采煤塌陷区湿地公园生态修复及其量化评估优化研究

尹鸿荷

（河南农业大学风景园林与艺术学院，郑州 450002）

湿地作为人类重要的生存环境之一，具有多样性的生态系统，湿地在净化空气、降低污染、调节雨洪、调节气候以及保持生物多样性上具有重要作用［1］。但是湿地容易受到自然灾害等突发事件的影响，如洪水、气候等因素的影响也可能形成湿地［2］。其中，人类对煤矿的开采也是形成湿地的主要原因之一。中国部分地区由于地下潜水位高，在年降水量较大时，采煤塌陷区易形成湿地景观，会对当地的生态环境造成一定破坏，影响当地居民的生活质量和城市的可持续发展［3，4］。目前，中国煤炭资源型城市已经将采煤塌陷湿地纳入新增用地中，并将该区域逐渐修复为湿地公园［5］。研究显示，采煤塌陷湿地在转变为湿地公园后，可以有效提升景观的多样性，修复生态环境，让湿地发挥自身的生态功能，保障城市生态安全［6］。目前，对采煤塌陷湿地的相关研究已经成为了当下环境保护关注的热点，对评价采煤塌陷湿地的可持续发展状况具有重要意义。因此，本研究以可持续理论和绩效理论为指导，构建了基于采煤塌陷湿地特征的湿地公园评价体系，以综合评价塌陷湿地公园的可持续发展状况，并以潘安湖国家湿地公园为例，对本研究提出的评价体系进行了验证，为采煤塌陷区湿地公园的可持续发展提供一定的理论依据。

1 采煤塌陷区湿地公园特征与评价体系的建立

1.1 采煤塌陷区湿地公园特征

采煤塌陷湿地的一种修复方式就是将该区域修复为湿地公园［7］。由于采煤形成的塌陷湿地通常离城市较近，故该区域居民活动频繁，需要充分挖掘地质特性，同时在游客的生活及消费方式之中融入生态资源，构建出符合当地特色的湿地景区，实现社会、生态及经济3 方面效益的协同发展［8］。

采煤塌陷区湿地公园的特征包括分布特征、空间特征、形态特征以及生态特征［9］。①分布特征。由于采煤塌陷区通常位于资源型城市的郊区，非常容易受到城市用地布局的影响。随着城市的不断扩张，采煤塌陷区分布类型可分为远郊型、近郊型和城区型。其中，远郊型和近郊型是采煤塌陷区的主要类型，但是这类地区通常经济发展较差，容易存在土地利用不合理等问题，对采煤塌陷湿地公园的修复和发展会造成一定的影响。②空间特征。随着中国城镇化进程的加快，采煤塌陷区湿地公园也会不断地扩大，并且交通等设施也会日益完善，逐渐成为城市的重要组成部分。③形态特征。由于受到地质、地形以及采煤形式等众多因素的影响，将湿地分为组团型、轴带型和集中型［10］。④生态特征。采煤塌陷湿地容易受到地表塌陷的影响，水文、地貌等条件也会受到影响，生态系统非常脆弱，生物物种、土地利用类型、生态系统均有可能发生变化，有必要辅以人工修复措施，帮助生态系统恢复平衡。

1.2 采煤塌陷区湿地公园评价体系构建

本研究从综合角度出发，分别从湿地公园的社会、经济、环境效益3 个方面来评价湿地公园的可持续发展状况。构建塌陷区湿地公园评价体系遵循的原则包括整体性原则、区域性原则、以人为本原则、定性定量相结合原则、容易获取及实践性原则［11］。评价指标的选取借鉴了景观绩效系列研究计划（LPS），选取了与特性相适宜的指标［12］。在进行指标选取时，需要考虑湿地自身的特征和演化规律，还要体现湿地公园的各种功能，同时要考虑公园与城市发展之间的关系，以可持续发展的态度来进行绩效评价指标筛选［13］。研究采用专家咨询法，并以发放调查问卷的形式，向在湿地研究领域具有丰富经验的专家征集意见，最终选取了15 个评价指标进行分类，如表1 所示。

