基于穩定化評估的垃圾填埋場再利用建設適宜性決策機制構建與應用

向雙斌

鄭曉笛*

閆 晶

2010年由王久良拍攝的紀錄片讓“垃圾填埋場”這一特別的基礎設施闖入中國大眾視野之中，引起媒體與政府有關部門的持續關注。影片沖擊性地讓人們感受到垃圾填埋場對城市環境的威脅，開啟了“垃圾圍城”解困的探索之路。10年以來，隨著城市固廢系統不斷完善，“垃圾圍城”困局逐漸緩解，然而，由于長期超負荷運作，大量城市垃圾填埋場庫容提前飽和，已經或即將進入封場閑置狀態，新的挑戰接踵而至。一方面，隨著城市規模的不斷擴張，原位于近郊的垃圾填埋場與城區的距離被逐漸拉近[1]，部分垃圾填埋場甚至與城市居住區僅一墻之隔，安全隱患巨大，引發一系列“鄰避”①問題[2]。另一方面，城市發展模式由增量向存量轉變，城市建設用地日益緊張，垃圾填埋場等棕地的空間再利用潛力亟待挖掘[3]。垃圾填埋場再生已成為城市生態修復實踐的熱點，對城市可持續發展意義重大。

由于垃圾填埋場的污染具有復雜性、動態性與長期性[4]，其再利用存在諸多限制與挑戰。《生活垃圾填埋場穩定化場地利用技術要求》(GB/T 25179—2010)明確了垃圾填埋場再利用需以“垃圾填埋場穩定化”②為判定基本要求。因此，為實現垃圾填埋場價值最大化再利用，需厘清垃圾填埋場各個時期的穩定化狀態特征，做出評估并提出不同穩定化狀態下的垃圾填埋場再利用策略，從理論層面指導土地的安全再利用[5]。

風景園林作為垃圾填埋場再生研究的主要學科之一[6]，十分重視與環境工程及其他學科交叉合作，并以此不斷拓新理論視野和實踐策略[3]。Ayala等基于垃圾填埋場穩定化狀況對其場地再利用功能進行預判研究[7]；鄭曉笛提出棕色土方概念，根據垃圾填埋場新老填埋區穩定化差異性提出空間再利用策略[4]；Kate Kennen等利用植物生化作用特質，提出應對垃圾填埋場污染的植被生態修復技術工具箱[8]；陳金平將環境治理與生態修復技術整合，根據穩定化程度提出不同穩定化階段的修復與再利用綜合指南[9]；周聰惠等結合國內外實踐經驗，從環境、空間和設施三方面入手，提出垃圾填埋場再生公園規劃設計策略體系[10]。總體而言，大部分研究已關注到垃圾填埋場中不同區域存在較大的穩定化差異，并提出針對不同穩定化程度的再利用技術與策略。但多數研究在實踐層面存在一定局限性。一方面，缺少與環境工程專業的協同合作，垃圾填埋的穩定化程度僅根據封場年限和沉降、氣味等定性特征進行判斷，定量研究較少，導致工程實用性較低。另一方面，缺少高精度柵格化的垃圾填埋場穩定化評估，多以垃圾填埋場大功能分區為單元進行評估，忽略各區域內的場地差異性，導致垃圾填埋場再利用價值未能被充分挖掘。

本文旨在從風景園林與環境工程跨學科合作視角出發，基于垃圾填埋場穩定化評估研究，篩選核心評估指標，挖掘評估指標的空間柵格屬性，評估垃圾填埋場穩定化空間格局，進而結合場地中景觀資源條件和土地資源條件，構建再利用建設適宜性空間格局，輔助修復適宜性決策和再利用適宜性決策，形成反饋協調機制，促進垃圾填埋場再利用價值最大化。

1 垃圾填埋場穩定化空間格局評估

垃圾填埋場穩定化是涉及物理、化學、生物反應的漫長多階段復雜過程[11]，雖然目前穩定化評估尚未形成一套統一的指標體系，但相關研究已提供較翔實的資料基礎和較成熟的方法理論[12]，主要涉及垃圾成分、滲濾液、填埋氣和表面沉降四方面因子[13-18]。

1.1 穩定化評估指標體系

本文在已有研究的基礎上，依托實踐數據比對，與一線環境工程師深入采訪交流后，結合垃圾填埋場環境特征，篩選出4類核心影響評價指標：生物可降解物含量(BDM%)、生化耗氧量比(B/C)、甲烷百分比含量(CH4%)和表面沉降率。

由于不同地區、不同類型的垃圾填埋場穩定化情況差異較大[1]，本文結合垃圾填埋場地基承載力、氣候帶、坡度等空間影響因素綜合分析，并以核心因子的通用性、穩定性、準確性、可操作性為判斷標準，基于YAAHP平臺，運用層次分析法進行決策權重賦分(圖1、2)，最終構建穩定化評估指標體系(表1)。

