露天煤矿种植修复模式研究——以乌海市苏海图露天矿区为例

园林与景观设计2021年10月第18卷总第407期
露天煤矿种植修复模式研究
——以乌海市苏海图露天矿区为例
王梓欣，李莉娟，张文慧，史墨雨，何　晶，王铭泽
（内蒙古工业大学建筑学院，内蒙古呼和浩特　010051）
摘要：本文根据乌海市产业结构的变化和城市发展转型的现状，将修复矿区作为目前露天煤矿改善的重点。

运用生态学、土地复垦学等理论进行煤矿开采区土壤改良，使煤矿内被破坏的土地得到修复与再生；在开采土地修复后，以“DIY”种植模块装置探索露天煤矿“修复”与“生长”模式，使矿区的煤矿开采用地实现再生。

关键词：露天煤矿；修复；温室大棚；种植模块装置
［中图分类号］TU261 ［文献标识码］A DOI：10.19892/ki.csjz.2021.30.46
Research on Planting and Restoration Model of Open Coal Mine
—— A Case of Suhaitu Open Mining Area in Wuhai
Wang Zixin, Li Lijuan, Zhang Wenhui, Shi Moyu, He Jing, Wang Mingze
(Architecture College, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot Inner Mongolia 010051, China)
Abstract: According to the change of industrial structure and the present situation of urban development and transformation in Wuhai, the restoration of mining area is regarded as the key point of the improvement of open coal mine at present. The theory of ecology and land reclamation is used to improve the soil so that the damaged land in coal mine can be repaired and regenerated. During the follow-up restoration process of coal mine, the “DIY” planting module device is used to explore the “restoration” and “growth” mode of open coal mine, so as to regenerate the coal mine land in the mining area.
Key words: open coal mine; restoration; greenhouse; planting module device
1引言
乌海市位于内蒙古自治区的西南部（39°15＇~39°32＇N，106°40＇~107°09＇E），是以煤矿资源开发为主的工业城市，根据乌海市国土资源局2008—2015年矿产资源总体规划显示，在煤矿产出经济的带领下，至2007年底，共有市管煤矿53家，其中大型规模煤炭矿山企业8个、中型煤炭矿山企业9个、小型煤炭矿山企业36个，煤田面积达403.5 k m2，至2015年原煤年产量达3 400万 t，平均年递增仅180万t[1]，矿产资源的萎缩使经济发展停滞不前，矿区周边生活活力下降。

本文结合生态修复和植物复垦原理，从改善矿区生态环境、触发煤矿二次生命力的角度出发，以覆土改良、植被恢复及装置移栽入手，再造土壤结构和层次，为植物生长提供必备的土壤条件[2]，构建温室大棚、“DIY”种植模块装置等矿区内新型种植模式，重新整合煤矿空间。

2苏海图露天煤矿现状
苏海图露天煤矿位于内蒙古自治区乌海市乌达区，用地主要分为生产用地（见图1）、生活用地（见图2）及其他用地（见图3）。

由于苏海图露天煤矿进行长达13年的资源开采，地表和土壤结构受到破坏（见图4），引发水土流失、草原退化、土地沙化等现象，使生态系统失去平衡，环境恶性循环[3]，目前乌海市已是国内粉尘污染最严重的城市之一[4]。

根据现场调研和发放问卷150份（回收率80%）可知，由于矿区发展过程中向外大规模扩展，受矿区的影响周边村镇搬离之后形成大量废弃用地，矿区周边整体人口活跃度下降。

因此，提升苏海图露天煤矿及周边活跃度、恢复矿区生态环境成为苏海图煤矿目前亟待解决的问题。

根据乌海市苏海图露天煤矿现状分析，拟采用种植修复方式解决煤矿开采后的土地问题，对矿区进行土壤生长力生态修复，实现煤矿开采土地种植功能。

以温室大棚模式对土壤肥力进行调适，保证在拆除大棚后得到良性土壤；以露天煤矿开采土地的“DIY”种植修复，通过土壤的渗透作用及植物根系的传导，改善矿区剩余贫瘠土地，形成观赏场所。

