程琳琳，劉曇曇，楊麗鈴，張　也，詹佳琪，黃　婷，劉　華，劉　梅

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083)

0　引　言

作為基礎(chǔ)能源的供應(yīng)地，礦業(yè)城市為我國經(jīng)濟社會發(fā)展做出了突出貢獻。但由于長期的資源開采，這些城市的生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，產(chǎn)生了大量的礦業(yè)廢棄地，同時由于資源衰減或規(guī)劃等原因，這些城市亟需產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]。因此，如何合理治理、修復(fù)并永續(xù)利用礦業(yè)城市的礦業(yè)廢棄地，成為學(xué)術(shù)界、政府以及公眾等各方關(guān)注的焦點。許多發(fā)達國家對礦業(yè)廢棄地的治理非常重視，開創(chuàng)了一系列的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，如客土噴播法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法等[2]。美國是最早對礦業(yè)廢棄地進行生態(tài)修復(fù)的國家，其生態(tài)修復(fù)的主要方式包括“傳統(tǒng)概念上的生態(tài)修復(fù)”和“師法自然生態(tài)修復(fù)法”[3]。如Micheal P R等[4]借助3S技術(shù)，在綜合考慮礦區(qū)自然條件、土地利用和社會需要的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種近似自然地理形態(tài)的生態(tài)修復(fù)模型來提高礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和景觀可觀賞性。我國在礦業(yè)城市礦業(yè)廢棄地修復(fù)和再利用方面的研究也取得了一些成效：胡振琪等[5]分析了人工修復(fù)、自然修復(fù)和自修復(fù)及其相互關(guān)系，因地制宜地采用相應(yīng)的修復(fù)對策，提出了成本效益型礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)戰(zhàn)略；白中科等[6]以平朔礦區(qū)為例，總結(jié)了礦區(qū)土地復(fù)墾與復(fù)墾土地再利用的特色和經(jīng)驗，設(shè)計了“黑色+綠色”雙輪驅(qū)動循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)；羅繼霞[7]研究了廢棄礦區(qū)土壤修復(fù)技術(shù)、植被修復(fù)技術(shù)、景觀修復(fù)技術(shù)等；高懷軍[8]利用和諧度評價、結(jié)構(gòu)方程模型、多元統(tǒng)計分析等多種量化分析方法，提出了適用于礦業(yè)城市采礦廢棄地生態(tài)修復(fù)和再利用的“區(qū)域環(huán)境、經(jīng)濟、社會和諧發(fā)展”解決方案；程琳琳等[9]以北京市門頭溝為例，在分析了礦業(yè)廢棄地的損毀類型及分布的基礎(chǔ)上，提出了礦產(chǎn)資源型城市礦業(yè)廢棄地優(yōu)化再利用對策。但綜觀現(xiàn)有的研究，多集中于廢棄地的生態(tài)修復(fù)方面，而從系統(tǒng)性角度延伸至如何實現(xiàn)礦業(yè)廢棄地再利用與區(qū)域經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)發(fā)展的研究尚少，僅有少數(shù)學(xué)者從區(qū)域尺度對礦業(yè)廢棄地的優(yōu)化再利用進行了研究[10-12]，但沒有與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的大背景相結(jié)合。經(jīng)過修復(fù)后的礦業(yè)廢棄地，一般都處于產(chǎn)業(yè)空白地帶，如何實現(xiàn)礦業(yè)廢棄地的再利用與礦業(yè)城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型相結(jié)合，是推進礦業(yè)城市可持續(xù)發(fā)展的重要論題。

北京市門頭溝區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，曾是北京的能源基地?！侗本┏鞘锌傮w規(guī)劃(2004～2020年)》中將門頭溝區(qū)確定為“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”，是北京市生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展帶的重要組成部分。隨著該功能定位的確定，礦山相繼關(guān)停，產(chǎn)生了大量的礦業(yè)廢棄地。因此，本文將以北京市門頭區(qū)為例，從區(qū)域?qū)用妫⒆闫涫锥肌吧鷳B(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”這一重要的功能定位，探討產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型城市礦業(yè)廢棄地利用開發(fā)模式和戰(zhàn)略。

