自然引入废弃矿区景观再生设计

自然过程下的动态景观设计蕴含着生命的暂时性以及自身转化的可能性，展现出一种新的美学，即过程之美，这种新的美学思想可以用来解决废弃地的问题、城市多重空间的利用问题。^[8]废弃矿区中蕴含着这种自然过程之美，矿区历经繁荣到衰退，资源丰富到枯竭，生态系统由健康到损害等一系列动态过程，体现出地方工业文明衰败后一种独特的荒凉之感。在废弃矿区景观再生设计中，合理引入自然过程，能更好地营造一种自然、荒凉、沧桑之美，延续矿区及周边地区的历史文化脉络。

1.价值与意义

(1)遵循自然规律

在矿区景观再生设计中引入自然过程并发挥作用，是一种遵循自然规律、与生态过程相协调的设计方式。这种设计方式尊重了自然发展和生态演替的过程，顺应了自然进程的发展；能够发展和维护矿区生物多样性，维持植物的生境和动物的栖息地，有利于生态系统的健康发展。

(2)经济价值

自然过程中蕴含着巨大的力量，能取得靠人类自身的力量难以实现的效果，如尼罗河三角洲，就是由尼罗河携带的泥沙冲积而成，土壤肥沃，河网纵横。三角洲集中了埃及2/3的耕地，灌溉农业发达，由此孕育了灿烂的埃及文明。在当时的技术条件下，仅靠人力来创造这么一块肥沃的平原几乎是不可能实现的。我国的黄河三角洲也是黄河携带的泥沙在入海口不断堆积、不断填海造陆而成，为黄河三角洲地区发展提供土地资源。因此在废弃矿区景观再生设计过程中，合理引入自然过程，可以用少量的人工干预产生较高的社会、经济和生态价值。

(3)维护成本低

自然资源是有限的，在营造景观过程中，应尽可能地节省水、生物、土地、植被等资源的投入。传统的造园活动，为了维持一种稳定的景观，往往耗费大量的人力、物力资源去维护，这些养护工作不仅耗时耗力，还浪费了大量的资源。设计遵从自然规律，可以大大减少能源和资源的耗费。在矿区景观再生设计中，合理引入水、风、光等自然元素，可以降低维护成本，节约物力和财力。如在矿区植被修复上，可以选择使用乡土植被，减少外来引入的树种，可以提高成活率，降低养护成本。

(4)环境教育价值

把自然过程引入废弃矿区的景观再生设计中，可以在人与自然之间架起一座桥梁，增强人类与自然的情感联系。现代社会在城市中生活的居民，正与自然渐行渐远，人们只知道自来水从管道中来，却不知水从何处来，又将排放到哪里去。大自然中的青山流水、鸟语花香、飞禽走兽，已越来越远离人们的生活，人们只能从电视上、动物园或是自然保护区中见到。改造后的废弃矿区可以成为绿色基础设施的重要组成部分，成为人们感知自然的场所，使人们明白人是自然的一部分，更加尊重自然、保护自然，起到环境教育的作用。

2.方法

(1)土壤污染的处理

矿产资源的开采促进了经济的发展，但同时也对地区及周边的环境造成了严重污染。矿井废水中含有的大量悬浮物和有毒物质，直接排放到环境中会污染水质和土壤；露天堆放的废弃物中含有大量的有毒元素，会随着雨水冲刷和地表径流渗入地下，造成土壤的污染和退化，影响植物的生长。矿山废弃地土壤原有的良好结构遭到破坏，有机质含量降低，植物生长所需要的养分流失，重金属含量增高，土壤pH降低或是盐碱化程度增高等问题，会破坏生态系统，影响动植物的生长，造成生物多样性生物下降。

