土地工程技術在城鎮土地生態整治中的應用

張海歐

(1. 陜西省土地工程建設集團有限責任公司/陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司/國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室/陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075；2.西安理工大學 水利水電學院，陜西 西安 710048)

1 引言

土地工程是一個可以從根本上改善城市土地質量、解決城市土地問題，確保城市土地安全，協調人地關系的新的學科。土地工程的核心內容是運用土體有機重構理論，按照城市不同土地用途對土體結構、質量、環境的要求，進行重新構建，使其達到土地安全標準和建設標準。在城市土地工程實施中，始終堅持與城市生態化建設有機結合，達到宜居宜業的目的[1～3]。

黨的“十八大”和黨的十八屆三中全會提出了關于“生態文明建設”和“推進新型城鎮化”的新要求，全國多城市順應轉型之勢，提出土地工程戰略定位四個轉變：①以土地工程助力構建城鄉生態文明格局，土地工程目標由：“增地提等”，向錨固城鄉生態空間等綜合目標轉變。②以土地工程助力緊湊型城市建設，土地工程實施對象由農村土地，向全城用地的“增減掛鉤，流量管控、結構優化”轉變。③以土地工程助力涉農資源整合，土地整治推進思路由項目實施操作，向依托整治平臺統籌各方面資源轉變。④以土地工程助力地區經濟社會發展，土地工程效益由完成耕地保護任務，向激發郊野地區發展內生動力轉變[4，5]。

土地是城市建設和可持續發展的基礎，那么如何讓土地潔凈、健康、安全是生態型城市建設的前提。通過文獻資料和多年的工程實踐，總結出了城鎮土地生態化綜合開發治理技術，最后以富平石川河綜合開發項目為例，詳細闡述土地工程促進我國未來新農村建設和城鎮化發展的新模式。

2 城鎮土地生態化綜合開發治理技術

在城鎮土地生態化綜合開發治理過程中，針對未利用地轉建設用地過程中，土體承載力薄弱等問題，開展不同土體重構下新增建設用地的土體承載力研究，開展不同種類雜填土重構后土體的強度、變形以及滲透性研究，根據不同的建設用地類型，制定不同地基材料的優化配置措施，研究城市棕地的處置方法，以滿足承載力和生態建筑的需求，同時對廢棄的建設用地進行綜合性評價，并結合當地自然條件，按照宜農則農，宜建則建原則，開展了廢棄建設用地的土地規劃與整治工程。

土體有機重構就是在土地工程建設中通過對構成土體的材料、結構和生物營養，以置換、復配、增減等技術手段，對退化型、污染型、損毀型、低效型等缺陷土體或未利用土體進行再生或重新構建的過程[4～6]。作為城市土地，承載著人類最集中的生產和生活活動，在城市土地建設過程中，土體結構承載穩定、土地健康安全、生態環境優美對土體有機重構材料和土體結構有著更為重要的要求。

對于任何一個土地工程建設，必須針對土地工程區域內生態系統中涉及土地工程安全的突出的生態環境問題，進行有目的的生態環境恢復與安全格局構建。城市建設應遵循因地制宜，科學規劃的理念，重視生態環境建設與保護，包括建筑、公共設施等物質空間和實體，還強調他們對人們生產、生活的影響，同時將生態文化元素融入城鎮化建設的各個層面。城市建設過程中，通過改善土體結構，對土體橫向和縱向剖面進行重新構造，通過設置合理的壓實層、過濾層、蓄排水層和保濕層等，改變土體的強度、變形及滲透，滿足不同工程的要求。一個典型的土體結構案例，就是生態雨水花園。生態雨水花園通過土體結構的優化，形成了雨水的有效滲透和收集系統。使雨水有效滲透、收集，緩解道路積水；通過植物和土壤對雨水層級凈化，消除雨水中的污染物；采用微降解模式循環利用垃圾資源并修復土壤；營造豐富的自然景觀，改善環境小氣候[7，8]。