1　門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地利用現(xiàn)狀

門頭溝區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，有煤炭、玄武巖、頁巖礦、鐵、石灰?guī)r、花崗巖等。礦業(yè)廢棄地的類型有煤礦廢棄地、采石場廢棄地、石灰礦廢棄地、灰窯廢棄地、采沙廢棄地等，其中，煤礦廢棄地是主要的廢棄地類型，因此，本文主要對煤礦廢棄地進行分析。

1.1　煤礦廢棄地數(shù)量變化趨勢

煤礦廢棄類型包括煤矸石壓占、塌陷坑、廢棄房屋壓占等。門頭溝區(qū)煤礦廢棄地面積從2006年的244.34 hm2，下降到2014年的41.02 hm2，8年間面積減少了83.21%。2006～2010年門頭溝煤矸石壓占地減少了71.09 hm2，塌陷地減少了3.42 hm2，房屋廢棄地增加了64.20 hm2， 2010～2014年門頭溝煤矸石壓占地、塌陷地和房屋廢棄地都處于減少趨勢，具體見圖1。綜合煤礦廢棄土地數(shù)量變化狀況，2006～2014年門頭溝區(qū)煤矸石壓占地和塌陷地面積一直處于減少趨勢，煤矸石壓占地及塌陷地得到了一定的整治。

圖1　2006～2014年煤礦廢棄地變化情況

1.2　煤礦廢棄地的利用方向

將門頭溝區(qū)2006年煤礦廢棄地分布圖與2010年煤礦廢棄地分布圖進行Intersect操作，得到2006～2010年未變化煤礦廢棄地分布圖；然后用2006年煤礦廢棄地分布圖和與2006～2010年未變化煤礦廢棄地分布圖進行Erase操作，得到2006～2010年減少的煤礦廢棄地分布圖；最后，將2006～2010年門頭溝區(qū)減少的煤礦廢棄地與2010年門頭溝區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖進行Overlay操作，得出2006～2010年門頭溝區(qū)煤礦廢棄地的利用方向。同理，得出2010～2014年門頭溝區(qū)煤礦廢棄地的利用方向，流程見圖2。

2006～2010年門頭溝區(qū)煤礦廢棄地主要復(fù)墾利用為灌木林地，利用面積所占比例為41.57%，通過煤礦廢棄地的挖潛，共挖潛出建設(shè)用地的面積比例為27.2%；2010～2014年門頭溝區(qū)煤礦廢棄地主要復(fù)墾利用為灌木林地，利用面積所占比例為85.02%，通過煤礦廢棄的挖潛，共挖潛出建設(shè)用地的面積比例為5.05%。2010～2014年與2006～2010年相比，門頭溝區(qū)煤礦廢棄地復(fù)墾利用為灌木林地的面積比例增長幅度最大，增長幅度為44.45%；復(fù)墾利用為建設(shè)用地、果園、旱地等的比例在減少，減少幅度分別為22.15%、6.35%、4.88%，具體見表1。經(jīng)多年的植樹造林和生態(tài)修復(fù)，煤礦廢棄地的植被覆蓋度得到了提高，但建設(shè)用地結(jié)構(gòu)不盡合理，沒有保障產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展用地，從總體來看，其再利用狀況與門頭溝“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的功能定位和發(fā)展要求還有差距。

圖2　門頭溝區(qū)獲取煤礦廢棄地的利用方向流程圖

土地利用類型2006～2010年各地類利用面積所占比例/%2010～2014年各地類利用面積所占比例/%所占比例變化幅度/%風(fēng)景名勝及特殊用地1.280.02-1.26公路用地8.430.00-8.43溝渠3.020.12-2.89灌木林地41.5785.0243.45果園6.880.53-6.35旱地5.280.40-4.88建制鎮(zhèn)17.495.03-12.46其他草地4.871.42-3.44其他林地4.911.33-3.58有林地6.286.12-0.16總計100.00100.00-1.26

2　門頭溝生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)的發(fā)展?jié)摿Ψ治?/h2>

選取2006～2015年門頭溝區(qū)的區(qū)域GDP總量、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值等數(shù)據(jù)，分別計算出2006～2010年、2010～2015年門頭溝第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的區(qū)域經(jīng)濟增長量，具體情況見圖3。

