采煤塌陷区湿地修复技术与景观设计研究——以徐州潘安湖国家湿地公园为例

中国矿业大学建筑与设计学院 刘天龙

苏州科技大学天平学院 程珊珊

江苏建筑节能与建造技术协同创新中心 季翔（通信作者）

作为我国重要的战略性能源，煤炭资源开发和利用为区域乃至全国的经济和社会发展提供了重要保障[1]。20 世纪众多煤炭资源持续大规模的开发，地层构造受人类活动干预发生了改变，加之部分地区地下水位较高引发外渗形成大小不一的湿地，自然生态景观格局因此遭到破坏。与之相似的大面积采煤塌陷区在全国有180 余处，因此采煤塌陷区湿地修复与景观设计是值得深入讨论的课题。

1 我国采煤塌陷区湿地的主要问题

我国采煤塌陷区修复和景观设计的实践较晚，较国外已有的成功治理经验偏少。长期以来，先破坏后治理的发展模式难以适应当前人们对生态、生产、生活空间的使用需求。伴随着新时代生态文明建设的进程，直面我国采煤塌陷区生态环境保护问题，是建设宜居环境的必由之路。

1.1 矿地矛盾较为突出

由于长期以来粗犷的资源开采方式，我国各地在矿业用地征迁补偿标准及地上地下用地权属等方面存在较多问题。较多农用地因煤炭开采塌陷后形成宗地，众多受采煤塌陷影响的农户未办理土地转用审批手续，由此引发的矿地矛盾逐渐凸显。

1.2 原有生境受到破坏

地质沉降致使原有生态环境造成不可逆的破坏，生物多样性下降。大部分塌陷区仍处于耕地恢复、矿山地质环境治理等单一整治修复模式，未考虑土地等资源的修复及后续的综合开发，修复规模效应不显着。

1.3 地方财政压力加大

我国东部平原位于高潜水区，地下水外渗形成大小不一的湿地在高潜水位矿区，大面积耕地成为塌陷区甚至是荒地，耕地面积严重受损。受能源开采限制的影响，绝大部分关闭煤炭矿山责任主体已经消失，并缺乏吸引社会资本投入的激励措施，塌陷区的治理工作给地方财政带来沉重的压力[2]。

2 采煤塌陷区湿地修复技术与景观设计的策略

2.1 规划统筹且制定科学方案

应对矿业资源开采与土地资源的利用进行科学预判和合理规划，充分尊重生态基地和自然地形，在减少对耕地破坏的同时实现“经济+绿色+生态”可持续的发展路径。制定合理的景观生态分析模型，在方案中突出生态安全格局对规划建设的控制和影响。根据塌陷区复合生态系统的特征，研究其生态敏感性、环境承载力等问题，从而进行全面科学地评估、分析、规划。但要全面了解湿地公园的文化历史、资源现状等，确保所恢复湿地的长期稳定发展。做到经济与生态保护相协调，建立健全湿地资源的挖掘与保护机制。

2.2 系统修复且倡导绿色发展

重视生态功能、生态结构系统的修复和综合治理，走出“先破坏后治理”的发展现状，根据塌陷区的地形地势、土壤类型、塌陷深度、水域面积等不同情况，采用塌陷地整治与生态修复相结合的方法。秉承“山水林田湖草”生命共同体的理念，将受到矿坑塌陷区影响的耕地或荒地，整治成生态“宜居、宜游、宜农、宜业”的高效农业示范区[3]。尊重湿地的自然演替规律，延续地域历史文脉，坚持最小干预原则，有助于形成浓郁的地方特色和良好的原生景观效果。

2.3 以人为本且维护生态权益

采用多元投资的生态运营模式，完善生态保护补偿机制。统筹推进“山水林田湖草”的一体化治理与保护，推进对煤炭资源开采和塌陷区防治技术的研究和应用。开展“治理修复+土地开发利用”相结合的新发展模式，将区域土地空间优化布局、矿区资源开发利用、生态环境整治相结合，探索“三位一体”融合发展的采煤塌陷区发展模式。

