礦山環(huán)境治理的景觀再生設(shè)計(jì)研究——以北京龍世源有限責(zé)任公司采石場(chǎng)礦山環(huán)境治理為例

徐慶勇

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，北京 100195）

0 前言

礦業(yè)經(jīng)濟(jì)在為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展立下汗馬功勞的同時(shí)，也留下了眾多存在地質(zhì)環(huán)境問題的廢棄礦山，正成為地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的障礙，因此，亟需對(duì)廢棄礦山進(jìn)行環(huán)境治理。作為生態(tài)恢復(fù)與景觀重建相結(jié)合的景觀再生設(shè)計(jì)對(duì)退化景觀的可持續(xù)利用具有現(xiàn)實(shí)意義。20世紀(jì)90年代以來，嘗試用景觀再生設(shè)計(jì)的方法法來處理工業(yè)廢棄地的設(shè)計(jì)作品大量出現(xiàn)，比較有影響的項(xiàng)目有：德國(guó)Lausitze地區(qū)露天礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)、美國(guó)波士頓海岸水泥總廠及其周邊環(huán)境改造、韓國(guó)金魚渡公園、中山歧江公園等。因此，采用景觀再生設(shè)計(jì)的手法治理工業(yè)廢棄地正成為一種趨勢(shì)[1~4]。

本文以北京龍世源石業(yè)有限責(zé)任公司采石場(chǎng)礦山環(huán)境治理為例，探索采用景觀再生設(shè)計(jì)的手法對(duì)其進(jìn)行治理，以期為其他礦山環(huán)境治理項(xiàng)目提供一些新思路和新方法，為使礦山環(huán)境治理進(jìn)入到多學(xué)科融合、多種技藝優(yōu)化組合的廣闊空間提供幫助。

1 礦山概況

1.1 礦山自然狀況

北京龍世源石業(yè)有限責(zé)任公司采石場(chǎng)位于門頭溝區(qū)潭柘寺鎮(zhèn)魯家灘村南約1.8km處，有簡(jiǎn)易道路與108國(guó)道相連，交通較便利。開采礦種為熔劑用灰?guī)r，現(xiàn)為已停產(chǎn)礦山。礦山為太行山脈東延部分，屬低山丘陵區(qū)，海拔標(biāo)高132～348m，山體坡度較緩，自然坡度角約15～45°，溝谷發(fā)育，第四系坡積、殘積物較厚，土壤主要為山地淋溶褐土和耕種褐土，有效土層厚度約在85～160cm之間，適合多種植物生長(zhǎng)。目前礦區(qū)多為自然生長(zhǎng)的灌木和草本，缺少喬木，陽坡植被中，灌木以荊條、酸棗、黃櫨、山皂角為主；草本以白草為主；陰坡植被主要由山皂角、螞蚱腿子等灌木組成，植物種類較少。

1.2 礦山地質(zhì)條件

礦區(qū)位于祁呂構(gòu)造體系東翼呂梁-恒山褶皺帶，褶皺構(gòu)造為近東西向馬鞍山復(fù)背斜。據(jù)調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)沒有明顯的褶皺和斷層，地層（由老至新）有昌平組燧石條帶灰?guī)r、泥灰?guī)r和豹皮灰?guī)r；毛莊-徐莊組砂質(zhì)云母頁巖為主夾鮞狀灰?guī)r。第四系松散堆積物覆蓋于山體表面和溝谷內(nèi)，溝谷內(nèi)厚度較大約1～2m，坡體表面厚度較小，一般為0.1～0.3m，巖性主要為礫石、砂礫、粘土等，壓縮性小、結(jié)構(gòu)較松散?；?guī)r微風(fēng)化，錘擊較難擊碎，有輕微吸水反應(yīng)，屬于硬質(zhì)巖。由于采礦過程中穿孔、爆破等開采工藝的影響，礦區(qū)內(nèi)巖體次生節(jié)理裂隙發(fā)育，局部巖體呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差，在邊坡較陡處易形成掉塊、崩塌。

