1、废弃地的类型及修复办法,测绘10-4班 1组主讲人：徐 莹 策划：王进 马静 PPT制作：杜雅平,概 要,废弃地的类型及其修复方法 废弃地生态恢复的目标及意义 废弃地对环境的影响 废弃地修复实例 参考出处,1 废弃地的类型,矿区废弃地（mining wasteland） 城市工业废弃地（urban industrial wasteland） 垃圾处理厂（landfills）,1.1 矿区废弃地,1.1.1 定义矿区废弃地是指在采矿过程中破坏的、未经处理而无法使用的土地。 1.1.2 矿区废弃地恢复的目标矿区废弃地修复的目的是建立适宜的土壤层，以迎合绿色植物恢复的需要。,1.1.3 矿区废弃地的
2、影响,（1）占用和破坏大量的土地资源一般而言, 露天采矿所占用土地面积大约相当于采矿场面积的5倍以上。我国现有国营矿山企业8000 多个,个体矿山23万多个。我国矿区破坏土地面积累计达2.88万km2,并且每年以大约467km2的速度增长,进一步加剧了我国人多地少的矛盾。 （2）对地表景观的影响矿山开采主要分为露天开采和地下开采两种方式。露天开采必须砍伐植物和剥离表土, 因而地表植被往往荡然无存, 取而代之的是大片的裸地;地下开采常导致地表沉陷、裂缝, 影响土地耕作和植被正常生长,从而引发地貌和景观生态的改变。尽管两类采矿方式对土地的破坏途径、程度和方式不同,但都不可避免地造成地表景观的改变,
3、 导致数倍于开采范围的区域生态和自然景观的破坏。据统计,中国因采矿直接破坏的森林面积累计达11024hm2, 破坏草地面积达2735.2hm2。,（3）产生环境污染, 危害人体健康,矿业废弃物中含有大量的酸性、碱性、毒性或重金属成分物质, 这些物质通过迳流和大气扩散,污染水、大气、土壤及生态环境,其影响的区域远远超过了矿区的范围。重金属污染是矿业废弃地普遍存在且最为严重的问题, 这些重金属在风吹、水蚀作用下能迅速向四周扩散并在土壤中积累,当积累达到一定量后就会对土壤、植物系统产生毒害, 不仅导致土壤退化,农作物产量和品质降低, 而且还将通过迳流和淋洗作用污染地表水和地下水,使水文环境恶化,并可
4、能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。,（4）破坏生物群落的生态平衡和生物多样性,勘矿、采矿引起的地表与地下水的扰动可以对生物群落造成很大的危害,且许多是不可逆的。如选矿废水的污染, 导致鱼虾几乎绝迹。 （5）地面塌陷, 诱发地震采矿业对地质结构的强烈扰动, 无论是正在开采或已废弃的矿, 都有产生地塌陷和诱发地震的危险。广东凡口铅锌矿地表开裂影响区近5km2, 建筑受损面积7 104m2, 农田受损面积0. 7km2。河流中断, 矿坑涌水加剧。大同煤矿因采空区顶部冒落产生地震几十次, 最大达里氏3.4级。,1.1.4 矿区废弃地的修复方法,1.1.4.1 客土法有些矿山废弃地上根本
5、没有土壤层(如废石堆)，必须先在废弃地上覆土，再改良；如果废弃地的毒性很大(如重金属尾矿砂)，必须在废弃地上面先铺一层隔离层(可以用压实的粘土或高密聚酯乙烯薄膜)，以阻挡有毒物质通过毛细管向上迁移，然后再覆土。客土法的关键是寻找土源和确定覆盖的厚度与方式。,1.1.4.2 矿区废弃地的化学改良,在矿区废弃物堆场, 由于组成物质主要是沙质岩土、灰烬等, 具有分散易侵蚀的特点, 改善其理化性质时, 常采用化学改良剂。在硫铁矿、铜矿、铅锌矿和煤矿等矿区废弃地, 酸性强。改善这种条件可以施用石灰作改良剂。硫磺、石膏等常用于改善碱性矿区废弃地。由于矿区废弃的土壤营养缺乏, 结构不良。N、P、K 等大量元