3 土地工程技術在城市土地整治中的應用

以石川河綜合整治為例，該項目是污損土地治理、城市樂居綜合帶建設的開發性研究項目。在項目建設過程中，通過對石川河富平城區段的河道曝氣技術、生物修復法、水生植物凈化法等生態-生物法研究，開展了控制土地污染物遷移和轉化、“截污、疏浚、蓄水、治岸、管理”的河道生態治理工程，營造了穩定的土體結構及潔凈的土體環境，形成了“開源—凈化—利用—排放—再生”的水資源持續利用新模式，在改善河岸居住環境的同時，還提升了富平縣整體形象和品位。城市土地整治應向生態優化、景觀多樣性、系統多樣性方向發展，重視文化建設[9，10]。

3.1 項目概況

石川河起源于陜西省銅川市焦坪北山和耀縣瑤曲鎮的北山，是渭河重要的支流，自西北向東南走向，流經銅川市王益區、耀州區，渭南市富平縣，西安市閻良區、臨潼區，最后于西安市臨潼區的交口鎮(街道辦)流入渭河。全長137 km，盛產細砂、鵝卵石，為石頭之川，故稱石川河，總流域面積4154.0 km2，河床平均比降為6.0‰。其中富平縣境內(位于縣城南部)全長37 km，流域面積132.4 km2，石川河的水利資源開發利用已有2200年的歷史，歷史上最大洪峰流量為1300 m3/s(1969年)，20世紀70年代以后，由于上游修建水庫、河水截流，致使石川河成為季節性河流。

陜西富平縣石川河屬渭河支流，由于縣城南部地勢較低，汛期主泄洪溝攜帶大量生活污水排入河道，嚴重堵塞河道，生態環境惡劣。通過實地調查與監測，發現這主要污染源之一是由于石川河城區段的大量工業廢水和生活污水排入地表水，從而造成點源污染。而主要污染源之二是農業非點源污染，這主要是由于大量農田沿石川河河道周邊分布，農業生產活動中的化肥、農藥及其它有機或無機物物質，通過降水或灌溉等措施進入地表徑流、地下水等水體造成農業非點源污染。 這些污染源對水生生物及人類健康具有很大的危害。因此為從根本上改變這種面貌，對石川河實施山水林田湖生態保護修復工程，促進石川河流域生態環境恢復和改善。

3.2 土地工程生態化整治技術

3.2.1 河道治理技術

在土地整治過程中河道生態建設具有重要的意義，河道作為土地工程建設過程中城市自然生命力的主體，其是一種重要的自然地理要素，應成為城鎮生態系統的支持核心，在土地工程建設中應重視其生態功能的應用。石川河污染河道整治以生態工程學理論為基礎，采用物理、化學和生物等方法進行河道綜合治理。遵循“系統整合、標本兼治、注重生態，以人為本”的治污理念，采取“截污、疏浚、蓄水、治岸、管理”的綜合生態治理措施。河道治理主要采用土體重構的方式控制污損土壤的遷移和轉化，提供了穩定的土體結構及潔凈的土質環境[11,12]。

物理方法主要是指疏挖底泥、機械除藻、引水沖淤和調水等。疏浚污染底泥意味著將污染物從(河道)系統中清除出去，可以較大程度地削減底泥對上覆水體的污染，從而改善水質。調水的目的是通過水利設施(如閘門、泵站)的調控引入污染河道上游或附近的清潔水源以改善下游污染河道水質。

化學方法主要是通過投加化學試劑進行處理，如采用加入混凝沉淀、加入化學藥劑殺藻、加入鐵鹽促進磷的沉淀、加入石灰脫氮等方法。研究表明，這種方法對濁度、COD、SS、TP去除效果較好，對TN、重金屬等也有一定的去除效果，日藥劑用量少。

