霍海鹰 张 琛
(河北工程大学建筑与艺术学院,河北 邯郸 056038)
海绵城市理念下煤炭型资源城市棕地生态改造研究
霍海鹰 张 琛
(河北工程大学建筑与艺术学院,河北 邯郸 056038)
分析了海绵城市理念和当前煤炭型资源城市面临的生态困境,提出了将海绵城市理念应用于煤炭型资源城市生态改造的方法,并从转变城市建设观念和提高城市海绵体数量和质量方面进行了论述,旨在将煤炭型资源城市棕地生态改造与建设海绵城市相结合,实现煤炭型资源城市棕地生态改造。
海绵城市,低影响开发,煤炭型资源城市,棕地
自2016年入汛以来,连续的大暴雨使我国多个省份遭受严重洪涝灾害,北京、武汉等诸多城市进入“看海”模式,由此联想到近几年我国多次出现旱涝交替,城市逢雨必涝,与此同时,我国400多座城市供水不足,其中110个城市严重缺水,造成巨大经济损失和居民生活不便。根据2013年习总书记提出的“建设自然积存、自然渗透、自然净化的‘海绵城市’”和2014年住建部发布的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试用)》,在此背景下,“海绵城市”理念应运而生。煤炭型资源城市面临城市经济衰退,生态恶化,产业结构单一,大量工业厂房荒废,大量棕地闲置、裸露,存在严重的生态隐患,亟待城市改造。将“海绵城市”理论应用于煤炭型资源城市的棕地生态改造,本着变废为宝、因地制宜的原则,运用低影响开发技术,改善煤炭型资源城市的城市水资源短缺、生态恶化的问题,通过改善城市生态促进城市转型。
海绵城市是指像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”的城市,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市理念从内涵上与国际上已经广泛应用的低影响开发技术(LID)极为相似,是一种通过植被浅沟、下沉绿地、雨水花园、屋顶绿化、透水路面等技术实现城市雨水收集利用的生态技术体系。海绵城市就是在城市中打造低影响开发雨水系统,突破过去“以排为主”的落后观念,将建筑、道路、绿地、公园、广场、水体等城市基础设施纳入低影响开发系统,通过渗透、阻滞、过滤、蓄积等技术,把降水最大化地留在城市“海绵体”中,减轻城市雨水管网排洪压力,降低甚至消除洪涝灾害对城市的危害,再将净化后的水资源缓慢释放,缓解城市水资源紧张局面。
煤炭型资源城市是以煤炭资源开采、加工为主导产业的城市类型。煤炭的开采、加工和利用,不可避免地造成环境污染,同时伴随煤炭工业发展产生大量棕地。棕地(Brownfield Site)最早是由1980年美国的《环境应对、赔偿和责任综合法》界定:棕地是一些因为现实的或潜在的有害和危险物的污染而影响到它们的扩展、振兴和重新利用的不动产。棕地以开发过的工业用地居多,可大可小,规模不等,重新开发和利用存在困难和障碍,但按照城市规划政策或城市复兴目标有再开发的可能。在煤炭型资源城市中,长期以来“掠夺式”的开采,产生了大量棕地,随着矿产资源的不断衰竭,大量工业厂房闲置,开采区塌陷沉降,废弃物暴露,对生态环境产生严重破坏,主要表现在以下几方面。
2.1 植被破坏,水土流失严重
煤炭资源的开发过程中挖掘地表、堆积渣土,产生了大量的松散固体废弃物,严重破坏了地表植被覆盖,改变了地表径流和地表糙度,大大降低了土壤抗蚀指数,加剧了水土流失,为周边带来了严重的安全威胁和环境污染。
2.2 地质环境问题严重
在大规模开采煤炭资源过程中,地表植被被严重破坏,原有地质结构被掏空形成巨大采空区,经常引发大面积地表沉降、塌方、山体滑坡等地质环境灾害,造成环境破坏和人员伤亡。
2.3 水资源污染严重
煤矿开采产生大量矿井水、洗煤水、煤矸石淋溶水等成分复杂的废水,不仅污染地表水体,损害水生生物,而且渗入地下后,污染地下水体和土壤,造成难以挽回的危害。
2.4 大气污染严重
煤炭资源开采与利用过程产生的大量粉尘颗粒是造成PM2.5爆表的主要元凶,煤炭燃烧产生含有SO2等的有害废气,严重损害人体健康。
煤炭资源在开采、运输、使用过程中产生的废水、废气、废渣等有害物质已经导致了城市资源的衰竭、退化和大气、水源等一系列生态环境的急剧恶化,上述问题严重破坏煤炭型资源城市的生态环境。制约着城市的可持续发展和转型升级,矿竭城衰引发的城市经济问题、社会问题同样突出,煤炭型资源城市棕地生态的修复、改造和保护等问题迫在眉睫。
将海绵城市理念应用于煤炭型资源城市棕地生态改造,首先要改变以往“大拆大建”的城市建设理念。充分发掘煤炭型资源城市优势,通过变废为宝,运用低影响开发技术改造棕地生态和工业建筑,把城市打造成“滞、蓄、渗、净、用、排”六位一体的“海绵体”。
3.1 变废为宝,转变城市建设的观念
海绵城市理念下的煤炭型资源城市棕地生态改造,首先要转变观念。煤炭型资源城市传统建设模式中,硬化路面面积较大,大量的雨水被当做废水直接进入城市排水系统。以往“快速排除”的规划设计理念造成逢雨必涝、旱涝急转的状况,使本就严重缺水的城市雪上加霜,而海绵城市的建设理念则要求给城市赋予吸收、存储水资源的弹性,让城市回归自然,利用植被浅沟、雨水花园、下沉绿地等低影响开发设施对径流雨水进行导流、过滤、阻滞、净化和存储,最终实现水资源的循环利用。
同时,矿渣、煤矸石也是煤炭型资源城市可以变废为宝的巨大资源。矿渣、煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物。煤矸石是采煤、洗煤过程排放的废弃物,比煤坚硬,含碳量低。大量煤矸石长期堆存,侵占大量宝贵土地,极易发生自燃,污染土壤、大气、地下水,对环境构成威胁。垃圾是错置的资源,运用新技术,合理利用矿渣和煤矸石,可以助力海绵城市节点建设,将煤矸石粉碎、分类,富含碳部分可用于发电和供热,剩下部分可用于生产矸石水泥、混凝土工程骨料、耐火砖等建筑材料。煤矸石燃烧形成的矿渣经过粉碎,同时加入色素和少量混凝土进行高温压缩,制成廉价环保的透水砖,可大量用于城市地表硬化、城市绿地下凹式渗水沟铺设,为城市打造可渗透路面,激活城市道路、广场和绿地,最大限度实现雨水在城区的积存、渗透和净化,让城市变成一个巨大的“海绵体”。