3 徐州潘安湖国家湿地公园修复技术与景观设计分析

3.1 项目概况

3.1.1 地理区位

江苏徐州潘安湖国家湿地公园位于徐州市贾汪区西南部（北纬34°21′33.45″～34°22′34.10″，东经117°21′5.52″～117°23′21.07″），总面积为466.7 公顷。规划区内地势平坦，河湖环抱，水草丰茂，湿地类型多样。湿地公园西侧紧邻青大路和京福高速，东侧为徐州至贾汪的快速通道，湖区水体与众多河流交错连接，且与206、310、104 国道相连，具有优越的水路交通条件和地理区位优势（图1）。

图1 区位分析图

3.1.2 湿地资源及建设现状

潘安湖采煤塌陷地是徐州市因采煤塌陷面积最大的区域，同时也是徐州市“三重一大”的重点建设项目之一。徐州市着力将其打造成为全国最具影响力的采煤塌陷区生态修复先行示范区，助力贾汪区的经济转型升级。

潘安湖采煤塌陷区湿地修复建设由三个阶段组成。前期是以土地整治为主要任务，远期通过生态修复和景观重塑来改善区域的生态和环境质量，最后植入产业要素、凸显地域文化特色，充分发挥区域的生态效益、社会效益和经济效益，为地域经济社会发展注入新的活力[4]（图2—图7）。

图3 2022 年潘安湖卫星图

图4 建设前土地利用分布图

图5 建设后土地利用分布图

图6 治理前潘安湖片区现状

图7 治理后潘安湖景观

3.2 潘安湖湿地修复技术分析

3.2.1 潘安湖湿地植被恢复规划

徐州潘安湖国家湿地公园属于自然演化和人类活动相互作用下的自然景观、农业景观及人居景观的组合。由此，湿地植被恢复规划需充分考虑自然地理特征及特色风貌的影响，充分尊重植物生长繁衍的习性。湿地生境包含水陆交错带和水域两部分，根据特殊的地理位置和不同的受损程度，应构建不同类型的湿地生态系统。

1）水陆交错带植被配置。水陆交错带是指常水位以上区域，是水陆要素衔接的纽带，具有明显的生态差异特征。过渡带的地理区位和特殊的环境要素致使空气湿度高、土壤松软且含水量高。结合滨岸不同的地理位置，通过种植河柳（Salix matsudana）、玉兰（Yulania denudata）、落羽杉（Taxodium distichum）、黑松（Pinus thunbergii）、池杉（Taxodium ascendens）等植被，丰富湿地滨岸景观，改善湿地土壤生境，提升湿地空间的异质性。湿地公园内水面丰富多样，湖泊、河流、塘池等构成独特的水域生态景观，形成多种滨岸植被恢复模式（表1）。

表1 水陆交错带植被配置模式

2）水生植物配置。水生植被带是位于常水位以下的区域，通过种植芦苇（Phragmites australis）、黑藻（Hydrilla verticillata）、香蒲（Typha orientalis）、槐叶萍（Salvinia natans）、菹草（Potamogeton crispus）等野生水生植物，丰富水景层次及趣味性，提高湿地的生态修复能力（图8）。

图8 潘安湖湿地植被主要分布图

3.2.2 潘安湖水生态恢复规划

影响潘安湖水生态健康的主要问题为：入湖河流存在水质污染的可能、潘安湖水循环动力较差、潘安湖生态系统脆弱及周边环境人为活动强度大等。一方面，工业污染物是潘安湖水体污染的主要成分，贾汪区内屯头河、不老河、运河（贾汪段）均属于有机污染型，平均综合污染指数为0.62，均达到IV 类水，而周边发电厂排放的粉煤灰对水体污染相当严重；另一方面，潘安湖由人工调控水位，导致河湖水位变化，若不适应水生植物的自然生长节奏，容易导致河湖水生植物退化严重，不利于维持湖泊、河流水的生态平衡。湿地公园动植物的整体配置将遵循食物链的完整性，向有利于湿地净化和鸟类资源增多的方向发展（图9）。

