城市垃圾填埋場堆體地形的改造設(shè)計(jì)策略研究

孫天智

王曉俊*

最早將垃圾場改造為城市公園的是150多年前的法國巴黎肖蒙山丘公園(The Parc des Buttes Chaumont)[1]。1910年，美國建成最早的改造項(xiàng)目華盛頓州西雅圖市雷尼爾運(yùn)動公園(Rainier Playfield)。中國專項(xiàng)實(shí)踐的起步相對較晚，大陸地區(qū)最早的案例是1999年建成的上海真光公園[2]。香港地區(qū)最早的案例是于1996—1999年間由船灣堆填區(qū)改造建成的大埔船灣高爾夫球臨時(shí)練習(xí)場[3]41-44。近年來，國內(nèi)將已封場的垃圾填埋區(qū)改造成為公園綠地、游樂場、運(yùn)動設(shè)施場地等的實(shí)例不斷出現(xiàn)。一方面，國內(nèi)城市垃圾填埋場的數(shù)量巨大，盡管國家三部委于近期聯(lián)合發(fā)文頒布了新建垃圾填埋場禁令①，但是存量城市垃圾填埋場仍然是一筆可貴的城市土地財(cái)富。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國內(nèi)約有2 000多座正規(guī)垃圾填埋場，與此同時(shí)還存在大量的非正規(guī)垃圾填埋場，例如僅北京地區(qū)的非正規(guī)垃圾填埋場數(shù)量就近千座[4]。另一方面，隨著我國城市快速發(fā)展，城市土地資源的優(yōu)化配置與利用成為解決城市用地緊張問題的關(guān)鍵措施之一，諸如城市棕地、城市垃圾填埋場等一些傳統(tǒng)被認(rèn)為難以再利用的土地逐漸受到重視，對其展開的綜合利用正日益興起。這將有助于解決城市綠地空間不足、改善城市景觀環(huán)境質(zhì)量、轉(zhuǎn)變公眾對垃圾場的負(fù)面印象等諸多現(xiàn)實(shí)問題，同時(shí)也是當(dāng)今我國風(fēng)景園林行業(yè)的一個(gè)新挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

關(guān)于城市垃圾填埋場的綜合利用也引起了風(fēng)景園林專業(yè)的研究人員與學(xué)者關(guān)注。Engler M通過對美國城市廢棄物的治理歷史進(jìn)行研究，強(qiáng)調(diào)了對包括垃圾填埋堆體、污水凈化濕地在內(nèi)的景觀進(jìn)行藝術(shù)化改造的必要性和社會文化價(jià)值[1]。Harnik P綜述了美國1910—2007年由垃圾填埋場改造為公園的案例，并對美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)關(guān)于堆體的規(guī)范要求及改造再利用的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)[5]。國內(nèi)研究包括填埋場改造游憩地之后的修復(fù)管控體系構(gòu)建[6]、封場后的植物景觀營造[7]、填埋場環(huán)境影響評價(jià)[8]等課題。與垃圾填埋場改造相關(guān)的研究例如Jones H P等通過研究惠靈頓歡樂谷垃圾填埋場堆體對周邊城市的視覺影響論證了擬擴(kuò)建堆體的適宜高度[9]。孫天智對垃圾填埋堆體的改造條件與國內(nèi)相關(guān)法律規(guī)范進(jìn)行了綜述，并結(jié)合案例歸納出修復(fù)自然環(huán)境、設(shè)施建設(shè)、造景這3個(gè)常見的堆體改造目標(biāo)[10]。李紫暄等對北京市非正規(guī)垃圾填埋場的景觀改造進(jìn)行了研究，提出將景觀改造與堆體掩埋正規(guī)化處理建設(shè)相結(jié)合的思路[4]。

由于城市垃圾填埋場的特殊性，在改造成為公園綠地過程中仍然有一些問題需要解決。一方面，垃圾填埋場的改造受到一系列技術(shù)與規(guī)范的制約。另一方面，由于垃圾填埋堆體(以下簡稱“堆體”)占據(jù)填埋場大部分面積(70%～90%)，因此，堆體不僅是垃圾填埋場主要的構(gòu)成物，同時(shí)也是垃圾填埋場改造成為公園綠地的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本文聚焦垃圾填埋堆體的地形景觀改造方法，在明晰堆體地形特殊性的基礎(chǔ)上，研究不同類型堆體的適宜改造目標(biāo)、技術(shù)要點(diǎn)以及相應(yīng)的改造策略。

1 堆體類型與景觀改造目標(biāo)