表1 采煤塌陷区湿地公园绩效评价体系

在明确评价目标并确定评价体系后，需要构建成对比较阵，研究采用1～9 比较标度法与成对对比法对成对比较阵进行构造，重复操作，直到进行到最后一层，矩阵的标度如表2 所示。

表2 判断矩阵标度含义

然后对权向量进行计算和一致性检验。计算每个成对比较阵的对应特征向量和最大特征根，采用一致性的比率、指标以及随机指标进行权向量的一致性检验。如果通过了一致性检验，归一化后的特征向量就是权向量；如果未通过，则应对成对比较阵进行重新构造［14］。一般情况下有2 种求权重向量的算法，分别为和法与根法。和法是将对比矩阵A 的每一行元素进行求和，如式（1）所示。

式中，aij表示各元素；ϖi表示元素之和；n表示元素个数。再进一步对式（1）进行规范化处理，得到权重向量的计算公式如式（2）所示。

式中，w表示权重。

根法是将成对比较阵A 的每一行元素进行几何平均，如式（3）所示。

再进一步对式（3）进行规范化处理，可以得到权重向量的计算公式如式（4）所示。

判断对比矩阵的一致性，其表达式如式（5）所示。

式中，C.I.表示矩阵的一致性指标；λmax表示最大特征根；C.R.表示随机一致性指标；R.I.表示平均随机一致性指标。对组合权向量进行计算和一致性检验。对目标位于最下层的组合权向量进行计算，并进行组合一致性检验。如果通过了组合一致性检验，最终的决策可以依据组合权向量所得到的结果；如果未通过，则应该对成对比较阵进行重新构造，并保持较大的一致性比率。

通过以上分析，本研究确定了上下级间的关联权重，结果如表3 所示。

表3 采煤塌陷湿地公园绩效评价体系

1.3 采煤塌陷区湿地公园评价模型构建

为了能够更加直观地展示研究成果，本研究汇总了各指标的计算结果，得到绩效指数，进而综合判定采煤塌陷区湿地公园的绩效［15］。为了能够有效评价绩效结果，本研究构建了综合指数模型。首先，计算公园绩效产生的影响及作用的正、逆指标，分别如式（7）、式（8）所示。

式中，R表示指标参考值，F表示指标实际值，D+和D-分别表示正、逆指标的计算值。进一步计算采煤塌陷区湿地公园的绩效指数（BCD），如式（9）所示。

式中，Di表示指标评价指数；Wi表示指标权重。

其次，根据综合指数法计算公园绩效得分，进而进一步评价其可持续发展状况，采用优秀、良好、一般、较差4 个不同等级进行评价［16］。为了能够更好地得出湿地公园的综合评价结果，根据权重分别计算出评价因子在100 分情况下的实际分值。其中，“较差”为0～35 分，表示公园景观发展和生态均较差，生态结构破坏较大，生物种类单一，游客满意度非常低，经济效益非常差，没有对周边环境起到良性促进；“一般”为36～65 分，表示公园景观发展和生态均一般，生态结构较差，生物种类少，游客满意度较低，公园经济效益一般，对周边环境的良性促进作用低；“良好”为66～85 分，表示公园景观发展和生态均良好，生物种类较完整丰富，游客满意度较高，公园经济效益较高，对周边环境的良性促进作用较高；“优秀”为86～100 分，表示公园景观发展和生态均很好，生态结构很好，生物种类完整丰富，游客满意度非常高，公园经济效益非常高，对周边环境的良性促进作用非常高［17］。

2 采煤塌陷区湿地公园绩效案例评价

本研究以潘安湖国家湿地公园为例，采用采煤塌陷区湿地公园绩效评价体系将公园分为景观构成、水质、动物、植物以及非自然因素5 个要素。通过GIS 平台数字化潘安湖国家湿地公园内的各场地信息，可知潘安湖湿地以湖泊、河流、沼泽为主，湿地率在70%以上（图1）。