土壤污染的处理是废弃矿区景观再生需要解决的重要内容，在治理矿区土壤污染之前，要对矿区土壤的种类、结构及形成过程进行科学客观的分析，掌握土壤形成和演变的自然规律。

对基质的改良也同样重要，根据矿区土壤的状况，采用改良或是覆盖新土。在选取土壤改良材料上，可采取“以废治废”的方式，选用动物粪便、生活污水、污泥等，因为它们里面含有大量有机质，可以缓慢释放以缓解金属离子的毒性，并在一定程度上提升土壤持水保肥能力。此外，还可以用固氮植物或是菌根植物来改良矿区土壤，以便实现良好的生态和经济效益。^[9]如在著名的西雅图煤气厂(Gas Work Park)(见图6-5)的设计和改造中，理查德·哈格(Richard Haag)采用生物方法来降解土壤污染，利用土壤底层中的矿物质和细菌，并在深层耕作层中引入可以消化石油的生化酶，添加下水道中沉淀的淤泥等其他可以用作肥料的废物，促使泥土中的细菌消化长期积累的化学污染物，以达到净化土壤的目的。^[10]

图6-5　西雅图煤气厂^[11](www.xing528.com)

(2)植被的恢复

矿产资源的露天开采剥离表层土壤，破坏地被，导致采矿区原生生境被破坏，大型的植被斑块不断破碎化，影响了物种的迁移和信息传递。乡土植物群落被严重干扰和破坏，植被急剧向下演替，这会对矿区内部物种的数量和结构造成破坏，最后造成矿区物种生物多样性的下降。

矿区植被生态系统的恢复可以通过生态演替实现，在自然状态下，植被会缓慢地向上演替；在不利人工干扰下，植被会快速地向下演替。一般来说，通过自然演替达到良好的植被覆盖效果需要50～100年的时间，所需要耗费的时间比较漫长，如果停止人为干扰并封山育林，植被会进行缓慢地、长期的向上演替过程。

在植被种类选取上，应优先采用乡土植物来恢复植物群落。在废弃矿区上生长的植被具备极强的耐性和可塑性，能够适应矿区恶劣的条件，可以与栽培植物组成多层次的植物群落。如殷柏慧等在安徽省淮南大通矿生态区改造中，在充分尊重自然规律的前提下，以地带性植物为主，优先使用乡土植物，结合矿区现有的植被类型，并进行局部调整，形成多层次的植被群落，恢复后的植被群落能够自我维持，并不断向上演替，逐渐形成稳定的顶级群落。李斌在湖南冷水江锑矿区中，选用冷江当地自然群落中抗性较强植物种类作为先锋树种，选择各群落的建群种和灌木层优势种，构建地带性特色与地域特色的植物群落；采用构建“复层林”方式，速生树种与慢生树种相结合，常绿树种与落叶树种相结合等，营造多层次的植物群落。^[12]例如，柳枝稷固碳能力强、维护成本低且能适应污染后的土壤环境，可用于废弃矿区场地修复中，成为重要的能源作物。

此外，在矿区生长的杂草也可以作为一种景观资源，杂草等自然生长的植物也是工业环境发展进程中的一个重要组成部分，杂草的荒凉之美与废弃矿区的沧桑之美是相融合的，且杂草具有顽强的生命力，能在废弃矿区这种恶劣的环境中顽强生长。如弗尔克林根钢铁厂(Völklinger Hütte)景观改造与设计中，场地中自然生长的野草被保留下来，作为一种景观资源展示给公众(见图6-6)。

图6-6　弗尔克林根钢铁厂中的野草景观

(3)地形的重塑

矿产资源开采剧烈地改变了原有的地形，其再生设计的一项重要工作就是重塑地形，运用流域地貌理论、景观生态理论、3S技术和设计学方法在对矿区区域环境和自然地理环境调查基础上，将破坏严重的地形重建为与水系、土壤、植被等自然环境要素和人工要素相互耦合的有机整体。废弃矿区的地形重塑是一种基于自然系统的自我有机更新能力的再生设计，在尊重自然过程与自然格局的基础上，注重安全，突出可持续发展，利用自然本身的自我更新、再生和生产能力，辅以人工手段，使重建的景观地貌更加接近于原自然地貌景观形态，能够与邻近未扰动的景观相协调。