我國對不同類型的垃圾(固體廢棄物)均規(guī)定了其專門的處置場所和處置標(biāo)準(zhǔn)。其中需集中輸運(yùn)至法定填埋場處理的垃圾類型有生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物3種②。由于一些特種工業(yè)固廢處置場與危險(xiǎn)廢物填埋場自身存在較高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，出于安全考慮，這類填埋場即便在封場后也需要使公眾避免暴露在此類環(huán)境中，因此研究不涉及這類堆體環(huán)境。建筑垃圾可進(jìn)行選擇性回填而不是集中在預(yù)先規(guī)劃的建筑垃圾儲運(yùn)消納場進(jìn)行集中填埋。2003年建設(shè)部《城市建筑垃圾和工程渣土管理規(guī)定》中明確鼓勵(lì)建筑垃圾、工程渣土資源再利用，宜采取渣土回填、圍海造田、堆山造景等途徑[10]。綜合上述條件，適宜與景觀改造相結(jié)合的是生活垃圾、建筑垃圾這2類堆體，它們也是城市垃圾填埋場的主體，通過景觀改造可以承載一定的游憩、堆體地形景觀優(yōu)化、堆體衛(wèi)生設(shè)施景觀美化、綠地生境營建等功能。

針對以上2類堆體的景觀改造，通過國內(nèi)外相關(guān)案例分析，歸納了這2類堆體的一般地形剖面結(jié)構(gòu)與對應(yīng)的景觀改造目標(biāo)(表1)。在這些目標(biāo)中，其中一些目標(biāo)適用于特定類型的垃圾堆體，例如通過對堆體表面裸露的衛(wèi)生設(shè)施進(jìn)行藝術(shù)化設(shè)計(jì)以嘗試轉(zhuǎn)變公眾對廢棄物的“鄰避”觀念的目標(biāo)僅適用于生活垃圾填埋堆的景觀改造。而一些目標(biāo)則均適用于2類堆體，例如游憩類、綠化美化與生境修復(fù)目標(biāo)。

表1 垃圾填埋堆體與相應(yīng)的景觀改造目標(biāo)

2 堆體地形的特點(diǎn)

2.1 與景觀地形的比較

在一般的城市綠地中所進(jìn)行的景觀地形設(shè)計(jì)，通常只需要考慮景觀美觀度、排水等問題。但是，如果對垃圾填埋堆體進(jìn)行景觀改造，就需要合理且靈活地處理垃圾填埋和地形塑造之間的關(guān)系。這也是垃圾填埋堆體區(qū)別于一般景觀地形的根本之處。基于不同類型的垃圾自身所具有的特點(diǎn)以及相應(yīng)的填埋技術(shù)與規(guī)范要求，在具體實(shí)踐中，堆體的垃圾填埋與形態(tài)塑造間的關(guān)系通常呈現(xiàn)出以下2種類型：其一，垃圾填埋堆體的總體形態(tài)需要按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行塑造；其二，沒有固定的地形塑造標(biāo)準(zhǔn)，但需要結(jié)合具體的垃圾填埋環(huán)境、填埋技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。生活垃圾填埋地形多符合第一種關(guān)系的描述，而建筑垃圾填埋地形則符合第二種關(guān)系。

為了進(jìn)一步論證上述2種關(guān)系在地形建構(gòu)中的具體表現(xiàn)，從地形建構(gòu)場所、地形布局與規(guī)模的確定、地形設(shè)計(jì)的自由度與主要限制因素、地形種植、地形的配套設(shè)施5個(gè)方面詳細(xì)比較分析了2種垃圾填埋堆體與一般景觀地形的特點(diǎn)(表2)。從比較中可以看出，生活垃圾填埋堆體在上述每個(gè)方面中都具有非常具體的規(guī)范或技術(shù)控制要求，而且這些要求往往具有強(qiáng)制性的特點(diǎn)。從地形的整體布局到具體的外形設(shè)計(jì)都遵循著固定的標(biāo)準(zhǔn)。因此生活垃圾填埋堆體的外形設(shè)計(jì)自由度是相對較低的。相反，建筑垃圾填埋堆體則在塑型方面相對自由，這主要取決于2個(gè)方面的作用：其一是地形的布局、體量、規(guī)模在規(guī)范和技術(shù)層面允許設(shè)計(jì)師參與進(jìn)行調(diào)控；其二是可應(yīng)用的垃圾填埋技術(shù)是多樣的，這使設(shè)計(jì)師結(jié)合不同的垃圾填埋技術(shù)進(jìn)行地形設(shè)計(jì)成為可能。

表2 堆體地形與一般園林景觀地形的比較

總體上，垃圾填埋堆體在建構(gòu)層面要考慮的規(guī)范與技術(shù)性因素顯然是要多于一般的園林景觀地形。而對于地形特殊性的研究有助于進(jìn)一步深入梳理這類地形獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法。

2.2 堆體穩(wěn)定性

垃圾填埋堆體的穩(wěn)定性決定了其表面能夠安全承載的活動及設(shè)施類型。生活垃圾堆體的穩(wěn)定性與塑型的規(guī)范程度、高度、沉降狀況、地表承載物的匹配度等一系列因素相關(guān)。一些國家已對生活垃圾填埋堆體高度進(jìn)行限制，例如新加坡對一些生活垃圾填埋場的堆高限制是30m[13]。除因安全因素限制堆高，一些城市也通過研究堆體對周邊城區(qū)的視覺影響規(guī)劃堆高，實(shí)例如新西蘭惠靈頓歡樂谷垃圾填埋場擴(kuò)建項(xiàng)目(C&D Landfill，Happy Valley)。我國至今未對法定生活垃圾填埋場的堆高進(jìn)行設(shè)限，國內(nèi)案例堆高的差異大，例如平原型填埋場堆高5～30m均存在實(shí)例。