3基于温室大棚的矿区土地修复
乌海市苏海图露天煤矿受开采活动的影响，土壤破坏程度超过了景观生态系统的自我调节和恢复能力，采取人
基金项目：内蒙古工业大学科学研究项目（ZZ201810）；2019年大学生创新实验计划项目（2019113006）；2019内蒙古工业大学第二批混合式教学示范课程建设项目(BC201911)。

作者简介：王梓欣（1999-），女，本科在读。

研究方向：景观设计。

通讯作者：李莉娟（1982-），女，博士研究生，讲师。

研究方向：城市设计、建筑教育。

邮箱：****************。

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为措施重建新的与周围环境相协调的生态系统[5]，对生产建设过程中因挖损、塌陷、压占等因素导致废弃的土地进行整治，使其恢复到可利用状态来推动生态系统演替过程[6]。

3.1设计理念
针对污染较为严重的苏海图露天煤矿土壤，根据国家对温室大棚建设的标准，以人工方式创建一个跨度为10 m、长度为80 m 的温室大棚（见图5、图6），提供适宜的温度、湿度种植乡土植物（见表1）。

在植物种植过程中，随时监测土壤中的成分，及时了解土壤恢复状况，等到植物对土壤的适应性增强后，调整修复土壤的种植物，以利于后期拆除温室大棚贫瘠土壤产生良性循环。

3.2修复过程
温室大棚阶段主要针对露天煤矿土壤进行前期修复，其种植修复模式包含以下四个阶段。

3.2.1第一阶段：对土壤进行分析，选取植物
根据《矿山生态环境保护与恢复治理方案（规划）编
制规范（试行）》（HJ 652—2013）
[7]
、苏海图露天煤矿生产用地首先采取土壤覆盖法进行土壤改良，优先选取乡土植物进行修复，修复性植物包括紫花苜蓿、狗尾草、碱蓬等[8]（见表1）。

3.2.2第二阶段：搭建温室大棚进行初步修复
在已丧失植物种植能力的污染较为严重的土壤区域，建立具备调节温度、湿度及实时监测土壤条件的温室大棚 [9]
（见图7），保证植物正常生长，为土壤修复提供条件。

3.2.3第三阶段：选取植物进行过渡修复
在构建具备智能管理系统的温室大棚之后[10]，土壤的污染状态将得到一定的改善，借助植物调适矿区土壤，便于土壤自修复。

3.2.4第四阶段：拆除温室大棚进行自身修复
土壤的种植条件达标时，拆除温室大棚，通过植物与微生物群落之间的相互作用对土壤进行修复，进而改善原温室大棚区域外的土壤，提升矿区生态系统的自我修复功能[11]。

图5 温室大棚剖面图（图片来源：
作者自绘）图6 温室大棚平面图（图片来源：
作者自绘）
图2 苏海图煤矿生活用地（图片来源：作者自摄）
图1 苏海图煤矿生产用地（图片来源：作者自摄）图4 苏海图煤矿矿区现状（图片来源：作者自摄）
图3 苏海图煤矿其他用地（图片来源：
作者自摄）
图9 模块装置集合体（图片来源：
作者自绘）
图8 “DIY”种植装置模块剖面图（单位：mm）（图片来源：作者自绘）
1 550
1 180
480
420
180
图7 “DIY”种植装置模块平面图（单位：mm）（图片来源：作者自绘） 
359 454 976 545
4 312
305 693 454 4 143
359
306345图例：
休息区域 
表1 部分典型矿种修复植物
矿种
植物名称
科属生活型露天煤矿
紫花苜蓿 （Medicago sativa）豆科苜蓿属多年生草本狗尾草 （Setaria viridis ）禾本科狗尾草属一年生草本碱蓬 [Suaeda glauca （Bunge ）Bunge]
藜科碱蓬属一年生草本
刺槐 （Robinia pseudoacacia）
豆科刺槐属乔木艾蒿 （Artemisia argyi）菊科蒿属多年生草本蕨 （Pteridium aquilinum）蕨科蕨属多年生草本
臭椿 （Ailanthus altissima）苦木科臭椿属乔木马桑 （Coriaria nepalensis ）马桑科马桑属灌木毛白杨 （Populus tomentosa）杨柳科杨属乔木垂柳 （Salix babylonica）
杨柳科柳属
乔木
4基于“DIY”模块化装置的矿区种植修复
苏海图露天煤矿经过长年的采煤作业，使采矿现场堆积了大量煤渣，不仅占用土地，放出有害气体如CO 2、H 2S、CO 等污染环境，还会引起自燃，不利于土壤恢复再生。