由于該區(qū)降水集中，下墊面地形起伏較大，坡度較陡，大部分降水沿溝谷自然排泄，僅少部分沿裂隙、溶洞滲入地下聚集在巖層內(nèi)通道運(yùn)動(dòng)，以泉水等形式排泄于溝谷或沿深處節(jié)理裂隙滲流向平原運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)給第四系含水層。

1.3 礦山環(huán)境問題

（1）不穩(wěn)定邊坡

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，礦山由于礦業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)形成1處較長(zhǎng)的不穩(wěn)定邊坡，該坡長(zhǎng)約50m，坡高20～30m，走向60°，下部邊坡坡角一般在45°～60°之間，上部邊坡坡角一般大于60°，坡體物質(zhì)組成主要為松散的碎石土，厚度自0.5～2.5m不等。坡體基巖表面完全裸露，無植被覆蓋。在暴雨、振動(dòng)等外力條件下，坡體上部巖塊兒易向下滾落或松散土石向下滑動(dòng)，因而存在不穩(wěn)定邊坡隱患（照片1）。

照片1 不穩(wěn)定邊坡

（2）地形地貌破壞

礦山開采方式為露天開采，對(duì)地形地貌造成極大的破壞，形成了高陡的廢石堆、裸露的邊坡和大面積的開闊采場(chǎng)，破壞了原始地形地貌的完整性和連續(xù)性，使得現(xiàn)狀地形地貌與周邊形成鮮明對(duì)比（照片2）。

照片2 地形地貌破壞

（3）土地資源損毀

礦山生產(chǎn)工藝流程為：穿孔-爆破-運(yùn)輸。這種生產(chǎn)工藝流程必然對(duì)土地資源造成損毀。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，目前整個(gè)礦區(qū)內(nèi)的土地均受到嚴(yán)重?fù)p毀，損毀方式主要是挖損，損毀面積占整個(gè)礦區(qū)面積的18.0%。

（4）生態(tài)景觀資源損毀

礦山開采對(duì)地形地貌和植被的破壞，造成景觀資源的損毀。同時(shí)由于植被覆蓋率的降低減少了地表糙度，增加了地表徑流，使土壤抗蝕指數(shù)降低，易引發(fā)水土流失、土地沙化等生態(tài)環(huán)境問題，并且由于地表保持水土、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙的植被的減少，又容易造成污染，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量下降[5~6]。

2 景觀再生設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)定位

礦山距最近的村莊約1.8km，不具備作為村民休閑散步場(chǎng)所的條件，但礦山作為108國(guó)道沿途風(fēng)景的組成部分，生態(tài)性、觀賞性是其內(nèi)在要求。通過對(duì)礦山自然條件、環(huán)境問題及景觀生態(tài)特征的分析，確定此次礦山環(huán)境治理景觀再生設(shè)計(jì)定位為： 以生態(tài)護(hù)航，與自然相融，創(chuàng)造具有審美價(jià)值的良好戶外空間、具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的綠色斑塊，實(shí)現(xiàn)自然、生態(tài)、藝術(shù)等多元內(nèi)涵的傳達(dá)。

2.2 設(shè)計(jì)理念

自然：設(shè)計(jì)中融入自然理念才能滿足人們回歸自然、遠(yuǎn)離喧囂、休整身心的需要，才能達(dá)到人類和自然的靈魂溝通，同時(shí)設(shè)計(jì)出的景觀也才能與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、融合。

生態(tài)：設(shè)計(jì)中融入生態(tài)理念才能保證對(duì)場(chǎng)地生態(tài)發(fā)展過程的尊重、對(duì)物質(zhì)循環(huán)利用理念的應(yīng)用，保證所設(shè)計(jì)的景觀具有持久生命力。融入生態(tài)理念，礦山環(huán)境治理中植被的恢復(fù)不再是單純的造林復(fù)綠，而是更多地引入了生態(tài)恢復(fù)理論和可持續(xù)發(fā)展理論，重建已遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)，其解決的是本質(zhì)問題。

