采煤塌陷区园林生态景观修复研究进展
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作者:李成 刘美博 吴佳怿 孔德义
摘要 煤炭资源在带给人们巨大经济效益的同时，因采煤而产生的塌陷区也带来生态环境问题。通过对现有文献资料的研读，阐述塌陷区的基本概念，对塌陷区进行分类;以生态学相关理论等为指导，根据因地制宜的原则，结合城市文化特征及可持续发展理念，针对不同地区、不同类型塌陷区作出具体的生态修复方案。从塌陷区的景观规划、开发及利用具体案例分析出发，结合国内外研究进展，对塌陷区生态修复的深入研究提供借鉴与指导。
关键词 塌陷区;生态修复;景观规划
中图分类号 TU986文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）07-0035-03
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.010
Research Progress of Ecological Restoration in Subsidence Area
LI Cheng1，2，LIU Meibo2，WU Jiayi2 et al
（1.Center for Landscape Architecture， Shandong Jianzhu University，Jinan，Shandong 250101;2.School of Art， Shandong Jianzhu University，Jinan，Shandong 250101）
Abstract While coal resources bring huge economic benefits to people， the subsidence area caused by coal mining also brings ecological and environmental problems. Through the study of the existing literature， the basic concepts of the subsidence area are described， and the subsidence area is classified. Guided by ecological related theories， according to the principle of adapting to local conditions， combining urban cultural characteristics and sustainable development concepts， specific ecological restoration schemes are made for different types of subsidence areas. Based on the specific case analysis of landscape planning， development and utilization in the subsidence area， combined with the research progress at home and abroad， it provides reference and guidance for the indepth study of ecological restoration in the subsidence area.
Key words Subsidence area;Ecological restoration;Landscape planning
作者簡介 李成（1968—），男，山东沂水人，教授，硕士，从事园林植物应用、风景园林规划设计与理论研究。
收稿日期 2019-09-26
