伍錫梅

康 胤*

肖華杰

楊 濤

本文的“廢棄礦山”是指煤礦廢棄、關(guān)閉后殘留下來的對(duì)人居環(huán)境帶來嚴(yán)峻威脅的煤矸石堆、礦井與塌陷地等[1]。通過相關(guān)文獻(xiàn)的深入梳理[2-4]，對(duì)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)進(jìn)行了相關(guān)研究，總結(jié)出土壤、植被與水的修復(fù)是廢棄礦山生態(tài)修復(fù)核心主導(dǎo)因子。譬如，澳大利亞采礦場(chǎng)地的修復(fù)將“土壤修復(fù)技術(shù)”作為重建基地生態(tài)系統(tǒng)抵抗干旱擾動(dòng)的關(guān)鍵。美國密歇根湖區(qū)銅礦山修復(fù)項(xiàng)目采取“生態(tài)復(fù)綠修復(fù)技術(shù)”，目的是短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)場(chǎng)地的植被。而與水相關(guān)聯(lián)的廢棄礦山修復(fù)案例主要側(cè)重水體污染層面的問題，如美國利維坦硫礦廢棄地水治理工程[5]。對(duì)比這些案例時(shí)常出現(xiàn)將土壤、植被、生物與水體分離或單一控制[6]，使得修復(fù)后的場(chǎng)地易遭受暴雨洪澇與水源緊缺等困境。因此，如何高效將廢棄礦山的雨水蓄存與循環(huán)利用，而非簡單地通過市政管網(wǎng)快速排走，也就是使其修復(fù)后具備“海綿”的效能。

“海綿城市”一詞，在清華大學(xué)建筑學(xué)院劉海龍教授《“海綿城市”多面觀》一文中，將其作為針對(duì)水安全、水資源、水生態(tài)與水環(huán)境等問題的一個(gè)“理想城市”目標(biāo)，旨在發(fā)揮自然“積存、滲透、凈化”的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[7]。目前，城市化較高的西方國家在水生態(tài)對(duì)廢棄礦山的彈性管理上，其理論與實(shí)踐技術(shù)體系已趨于成熟。比如加拿大的阿爾伯特油砂礦山修復(fù)過程中提出“地形重塑、斑塊連通性、排水系統(tǒng)與地面水系”相聯(lián)系的水生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地與周邊水文生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。美國科珀希爾銅礦濕地治理工程[5]，采用“模袋毯+分水壩+沉淀池”特殊水生態(tài)修復(fù)方法，使其蛻變?yōu)橐粋€(gè)濕地示范區(qū)。這些不同設(shè)計(jì)理念的實(shí)踐案例為中國的廢棄礦山海綿城市研究與實(shí)踐提供參考價(jià)值。國內(nèi)相關(guān)的研究實(shí)踐起步較晚[8-10]，例如針對(duì)蘆嶺采煤沉陷區(qū)，提出“引水湖+生態(tài)溝渠+供水湖”三級(jí)水生態(tài)模式構(gòu)建技術(shù)，又兼顧養(yǎng)殖型、景觀型和凈化功能的綜合型水生態(tài)模式的研究，最后實(shí)現(xiàn)采煤沉陷區(qū)“蓄水-供水”模式的水資源開發(fā)利用，有效解決基地水資源污染、緊缺與減排等問題[11]。因此，如何設(shè)計(jì)一套適用于廢棄礦山情境下的高效收集、輸送、凈化和循環(huán)利用的彈性水生態(tài)系統(tǒng)已成為當(dāng)代“水生態(tài)設(shè)計(jì)”一個(gè)具有特殊創(chuàng)意價(jià)值的重要課題。