露天开采和地下开采都会对地表的景观造成破坏，露天开采剥离表土，地下开采会造成采空区，引起地面塌陷，造成较大的安全隐患。土地面貌变得支离破碎，会影响景观的环境服务功能。本节以露天矿坑地形重塑为例进行分析。露天矿坑地域地表，形成凹陷的矿坑，通常由开采边坡、开采平台与坑底三部分组成。露天矿坑具有多样变化的地形，而且在矿坑内部视线较为封闭，有利于营造相对安静的环境，通过景观设计的方法可以营造功能和趣味兼备的空间。

露天矿坑边坡主要修复方法如下，一是岩面垂直绿化技术。该技术以普通垂直绿化技术为基础，针对台地状高边坡坡度大、岩石表面坑洼、裸露等特征设计。在坑洼部位设置藤蔓攀援植物的容器苗，结合工程措施按照星形等布局模式在坑洼部位栽植藤蔓植物进行垂直绿化。二是岩质边坡植生基材生态防护技术。该技术将铁丝合成网与活性植物材料结合，利用喷射装置将植生基质均匀播撒到岩质边坡，形成一个自主生长的植被系统，进而实现对边坡的复绿。三是生态棒防护技术。生态棒具有柔性的特点，由不可降解材料制成，棒体内填满植生基质材料。在岩质边坡上按照一定距离布置，起到稳定植生基质和促进边坡植物生长的作用。四是植被垫防护技术。该技术与生态棒配合使用，铺设在生态棒防护框内，植被垫可以将所需水分保持在岩面坑洼内，也可以排出植生基质多余的水分。利于植物根系生长和基材层的稳定。五是生态袋防护技术。生态袋适用于台地岩质修复，由高强度合成材料制成，具有保土、透水的作用，袋内放置种植土，有利于植物根系的穿透，且与平台基础贴服良好，利于成规模敷设。

生态学家布拉德肖(Bradshaw)认为，将蓄水的废弃露天矿坑再生为湿地是一种有效且成本低廉的修复方式。运行10年后于1989年被关停的法国Biville采石场再生设计由法国景观设计师Anne Sylvie Bruel和Christophe Delmar完成。该采石场位于雨量充沛的峡谷顶部，具有体量大、高差大、生态退化严重的特点。采石场开采平台距谷底约40 m深，坑底呈长方形，长边达到450m，贫瘠且凹凸不平的边坡呈45°。有如下手法值得借鉴：设计师认为场地的采石痕迹是历史的见证，应该予以保留和展示；系统分析了场地的排水情况，通过建设了一系列的设施来引导水流，将其汇入坑底；采用了固氮能力强和耐贫瘠土壤的金雀花和荆豆作为先锋植物对坑壁进行了修复；在倾斜的坑壁旁建设阶梯，游客可从谷底爬到山顶，阶梯旁敷设排水沟，可以将山顶的径流引入谷底的湖泊中，避免了地表径流对坑壁的侵蚀；谷底湖泊边设计了一系列休息和垂钓设施，以提高游览的趣味性。经过再生设计和建设后该采石场成为一座具有3.5 hm2湖泊的休闲区，成为世界采石场再生的典范。大地艺术的方法也常用于露天矿坑修复。1979年，西雅图肯特郡艺术协会举办针对废弃地的创作活动，邀请8名著名的艺术家共同参与，其中大地艺术家莫里斯在一块废弃的矿坑上创作了“无题”(Untitled)这一艺术作品(见图6-7)，将矿坑打造成一个绿色剧场，剧场内只能看到天空，在剧场外可以远眺肯特郡的乡村景观及连绵的群山，形成一种荒凉、浪漫的景观。^[13]此外，还可以将矿区引入城市绿色基础设施网络当中，将雨水引入矿坑中，形成湖面，将矿区打造成为城市公园，为市民提供游憩空间。

图6-7　无题(Untitled)大地艺术作品^[14]

此外，“底泥填浅”的方式也常用在露天开采形成的矿坑修复中。该方法将坑底的淤泥挖出，填入矿坑中较浅的地方使之成为农田或果林等农业用地，而拓展后的坑底则可改造成湿地或鱼塘，形成立体的农业生态系统。