生態-生物法主要包括河道曝氣技術、生物修復法、水生植物凈化法等。

3.2.2 土壤治理技術

土體重構包括土地平整和土壤改良兩大部分。土地平整是建設用地工程建設中的主要工程，尤其是山區或者丘陵區的平整。隨著建設用地的日益緊缺，依靠平整措施將未利用的荒山、溝坡改造成為城市建設用地的行為也越來越多，如我國蘭州市“平山造地”工程、延安市“削山造城”工程，都是典型的建設用地整備工程。

在土地平整過程中，不僅僅是簡單的土方挖填平整，還需要準確計算土地平整工程量，并依據項目區地形地貌等自然條件確定土地平整工程方法，而土方量計算誤差的多少，直接影響到工程的投資。建設用地在填方量大于挖方量，土石方不夠的情況下，需設置取土場取土回填，或者從別處購買土石方，進行客土回填。取土場取土完成后要進行水保措施恢復，保護其生態環境。

在建設用地整治中，包含兩個方面的土體重構。對于未來要建設地面構筑物的土地，需要進行土體無機重構；而未來的綠化用地、生態用地等則需進行土體有機重構。根據項目實際情況，首先對材料進行選擇，通過置換、增減和復配等措施，從材料的物性、細觀結構等方面對土體進行研發，選擇合適的材料，通過有機、無機過程，土體培育、污染物修復等方法，從土體的強度、變形以及滲流性考慮，使得土體滿足有機生命體的要求。并進行土壤培肥，通過各種農藝措施，使土壤的性狀不斷改善、肥力不斷提高。

石川河原河道土地由于受到周邊生產生活的污水廢水排放、垃圾傾倒以及沿河道的農田大量使用的氮肥、磷肥等化肥排入水體，受到了嚴重污染。在本工程中對于石川河污損土地重構主要采用物理重構技術以及生物有機重構技術。本工程應用物理重構技術，將原被污染的土地通過換土技術進行集中處理，主要措施是清除了石川河河道堆放的垃圾、河床底泥以及周邊污損的表層土壤，然后置換為干凈的土壤，使土壤的污染程度得到了有效的降低。使土體清潔、健康，對規劃為綠地、水域等的土地進行土體有機重構，促進生命體的活動和生態環境的改善；根據未來利用方式的不同，對規劃為建筑物、道路的土地進行土體無機重構，滿足建筑物的土體承載力。通過綜合生態治理，結合文化建設，使建設用地項目向生態優化、景觀多樣性、系統多樣性方向發展[13，14]。

3.2.3 河流水體治理技術

針對石川河城區段的點源性污染源，為了達到河道截污，修筑排污渠，將污水統一排放至下游進行統一處理，同時下游采用中水處理站的廢水處理方式，減少了石川河廢水排放后所造成的水質污染，改善了周邊環境。同時，中水處理后的淡水也可以用作消防、綠化用水，從而形成“開源-凈化-利用-排放-再生”城市水資源可持續利用的新模式[15，16]。

富平石川河綜合開發項目通過控制、修復河流污染，重構兩岸土地土體，修復生態環境，擴大濱水空間等，新增生態水面30hm2，生態綠地40 hm2，城市建設用地115 hm2，目前已經成為富平地區集休閑、娛樂、康體和養生于一體的城市門戶，有效促進了區域社會、經濟和環境的可持續發展[17]。

4 結語

土地是城市建設和可持續發展的基礎[6-8]，如果土地出現質量問題，再好的城市規劃、道路工程、建筑、園林等都無法確保城市能朝著生態型可持續發展的方向進步，如何讓土地潔凈、健康、安全是生態型城市建設的前提。

在城市土地工程建設中，必須始終堅持宜居宜業城市發展目標，在生態文明建設背景下，遵循“生態化”規劃理念，通過修復區域生態環境、優化水土資源配置、完善基礎設施，重建新型人地關系，實現水土氣生和諧共生的有機生態系統，實現 “自然—人文—生活” 的可持續城市發展模式。