圖1 穩定化權重交互分析

圖2 穩定化指標權重靈敏度分析

表1 穩定化核心指標因子評估體系

1.2 穩定化評估指標的空間柵格屬性

垃圾填埋場穩定化評估指標是場地環境表征數據的集中體現，因此評估指標的空間屬性可依托于“污染狀況調查”③坐標數據進行賦值。根據《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》(HJ 25.1—2019)規范要求，污染調查分為場地調查和采樣鉆井調查2個部分。場地調查主要包括垃圾填埋場運維記錄、沉降監測記錄等，賦予宏觀視角下沉降率指標的空間柵格屬性。采樣鉆井調查主要以采集土壤污染數據為主，依托在40m×40m級以上的柵格網絡結構布置的采樣鉆井，賦予微觀視角下BDM%、CH4%和B/C指標的空間柵格屬性。

1.3 穩定化的空間格局

垃圾填埋場穩定化的空間格局評估是基于評估指標中環境風險與空間屬性的疊合分析的結果。主要技術流程為依托ArcGIS工作平臺，以垃圾填埋場調查采樣鉆井的坐標數據構建空間柵格網絡，并根據“污染狀況調查報告”賦予各鉆井點位相關參數，結合穩定化評估指標體系演算，最終得到垃圾填埋場穩定化空間格局(圖3)。

圖3 穩定化空間格局評估技術流程

2 垃圾填埋場建設適宜性決策機制構建

垃圾填埋場建設適宜性的探討始于20世紀末美國的棕地修復治理歷程，其主要目標在于根據場地的污染程度確定正確的處理方式[19]。在我國，建設適應性已成為評價土地開發利用的一項重要基礎工作，具有確定土地最適宜用途、調控景觀與城市關系的重要作用[20]。本文關于垃圾填埋場建設適宜性主要是指垃圾填埋場空間再利用與穩定化程度之間的協調性，通過構建垃圾填埋場再利用建設適宜性決策機制，旨在實現場地再利用價值最大化的同時，搭建環境工程與風景園林專業協同合作的橋梁。

再利用建設適宜性機制是以建設適宜性空間格局為基礎，進行修復適宜性決策和再利用適宜性決策，并根據決策結果反饋調整上一階段建設適宜性空間格局的過程，以保證安全建設為前提，實現垃圾填埋場再利用價值最大化為目標。主要包括以環境工程為主導的修復適宜性決策和以風景園林為主導的再利用適宜性決策2個階段(圖4)。

圖4 垃圾填埋場建設適宜性決策機制

2.1 修復適宜性決策

垃圾填埋場修復技術是人工介入改變場地穩定化程度的關鍵技術手段，當前國內外通用的垃圾填埋場修復技術主要包含規范式封場、開挖轉運、開挖篩分、好氧修復(加速穩定化)4類技術(表2)。由于不同修復技術的穩定化治理周期、投資、實施難度、遺留問題及再利用統籌考慮等方面存在較大差異[21]，需根據垃圾填埋場現狀條件與再利用定位進行綜合評估決策。

表2 填埋場修復技術比選

修復適宜性決策技術路徑是在穩定化空間格局的基礎上，結合場地中景觀資源與土地資源條件，以資源充分利用為導向，構建面向再利用的建設適宜性空間格局，進而通過對比穩定化空間格局與建設適宜性空間格局的差異，選取適宜的修復技術。其中，垃圾填埋場的景觀資源和土地資源主要包括社會經濟、文化科普、大地藝術和生態環境四方面[22-25]。為保證垃圾填埋場再生工程的可實施性，需根據修復技術進行可行性驗證，決策出建設適宜性較高的修復技術方案。

2.2 再利用適宜性決策

垃圾填埋場再利用適宜性決策是在修復適宜性決策的基礎上進行的，根據修復后的垃圾填埋場穩定化空間格局，依托國內外實踐案例總結出再利用模式策略集(表3)，對不同適宜性強度的各空間尺度柵格進行功能代入，形成分級、分區、分期的再利用規劃，指導垃圾堆體空間規劃布局。其中，根據再利用規劃方案與建設適宜性模型空間柵格耦合的差異程度，決策優化調整修復技術方案，以達成垃圾填埋場再利用潛力充分挖掘的目標。

表3 垃圾填埋場建設適宜性策略集

3 應用研究——以北京市北神樹垃圾填埋場為例

北神樹垃圾填埋場位于北京市五環外的亦莊新城開發區，距離城市中心16km，總占地面積約31.6hm2。其中，填埋堆體占地面積28hm2，填埋高度54m，分為6級平臺，是北京最早一批建設的衛生垃圾填埋場。填埋場運維歷程分為建廠填埋(1995—2010)、擴容填埋(2010—2014)與封場維護(2014至今)3個階段。按作業時序分為12個填埋區，其中1～6區為老填埋區，平均填埋時長約15.5年；7～12區為新填埋區，平均填埋時常約為6.8年(圖5)。2019年起，北神樹垃圾填埋場生態修復工程的規劃設計實踐正式啟動。