圖3　2006～2015年門頭溝區(qū)“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值基本情況

第一產(chǎn)業(yè)是人類社會的衣食之源、生存之本，是國民經(jīng)濟中最基本的物質(zhì)生產(chǎn)部門[13]。從經(jīng)濟總量的產(chǎn)業(yè)構(gòu)成來看，2006～2010年門頭溝區(qū)第一產(chǎn)業(yè)為區(qū)域經(jīng)濟增長量貢獻6 823萬元，貢獻率為1.83%；2010～2015年第一產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值增長量呈現(xiàn)負值，產(chǎn)值減少了5 636萬元，占區(qū)域經(jīng)濟增長總量的0.98%。由此可見，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值所占經(jīng)濟總量的比重越來越小，其基礎(chǔ)性作用逐漸被削弱。

第二產(chǎn)業(yè)是拉動國民經(jīng)濟發(fā)展的引擎，在發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟方面具有極其重要的支撐作用[13]。2006～2010年門頭溝區(qū)第二產(chǎn)業(yè)為區(qū)域經(jīng)濟增長量貢獻179 826萬元，貢獻率為48.20%；2010～2015年第二產(chǎn)業(yè)為區(qū)域增長量貢獻252 653萬元，貢獻率為43.82%。第二產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟增長量在門頭溝區(qū)域經(jīng)濟增長總量中所占的比重較第一產(chǎn)業(yè)有很大幅度地提升。隨著門頭溝區(qū)被定位為“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”，第二產(chǎn)業(yè)要向輕型化、集約化無害化的方向發(fā)展，其在生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)會逐漸失去發(fā)展優(yōu)勢。

2006～2010年第三產(chǎn)業(yè)為區(qū)域經(jīng)濟增長總量貢獻186 420萬元，貢獻率為49.97%；2010～2015年第三產(chǎn)業(yè)為區(qū)域增長量貢獻329 580萬元，貢獻率為57.16%。隨著國民經(jīng)濟的日益發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)正逐漸成為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的主要力量，所占比重越來越高。第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展在促進涵養(yǎng)區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，緩解勞動力就業(yè)，提高人民生活水平方面發(fā)揮重大作用。

由以上分析可知，門頭溝“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的發(fā)展?jié)摿υ诘谌a(chǎn)業(yè)。隨著生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)環(huán)境的逐步改善，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)要以保護生態(tài)環(huán)境為前提,完善以生態(tài)旅游業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的綠色產(chǎn)業(yè)體系，因地制宜地開發(fā)多樣化的服務(wù)產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，增大旅游業(yè)收入在GDP中所占的比重，并與第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

3　國內(nèi)外礦業(yè)城市廢棄礦業(yè)用地的再利用模式

隨著各國經(jīng)濟的高速發(fā)展，礦業(yè)廢棄地與城市經(jīng)濟、社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益激化，各國都在積極探索廢棄礦業(yè)用地的再利用模式，以解決社會矛盾和實現(xiàn)城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，通過分析國內(nèi)外優(yōu)秀礦業(yè)廢棄地改造案例，總結(jié)出國內(nèi)外礦業(yè)城市廢棄礦業(yè)用地的再利用模式大致分為復(fù)墾種植模式、建設(shè)用地模式、生態(tài)旅游模式。

3.1　復(fù)墾種植模式

德國萊茵地區(qū)對露天礦業(yè)廢棄地進行復(fù)墾是將剝離的表土單獨存放做復(fù)墾表土，把沙石和電廠的粉煤灰等廢料直接回填到采坑至復(fù)墾設(shè)計高度，在表層覆蓋一層表土，先種植能改善土壤肥力的豆科牧草，再根據(jù)不同的生態(tài)環(huán)境進行不同樹種的混合種植[14]。我國山西省平朔礦區(qū)采用了“既造林，又造地”的模式，在斜坡、面積狹小的平盤、排土厚度不足1 m的地帶栽種油松、沙棗、榆樹、柳樹、新疆楊等樹種；在面積較大，視野開闊，便于機械化作業(yè)，土層厚度在1～1.5 m的地帶造地[15]，既改善了生態(tài)環(huán)境，也取得了經(jīng)濟效益。很多礦山在開采過程中都會破壞林草地，進行復(fù)墾時首先運用廢棄地充填恢復(fù)技術(shù)和對生態(tài)系統(tǒng)土壤層的恢復(fù)技術(shù)恢復(fù)礦業(yè)廢棄地的地形地貌，在此基礎(chǔ)上因地制宜地采用工程措施和生物措施恢復(fù)植被，從而使廢棄礦區(qū)兼得生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益。