藝術(shù)：藝術(shù)性是景觀設(shè)計(jì)的內(nèi)在要求。藝術(shù)的主題提升了景觀質(zhì)量，提高了環(huán)境的視覺價(jià)值。

2.3 空間布局設(shè)計(jì)

整個(gè)礦山景觀再生設(shè)計(jì)布局依據(jù)一環(huán)二帶二空間的形式展開（圖1）。

一環(huán)：即設(shè)計(jì)的環(huán)形道路，將兩個(gè)空間連接起來，同時(shí)也方便后期植被管護(hù)。道路以場(chǎng)地原有廢石為鋪裝材料，不僅與周邊環(huán)境融合，而且演繹著一種材料循環(huán)利用的過程，體現(xiàn)著自然和生態(tài)的理念。

二帶: 即尊重場(chǎng)地特征，對(duì)礦山開采過程中形成的兩個(gè)高度不等的帶狀平臺(tái)，采用保留、加工處理方式，經(jīng)過進(jìn)一步修整，并結(jié)合植物的種植形成臺(tái)地景觀。

二空間：即通過地形的重塑，形成兩處自然空間，并通過植物的種植，最終形成自然山林區(qū)，較好地融合于周邊環(huán)境中。

圖1 礦區(qū)景觀再生設(shè)計(jì)的空間布局

2.4 景觀分區(qū)設(shè)計(jì)

依據(jù)礦山特征和所營(yíng)造的景觀的不同，整個(gè)礦山景觀分為生態(tài)臺(tái)地區(qū)和自然山林區(qū)兩個(gè)區(qū)（圖2）。

生態(tài)臺(tái)地區(qū)：即結(jié)合生態(tài)材料的使用塑造臺(tái)地景觀。礦石開采大致形成了兩個(gè)高度不等、寬窄不一的平臺(tái)，遵循因地制宜原則，根據(jù)場(chǎng)地特征，對(duì)現(xiàn)有平臺(tái)和坡面進(jìn)一步整理，平整基面，清理掉坡面上的浮石、危石和碎石土，露出穩(wěn)定的下伏基巖，使平臺(tái)輪廓清晰，形成臺(tái)地景觀，同時(shí)，由于坡面浮石、危石和碎石土的清理，保證了坡面的安全穩(wěn)定，消除了不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患[7~9]。

自然山林區(qū)：采礦過程中在山體前形成了一處面積較大的平地，為與周邊高低起伏的自然地形相協(xié)調(diào)，采取“近自然”的地形塑造方式?！敖匀弧敝冈诘匦握磉^程中模仿周邊地形地貌，使整理后的地形地貌仿佛是周邊自然山體的延伸。此處將原本平坦的場(chǎng)地整理成兩處起伏變化的山丘，最高點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高分別為2.2m和1.4m，每0.2m一根等高線。

2.5 土地修復(fù)設(shè)計(jì)

在整理后的平臺(tái)外邊緣碼放生態(tài)袋作圍堰，生態(tài)袋圍堰一方面作為攔擋物，固定覆于平臺(tái)上的客土，保土保墑，防止雨水對(duì)土壤的沖蝕；另一方面生態(tài)袋本身也是植被生長(zhǎng)的基質(zhì)。生態(tài)袋是可以填充碎石、土壤等多種土工材料、種植材料的無紡布袋，透水、透氣，能為植物根系提供良好的生長(zhǎng)空間。生態(tài)袋具有強(qiáng)度高、無污染、不降解、韌性好等優(yōu)良特征[7]。而傳統(tǒng)的固土護(hù)坡大多采用高能耗、高污染的水泥沙石等硬質(zhì)材料，阻礙了土壤環(huán)境系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞過程的正常進(jìn)行，使原本有生命的場(chǎng)地變成了無生命的“死”地，具有生態(tài)特征的生態(tài)袋很好地避免了上述情況的發(fā)生。