本文以紫山公園為例，圍繞海綿城市與廢地礦山的相關(guān)研究，開展一個(gè)廢棄礦山變身為高度水生態(tài)的“海綿生態(tài)公園”研究。筆者從場(chǎng)地挑戰(zhàn)與契機(jī)出發(fā)，深入思考廢棄礦山景觀規(guī)劃的4個(gè)方面：地形——人工海綿框架的構(gòu)建；水體——水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)；植被——生命景觀的提出；生境——時(shí)間與事件的引入，來系統(tǒng)闡述與總結(jié)水生態(tài)設(shè)計(jì)策略，思考如何利用海綿城市的思路解決我國的廢棄礦山問題，以期為同類型的項(xiàng)目提供一定借鑒。

1 場(chǎng)地挑戰(zhàn)與契機(jī)

紫山風(fēng)景名勝區(qū)，位于河北省邯鄲市西北部，2011年孟兆禎院士主持設(shè)計(jì)了總體規(guī)劃。作為名勝區(qū)一期的紫山公園位于名勝區(qū)南段的核心區(qū)，占地4.86km2。2014年中國美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司在前期總體規(guī)劃基礎(chǔ)上進(jìn)行深入設(shè)計(jì)，筆者有幸參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)的整個(gè)流程。設(shè)計(jì)中我們首先思考的是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，然后尋找隱藏在挑戰(zhàn)背后的契機(jī)，最后抓住契機(jī)采取一系列相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。

早年的紫山作為城市西部的綠色屏障，在邯鄲享有“紫氣西來”之說。在20世紀(jì)70年代隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，紫山范圍內(nèi)先后建起了41家煤窯煤礦，過度無序的開采導(dǎo)致山體被掏空，地表水源枯竭，植被大量死亡，水土流失嚴(yán)重。至90年代末，昔日山清水秀的紫山已成為一座滿目瘡痍的荒山(圖1)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)紫山及周邊區(qū)域的反復(fù)調(diào)研分析，能否恢復(fù)紫山昔日的靈秀，水生態(tài)系統(tǒng)的建立成為公園設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。“山因水活”，設(shè)計(jì)師根據(jù)場(chǎng)地特征構(gòu)建了以紫云湖為核心的水生態(tài)系統(tǒng)，但如何“集水、凈水、蓄水”以滿足30萬m3紫云湖景觀用水的需求，成為設(shè)計(jì)師面臨的最大挑戰(zhàn)。

圖1 場(chǎng)地修復(fù)前衛(wèi)星總平面圖(1-1)、修復(fù)后總平面圖(1-2)

2 紫山公園彈性水生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)場(chǎng)地地形破碎、荒巖裸露、汛期內(nèi)澇以及極端氣候條件，憑借地形高差紫云湖上游雨水匯流急、沖刷力強(qiáng)，而下游泄洪不暢，存在水體污染、水源衰竭等水文災(zāi)害問題。探討山地水文特征下的廢棄礦山彈性水生態(tài)設(shè)計(jì)策略，在規(guī)劃設(shè)計(jì)之初，根據(jù)場(chǎng)所地形與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在公園所在的4.86km2范圍內(nèi)，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入考慮的范疇，提出將地形、水體、植被及生境進(jìn)行充分地“疊加”，構(gòu)建符合場(chǎng)地特定地理環(huán)境的“集水-用水”一體化的水生態(tài)管理系統(tǒng)[12]。在展示水生態(tài)彈性治理場(chǎng)地問題的過程中，兼顧雨水收集、凈化、調(diào)蓄、集中分配與緩釋灌溉等海綿功能，可有效解決紫山水源匱乏、植被缺水等問題，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地人-水-景-生態(tài)設(shè)計(jì)目標(biāo)的疊加(圖2)，同時(shí)思考如何利用可持續(xù)的方法來解決湖體大量的水源問題以及水體的后期維護(hù)。