塌陷区是指煤矿采煤之后留下的下陷地域。根据国家统计局数据显示，2018年我国累计生产原煤36.83亿t，同比增长4.5%[1]。煤炭开采产生的塌陷区直接或间接造成了大量水土流失、动植物死亡、农田被毁，对当地的生态、经济、景观等方面带来较大的破坏[2]。塌陷区的生态修复问题日益受到国内外的重视，世界各地均对塌陷区的环境治理出台了相关的政策。塌陷区的园林生态景观修复研究对城市的可持续发展，提高城市居民生活质量，环境保护等具有重要的意义。 1 塌陷区园林生态景观修复概述
1.1 起源
煤炭是使用最为广泛的能源之一。18世纪英国进行第一次工业革命以来，煤炭即成为主要能源。煤炭开采方式以井工开采为主，开采区经过长时间开发，形成中空状态，由此引发地表沉降、塌陷等变化，给当地生态环境带来较大的破坏[3]。进入20世纪后，各国颁布相关的法律法规，运用园林景观建设的方法，对采煤塌陷区进行改造及修复，使其恢复生态功能，并可根据当地所需，满足休闲娱乐、文化教育等功能，让废弃地重新焕发活力。
1.2 发展
1856年，奥姆斯特德在主持设计纽约中央公园时将生态学理念带入到设计之中，对后来城市绿地建设产生了巨大影响，生态性成为城市绿地设计时需要重点考虑的一个方面[4]。20世纪中后期，西方国家开始注重采煤塌陷区带来的各种问题，并开始对其进行一定的改造。20世纪60年代，英国率先颁布相关法律，要求矿主在煤矿开采过后提交矿区的生态修复方案及管理计划[5]。20世纪80年代，德国重要的工业区——鲁尔区开始经济转型，而由此前产生的大量工業污染及煤矿开采严重影响该区域的生态及城市发展[6]。1989年，政府决定对德国鲁尔区的奥格斯特蒂森钢铁厂进行改造，将其打造为一个公园。该工厂的厂房在产业没落后荒废，设计师彼得拉茨充分考察了当地的生态环境及文化历史，打造出杜伊斯堡公园。杜伊斯堡公园充分保留原有工业遗存并将其改造为公园的一部分，使游览者充分了解原有历史;同时建设室外的自然景观区域及生态环境，将其变为一个富有休闲娱乐功能的场地[7]。杜伊斯堡公园为后来工业场地改造提供了新的设计思路。
我国是煤炭资源大国，煤炭开采量居世界前列。相对于西方发达国家，我国对于采煤塌陷区的园林景观修复研究起步较晚，受灾塌陷区面积较大。我国煤矿开采为先开发、后治理模式，即采煤塌陷—补偿损失—塌陷地闲置—治理。这种模式造成塌陷区长时间荒置，不能及时、有效地利用。20世纪中后期，我国开始了对采煤塌陷区的综合修复，并出台相关的法律法规。我国对采煤塌陷区的修复同样经历了从最初的单一修复塌陷土地到后来的引入生态学理论进行综合修复的过程。1996年，唐山市政府开始对城市南部开采130年煤矿形成的塌陷区进行集中整治，将其建造为公园[8]。唐山南湖公园是我国首个采煤塌陷区园林景观修复的案例。此后，国内学者开始针对不同地区、不同状况的塌陷地进行研究，并作出相应的规划方案，如建造湿地公园、矿山公园、田园综合体等。
近年来，随着科技的不断发展，采煤塌陷区修复研究已可借助各类新型技术快速、有效地开展工作。借助生态学、环境科学、测量学、艺术学等多个学科的相关理论，完成对不同类型塌陷区的修复工作。塌陷区修复研究已成为保持城市可持续发展的一个重要方面。
2 塌陷区园林生态景观修复理论研究
2.1 塌陷区园林生态景观修复评价
对采煤塌陷区园林生态景观进行评价可反映出塌陷区生态恢复及治理效果。当前，对塌陷区园林生态景观评价的方法及目标并未统一。各学者均以实际项目建立不同的评价体系。苏丽萍[9]通过对南湖湿地生态系统的研究，采用可持续发展指标体系，提出公式法、生产率法、市场价值法及旅行费用法4种评价方法。石秀伟等[10]使用GIS多因素综合评价方法，对山东省平原矿区采煤塌陷区进行建设适宜性评价。程小梅等[11]从生态治理及因地制宜的角度出发，通过划分不同塌陷地类型，对淮北东湖采煤塌陷区作出开发适宜性评价。
从不同角度出发，对塌陷区园林生态景观修复评价具有多种方式。邓治国[12]认为，采煤塌陷区园林生态景观修复评价主要有社会效益评价、经济效益评价、环境效益评价、可持续发展评价4个方面。其他学者多以这4项评价项目为基础对塌陷区园林景观修复进行评价。汪丽媛[13]以生物丰富度指数、植被覆盖指数、水体密度指数、土地退化指数4项指数按其权重获得生态环境状况指数，从而对巨野矿区进行生态环境评价。杨宸等[14]从社会稳定测度、社会发展程度测度及社会公平与效率程度测度对沛县采煤塌陷区人工湿地进行社会效益评价。原阳[15]通过选取生态环境、生物多样性、景观质量3个项目层评价指标，对潞安司马矿景观进行生态评价研究。赵一阳等[16]从适应性指标、配置与结构评价指标、经济价值指标3方面对大杨树煤矿采煤塌陷区的植被恢复效果进行评价。王雪湘等[17]通过调查及构建湿地生物多样性评价指标体系，对唐山采煤塌陷区湿地生物多样性进行评价。赵迁迁[18]选取生物多样性、景观美学价值及生态环境3个一级评价目标，对平顶山生态园进行景观生态评价。
