基于稳定化评估的垃圾填埋场再利用建设适宜性决策机制构建与应用

向双斌

郑晓笛*

闫 晶

2010年由王久良拍摄的纪录片让“垃圾填埋场”这一特别的基础设施闯入中国大众视野之中，引起媒体与政府有关部门的持续关注。影片冲击性地让人们感受到垃圾填埋场对城市环境的威胁，开启了“垃圾围城”解困的探索之路。10年以来，随着城市固废系统不断完善，“垃圾围城”困局逐渐缓解，然而，由于长期超负荷运作，大量城市垃圾填埋场库容提前饱和，已经或即将进入封场闲置状态，新的挑战接踵而至。一方面，随着城市规模的不断扩张，原位于近郊的垃圾填埋场与城区的距离被逐渐拉近[1]，部分垃圾填埋场甚至与城市居住区仅一墙之隔，安全隐患巨大，引发一系列“邻避”①问题[2]。另一方面，城市发展模式由增量向存量转变，城市建设用地日益紧张，垃圾填埋场等棕地的空间再利用潜力亟待挖掘[3]。垃圾填埋场再生已成为城市生态修复实践的热点，对城市可持续发展意义重大。

由于垃圾填埋场的污染具有复杂性、动态性与长期性[4]，其再利用存在诸多限制与挑战。《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》(GB/T 25179—2010)明确了垃圾填埋场再利用需以“垃圾填埋场稳定化”②为判定基本要求。因此，为实现垃圾填埋场价值最大化再利用，需厘清垃圾填埋场各个时期的稳定化状态特征，做出评估并提出不同稳定化状态下的垃圾填埋场再利用策略，从理论层面指导土地的安全再利用[5]。

风景园林作为垃圾填埋场再生研究的主要学科之一[6]，十分重视与环境工程及其他学科交叉合作，并以此不断拓新理论视野和实践策略[3]。Ayala等基于垃圾填埋场稳定化状况对其场地再利用功能进行预判研究[7]；郑晓笛提出棕色土方概念，根据垃圾填埋场新老填埋区稳定化差异性提出空间再利用策略[4]；Kate Kennen等利用植物生化作用特质，提出应对垃圾填埋场污染的植被生态修复技术工具箱[8]；陈金平将环境治理与生态修复技术整合，根据稳定化程度提出不同稳定化阶段的修复与再利用综合指南[9]；周聪惠等结合国内外实践经验，从环境、空间和设施三方面入手，提出垃圾填埋场再生公园规划设计策略体系[10]。总体而言，大部分研究已关注到垃圾填埋场中不同区域存在较大的稳定化差异，并提出针对不同稳定化程度的再利用技术与策略。但多数研究在实践层面存在一定局限性。一方面，缺少与环境工程专业的协同合作，垃圾填埋的稳定化程度仅根据封场年限和沉降、气味等定性特征进行判断，定量研究较少，导致工程实用性较低。另一方面，缺少高精度栅格化的垃圾填埋场稳定化评估，多以垃圾填埋场大功能分区为单元进行评估，忽略各区域内的场地差异性，导致垃圾填埋场再利用价值未能被充分挖掘。

本文旨在从风景园林与环境工程跨学科合作视角出发，基于垃圾填埋场稳定化评估研究，筛选核心评估指标，挖掘评估指标的空间栅格属性，评估垃圾填埋场稳定化空间格局，进而结合场地中景观资源条件和土地资源条件，构建再利用建设适宜性空间格局，辅助修复适宜性决策和再利用适宜性决策，形成反馈协调机制，促进垃圾填埋场再利用价值最大化。

1 垃圾填埋场稳定化空间格局评估

垃圾填埋场稳定化是涉及物理、化学、生物反应的漫长多阶段复杂过程[11]，虽然目前稳定化评估尚未形成一套统一的指标体系，但相关研究已提供较翔实的资料基础和较成熟的方法理论[12]，主要涉及垃圾成分、渗滤液、填埋气和表面沉降四方面因子[13-18]。

1.1 稳定化评估指标体系

本文在已有研究的基础上，依托实践数据比对，与一线环境工程师深入采访交流后，结合垃圾填埋场环境特征，筛选出4类核心影响评价指标：生物可降解物含量(BDM%)、生化耗氧量比(B/C)、甲烷百分比含量(CH4%)和表面沉降率。

由于不同地区、不同类型的垃圾填埋场稳定化情况差异较大[1]，本文结合垃圾填埋场地基承载力、气候带、坡度等空间影响因素综合分析，并以核心因子的通用性、稳定性、准确性、可操作性为判断标准，基于YAAHP平台，运用层次分析法进行决策权重赋分(图1、2)，最终构建稳定化评估指标体系(表1)。