圖2 場(chǎng)地水生態(tài)系統(tǒng)總體理水策略

2.1 地形——人工海綿框架的構(gòu)建

基地因長期以來的挖煤與開礦等行為，導(dǎo)致山體荒巖裸露，內(nèi)部遺留眾多挖煤通道。雖歷經(jīng)15年的沉降基本穩(wěn)定，但由于均是沒有具體設(shè)計(jì)圖紙的小煤窯，促市場(chǎng)地采空區(qū)分布不清晰，易出現(xiàn)隨時(shí)性的坍塌和匯水阻隔等問題。需利用GIS對(duì)場(chǎng)地的水文地質(zhì)災(zāi)害和水文功能的強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估。再者，加固山體地質(zhì)隱患區(qū)，嚴(yán)格控制水深，保留場(chǎng)地已有的天然坑塘和徑流蓄水溝等區(qū)域，利用該區(qū)域內(nèi)2個(gè)連續(xù)的壺口，構(gòu)筑起2道壩體，形成2個(gè)高差約10m左右的階梯湖。最后，梳理水系網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別潛在徑流蓄水路徑，連通園區(qū)內(nèi)的自然排水廊道，促進(jìn)湖體上游、下游的溪、澗、潭等各等級(jí)水系的連通性，以構(gòu)建具有滯洪、凈化、補(bǔ)水及調(diào)控徑流等完整功能的“階梯型”人工海綿框架體系——“澗湖潭溪”。過程中利用梯級(jí)分段壘石的滯蓄方式在山澗徑流區(qū)布置具有海綿功能的潭。在岸邊處理上，利用防滲毯構(gòu)造使湖面形成溢水面和枯水面，在湖岸邊形成600mm的海綿帶(圖3)，以有效發(fā)揮景觀生態(tài)環(huán)境的脈絡(luò)和導(dǎo)管的功能[13-16]。

圖3 湖面海綿通道詳圖及建成圖(單位：m)

2.2 水體——水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)

園區(qū)的又一重要海綿特征是，場(chǎng)地水網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅作為“面”上的審美觀賞，更為注重湖“里”的生態(tài)功能。針對(duì)廢棄礦山水網(wǎng)空間形態(tài)的重構(gòu)問題，從過去單一控制轉(zhuǎn)向水源收集、雨洪調(diào)蓄、循環(huán)利用、水體自凈等綜合管理的水生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)不僅可供觀賞，還具有調(diào)控整個(gè)廢棄礦山雨水的“集、蓄、凈、用”的復(fù)合功能，使其成為整個(gè)園區(qū)彈性水生態(tài)系統(tǒng)的指揮中樞與終端的檢驗(yàn)平臺(tái)。

2.2.1 水源收集

邯鄲市屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，除了汛期降水量大，其他時(shí)期會(huì)出現(xiàn)旱期，而紫云湖的水并非單一源自雨水。針對(duì)場(chǎng)地水源枯竭與植被缺水的問題，提出采用源頭分散、化整為零的集水策略。雨水，作為廢棄山地水生態(tài)過程中重要的水源收集途徑之一，可視為地下水與湖體水量的補(bǔ)充水源，有效提高廢棄礦山水文格局生態(tài)過程的發(fā)生。統(tǒng)計(jì)分析場(chǎng)地24個(gè)節(jié)氣內(nèi)近40年的平均降水量，降雨時(shí)間及強(qiáng)度分配存在明顯的季節(jié)性差異，降雨量的70%以上集中在6—9月，7、8月為主汛期會(huì)出現(xiàn)峰高量大、雨型急促、匯流歷時(shí)短等特點(diǎn)大雨及特大暴雨情況。根據(jù)場(chǎng)地地形特征，采用分散式的雨水收集模式，引導(dǎo)外向排放型雨水轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)向聚集型，從而形成分散型雨水收集系統(tǒng)(圖2)。

在勘察場(chǎng)地過程中，了解原場(chǎng)地東邊目前尚有焦窯煤礦在運(yùn)作，每天約4 000m3的采煤疏矸水排出，設(shè)計(jì)過程中將其全部收集，經(jīng)過初期徑流池、沉淀池、過濾池、清水池四步驟的處理，轉(zhuǎn)化為基地的主水源，輔以雨水收集系統(tǒng)，共同構(gòu)成場(chǎng)地內(nèi)的“活水源”。不僅部分緩解紫山汛期洪澇與徑流、旱期干旱與缺水的壓力，同時(shí)也解決場(chǎng)地水源收集和植被灌溉用水的問題。

2.2.2 雨洪調(diào)蓄

There was no significant differences between s-Fr,HA, TGF-β1 and MCP-1 levels in CP and PDAC patients.