2.2 塌陷区园林生态景观功能
采煤区在煤矿开采过后，当地生态环境遭到破坏。在经过园林景观修复后，土地可恢复使用，作为城市绿地或农业景观的一部分发挥其功能，因此塌陷区的园林景观修复有着重要的意义。Akos Hutter等[19]通过对美国高线公园等原城市受工业污染区域的改造研究，认为园林景观修复对工业废弃地在经济效益、文化传承、社会效益及土地价值方面有着重要的意义。陈立根等[20]认为采煤塌陷区生态修复项目在前、中、后期可分别获得不同效益，主要有经济效益、生态效益及社会效益3类。综合其他学者的研究，塌陷区园林景观主要有生态功能、经济生产功能及文化休闲功能。
2.2.1 生态功能。
园林景观本身具有良好的生态功能。对塌陷区进行园林景观改造，其最大意义是可恢复场地被破坏的生态，并使其作为城市绿地的一部分发挥其生态功能。相较于早期对塌陷区单一的治理，随着后来的深入研究，生态性成为塌陷区修复时需要考虑的重要方面。杨瑞东[21]通过徐州采煤塌陷整治的研究认为，塌陷区内水体、大气、土壤等环境均遭到严重破坏，因此影响当地城市建设发展，而整改措施使塌陷地生态景观恢复，改善城市环境状况，同时具有长久的生态效益。王俊杰[22]认为，塌陷区园林景观可结合“城市双修”的研究，建设环城生态绿带，为城市提供稳定的生态网络基底。杨灏[23]认为，塌陷区园林景观不仅可改善塌陷区内生态，还可与周边环境的生态系统结合，形成延续的生态斑块空间，构建完整的自然生态体系。曹梦竺等[24]通过对采煤塌陷区湖泥复垦土壤的营养元素含量研究认为，经过一定的治理，塌陷区内部土壤环境得到很大的改善，对矿区塌陷地的环境效益极为有利。 2.2.2 经济生产功能。
塌陷区园林景观修复改善原有的生态环境，使之恢复一定的土地生产力。国内外学者对塌陷区复垦的研究也较多，结合农业生产，形成具有良好经济效益的农业景观。毛旭阁[25]通过对铜川市塌陷区的综合治理，恢复了被破坏的林地，有效促进保护耕地，使当地生产生活及资源开发进入良性循环。谢元贵等[26]充分挖掘百里杜鹃风景名胜区的文化及特色，对景区内采煤塌陷区进行治理，使之成为景区的延伸，促进当地旅游业的发展。栗明[27]对鲁南采煤塌陷区进行水体环境调查，并进行水体净化研究及水产养殖研究，将景观与农业相结合，充分发挥其经济生产功能。庞晶等[28]提出对采煤塌陷区进行农业治理模式、林业治理模式及渔业治理模式，大力发展休闲农业，带动经济建设。充分挖掘塌陷区的价值，有利于最大效益地提高当地经济水平，促进资源型城市发展及转型。
2.2.3 文化休闲功能。
塌陷区园林景观具有一般城市绿地的作用，可为城市居民提供休闲娱乐的场地。塌陷区依其原有的工业建筑及工业遗存，可改造为具有特色文化的休闲娱乐场地，向游客展示特有的工业文化。德国杜伊斯堡公园充分利用场地特征，利用原有建筑，将“工业”与“自然”结合在一起，可让游客充分感受原钢铁厂的工业文化特征，唤醒对场地的记忆[29]。王如桪[5]在西山采煤塌陷区园林规划时设计矿业遗迹旅游区，以此展现矿山发展文化。朱育帆等[30-31]在设计上海辰山植物园矿坑花园时充分利用原场地地形及矿坑隧道，让游客参与其中，感受采矿业的文化特征。充分挖掘原有场地文化，使规划设计更富人文特征，这同时是采煤塌陷区园林景观设计较之前不同的地方。
3 塌陷区园林生态景观规划与设计
塌陷区园林景观依据场地状况及城市发展需求，有着多种规划设计模式。当前，国内外学者多以生态学相关理论，结合各类技术，对塌陷区进行综合治理。综合来说，对塌陷区园林景观的规划主要有生态旅游及农业景观两种方式，这两种模式下又可分出多种规划设计模式。
3.1 生态旅游规划