经过实地调研可知，有27 %的当地居民保留种植习惯，69 %的居民虽有种植意愿，但由于现代社会生活节奏加快，无法为人们提供种植的场地及培育植物的时间，居民与环境之间需要一个媒介来减轻环境负担，缓解矿区生产与居民生活之间的矛盾。

4.1设计理念
乌海市除了矿产资源丰富之外，日照时间长、昼夜温差大，有得天独厚的农作物种植条件。

针对无法进行植物种植的地段，采用“DIY”种植装置移栽的方法，达到植物演替的过渡作用。

“DIY”种植装置是人工与自然结合形成的一种种植模式，以单体及组合的模式修复露天煤矿的废弃用地。

回收矿区内废弃材料，建造“DIY”种植装置，建立一个矿区与居民之间和谐的互动关系，创建绿色的生活游憩空间。

4.2“DIY”种植装置的设计
“DIY”种植装置从空间体验感、视野尺度的角度出发，外部造型为边长为3.6 m 的立方体，顶部采用下凹式设计，便于进行雨水收集和过滤，通过引流将雨水输送到各个种植平台（见图7）以达到浇灌植物的目的。

装置内设置两个出入口（见图8），四面皆可产生内外界的互动，内部设计多个种植平台作为植物种植的载体，平台外设置座椅，为居民提供休憩、自助种植空间。

采矿过程中废弃的煤渣即石煤渣和10 %~20 %的石灰碎屑，经过轮碾等过程可制成有一定可塑性和含水率的成型坯料，继续加工还能得到石煤渣小砌块[12]，降低废弃煤渣对矿区土壤的污染，将煤渣作为装置的主要原材料，装置中还加入钢材、木材和玻璃，作为“DIY”种植装置的基本材质。

根据开采土地的修复进度，“DIY”种植装置模块多个组合（见图9），按照实际地形排列组合，形成“大院落、小庭院”的空间形态，以点带面，通过装置之间的联通结合对矿区土地进行大范围修复，营造种植、社交、娱乐互动的生态空间。

（下转第159页）
考。

“垂直森林”阳台空间营造模式研究，是改善城市居住方式的有益尝试，更是对中国传统文化“天人合一”理念的一种践行。

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4.3“DIY”种植模块修复效果与作用
通过前期的大棚结合“DIY”种植模块修复，矿区土壤可以维持基本的种植功能；利用种植模块装置进行前期种植，可以保证植物适时生长及土壤进一步修复；模块装置以点连线带面，最终辐射范围至矿区大面积土地，使矿区的煤矿开采用地得到再生。

“DIY”种植模块修复土壤逐渐优化废弃用地，减弱对矿区造成的污染，辐射到露天矿区内更大范围，实现矿区内煤炭残渣的再利用，为农业种植提供场所。

“DIY”种植模块修复倡导全民参与，实现人与环境的互动，开采土地得到修复，由露天煤矿衍生为以煤炭为主题的公园，吸引人群并增加地块活力，再生乌海城市煤炭工业景观。

5结语
随着乌海市产业结构的转型，以矿区修复与种植为目的，用温室大棚种植作为煤矿开采废弃用地修复的基础，保证矿区土地恢复的生态性，对后续过程中种植模块修复装置的出现提供土地基础。

用“DIY”种植模块装置不仅能改善矿区环境，恢复开采废弃土地土壤种植能力，开发新型绿色环保种植模式，还可作为观赏场所及休息驿站，吸引本地及外来游客，由点到面提升露天煤矿及其周边活力。

参考文献
[1] 乌海市自然资源局.乌海市矿产资源总体规划（2008—（上接第155页）。