因原有場(chǎng)地物質(zhì)組成主要為大小不等的砂礫石，干燥貧瘠，除在上面覆土外，還在其中摻進(jìn)腐殖質(zhì)和草籽，以提高土壤肥力并以此來培植微生物。然后遵循上述生態(tài)學(xué)原理，按自然式方式配植植物，這樣，便形成了兩處與周邊環(huán)境渾然一體的自然山林區(qū)。

2.6 植物景觀設(shè)計(jì)

植被恢復(fù)是礦山環(huán)境治理中恢復(fù)、改善環(huán)境的重要措施，在按照生態(tài)學(xué)原理修復(fù)植被、保證植被環(huán)境效益充分發(fā)揮的同時(shí)，運(yùn)用自然和藝術(shù)理念設(shè)計(jì)植物景觀，以提高景觀價(jià)值。

首先遵循植物生長(zhǎng)的自然規(guī)律，充分考慮礦區(qū)環(huán)境條件，選擇在光照、水分、土壤等方面適合礦區(qū)立地條件的鄉(xiāng)土物種，以礦區(qū)周邊自然原生的植物群落為藍(lán)本，在植物品種構(gòu)成、群落形態(tài)等方面與礦區(qū)周邊的植物群落相近；合理配置喬、灌、草的數(shù)量，建造喬灌草相結(jié)合的復(fù)合穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。

其次按照美學(xué)原則，從植物所具有的色、型、味方面選配植物，并從平面和立面兩個(gè)角度，形成美的構(gòu)圖。植物群落的營(yíng)建雖以自然界原生的植物群落為藍(lán)本，但不是對(duì)自然的簡(jiǎn)單模擬，而是藝術(shù)的再創(chuàng)造。植物平面布置疏密有致，虛實(shí)相生，開朗中有封閉，封閉中辟開朗。五棵一組，十棵一群，盡量避免等距種植，形成具有藝術(shù)韻味的構(gòu)圖。

根據(jù)以上植物景觀營(yíng)造理念，以鄉(xiāng)土樹種為主，選擇抗性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、具有水土保持功能、固氮能力的植物種類。此處植被選擇如下：

喬木：火炬（Rhustyphina Nutt）、黃櫨（CotinuscoggygriaScop）山楂（Crataegus pinnatifida Bunge）、柿樹（Diospyroskaki）、側(cè)柏（Platycladus orientalis （L.) Franco）、刺槐（Robinia pseudoacacia L）、臭椿（Ailanthus altissima）

灌木：牡荊（Vitex negundo var.cannabifolia）、酸棗（Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa (Bunge) Hu ex H. F. Chow）、迎春（Jasminum nudirlorum）、毛葉苕子（V.villosa）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall.）、紫穗槐（AmorphafruticosaL.）、螞蚱腿子（Myripnois dioica Bunge ）

草本：牽?；ǎ≒harhiris nil qianniuhua）、狗尾草（Setaria viridis (L.) Beauv.）、苜蓿（Medicago）、紫花地丁（Viola ycdoensis Mak.）

3 結(jié)語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，今后可能有更多的礦山需要進(jìn)行環(huán)境治理。采取景觀再生設(shè)計(jì)的方式，不僅解決了當(dāng)前礦山存在的地質(zhì)環(huán)境問題，而且保證了治理效果的長(zhǎng)久性和可持續(xù)性，并從更高的層面——精神層面滿足人們對(duì)如詩如畫如歌生活環(huán)境的心理需求。由此可見，景觀再生設(shè)計(jì)具有多種功能，能夠賦予場(chǎng)地多重內(nèi)涵，是一種有效的礦山環(huán)境治理方式，使礦山重新發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益和美學(xué)價(jià)值，其從更高的角度、更深的層面為廢棄礦山所帶來的社會(huì)與環(huán)境問題找到了出路。

[1]http://www.asla.org/nonmembers/publicrelations/What_is_ASLA.cfm.

[2]http://www.eclas.org/content/about_eclas/goals_origins.php.

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