3.2 建设湿地公园,扩大城市“海绵体”的规模
煤炭型资源城市存在大量开采沉降区和废弃矿坑,因为有地质安全隐患和重金属污染,其中很多地块不适宜通过地表土壤修复用作建筑用地和耕地,但经过科学论证和景观规划设计后,在采沉区和矿坑注入水体形成人工湿地,同时对周边地块进行系统地修复和景观点缀,既防止矿坑裸露的岩土污染大气,又保持了水土,并形成湿地公园。湿地被称为“地球之肾”,大片湿地犹如一个巨大的“海绵体”,有很好的生态涵养功能。在中国资源型城市的棕地改造实践中,唐山南部采煤沉降区生态治理项目做法值得借鉴和学习。河北省唐山市是中国煤炭工业的源头,经过130年的开采后,资源在带来福祉的同时带来了巨大困扰。紧邻市中心方圆29 km2的南部采煤沉降区垃圾成山,污水横流,严重制约城市发展。从1997年开始,唐山市通过对垃圾山进行搬迁、清理,对垃圾进行分类回收及无害化处理,并防止垃圾渗液破坏河流水质。对煤矸石场与粉煤灰场进行植被修复、土壤改良,使其满足种植景观植物需求,搬走的大量粉煤灰和煤矸石还可用作建材生产原材料。排尽污水后在充分利用收集雨水的同时,引入污水处理厂的中水,以保证湿地水量充足。引入适宜本土生长的湿地植物,增加了荷花、睡莲、芦苇等植物品种,净化了水质,为营造湿地生物多样性创造条件。2009年,唐山南部采沉区彻底变为南湖城市中央公园,并正式对外开放,成为具有抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染和调节气候的城市海绵体,实现了凤凰涅槃。
3.3 运用低影响开发技术,提高现有“海绵体”的质量
首先,在对煤炭型资源城市原有河流、湖泊等自然水系进行充分保护的基础上,同时对环境受到破坏和污染的“海绵体”通过生物、物理的手段进行生态修复,恢复“海绵体”生态功能和水文特征。其次,打造生物滞留设施、下沉式绿地、雨水花园、植草沟、屋顶绿化、透水铺砖等低影响开发设施,对雨水进行过滤、积存,补充城市地表水系和地下水,削减地表雨水径流,将雨水分散于海绵城市,缓解涝情,以削减径流峰值,防止内涝。运用低影响开发技术,对煤炭型资源城市棕地进行改造,将闲置的工业建筑打造成“海绵节点”,将道路打造成“海绵轴线”,融入城市“海绵平面”,最大限度的吸收、存蓄、渗透、净化和调节雨水,兼顾生态、经济、景观设计三者统筹协调,才能将棕地转变为生态良好、景观优美、社会效益高的城市“海绵体”。
海绵城市理念是在长期城市建设不断发现和解决问题过程中得出的,可以有效防止城市内涝、干旱的发生,并对改善煤炭资源型城市生态有重要意义。变废为宝,因地制宜,促进棕地生态恢复,充分利用现有资源,激活城市空间,将废弃土地转化为城市经济发展的积极要素,助力城市海绵城市建设,实现煤炭型资源城市由工业型城市向生态型海绵城市的嬗变。
[1] 王国荣.海绵城市理论及其在城市规划中的实践构想[J].山西建筑,2014,40(36):5-7.
[2] 俞孔坚.“海绵城市”理论与实践[J].规划研究,2015(6):126-136.
[3] 郝卫国.采煤沉陷区的嬗变——唐山南湖生态公园规划建设刍议[J].新建筑,2011(3):49-54.
[4] 霍海鹰.新型城镇化进程中资源枯竭型村镇生态植入研究[J].煤炭工程,2015(7):107-113.
[5] 张文忠.中国资源型城市的城镇化特征和发展路径选择[J].中国国土资源经济,2014(6):12-17.
Research on coal resources city brown field ecological transformation under the concept of sponge city
Huo Haiying Zhang Chen
(Architecture and Art School, Hebei Engineering University, Handan 056038, China)
This paper analyzed the ecological predicament of sponge city concept and current coal type resource city, proposed the method applied the sponge city concept to coal resource type city ecological transformation, and discussed from transformation of city construction concept, improvement of city cavernous quality and quantity aspects, aimed at combining with the coal type ecological city brown field ecological transformation and construction of sponge city, realized the brown field ecological transformation of coal ecological city.
sponge city, low impact development, coal resource city, brown field
1009-6825(2016)30-0193-02
2016-08-12
霍海鹰(1977- ),女,硕士生导师,教授,全国注册规划师; 张 琛(1988- ),男,在读硕士
TU201.5
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