可以丰富植物层次,延长植物花朵观赏期,满足游客对景观的多样化需求。
  4 生态修复与景观重建规划设计思考
  4.1 修复、重建规划设计方法要得当合理
  4.1.1 尊重场地,实事求是
  以场地实际情况为基础,通过专业科学的方法对建筑、山体结构等进行评估。工矿类场地占地面积较大,应考虑到投资金额有限的问题,避免资金浪费。规划设计需要因地制宜、宜山则山、宜水则水,尊重场地。保护那些工业历史发展时间较长、具有科学教育意义的工业遗迹,避免过多的人工干预,尽量保留遗迹原貌 。
  4.1.2 增强安全意识,设计结合实际
  大部分工矿建筑的使用年限较长,部分建筑可能存在一定的安全隐患,必须坚持以人为本的理念,清除所有安全隐患,让建筑在投入使用时符合相关标准;工业生产会产生一些污染物,应考虑这些污染物是否会给环境和人体带来危害,及时清理;在设计技术上可以学习、借鉴国内外的先进研究案例,让场地的设计具有更多人文关怀。
  4.2 景观重建要注重文化发掘,丰富景观主题
  按照分区打造不同的景观文化主题,让游客有身临其境的感觉,有身处“桃花源”的美好体验。让游客既能感受到工业时代热情昂扬的氛围,又能享受到在自然风光中游玩的乐趣。将矿区文化与自然美景融合,让游客能够受到文化的熏陶与启发。
  4.3 生态修复、景观重建的其他考虑
  生态修复和景观重建需要充分考虑项目地的周边情况,做到宜林则林、宜农则农。将修复后的土地与农田、林地结合,为当地居民带来更高的经济效益,同时为游客提供游玩的场所。单纯营造景观需要投入大量管理资金和长期维护资金,如果让当地居民参与进来,就可以盘活土地,实现土地使用多样化,做到可持续发展。
  5 结语
  工矿区废弃地的生态修复与景观重建不仅要解决废弃地的生态污染问题,而且要全面优化景观环境。资源型城市修复大量的工矿区废弃地,将改善城市面貌,实现土地资源的良性发展,缓解城市发展中土地资源短缺的矛盾。通过景观重建恢复矿区场地的活力,能够为当地经济发展带来新的机遇。
  参考文献:
  [1] 汤恒.基于“城市双修”理念的独立工矿区转型规划策略研究[D].北京:北京建筑大学,2018.
  [2] 常江,郭凌蔚.煤炭型独立工矿区研究进展[J].中国矿业,2020,29(08):55-59,68.
  [3] 毕慧娟.工矿废弃地的生态修复与景观设计——评《煤矿废弃地生态植被恢复与高效利用》[J].矿业研究与开发,2020,40(04):173-174.
  [4] 王云虎,侯俊成.南井头矿的兴衰雏议[J].陕西煤炭技术,1996(03):21-23.
  [5] 韩亚利.石家庄市园林景观生态设计研究[J].山西建筑,2020,46(20):8-11.
  [6] 黄浩,郭硕明.从“丑陋混乱”到“风景如画”的煤矿工业废弃地景观艺术提升设计——以唐山南湖公园为例[J].建筑与文化,2020(01):128-129.
  [7] 李莉.大余县西华山钨矿居住区景观改造设计研究[D].南昌:江西财经大学,2020.
  [8] 王艺芳.基于生态修复的山西省汾西新柳煤矿植物景观规划[D].杨凌:西北农林科技大学,2016.
  [9] 张晶.废弃煤矿区景观再生设计研究[D].石家庄:河北科技大学,2019.
  作者简介:高斌平(1992—),男,陕西白水人,硕士在读,助理工程师,研究方向:园林观赏植物培育、园林景观规划设计。
  唐红(1969—),女,山东阳谷人,博士,副教授,系本文通讯作者,研究方向:园林观赏植物培育。
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