3.2　建設(shè)用地模式

日本大阪淡路島廢棄采石場充分利用其地形空間和現(xiàn)有資源開發(fā)成集會議、酒店、餐飲、娛樂等組成的休閑綜合體[16]。安徽銅官山銅礦利用采空場建成地下水庫，避免建地面水庫而占用耕地[17]。礦業(yè)廢棄地可以被重新利用為多種用途，針對地質(zhì)條件穩(wěn)固、采空區(qū)體積大的廢棄地下礦山可開發(fā)為貯水庫、地下倉庫、貯油、氣等多種用途倉儲建設(shè)用地；具有歷史文化價值的礦業(yè)廢棄地可改造成研究中心、檔案館、博物館等如大冶古銅礦遺址博物館。對于礦區(qū)周圍已經(jīng)穩(wěn)定的廢棄礦坑(場)可進行分層壓實和煤矸石充填用作廣場綠地用地或交通用地，有效地減少了占用優(yōu)良土地。

3.3　生態(tài)旅游模式

英國“伊甸園”這一大型植物展覽園就是利用高科技手段，將廢棄礦坑改造成為具有科研、旅游、產(chǎn)業(yè)價值的植物景觀主題公園[18]。我國唐山南湖公園是將煤礦開采形成的沉降區(qū)、塌陷坑經(jīng)過生態(tài)化改造建成的城市生態(tài)公園。依靠礦業(yè)廢棄地發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)，是近年來礦業(yè)廢棄地土地利用開發(fā)的主流方向。在礦業(yè)廢棄地發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)，重點建設(shè)可分為三個領(lǐng)域：①水上公園型，可在水質(zhì)好、水面闊的塌陷區(qū)岸邊種植園林和建設(shè)亭閣；②森林公園型，對于地質(zhì)條件復(fù)雜且靠近市區(qū)的塌陷地可改造成生態(tài)園林；③綜合開發(fā)型，利用廢棄礦區(qū)特有的自然景觀、人文景觀優(yōu)化礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，促進礦區(qū)生態(tài)、社會、經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展[19]。

4　門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地開發(fā)利用模式和戰(zhàn)略

門頭溝區(qū)作為北京的綠色屏障以及重要的水源保護涵養(yǎng)區(qū)，不宜進行大規(guī)模的土地開發(fā)。生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)的功能定位為推進全區(qū)土地利用方式轉(zhuǎn)變確立了指導(dǎo)方向。針對門頭溝區(qū)廢棄地利用的現(xiàn)狀和主要問題，立足其“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”這一功能定位，結(jié)合國內(nèi)外礦業(yè)廢棄地利用模式的分析，生態(tài)旅游模式是適合其發(fā)展的主要開發(fā)利用模式，應(yīng)依托土地利用布局優(yōu)化戰(zhàn)略、土地替代功能戰(zhàn)略、生態(tài)修復(fù)再造戰(zhàn)略，推動門頭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

4.1　礦業(yè)廢棄地開發(fā)利用模式

4.1.1生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游模式

在做好原有礦區(qū)土地復(fù)墾的基礎(chǔ)上，根據(jù)門頭溝區(qū)的自身條件形成生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游開發(fā)重點，如加快發(fā)展特色林果業(yè)，加大荒山治理、植被恢復(fù)。結(jié)合門頭溝區(qū)當?shù)靥厣r(nóng)產(chǎn)品種植如京白梨、薄皮核桃，形成規(guī)模穩(wěn)定、具備生產(chǎn)、采摘、觀光為一體的采煤區(qū)農(nóng)游一體化發(fā)展模式，形成以游促農(nóng)的特色林果業(yè)和生態(tài)旅游業(yè)共同發(fā)展的局面。

4.1.2礦業(yè)工業(yè)旅游模式

礦區(qū)是進行科學(xué)教育的主要場所，利用礦區(qū)的科普教育價值發(fā)展礦業(yè)工業(yè)旅游主要是以礦區(qū)博物館的形式向公眾展示礦業(yè)文化。以保護礦區(qū)工業(yè)遺址為核心，將礦區(qū)的生產(chǎn)和工作景觀與其周圍的自然人文環(huán)境相結(jié)合進行景觀再造使其符合旅游者審美，同時也改善了廢棄礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