图1 稳定化权重交互分析

图2 稳定化指标权重灵敏度分析

表1 稳定化核心指标因子评估体系

1.2 稳定化评估指标的空间栅格属性

垃圾填埋场稳定化评估指标是场地环境表征数据的集中体现，因此评估指标的空间属性可依托于“污染状况调查”③坐标数据进行赋值。根据《建设用地土壤污染状况调查技术导则》(HJ 25.1—2019)规范要求，污染调查分为场地调查和采样钻井调查2个部分。场地调查主要包括垃圾填埋场运维记录、沉降监测记录等，赋予宏观视角下沉降率指标的空间栅格属性。采样钻井调查主要以采集土壤污染数据为主，依托在40m×40m级以上的栅格网络结构布置的采样钻井，赋予微观视角下BDM%、CH4%和B/C指标的空间栅格属性。

1.3 稳定化的空间格局

垃圾填埋场稳定化的空间格局评估是基于评估指标中环境风险与空间属性的叠合分析的结果。主要技术流程为依托ArcGIS工作平台，以垃圾填埋场调查采样钻井的坐标数据构建空间栅格网络，并根据“污染状况调查报告”赋予各钻井点位相关参数，结合稳定化评估指标体系演算，最终得到垃圾填埋场稳定化空间格局(图3)。

图3 稳定化空间格局评估技术流程

2 垃圾填埋场建设适宜性决策机制构建

垃圾填埋场建设适宜性的探讨始于20世纪末美国的棕地修复治理历程，其主要目标在于根据场地的污染程度确定正确的处理方式[19]。在我国，建设适应性已成为评价土地开发利用的一项重要基础工作，具有确定土地最适宜用途、调控景观与城市关系的重要作用[20]。本文关于垃圾填埋场建设适宜性主要是指垃圾填埋场空间再利用与稳定化程度之间的协调性，通过构建垃圾填埋场再利用建设适宜性决策机制，旨在实现场地再利用价值最大化的同时，搭建环境工程与风景园林专业协同合作的桥梁。

再利用建设适宜性机制是以建设适宜性空间格局为基础，进行修复适宜性决策和再利用适宜性决策，并根据决策结果反馈调整上一阶段建设适宜性空间格局的过程，以保证安全建设为前提，实现垃圾填埋场再利用价值最大化为目标。主要包括以环境工程为主导的修复适宜性决策和以风景园林为主导的再利用适宜性决策2个阶段(图4)。

图4 垃圾填埋场建设适宜性决策机制

2.1 修复适宜性决策

垃圾填埋场修复技术是人工介入改变场地稳定化程度的关键技术手段，当前国内外通用的垃圾填埋场修复技术主要包含规范式封场、开挖转运、开挖筛分、好氧修复(加速稳定化)4类技术(表2)。由于不同修复技术的稳定化治理周期、投资、实施难度、遗留问题及再利用统筹考虑等方面存在较大差异[21]，需根据垃圾填埋场现状条件与再利用定位进行综合评估决策。

表2 填埋场修复技术比选

修复适宜性决策技术路径是在稳定化空间格局的基础上，结合场地中景观资源与土地资源条件，以资源充分利用为导向，构建面向再利用的建设适宜性空间格局，进而通过对比稳定化空间格局与建设适宜性空间格局的差异，选取适宜的修复技术。其中，垃圾填埋场的景观资源和土地资源主要包括社会经济、文化科普、大地艺术和生态环境四方面[22-25]。为保证垃圾填埋场再生工程的可实施性，需根据修复技术进行可行性验证，决策出建设适宜性较高的修复技术方案。

2.2 再利用适宜性决策

垃圾填埋场再利用适宜性决策是在修复适宜性决策的基础上进行的，根据修复后的垃圾填埋场稳定化空间格局，依托国内外实践案例总结出再利用模式策略集(表3)，对不同适宜性强度的各空间尺度栅格进行功能代入，形成分级、分区、分期的再利用规划，指导垃圾堆体空间规划布局。其中，根据再利用规划方案与建设适宜性模型空间栅格耦合的差异程度，决策优化调整修复技术方案，以达成垃圾填埋场再利用潜力充分挖掘的目标。

表3 垃圾填埋场建设适宜性策略集

3 应用研究——以北京市北神树垃圾填埋场为例

北神树垃圾填埋场位于北京市五环外的亦庄新城开发区，距离城市中心16km，总占地面积约31.6hm2。其中，填埋堆体占地面积28hm2，填埋高度54m，分为6级平台，是北京最早一批建设的卫生垃圾填埋场。填埋场运维历程分为建厂填埋(1995—2010)、扩容填埋(2010—2014)与封场维护(2014至今)3个阶段。按作业时序分为12个填埋区，其中1～6区为老填埋区，平均填埋时长约15.5年；7～12区为新填埋区，平均填埋时常约为6.8年(图5)。2019年起，北神树垃圾填埋场生态修复工程的规划设计实践正式启动。