設(shè)計(jì)師通過對(duì)場(chǎng)地所在流域水文系統(tǒng)的全面動(dòng)態(tài)分析，依據(jù)水源出處的不同，將澗湖潭溪的“湖”設(shè)計(jì)成階梯1、2號(hào)兩湖面，1號(hào)湖區(qū)包括采煤疏矸水凈化區(qū)、雨洪徑流區(qū)、引水湖及水源出口區(qū)(補(bǔ)水口)。2號(hào)湖區(qū)主要是酒店、游客中心、兒童戶外拓展活動(dòng)區(qū)、游船碼頭以及生態(tài)停車場(chǎng)。場(chǎng)地的雨洪調(diào)節(jié)和儲(chǔ)蓄系統(tǒng)具體是圍繞1、2號(hào)湖區(qū)來開展的(圖4)。

1號(hào)湖區(qū)域，作為場(chǎng)地的“集水容器”，圍繞著它設(shè)置以下2條集水途徑。1)采煤疏矸水系統(tǒng)：所有的采煤疏矸水，通過4級(jí)階梯滯留池生態(tài)過濾和利用，結(jié)合滲透溝渠、植草淺溝和加壓泵等引水系統(tǒng)輸送至出水口，最后匯聚于紫云湖，作為場(chǎng)地的“主水源”。2)雨水系統(tǒng)：包括紫山風(fēng)景區(qū)、廣場(chǎng)、道路和生態(tài)停車場(chǎng)4個(gè)方向上的全部雨水。景區(qū)的雨水借助重力流通過大片植被過濾網(wǎng)，經(jīng)截洪溝流進(jìn)雨水花園后，匯聚于凹水渠，再通過小沉淀池匯入1號(hào)湖。廣場(chǎng)雨水，通過地表徑流過攔污槽與植被滲渠過濾后，流入雨水花園進(jìn)一步凈化，再匯聚至雨水井，最后經(jīng)棄流井設(shè)施流入1號(hào)湖。而場(chǎng)地內(nèi)道路和生態(tài)停車場(chǎng)的雨水，需經(jīng)地表徑流匯于攔污槽，經(jīng)植草淺溝后匯入雨水花園，再流入梯級(jí)濕塘滯留池，最后溢流入1號(hào)湖。這4條雨水收集途徑可視為基地的“補(bǔ)水源”(圖4)。

圖4 場(chǎng)地水系循環(huán)利用流程分析

在園區(qū)水生態(tài)實(shí)踐操作流程中，經(jīng)過這2條水源收集途徑的綜合作用，1號(hào)湖區(qū)則通過把場(chǎng)地劃分為4個(gè)分區(qū)來實(shí)現(xiàn)，這4個(gè)分區(qū)分別設(shè)立10條生態(tài)明溝、生態(tài)洼地與雨水花園等形式各異的生態(tài)滯留系統(tǒng)，而各系統(tǒng)又安排1個(gè)“小沉淀池”，最終10個(gè)小沉淀池匯聚的水體均流入紫云湖。于此，小沉淀池起到操控場(chǎng)地雨洪的閥門作用，系統(tǒng)調(diào)節(jié)雨洪與徑流的“蓄與釋”問題。