景观生态旅游区建设是塌陷区生态修复的主要修复模式。夏海山等[32]以景观生态学为理论指导，融入大地景观、农业景观及工业景观等策略，对山西司马矿进行生态景观规划。刘秋月等[33]通过对徐州市潘安湖煤炭塌陷区的景观改造研究认为，针对塌陷区的规划和当地城市发展相结合，既有助于恢复塌陷区的生态环境，又可提高当地经济水平，改善居民居住环境。利用大地景观艺术、工业景观的再造等理论体系，对塌陷区进行生态修复、景观改造。当前，生态旅游模式主要规划方式有湿地公园、工业景观公园等。
3.1.1 湿地公园。
由于塌陷区的地表形态特征，湿地景观建设模式是生态旅游模式的主要规划方式。Bradshaw[34]认为，在积水较多的采矿地进行湿地的建设是最有效最廉价的恢复途径。运用景观生态学、恢复生态学及生态工程理论等，建设具有良好生态效益的湿地景观，对提高生物多样性、改善水质、调节小气候等多方面有益，同时可为多种水生生物、鸟类提供栖息地。刘秋月等[33]在对徐州市潘安湖煤炭塌陷区湿地生态治理研究时总结出因地制宜的规划理念，在塌陷区内充分利用自然形成的大面积水域，开辟出水路、陆路等多种交通方式，使游人充分参与其中，发挥湿地公园的最大生态效益及经济效益。何琼等[35]在对唐山南湖生態城的研究中提出实现由资源型发展模式到绿色发展模式的转变，以城市湿地公园为主体建设，同时建设满足文化娱乐、商务会议、体育休闲等活动，将废弃地改建为具有多种功能的综合体。张昊轩[36]以徐州九里湖湿地公园为例，提出采煤塌陷区湿地生态旅游的3种开发模式，最终实现区域内的经济效益、生态效益及社会效益的可持续发展。
3.1.2 工业景观公园。
工业景观公园是塌陷区生态修复的另一种发展模式，常与其他类型的景观建设结合在一起。原有工业遗迹改造景区可充分挖掘当地城市发展史，更好地融入当地文化，通过进一步的景观提升及生态修复，使废弃地集生态效益与文化功能于一体。国外对采煤塌陷区工业景观公园的建设成果较多，如德国鲁尔区的工业遗址景观改造。袁辰梅[37]认为，德国鲁尔区工业景观公园是保留了工业文明印记的文化遗存，同时运用现代造园手法，创造出全新的生态系统。目前，我国出台相关的政策，如建设矿山公园等，以保护工业遗产，挖掘其文化，并与生态建设相结合，为资源型城市可持续发展提供道路[38]。
3.2 农业景观规划
农业景观规划是采煤塌陷区园林生态景观修复的另一种模式。蒋业林等[39]认为可将采煤塌陷区生态修复与建设高效生态农业区相结合，恢复塌陷区农业建设，并与景观相结合，开发相关旅游产业，从而推动当地发展。塌陷区复垦有效解决人地矛盾，对快速恢复当地农业经济及乡村建设有着重要意义[40]。在此基础上加强农业景观规划，可建设具有更高经济效益的田园综合体模式，开发旅游资源[41]。马立强等[42]认为采煤塌陷区发展生态产业是具有综合性、包容性的产业发展模式，将其应用于淮北采煤塌陷区生态修复中，可更好地同时发展生态休闲旅游业及农业。王艳等[43]在对淮南采煤塌陷区生态修复优化设计研究时系统分析塌陷区内不同环境进行不同的农业景观设计，并提出与湿地保护相结合，提高区域环境质量。吴中能等[44]以淮南市泥河镇采煤塌陷区后湖生态园为例，提出塌陷区园林生态修复以农林地模式、旅游业模式、生态农业复垦模式等相结合的生态园建设模式，获得更好的经济及生态效益。
4 展望
采煤塌陷区园林生态修复是当今城市可持续发展中重要的课题，我国虽然起步晚，但发展较快。同时我国采煤塌陷区面积仍以较快的速度扩大，生态修复形势严峻。当前，虽对塌陷区实现多种开发利用模式，但并没有较完整的理论体系，且多数塌陷区修复后的生态系统依旧脆弱。随着科技进步及研究的深入，采煤塌陷区的生态修复研究也更加趋于合理化，对其景观规划也更具综合性。国外在此方面研究较多，可借鉴国外案例，结合我国实际情况，提高塌陷区生态修复水平。采煤塌陷区园林生态景观修复的发展应以多个学科的理论为指导，同时考虑人地关系、城市绿地建设及可持续发展等多方面，结合湿地景观、农业景观、工业景观等，充分挖掘场地文化，设计具有高生态效益、经济效益及社会效益的园林景观。 参考文献
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