6、素缺乏常成为植物生长的限制因子。因此, 经常性的施用N、P、K 等肥料来补充土壤肥力是矿区废弃地生态恢复的重要措施。,1.1.4.3 矿区废弃地的生物改良,（1）植被恢复植被恢复是矿山废弃地生态恢复的关键，因为几乎所有的自然生态系统的恢复总是以植被的恢复为前提，故具体的环境条件与适宜的树种是生态恢复的关键技术之一。植物种类的选择应遵循以下几个原则。a.选择生长快、适应性强、抗逆性好、成活率高的植物。b.选择具有改良土壤能力的固氮植物。c.尽量选择当地优良的乡土树种和先锋树种。d.选择树种时要考虑其经济价值和树种的多功能效益，最主要的是要抗早、耐湿、抗污染、抗风沙、耐贫瘠、抗病虫害等。尤其是在矿
7、山废弃地上自然定居的植物，具有很强的忍耐性和可塑性，应该作为优先考虑的植物。根据有关研究资料，禾本科与茄科植物对铅锌矿渣恶劣环境具有较强的忍耐能力，许多一年生和两年生植物如白茅、辣蓼、白草、铁线草等可以作为先锋植物选用。,（2）微生物技术的运用,矿山废弃地的生态恢复，只是土壤、植被的恢复是不够的，还需要恢复废弃地的微生物群落，完善生态系统的功能，才能使恢复后的废弃地生态系统得以自然维持。微生物群落的恢复不仅要恢复该地区原有的群落，还要接种其他微生物，以除去或减少污染物。比如在有钼污染的地区接种菌根不仅有利于植物对磷的吸收，而且还有利于对钼的吸收，降低钼的污染。,（3）土壤动物的作用,土壤动物在
8、改良土壤结构、增加土壤肥力和分解枯枝落叶层、促进营养物质的循环等方面有着重要的作用。同时，作为生态系统不可缺少的成分，土壤动物扮演着消费者和分解者的重要角色。因此，在废弃地生态恢复中若能引进一些有益的土壤动物，将使重建的生态系统功能更加完善。如蚯蚓是世界上最有益的土壤动物之一。在国内，戈峰等将蚯蚓应用于德兴铜矿的废弃地生态恢复中，发现蚯蚓不仅能改良废弃地的土壤理化性质，增加土壤的通气和保水能力，同时又覆及其中的重金属，减少了重金属的污染，从而达到了矿山废弃地生态恢复与重建的目的。,我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程：自20世纪60年代以来，该矿区建立了大中小型煤矿20余个，为此共计占耕地5500
9、hm2，并造成了大量排土场、塌陷地和闲置地等类型的废弃地。该地区在生态恢复改造工程中，采取了诸如围栏、排石整地、植树造林、种草等措施，仅用了3年多的时间，就建立了草地750hm2年产优质牧草4000t以上，还建立了3处加工能力为8t的饮料工厂及一处饲养场，进行肉牛的养殖和粪肥的利用。,1.1.5案例,1、在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？,讨论,矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树,2、怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？,首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；其次从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力,以
10、及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。,1.2 城市工业废弃地,1.2.1 定义城市工业废弃地指的是废置不用的工业生产用地以及与工业生产相关的交通、运输、仓储用地。美国又称之为棕地。,1.2.2 城市工业废弃地修复的目标,治理污染的土壤，雨水的生态处理，恢复场地生态系统，增加场地与周边社区的联系，工业设施的再利用等，大体恢复成景观，开发旅游业。,1.2.3 城市工业废弃地的修复方法,1.2.3.1 工业废弃地景观更新原则 （1）尊重的设计原则尊重的设计原则即充分尊重场地的景观特征,自然环境和历史文化。设计师应尊重理解场地,采取最小的干预