4.1.3自然資源旅游模式

該模式位于山區(qū)的廢棄礦業(yè)地本身暫不具有旅游價值，但山區(qū)豐富的自然資源彌補了其在自然資源旅游方面的缺陷[20]。門頭溝區(qū)地處北京市西部郊區(qū)，地貌類型以山地為主，平原面積很小。長久以來，她就以其雄奇的山峰、秀美的水色被譽為“古老而美麗的山川”。礦業(yè)廢棄地經(jīng)過修復(fù)后可與這些自然資源相結(jié)合，通過觀光旅游的模式創(chuàng)造社會效益和經(jīng)濟效益。

4.2　礦業(yè)廢棄地開發(fā)利用戰(zhàn)略

4.2.1生態(tài)修復(fù)再造戰(zhàn)略

構(gòu)建礦區(qū)生態(tài)修復(fù)建設(shè)體系，實現(xiàn)礦業(yè)廢棄土地的生態(tài)景觀功能。合理利用門頭溝區(qū)現(xiàn)有的自然資源、農(nóng)產(chǎn)品資源、生物資源發(fā)展林藥種植模式、林菌種植模式等生態(tài)產(chǎn)業(yè)，結(jié)合各區(qū)域的特點發(fā)展各具特色的農(nóng)林復(fù)合模式。對于承載著生態(tài)涵養(yǎng)功能的各鎮(zhèn)，做好礦區(qū)自然資源、人文資源的保護工作，發(fā)展生態(tài)旅游等環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，促進礦區(qū)由生態(tài)修復(fù)實踐工程向生態(tài)經(jīng)濟全面涵養(yǎng)發(fā)展，實現(xiàn)以生態(tài)修復(fù)涵養(yǎng)廢棄礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)、以生態(tài)經(jīng)濟促進礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2.2土地利用布局優(yōu)化戰(zhàn)略

依托礦業(yè)廢棄地的地質(zhì)資料及GIS空間分析功能，對礦業(yè)廢棄土地進行適宜性評價和布局優(yōu)化，因地制宜地保障多種生態(tài)用地，實現(xiàn)門頭溝區(qū)生態(tài)涵養(yǎng)功能。先對門頭溝區(qū)環(huán)境較差的采空區(qū)進行改造，根據(jù)采空區(qū)的危險程度，分別進行地上、地下綜合治理，充分挖掘礦業(yè)廢棄地的再利用潛力，保障產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型用地。綜合開發(fā)治理溝、田、渠、路，將礦業(yè)廢棄地復(fù)墾成為土地利用結(jié)構(gòu)與布局更趨合理的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)良田[21]，以建設(shè)完善的生態(tài)農(nóng)業(yè)示范園。

4.2.3土地替代功能戰(zhàn)略

實施土地替代功能戰(zhàn)略開發(fā)利用礦業(yè)廢棄土地，保障了礦業(yè)城市用地的同時，有利于減少礦業(yè)廢棄地的整治成本和改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。針對門頭溝區(qū)用地緊約的形勢，將礦業(yè)廢棄土地開發(fā)與舊城改造相結(jié)合，逐步拆遷危險建筑，進行統(tǒng)一規(guī)劃，從用地置換上引導(dǎo)關(guān)停礦山的復(fù)墾和空間置換，保障生態(tài)旅游發(fā)展用地。

5　結(jié)　語

本文立足門頭溝首都“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”這一功能定位，在總結(jié)分析國內(nèi)外礦業(yè)廢棄地開發(fā)利用模式的基礎(chǔ)上，提出了其礦業(yè)廢棄土地利用開發(fā)模式和戰(zhàn)略，力求依托礦業(yè)廢棄地再利用來引導(dǎo)礦業(yè)城市的成功轉(zhuǎn)型。門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄土地再利用應(yīng)依據(jù)土地利用布局優(yōu)化戰(zhàn)略、土地替代功能戰(zhàn)略、生態(tài)修復(fù)戰(zhàn)略三項戰(zhàn)略，因地制宜運用生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游模式、礦業(yè)工業(yè)旅游模式、自然資源旅游模式等礦業(yè)廢棄土地開發(fā)利用模式，實現(xiàn)對礦業(yè)廢棄土地的最佳再利用。本文對北京市門頭溝區(qū)提出的礦業(yè)廢棄地開發(fā)利用戰(zhàn)略，對其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型城市礦業(yè)廢棄地利用開發(fā)亦有著重要的借鑒意義。