图1 潘安湖国家湿地公园构成

2.1 评价结果与分析

综合相关湿地专家的访谈结果对潘安湖国家湿地公园进行综合评分，绩效评价结果如表4 所示。潘安湖国家湿地公园绩效评价综合得分为80.74 分，属于“良好”等级，反映出该湿地公园的发展和生态均良好，生态结构良好，生物种类较完整丰富，游客满意度较高，公园经济效益较高，对周边环境的良性促进作用较高。但各准则层的具体得分差距仍然存在。

表4 潘安湖国家湿地公园绩效评价结果 （单位：分）

在准则层中，环境绩效的得分最高，为81.91 分。但指标层得分显示C2、C3 得分较低，说明植物选择和配置不合理，并未选择生命力强及适应性强的植物，以致一些植物的生长情况较差；同时，植物层次断层，且具有浓厚的人工痕迹，使得游客无法获得满意的体验；由于建成时间较短，生物与环境、生物与生物之间并未形成稳定的关系，容易引起食物链断裂的情况发生，进而破坏湿地内的动物多样性。社会绩效得分为78.43 分，具有“良好”的发展态势。但指标层得分显示C7、C8、C10 得分较低，说明公园缺乏多样性，降低了对游客的吸引力；游客旅游活动体验比较差，公园并未挖掘出该地区的传统文化，造成游客缺乏深刻的旅游体验；科普教育设施缺乏，尤其是对以往采煤历史的科普，无法完全抓住游客的注意力。经济绩效的得分为79.46 分，具有“良好”的发展态势。根据指标层得分结果可以看出，该公园并未明确自身的生态结构圈，也未密切联动周边环境；业态单调，并没有形成品牌效应，造成游客购买力较低。

2.2 建议

为了确保潘安湖国家湿地公园能够朝着可持续发展的方向发展，本研究对该湿地公园提出了以下建议。①生境营造优化策略。首先是水生境营造，对水体景观形式进行必要的丰富，包括结合池壁台阶、雕塑、山石、植物及铺地，同时丰富水面的开合变化，构建健康的水系统，加强入湖河道水质净化，进一步提升湿地水质净化能力；其次是湿地植被生境营造，对于陆生植物的选择和配置要符合当地的生态特征，而对于水生植物，要避免植物过度蔓延、植物串种现象发生，同时防治有害植物；最后要营造、优化、增建野生动物栖息生境。②人文景观优化策略［18，19］。首先是提升景观小品文化内涵，增设休憩设施，同时突出湿地公园特色，如与自然环境、文化符号结合等；其次是打造地域文化活动，包括以观光游览、休闲度假、工业旅游为主的3 个旅游阶段；最后是增加科普宣教设施，如增设观鸟楼、濒危植物观察廊、优化煤炭塌陷地展厅等。③景观发展空间优化策略。首先是提高周边环境质量，构建区域生态圈，同时扩展外部附属空间；其次是开发特色旅游产品，培养出能够制作旅游产品的人才队伍；最后是加强各途径宣传力度，建设线上官方网站，并充分发挥新媒体的作用，积极与其他旅游机构合作等。

3 小结

针对采煤塌陷区湿地的修复问题，研究了基于采煤塌陷区湿地特征的湿地公园评价体系的构建问题。研究结果显示，潘安湖国家湿地公园绩效评价结果处于“良好”水平，可持续发展态势良好。各二级指标存在一定的问题，生物多样性在采煤塌陷区湿地公园的环境效益欠佳；特色文化表现较差，游客对公园的认知较低；业态单一，并未在根本上推动周边经济的发展，经济效益体现不足。本研究结合潘安湖国家湿地公园现状，提出了生态环境营造、人文景观以及景观发展空间的优化策略。