11、,发挥创造性思维,改造再利用旧有景观,创造新景观,其目的是保护和发掘地段历史信息,寻找城市文脉,表现场所精神,从而使景观设计延续城市的集体记忆。,（2）经济的设计原则,从短期目标看,工业废弃地上的旧景观,本身也具有一定的经济价值,利用原有景观元素进行改造,可减少资金消耗。从长远目标看,对工业废弃地景观的更新,可改造旧产业,建立新产业,复兴地区经济。许多成功实践表明在政府部门一定的政策鼓励和引导下,那些既保留了地区历史特色,又适应市场需求的项目往往能创造更多的经济效益。 （3）生态的设计原则生态的设计原则要在深入理解生态学思想的基础上,对场地进行最小的干预,最大限度提高能源和材料的利用率,减少过
12、程中对环境的污染,改善地段生态环境。同时还要维护及改善周边地区的生态平衡,保障自然环境及生态系统的和谐稳定。,（4）综合效益的设计原则,城市工业废弃地的景观更新,不应单纯追求经济利益,而要从城市的社会、经济、文化、城市规划、文物保护、环境景观、建筑设计等多个方面综合考虑,通过对原有资源的更新、恢复与再利用,使景观和生态获得重生,带动经济的发展,使景观效益、生态效益、社会效益得到整体提升。,1.2.3.2 工业废弃地的更新改造,（1）土壤基质的恢复常规的手法是将污染的土壤换走,或在其上覆盖一定厚度的土层。一般情况下,只有表层受到污染的土壤或受污染严重的部分地段才会全部换以无污染土质,而深层的或污
13、染程度较轻的土壤则通过其他方法加以处理。,（2）植被的重建,植被重建要首先考虑原有的野生植被。大多数场地都荒废了较长时间,一些适应性极强的植被在废弃地自然的生长出来。在设计师的眼中,这些植物不再象征荒芜破败,而是体现出自然的美丽,也记录着场地的历史。虽不甚完美,但通过设计师的处理,组织到新的景观中去,会展现出崭新的美学效果,创造出不寻常的景观效果。其次,通过观察野生植被,可以快速地找出能适应场地环境,具有很强的忍耐性和可塑性的植物种类,与野生植物合理搭配,重建新的植物景观。因此,在许多工业废弃场地的景观更新中,设计师会选择在一些游人活动较少的区域,尽量保留原有野生植被,对污染性较轻的工业废弃物
14、做适当处理,通过设计使得两者相结合,呈现出具有强烈视觉冲击力的景观效果。,1.2.4 实例-美国城市工业废弃地景观再生,飘动的河谷： 梅诺莫尼（ Menomonee Vally Industrial Center）河谷工业中心区位于密尔沃基市（Milwaukee）的西部，曾被视为“威斯康星州最大的眼中钉”，为该市最大的棕地，这里曾是一个重工业区，产业以铁路制造业等为主，曾是美国第三大铁路制造基地。场地的南北边是居住社区，梅诺莫尼河贯穿场地南部区域，一条高架桥南北方向贯穿场地；场地土壤污染物主要是砷和石油，生态系统尤其是沿河两岸的生态系统严重退化；场地遗留大量的工业设施及废弃物，大量地块因污染而
15、不能直接使用，场地与周边社区的联系不佳。,梅诺莫尼河谷工业中心区总平图。中部的公园将场地周边的社区及工业区相连，公园南部区域设计尊重了场地肌理，呈流线型布置,1.2.4.1规划原则,（1）社区公园内自然景观的恢复与营造，恢复沿河两岸的生态系统，将其作为公共绿地，为本土生物提供多样的栖息地 （2）运用生物净化及土壤过滤等生态方法清除水体中的污染物 （3）将雨水控制系统与整个场地的景观水体相联系，在为人们提供水体景观的同时最大化利用场地 （4）根据场地不同利用方式确定污染土壤的处理方式及地下水保护策略。,1.2.4.2再生设计,（1）土壤污染治理（铺设新鲜土壤） （2）雨水循环利用与处理（三个步骤