2號(hào)湖區(qū)域主要作為場(chǎng)地的娛樂活動(dòng)區(qū)、交通與生態(tài)停車場(chǎng)，使得該區(qū)域易遭受過多的外來污染因子干擾。針對(duì)該區(qū)域雨水蓄積的輔助策略是在湖區(qū)周圍安排梯級(jí)型雨水匯聚區(qū)，經(jīng)過重力流匯入雨水花園來減緩徑流流速和凈化雨水，再流入2號(hào)湖內(nèi)(圖5)。而主導(dǎo)性策略是將湖面設(shè)計(jì)成左、中、右3個(gè)區(qū)，其中在“左-右”兩區(qū)域設(shè)置植被緩沖帶，可起到過濾污染物、保障下游水流穩(wěn)定性的效能。中部區(qū)增設(shè)蓄水涵箱，再安排“回水渠”和“泄洪暗渠”，使得水體一部分作為紫云湖的回補(bǔ)水，一部分用于植被灌溉，而剩余則排至下游的溪及河道，從而構(gòu)建一套循環(huán)利用的“回水系統(tǒng)”。

對(duì)比1、2號(hào)湖區(qū)域的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，雖同為集水系統(tǒng)，但兩者的主導(dǎo)性作用不同。前者側(cè)重采煤疏矸水和雨水凈化后的“蓄與用”，而后者則追求先治污、再循環(huán)、后排水等問題，側(cè)重“回與排”。

2.2.3 循環(huán)利用

根據(jù)前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與降水量數(shù)據(jù)分析，主汛期公園空間與湖體水量的需求不存在矛盾。然而，隨著汛期的離去可能會(huì)出現(xiàn)干旱與特大干旱期，為了在極端自氣候困境下維持山體水文系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在紫云湖內(nèi)安排完整的一套由蓄水涵箱與補(bǔ)水口構(gòu)成的水循環(huán)系統(tǒng)。在2號(hào)湖床設(shè)置蓄水涵箱，自蓄水涵箱至補(bǔ)水口最短線路鋪設(shè)回水渠，通過回水渠可將2號(hào)湖的水導(dǎo)入補(bǔ)水口。補(bǔ)水口設(shè)置在紫云湖1號(hào)湖西北處，是水源輸出、補(bǔ)給及循環(huán)的樞紐。補(bǔ)水口深約1.5m，其上為自然溢水(出水口)，包括暗埋的向1號(hào)湖輸水的回水管道和側(cè)分帶中的滲透管；其下為進(jìn)水管，包括連接蓄水涵箱的回水管和凈化后的采煤疏矸水的引水管。主汛期雨量豐沛，水位上升，蓄水涵箱水注滿，可由溢流管將多余的雨水釋放至周邊的土壤或雨水花園中。當(dāng)遇到特大干旱時(shí)，蓄水涵箱蓄積的水主要優(yōu)先考慮補(bǔ)給出水口和滲透管，由此在水循環(huán)上達(dá)到人與自然的和諧。

2.2.4 水體自凈

基地的“凈水”過程不應(yīng)過于復(fù)雜，行使自然做功的能力，實(shí)現(xiàn)低成本投入和低技術(shù)集成的高效凈化。通過對(duì)場(chǎng)地污染強(qiáng)度、人工干擾強(qiáng)度及生態(tài)能動(dòng)性強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)處理。針對(duì)采煤疏矸水的凈化，進(jìn)行“初期徑流、沉淀、過濾”，通過引水泵傳輸措施引入植草淺溝與下凹綠地，再匯于梯級(jí)調(diào)節(jié)塘進(jìn)行二次凈化，最后流入階梯三維化的紫云湖，深入優(yōu)化和激活水質(zhì)。對(duì)于雨水凈化，可依據(jù)復(fù)雜多變的地形填挖大小深淺各異的“澗-湖-潭-溪”多梯級(jí)生物滯留帶的凈水處理方式，還可提高水文動(dòng)力。同時(shí)，借助季節(jié)性雨水的留存、過濾、植被吸收等自然過程改善貧瘠土壤，在湖床內(nèi)安排12個(gè)植物床，為滿足雨水凈化過濾需求，植物配置應(yīng)以具備過濾、吸收污染物的鄉(xiāng)土水生植被為主，搭配相應(yīng)的魚類和微生物，構(gòu)成了不同容量的“保水區(qū)”和“凈化區(qū)”，形成層次豐富的植被群落和生物循環(huán)凈化過程。