图5 北神树垃圾填埋场运维历程与空间特征

3.1 场地规划定位解析

结合区域现状条件，逐级解析北神树垃圾填埋场在《亦庄新城规划(国土空间规划)(2017—2035年)》上位规划中功能结构、风貌格局、绿地系统和城市空间视廊的目标定位(图6)。总体而言，北神树垃圾填埋场生态修复后旨在依托北京南城平原山岳的空间优势，成为城市重要的观景制高点，构成北京天际线的重要组成部分，同时也是亦庄新城唯一一处自然公园与城市地标叠合的节点。

图6 北神树垃圾填埋场现状条件与上位规划解析图

3.2 稳定化空间格局评估

稳定化空间格局评估工作始于北神树垃圾填埋场生态修复可行性研究阶段，依托《北神树垃圾卫生填埋场生态修复试点项目可行性研究报告》场地污染状况调查报告中的采样钻井空间点位坐标和采样钻井点位中垃圾成分、渗滤液、填埋气和表面沉降数据，依据稳定化评估指标体系，进行北神树垃圾填埋场稳定化空间格局评估(图7)。评估结果显示，垃圾填埋堆体空间稳定化状态存在明显差异，稳定区呈片区状网络分布于堆体南侧3层以下和北侧1层以下；趋于稳定区呈环状和带状穿插于堆体2层以上的中心区域；不稳定区主要集中在堆体4层以上，呈点块状随机分布，点块之间存在较多间隙。总体而言，堆体近一半的空间已处于稳定状态，不稳定状态空间相对稀疏，趋于稳定状态空间呈带状和片状分布，且联系稳定区和不稳定区，修复后具有较大再利用潜力。

图7 北神树垃圾填埋场稳定化评估流程(注：采样钻井布置图来源于《北神树垃圾卫生填埋场生态修复试点项目可行性研究报告》)

3.3 再利用建设适宜性机制构建

再利用建设适宜性研究紧接在北神树垃圾填埋场可行性研究之后的方案设计阶段进行，是依托于北神树垃圾填埋场稳定化空间格局，结合场地景观资源与土地资源综合评估，形成再利用建设适宜性空间格局进行修复适宜性决策和再利用适宜性决策的过程(图8)。决策过程中，垃圾填埋场修复技术方案根据再利用建设目标进行多轮技术调整，从以初期经济效益为优先的规范性封场，调整为以城市眺望系统建立的再利用愿景为 目标，在垃圾堆体北侧及中部顶层区域采用好氧修复技术，使场地稳定化程度符合再利用建设适宜性空间格局，进而结合垃圾填埋场建设适宜性策略集，根据场地空间特征进行功能结构布局，最终确定空间再利用分级、分区、分期规划，生成场地再利用总体规划方案(图9)。

图8 北神树垃圾填埋场建设适宜性决策机制构建

图9 北神树垃圾填埋场再利用分级、分区、分期规划与总体规划平面图

4 结语

“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”是当下中国发展的时代目标，《美丽中国建设评估指标体系及实施方案》已明确提出了“空气清新、水体洁净、土壤安全、生态良好和人居整洁”④5项要求，垃圾填埋场再生对于城市可持续发展的价值与意义日渐凸显。由于垃圾填埋场稳定化过程复杂多变，修复治理与再利用涉及环境工程和风景园林两大学科，当前的再生过程易存在前后脱节、场地潜力难以被充分挖掘等问题。

本文基于跨学科视角，通过对大量文献与案例进行分析总结，依托实践项目中与环境工程师的深度协同合作，提出风景园林与环境工程跨学科合作视角下的垃圾填埋场稳定化空间格局评估技术流程，构建建设适宜性评估机制，并以北京市北神树垃圾填埋场为例进行实践验证，以期为垃圾填埋场再生工作的高效开展提供新的技术策略方法，为同类型棕地再生研究与实践的拓展提供借鉴与指引。

注：文中图片除注明外，均由作者绘制。

致谢：感谢清华大学王玉鑫、吴熙、张智、姚鸿飞、张鹏飞、丛容提供的帮助；感谢北京市市政工程设计研究总院刘彦琢、刘晓函、刘力、郝慧铭、王凯楠、雷雨晴在技术规范指导方面的付出与贡献。

注释：

① 邻避效应为英译词，“NIMBY”全称为“Not in My Back Yard”，即“不要建在我家后院”，指由邻避设施选址、建设或运营而引发的地方冲突的现象。

② 《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》(GB/T 25179—2010)定义，垃圾填埋场稳定化是垃圾场封场后，垃圾可生物降解成分基本降解，各项监测指标趋于稳定，垃圾层沉降符合场地稳定化利用判定要求的过程。

③ 《建设用地土壤污染状况调查技术导则》(HJ 25.1—2019)定义，土壤污染状况调查指采用系统的调查方法，确定地块是否被污染及污染程度和范围。

④ 2020年2月28日国家发展改革委关于印发《美丽中国建设评估指标体系及实施方案》，开展美丽中国建设进程评估工作，其中包含5类大指标和22项具体指标。