16、） （3）湿地设计（两种） （4）工业遗产景观再生 （5）废弃物再利用,1.3 垃圾处理场,1.3.1 垃圾处理场,1.3.2 垃圾分类及危害,1.3.2.1 分类 （1）矿业固体废弃物：来自于各种矿物开采以及矿物洗选过程中所排放的剥离物、废石、尾矿、沙石等。特点：分散在乡村和山区中，人口密度小，其危害程度相对较小。但是由于其数量和体积较大，大量堆放，既占用土地又污染土壤。 （2）工业固体废弃物 来源：工业废渣主要来源于燃料渣、冶金渣、化工渣等；建筑废弃物主要是施工排出的废土砖石等。 特点：工业废渣不仅数量大，而且成分复杂，含有重金属及有毒物质，对环境污染威胁较大。,（3）农业固体废弃物 来源
17、：农业固体废弃物主要来源于农业生产产生的秸秆、农产品加工废料、牲畜的排泄物及农村生活废弃物等； 特点：再利用价值较高；含大量氮、磷物质 （4）放射性废弃物 来源：主要来自核工业、放射性医疗、科研部门排出的具有放射性的各种固体废弃物。 特点： 具有潜在的“三致”效应（致畸、致癌、致突变）,（5）城市垃圾 来源：厨房菜渣、果皮、废纸及生活废物、炉灰渣、砖头瓦块、树枝落叶以及废汽车、废电视机、废罐头盒、废家具 等。 特点：垃圾的数量和种类增长快；成分发生变化,1.3.2.2 固体垃圾的危害,（1）污染水体进入水体的途径：垃圾、废渣随雨水径流而进入地面水体；垃圾、废渣中的渗漏水，通过土壤进入地下水体；
18、细颗粒的垃圾、废渣还能随风飘扬落入地面水体，有些城市竟将垃圾、废渣直接倒入湖泊、河流或海洋造成更严重的污染。固体废弃物造成的水体污染是非常严重的。,（2）污染大气：进入途径：某些有机物在微生物分解过程中发生恶臭；细颗粒的废弃物、运输和处理废渣过程中产生的有害气体和粉尘，都可随风飘散；工业废弃物煤矸石含全硫量达1.5%时会自燃，达3%以上就会发火，放出大量的二氧化硫。,（3）占用土地：固体废物不加利用时，需占地堆放。堆积量越大，占地也越多。据估算，每堆积1万吨废物，占地约需1亩。,（4）污染土壤：工业废渣及污泥中的有毒化学物质、医院、屠宰厂矿废弃物中的病原菌因废物堆放而带入土壤，使土壤遭受污染。
19、在被污染的土壤上种植农作物，不但使土壤肥力下降，而且使作物吸收、富集有毒物质，然后通过食物影响人的健康。 （5）传播疾病：不少固体废弃物和垃圾含有毒有害物质以及病原体，除通过水、气的媒介传播外，还通过生物来传播。目前我国90%以上的粪便、垃圾未经无害化处理，直接倾倒，而且医院、传染病院的粪便、垃圾也混入普通粪便、垃圾之中，广泛传播肝炎、肠炎、痢疾以及各种蠕虫病（寄生虫病）等。,城市垃圾问题严峻！,城市垃圾问题严峻据统计，城市每人每天丢弃的垃圾量超过1千克，全国有400多个城市陷入垃圾的包围之中。 城市垃圾已成为一个世界性的公害。全世界每年产生的4.9亿吨垃圾中，中国城市就占到1.3亿吨。仅北京
20、市日产生活垃圾总量就达2.09万吨，相当于两座半景山的体积，而每年运送这些垃圾就耗去北京市财政6.8亿元。目前我国668座城市中已有2/3被垃圾带所包围，全国垃圾存占地累计达75万亩，且有1/4的城市已发展到无适合场所堆放垃圾,1.3.3 固体废弃物的利用和处理,1.3.3.1 固体废弃物的处理原则主要是“三化”，即减量化，无害化，资源化，并在相当长的时间内以无害化为主：我国技术政策的发展趋势是：从无害化走向资源化，资源化是以无害化为前提的，无害化和减量化则应以资源化为条件。 无害化(Detoxification) 减量化 (Abatement)资源化 (reclamation),1.3.3.