2.3 植被——生命景觀的提出

為了修復(fù)廢棄礦山生態(tài)，保證山體、植被與景觀水文的穩(wěn)定性，提出“水與綠耦合”的策略。將基地約65hm2的生態(tài)綠化視為雨水消解的終端核心區(qū)塊，既要承接自身徑流的蓄存排放、消減處理周圍環(huán)境及道路的雨水徑流，又要發(fā)揮過濾凈化的功效，還要激發(fā)場(chǎng)地形成一個(gè)可自然調(diào)節(jié)與組織的“生命景觀”(圖5)。設(shè)計(jì)師在這種不具備任何生命力的廢棄礦山上塑造“生命景觀”系統(tǒng)，可借鑒景觀生態(tài)學(xué)的基質(zhì)、斑塊、廊道的概念。

圖5 場(chǎng)地生命景觀的各疊加及隨著時(shí)間增長生境多樣性恢復(fù)分析

生命景觀這一動(dòng)態(tài)過程主要與以下幾個(gè)因素有關(guān)。1)“地形微調(diào)”。人工填挖構(gòu)筑的山澗、深塘、淺灘，在規(guī)劃層面則體現(xiàn)規(guī)劃項(xiàng)目和構(gòu)筑物的空間形態(tài)，而生態(tài)層面則為各類生物營造適宜的棲息環(huán)境。2)“澗湖潭溪”。點(diǎn)、線、面交叉形成的水網(wǎng)空間對(duì)穿梭其間生態(tài)過程具有“匯”和“編”的效能，可有效地激發(fā)場(chǎng)地的交通系統(tǒng)、排水系統(tǒng)與地面水系以及組團(tuán)和線性森林的聯(lián)系性。3)“以綠養(yǎng)水”。植被的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)不是靜態(tài)的，而是具備擴(kuò)展蔓延的能力。植被在自身生態(tài)承載能力范圍內(nèi)，可為形成良性水循環(huán)網(wǎng)絡(luò)提供生態(tài)支持機(jī)制，實(shí)現(xiàn)園區(qū)與周邊環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的協(xié)調(diào)性。這3個(gè)猶如“生態(tài)機(jī)器”的影響因素將其視為景觀生態(tài)學(xué)的“基質(zhì)”——基墊體系、“斑塊”——群島體系和“廊道”——線性體系，依據(jù)景觀基礎(chǔ)設(shè)施的反饋而進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整和管理，旨在將“自下而上”的設(shè)計(jì)與“自上而下”的功能相互依存，創(chuàng)造一種全新的動(dòng)態(tài)蔓延式景觀設(shè)計(jì)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了海綿城市所強(qiáng)調(diào)的生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)與更新的目標(biāo)。

在今天廢棄地的綜合藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施滿負(fù)運(yùn)載的情況下，公園的“水與綠耦合”具有以下3個(gè)基本特征。1)將水與綠的空間劃分、藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施以及重建植被與保水過程有機(jī)疊加，構(gòu)建了一套適用于水源匱乏、植被無法存活的廢棄地海綿系統(tǒng)。2)改善水與植被空間布局關(guān)系，優(yōu)化生境，增強(qiáng)植被生長率，降低場(chǎng)地水體與綠地后期維護(hù)費(fèi)用約35%左右。3)通過一系列“復(fù)綠-保水”的管理模式，實(shí)現(xiàn)水的時(shí)空配置與植被重建的耦合，具有成本低、耗時(shí)短、無能耗、復(fù)合多維度以及易實(shí)施推廣的特點(diǎn)。