圖5 北神樹垃圾填埋場運維歷程與空間特征

3.1 場地規劃定位解析

結合區域現狀條件，逐級解析北神樹垃圾填埋場在《亦莊新城規劃(國土空間規劃)(2017—2035年)》上位規劃中功能結構、風貌格局、綠地系統和城市空間視廊的目標定位(圖6)。總體而言，北神樹垃圾填埋場生態修復后旨在依托北京南城平原山岳的空間優勢，成為城市重要的觀景制高點，構成北京天際線的重要組成部分，同時也是亦莊新城唯一一處自然公園與城市地標疊合的節點。

圖6 北神樹垃圾填埋場現狀條件與上位規劃解析圖

3.2 穩定化空間格局評估

穩定化空間格局評估工作始于北神樹垃圾填埋場生態修復可行性研究階段，依托《北神樹垃圾衛生填埋場生態修復試點項目可行性研究報告》場地污染狀況調查報告中的采樣鉆井空間點位坐標和采樣鉆井點位中垃圾成分、滲濾液、填埋氣和表面沉降數據，依據穩定化評估指標體系，進行北神樹垃圾填埋場穩定化空間格局評估(圖7)。評估結果顯示，垃圾填埋堆體空間穩定化狀態存在明顯差異，穩定區呈片區狀網絡分布于堆體南側3層以下和北側1層以下；趨于穩定區呈環狀和帶狀穿插于堆體2層以上的中心區域；不穩定區主要集中在堆體4層以上，呈點塊狀隨機分布，點塊之間存在較多間隙。總體而言，堆體近一半的空間已處于穩定狀態，不穩定狀態空間相對稀疏，趨于穩定狀態空間呈帶狀和片狀分布，且聯系穩定區和不穩定區，修復后具有較大再利用潛力。

圖7 北神樹垃圾填埋場穩定化評估流程(注：采樣鉆井布置圖來源于《北神樹垃圾衛生填埋場生態修復試點項目可行性研究報告》)

3.3 再利用建設適宜性機制構建

再利用建設適宜性研究緊接在北神樹垃圾填埋場可行性研究之后的方案設計階段進行，是依托于北神樹垃圾填埋場穩定化空間格局，結合場地景觀資源與土地資源綜合評估，形成再利用建設適宜性空間格局進行修復適宜性決策和再利用適宜性決策的過程(圖8)。決策過程中，垃圾填埋場修復技術方案根據再利用建設目標進行多輪技術調整，從以初期經濟效益為優先的規范性封場，調整為以城市眺望系統建立的再利用愿景為 目標，在垃圾堆體北側及中部頂層區域采用好氧修復技術，使場地穩定化程度符合再利用建設適宜性空間格局，進而結合垃圾填埋場建設適宜性策略集，根據場地空間特征進行功能結構布局，最終確定空間再利用分級、分區、分期規劃，生成場地再利用總體規劃方案(圖9)。

圖8 北神樹垃圾填埋場建設適宜性決策機制構建

圖9 北神樹垃圾填埋場再利用分級、分區、分期規劃與總體規劃平面圖

4 結語

“加快生態文明體制改革，建設美麗中國”是當下中國發展的時代目標，《美麗中國建設評估指標體系及實施方案》已明確提出了“空氣清新、水體潔凈、土壤安全、生態良好和人居整潔”④5項要求，垃圾填埋場再生對于城市可持續發展的價值與意義日漸凸顯。由于垃圾填埋場穩定化過程復雜多變，修復治理與再利用涉及環境工程和風景園林兩大學科，當前的再生過程易存在前后脫節、場地潛力難以被充分挖掘等問題。

本文基于跨學科視角，通過對大量文獻與案例進行分析總結，依托實踐項目中與環境工程師的深度協同合作，提出風景園林與環境工程跨學科合作視角下的垃圾填埋場穩定化空間格局評估技術流程，構建建設適宜性評估機制，并以北京市北神樹垃圾填埋場為例進行實踐驗證，以期為垃圾填埋場再生工作的高效開展提供新的技術策略方法，為同類型棕地再生研究與實踐的拓展提供借鑒與指引。

注：文中圖片除注明外，均由作者繪制。

致謝：感謝清華大學王玉鑫、吳熙、張智、姚鴻飛、張鵬飛、叢容提供的幫助；感謝北京市市政工程設計研究總院劉彥琢、劉曉函、劉力、郝慧銘、王凱楠、雷雨晴在技術規范指導方面的付出與貢獻。

注釋：

① 鄰避效應為英譯詞，“NIMBY”全稱為“Not in My Back Yard”，即“不要建在我家后院”，指由鄰避設施選址、建設或運營而引發的地方沖突的現象。

② 《生活垃圾填埋場穩定化場地利用技術要求》(GB/T 25179—2010)定義，垃圾填埋場穩定化是垃圾場封場后，垃圾可生物降解成分基本降解，各項監測指標趨于穩定，垃圾層沉降符合場地穩定化利用判定要求的過程。

③ 《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》(HJ 25.1—2019)定義，土壤污染狀況調查指采用系統的調查方法，確定地塊是否被污染及污染程度和范圍。

④ 2020年2月28日國家發展改革委關于印發《美麗中國建設評估指標體系及實施方案》，開展美麗中國建設進程評估工作，其中包含5類大指標和22項具體指標。