21、2 固体废弃物的利用一个生产环节的废弃物有可能成为另外一个生产环节的原材料，从这个意义上讲，固体废弃物是存在两重性的。 （1）工业废物钢渣高速公路的铺路石、制造水泥等；粉煤灰制造水泥的添加物等。 （2）农业秸秆一次性餐具“绿色餐具”、“环保餐具” 改良土壤增加土壤的通透性、疏松性，中和土壤的酸碱度（粉煤灰、钢铁厂的废渣等） 。有机复合肥城市垃圾、糖厂废渣、污泥等。,1.3.3.3 固体废弃物的无害化处理,（1）堆存法 （2）卫生填埋法 （3）堆肥法 （4）焚烧法 （5）压缩固化法 （6）填海法目前国内外垃圾处理的主要方法是采用填埋、 堆肥和焚烧三种方法。,1.3.4 实例-国内外废弃地景观修复
22、对比分析,唐山南湖景区 （1）背景唐山南湖景区位于市中心以南，是唐山市采煤塌陷区中对城市影响最大的一个。经过几十年的沉降，塌陷区平均高度较市区低约20m，周边居民陆续搬迁，这里成了人迹罕见的废弃地。市区的各种垃圾以及电厂的粉煤灰都集中到这里，形成的垃圾山最高达20m。上世纪末唐山市政府开始对其进行景观生态治理，其分为两个时期：1997年至2005年的南湖公园建设时期；2005年以后的未来大南湖地区建设时期。,（2）南湖公园景观生态设计1)对垃圾、固体废物采取专项治理。高差过大的地块，将其推成缓坡状，创造出富有变化的地形。2)结合城市的排水与泄洪功能以及景观水体营建，综合治理污水。（水域挖通，科
23、学配置植物）3)考虑到公园位于采煤塌陷区，今后有可能发生地形变化，园林景观以植物造景为主，避免做大的硬质景观建设。4)在基础设施建设中尽量少用重型机械、钢铁、水泥和沥青，尽量减少土方量，不仅节省了费用，而且最有效地改善了生态环境。5)建立与城市道路有机衔接的路网体系，使城园相互渗透。,1)根据地质勘测确定规划期内塌陷波区域和影响范围，估测积水的范围和进行建设的适宜度分析。 2)地形的改造和土壤的改良。结合地质勘测和场地内遗留物质的生态学特性进行“凿水造山”的工程（图1） 3)水系统整治（两个阶段） 4) 景观生态系统 由田园小网格、边缘公园、绿地草场、芦苇地等组成的生态网络。 5) 动态的景观
24、公园交通系统：规划地区的景观建设是个动态的发展过程，主要游览路线将随着地质的变化、建设时序的推进而不断成长完善，体现一种类似生态演替、生命成长的过程。,（3）南湖地区生态设计,德国杜伊斯堡景观公园 （1）背景杜伊斯堡公园位于德国最重要的工业基地鲁尔区杜伊斯堡市的北部，是国际建筑展埃姆舍公园(IBA Emscher park)的一部分，昔日曾经是奥格斯特泰森(August Thyssen)钢铁厂。1985年钢铁厂关闭，很快陷入荒废破败之中。其众多的老工业厂房和构筑物很快淹没于野草之中，以前的厂址成了一个废弃地块。景观设计师彼得拉茨用生态的手段对该地段进行了处理，使它成为城市废弃地改造为城市公园的
25、一个经典范例。,（2）景观生态设计1)在废弃地生态恢复的设计中保留了大部分的工厂构筑物，对一部分构筑物赋予了新的使用功能。 2)在废弃地生态恢复的设计中并没有改变废弃地上的原始植被，即使是荒草也任其自由生长；矿渣被用作林荫广场的铺设材料；园内某些污染非常严重的地方，表层土被换走，一些污染稍轻的地方，将土壤移到储料仓中建造那些演示花园。 3)公园中的水被循环利用。（污水、雨水）,（3）二者对比 通过对以上2个典型城市废弃地设计范例的分析 发现，他们的设计理念基本相同。都是通过保留、利 用原有的生态基础和景观要素，采用了不同于传统公 园设计手法和传统生态恢复的手段，综合两大学科甚 至更多学科的特点