2.4 生境——時(shí)間與事件的引入

湖體的“空間形態(tài)”涉及人的使用空間、土地利用方式、道路與水體的布局關(guān)系，若在湖面安排多樣的活動(dòng)空間，勢(shì)必導(dǎo)致水面積減小。為了創(chuàng)造一種依據(jù) “時(shí)間轉(zhuǎn)換”而具備適應(yīng)性和調(diào)節(jié)性的景觀體系，將水空間的組織形式自剛性的“結(jié)構(gòu)”變?yōu)槿嵝缘摹翱蚣堋?，?gòu)建幾個(gè)短暫“時(shí)間-事件”[17]一體化的景觀過程，使各水岸空間與環(huán)境的邊界互為開放，為未來多樣性的活動(dòng)與事件提供韌性與置換的生境。

比如紫云湖的2個(gè)“潭形壩”(圖6)，壩體橫向上設(shè)計(jì)成“山體+漂流道+梯田花海+土壩+山體”景觀模式，豎向上處理成1～4m高低不等的10層跌潭，該空間打破傳統(tǒng)堤壩水體與人的活動(dòng)兩者之間長期割裂的僵局，構(gòu)建一種彈性的濕地生境，水位高低將直接影響生境的狀況。豐水期水位上漲，可活動(dòng)性空間全部淹沒，形成氣勢(shì)恢宏的疊瀑生境；平水期水位平穩(wěn)，允許淹沒4層跌潭，持續(xù)干旱至枯水期，潭形壩可滿足人流、物流得以和各類生態(tài)流進(jìn)行頻繁互動(dòng)的動(dòng)態(tài)生境。從設(shè)計(jì)和管理角度來看，設(shè)計(jì)師所關(guān)注的并非是一種“被設(shè)計(jì)”的對(duì)象，而是基于生態(tài)學(xué)及相關(guān)學(xué)科的知識(shí)體系，營造一個(gè)隨著時(shí)間和水位變化而演替的競(jìng)技場(chǎng)，并為場(chǎng)所未來新的活動(dòng)預(yù)留場(chǎng)地。

圖6 潭形壩的建成圖與剖面圖(單位：mm)

3 紫山公園水生態(tài)系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)

本文以河北邯鄲市紫山公園為例，改造前如圖7所示，因過度采煤造成山體千瘡百孔，水源和植被破壞嚴(yán)重，退化為荒山禿嶺?，F(xiàn)場(chǎng)遍布廢棄煤礦及裸巖，既影響自然景觀又帶來環(huán)境污染，易誘發(fā)山體滑坡、水土流失等有安全隱患的地質(zhì)災(zāi)害。此外，附近水泥、煉鋼等產(chǎn)業(yè)不合理規(guī)劃，導(dǎo)致破壞性建設(shè)，對(duì)場(chǎng)地及其周邊空氣污染和景觀形象影響很大。

圖7 紫山改造前后情況對(duì)比

根據(jù)《中華人民共和國水法》《邯鄲市國家生態(tài)園林城市建設(shè)規(guī)劃(2006—2020)》，場(chǎng)地通過人工填挖紫云湖的方式來形成類似自然的山水林。為了實(shí)現(xiàn)“澗湖潭溪”的水生態(tài)設(shè)計(jì)概念，根據(jù)園區(qū)地形高差變化，構(gòu)筑了2個(gè)大小不一的水面，分別營造曠奧有別的山水空間。為了讓出更大的水面空間，路徑沿水系也形成自然平行的路網(wǎng)，并安排了幾個(gè)季節(jié)生境，形成以紫云湖為核心的濱湖空間格局。本文力求從水生態(tài)設(shè)計(jì)的角度，針對(duì)廢棄礦山中水生態(tài)修復(fù)前后提出相對(duì)客觀的評(píng)價(jià)。