图9 水生态修复工程总体方案设计思路

1）水生植物多样性修复。构建健康水生态系统，可通过增加垂直分层，自上而下的“沉水植物—漂浮植物—挺水植物”的修复路径，形成多维度、多时空要素的生境系统。还可以通过配置耐水淹的乔木，包括池衫（Taxodium ascendens）、芦苇（Phragmites australis）、河柳（Salix matsudana）等，大量吸收水体中的富营养物质，从而降低水体中的TOC、TN、TP 值[5]。

2）水生动物多样性修复。人工干预修复建设新湿地公园，引进水生动物是生态回归的重要组成部分，且水生植物多样性修复能为其提供食物和庇护的场所，水生植物与动物多样性修复相结合，为湿地水生态系统营造的健康平衡的环境。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物。潘安湖水生动物多样性修复设计，首先是按照3：1 的比例投放以浮游植物为食的鲢鱼和鳙鱼；其次，投放鳜鱼、大口鲶鱼等肉食性鱼类，以控制其他野生杂鱼的生态数量；再次，可使用堆填的方法，建设人工湿地为湿地鸟类的栖息、繁衍提供适宜的生境，最终恢复种类繁多、数量庞大的湿地动物资源。最后，为防止因动植物快速繁殖而造成的污染问题，园区工作人员应定期打捞失活的动植物遗骸。

3.3 潘安湖湿地景观设计思路

潘安湖以建成全系列水上植被空间功能体系为核心，用水系串联景观、休闲、游憩、观光空间。下面分别从水体景观设计、生物景观设计、陆地景观设计三方面进行探讨（图10、图11）。3.3.1 水体景观设计

图10 潘安湖景观设计

图11 潘安湖景观节点设计

水体景观规划设计首先是内外循环的协调统一。潘安湖湿地公园湿地水体与不老河及运河（贾汪段）相连接，外部江河水体可对湿地进行补充。其次，湿地内部的低洼地势、水渠、水荡等微型集水单元，为湿地内水循环提供保障。

3.3.2 陆地景观设计

陆地景观设计的核心在于打造景观中心和滨水驳岸。在面状空间设计上，利用植物特性结合不同配置形式，形成围合和开敞的异质空间。在线状空间设计上，结合湿地自然驳岸形态的弯曲之势，设计亲疏有度的滨水驳岸景观。在点状空间设计上，选取高大苍老的乔木、建筑物或构筑物，创造视觉中心和景观节点。

3.3.3 生物景观设计

湿地野生动物，尤其是鸟类物种的多样性，是衡量湿地生态环境修复质量的关键，也是构成湿地景观的重要环节。公园东北部湿地保育区分布有大面积的池杉林，是鸟类重要的栖息地，特别是夏季的鸣声婉转响亮。在西南部恢复区的西泽湿地，生物种类较为丰富，可以作为鸟类和两栖类的栖息地，公园中部的恢复区上有三个面积较小的岛屿，并设置部分乱石堆及将地表改造成凹凸不平状，作为爬行类动物的栖息地。同时，在生物景观设计中要尊重野生动物的习性，为游客提供远距离观鸟器材和场地，减少人为活动对环境的干扰。

4 结语

目前我国已有较多采煤塌陷地生态修复的实践案例，对塌陷区水生态系统及生态修复的关键技术研究仍存在不足，缺乏针对不同技术下修复效果评价的研究。在未来的采煤塌陷区规划设计工作中，还需要进一步了解生态系统演变趋势及驱动机制，明确采煤塌陷区生态修复和景观治理的技术路径和评价机制。