26、，采用景观生态设计的手法对城市 内生态退化的废弃地进行改造。同时又有各自的特点 和风格，两者都是在尊重生态系统循环过程、强调场 地的自我改善和恢复、对迹地和废料采取了保留和再 利用基础上的创新。,两者又各具不同的特点。唐山南湖景区的设计理念有个转化的过程，在南湖公园设计阶段，设计者期望采用传统造园艺术结合塌陷地的生态改造营建风景式园林，设计尝试掩饰原有破碎的景观，对旧有的景观结构和要素采取美化的手法，从而割断与昔日工业历史的连续；对给自然造成严重破坏的人类工业活动采取批判的态度， 希望通过景观改造修复这种破损的自然生态。到了南湖地区城市设计阶段，由于彼得拉茨的介入，南湖的设计理念发生了转变，设
27、计者在调查了整个地区未来土地塌陷演变和生态演变的基础上，不再掩饰历史和生态演变过程，而是最大限度地保留了场地的历史和自然信息， 对旧有的景观结构和要素进行重新阐释， 同时设计注重游客的主动参与性、娱乐性、舒适性，为静态景观注入动态元素。,德国杜伊斯堡景观公园也保留了大量的工业构筑物和设备，但在保留的基础上加入了大地艺术的造景元素；彼得拉茨的生态设计理念在改造过程中体现得淋漓尽致，工厂的工业空间结构、工业设施、自然植被、地形、废弃材料全部保留后再加以利用，更甚者利用自然中的再生能源 风力发电来维持和强化原有历史信息，体现了一种纯粹的生态主义理念。这两个成功的废弃地改造范例，同中存异，为景观设计师
28、针对场地特征改造城市废弃地提供了良好的参照和借鉴。为探索贯穿于这些景观改造实例中的生态思想，从更高的层次来系统阐述城市废弃地景观生态设计提供了有益资料。,参考出处1 师雄，许永丽，李富平.矿区废弃地对环境的破坏及其生态恢复J.矿业快报，2007，6（6） 2 魏 艳，侯明明，王宏镔，卿华.矿业废弃地的生态恢复与重建研究J.矿业快报，2006，11（11）：451 3 薛爱爱, 张 磊. 矿区废弃地生态恢复探讨J. 山西林业科技.2011,40(2) 4 邓绍云，邱清.我国矿区生态环境修复研究现状与展望J科技信息.2010，23（2）:3841 5 李玲，路婕.矿区重金属污染土壤的修复J.安徽农
29、学通报，2006，12（12）：54- 56. 6 任海, 彭少麟. 恢复生态学导论M . 北京: 科学技术出版社, 2001. 7 李树志, 周锦华, 张怀新. 矿区生态破坏防治技术M . 北京: 煤炭工业出版社, 1998. 8 GUO HUANCHENG, WU DENGRU and ZHU HONGXING, LandRestorat ion in China J . Journal of Ecology, 1989, 26, 787- 792.,9 王向荣,任京燕. 从工业废弃地到绿色公园景观设计与工业废弃地的更新J . 中国园林,2003 (3) :11218. 10 李洪远,鞠美
30、庭. 生态恢复的原理与实践M . 北京:化学工业出版社,2004. 11 王向荣,林 箐. 西方现代景观设计的理论与实践M . 北京:中国建筑工业出版社,2002. 12 俞孔坚. 足下的文化与野草之美中山歧江公园设计新建筑,2001 (3) :17221. 13 谷 泉. 大地艺术M . 北京:人民美术出版社,2002. 14 邓聚龙灰色理论基M武汉：华中科技大学出版社，2002 15 傅鹤林，彭思甜，韩汝才等岩土工程数值分析新方法M长沙：中南大学出版社，2006 16 戚蓝，崔激熊 开等灰色理论在地应力场分析中的运用J岩石 力学与工程学报，2001，21(1O)：15471550,感谢各位的批评指正！,