1)雨洪與徑流調(diào)節(jié)效能方面的變化如圖9所示。隨著紫山不斷被蠶食，導(dǎo)致場(chǎng)地山體破碎與水源枯竭。場(chǎng)地原有的集水區(qū)和徑流蓄水溝具有調(diào)節(jié)徑流與滯洪的作用，也隨之幾近喪失。修復(fù)過程清理礦渣約10萬m3，拆除廢棄建筑物7 500m2。人工填挖庫容35萬m3的紫云湖，能起到有效的雨洪滯留作用。在公園中央片區(qū)，由澗湖潭溪的水網(wǎng)空間形態(tài)取代原有的徑流蓄水溝，湖平面上一分為二，豎向上成階梯狀“湖體-濕地”一體化的水網(wǎng)空間形態(tài)。政府相關(guān)部分統(tǒng)計(jì)場(chǎng)地建成前后幾年雨水收集的平均值可知，隨著植被覆蓋率的提升，公園“聚水-用水-回水”的雨洪收集和徑流調(diào)節(jié)效能呈現(xiàn)增長趨勢(shì)(圖8)。2016年面對(duì)邯鄲地區(qū)遭受的“7·19”特大洪災(zāi)，初步成型的紫云湖，有效蓄洪35萬m3，使每年飽受雨季洪災(zāi)困擾的紫山周圍村莊與農(nóng)田，安然渡過了洪水的侵襲。

圖8 雨水收集平均增長率分析(作者繪，數(shù)據(jù)由政府相關(guān)部門提供)

2)植被覆蓋率方面的變化如圖9所示，首先，在政府的領(lǐng)導(dǎo)下紫山核心區(qū)參與義務(wù)植樹活動(dòng)，號(hào)召社會(huì)各界積極支持紫山生態(tài)修復(fù)，掀起社會(huì)各界扮綠紫山的熱潮；其次，得益于紫云湖的修建，為植被的生長提供充足的灌溉用水，場(chǎng)地荒山栽植樹木80萬余株，恢復(fù)了紫山林相植被，增強(qiáng)了水源涵養(yǎng)功能。植物所具備凈化和保水的功效，對(duì)改善紫山種植條件、周邊農(nóng)作生產(chǎn)及人民生活均有巨大的作用。最后，紫山公園水網(wǎng)空間格局中的植被覆蓋率在2017年后進(jìn)行測(cè)試，由恢復(fù)前的16%提升至93%。

圖9 場(chǎng)地植被覆蓋率分析(作者繪，數(shù)據(jù)由政府相關(guān)部門提供)

3)水體自凈效能方面變化如圖10所示。首先，紫云湖水源以煤礦疏干水為主，雨水徑流為輔，經(jīng)規(guī)劃后在東北區(qū)利用地形高差建立多級(jí)凈化池與山澗，水源處的凈化功能提升；其次，林相恢復(fù)后場(chǎng)地植被覆蓋率逐年遞增，水與綠的耦合形成的生態(tài)自然系統(tǒng)，進(jìn)一步提升自然自凈能力；最后澗湖潭溪的水系網(wǎng)絡(luò)形成的“疏蓄凈排”系統(tǒng)，使水體自凈效能呈遞增的趨勢(shì)，目前水體已滿足魚類和生物棲息以及人們戲水活動(dòng)。

圖10 人們?cè)诠珗@游玩與戲水的場(chǎng)景

4 結(jié)語

“水生態(tài)系統(tǒng)”的有效建立是以紫云湖為中心的紫山公園成功的關(guān)鍵。集水、凈水、蓄水問題的合理解決，因水而活的生境系統(tǒng)創(chuàng)立，使項(xiàng)目不僅僅只是滿足表象審美，而且更多體現(xiàn)了景觀的能動(dòng)性，讓鳥語花香、游人如織，重新回到“昔日”的廢棄礦山。

借鑒海綿城市理論，詳盡解讀研究場(chǎng)地及其水文、氣候等各類信息，再通過對(duì)地形整理、水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建、植物種群的建立及生境系統(tǒng)的營建成為廢棄礦山彈性塑造中的重點(diǎn)。其中水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建則更是彈性塑造的核心，也是打造海綿城市的重中之重。在這方面紫山公園的水生態(tài)設(shè)計(jì)為此類項(xiàng)目提供一個(gè)極佳的范例。

注：文中圖片除注明外，均由作者繪制或拍攝。