生活垃圾填埋堆體沉降不僅關(guān)乎穩(wěn)定性，而且也影響堆體封場后的再開發(fā)利用。周聰惠等基于生活垃圾堆體封場時(shí)間劃分出4個(gè)沉降時(shí)間段，并提出不同時(shí)間段適宜在堆體表面設(shè)置的游憩項(xiàng)目[14]。香港地區(qū)對堆體封場至再開發(fā)的時(shí)間周期要求則相對較長，基于案例統(tǒng)計(jì)出的平均周期為21年。建筑垃圾填埋堆由于整體自重較大，且通常會在堆積過程中進(jìn)行壓實(shí)處理[15]，堆體穩(wěn)定性主要與承載堆體的地基穩(wěn)定性、邊坡結(jié)構(gòu)等相關(guān)。

圖1 生活垃圾堆體安全填埋過程

2.3 填埋場環(huán)境特征、堆體布局及形態(tài)

總體上，垃圾填埋場的區(qū)位與所隸屬城市的區(qū)位存在關(guān)聯(lián)。而填埋場區(qū)位、規(guī)模面積、土質(zhì)地質(zhì)水文條件等也會對堆體布局與形態(tài)存在影響。平原地區(qū)城市常利用周邊洼地或荒地作為堆填區(qū)，堆體布局方式常見有2種，一種為在填埋場分期布局多個(gè)堆體，例如濟(jì)南市垃圾衛(wèi)生填埋場共布局了8個(gè)平面呈矩形的垃圾堆填體[16]。另一種為集中一處布局的大型堆體，例如以色列特拉維夫希里亞垃圾山占地達(dá)175hm2，高度約80m[17]。丘陵地區(qū)常利用山坡地、山谷地作為堆填區(qū)，堆體形態(tài)常見為分級臺地。香港地區(qū)早期分布在城市中的小型垃圾填埋場及內(nèi)地的杭州天子嶺垃圾填埋場[18]，以及位于西班牙巴塞羅那的威爾登·瓊恩填埋場[19]均是此類環(huán)境的典型代表。濱海城市除利用周邊灘涂、洼地或山谷地作為堆填區(qū)外，也存在利用濱海島嶼作為堆填區(qū)的案例，堆體形態(tài)常見為緩坡土丘[20]。

垃圾填埋場的堆體布局與形態(tài)為后期堆體景觀改造提供了基礎(chǔ)條件。然而堆體地形再改造的可行性和允許改造幅度決定了景觀改造是側(cè)重于堆體表面的植物配置及游憩設(shè)施建設(shè)，還是可以綜合堆體的再布局及形態(tài)調(diào)整進(jìn)行整體場地的景觀重塑?，F(xiàn)行相關(guān)法規(guī)對不同垃圾堆體的規(guī)范程

度以及景觀改造目標(biāo)、技術(shù)方法、建設(shè)成本等一系列因素將影響堆體再塑造進(jìn)程。

3 2種類型堆體地形的改造設(shè)計(jì)策略

在城市垃圾填埋場景觀改造過程中，對堆體進(jìn)行地形優(yōu)化不僅可以提升堆體美觀度，而且有利于地形與景觀設(shè)施、周邊環(huán)境的融合，以及增加堆體的生態(tài)環(huán)境價(jià)值，促進(jìn)公眾轉(zhuǎn)變對垃圾堆的負(fù)面印象，緩解“避鄰”效應(yīng)，但是需要結(jié)合不同類型堆體的特點(diǎn)進(jìn)行地形改造。

3.1 生活垃圾填埋地形

盡管技術(shù)要求與規(guī)范對生活垃圾堆體布局與形態(tài)的限制造成了絕大部分的堆體形態(tài)千篇一律，但是，堆體地形改造或塑造仍然首先需要滿足安全性與穩(wěn)定性要求，避免產(chǎn)生可能的不利環(huán)境影響。例如1971年風(fēng)景園林師羅伯特·蒙坦在瑞典隆德市的圣·漢斯貝克公園(Sankt Hans Backar Park)設(shè)計(jì)中對場地內(nèi)的生活垃圾堆體地形進(jìn)行了藝術(shù)化塑造，形成了豐富的地形形態(tài)，但由于在地形設(shè)計(jì)中并沒有考慮到堆體中的填埋氣體、滲漏液的處理導(dǎo)致數(shù)年后場地附近的水環(huán)境遭到污染[21]。

國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋場封場技術(shù)規(guī)范》(CJJ 112—2007)對封場后堆體作為綠地制定了種植要求[12]，但未考慮堆體可能承載的其他景觀用途。無論是保留封場堆體原有結(jié)構(gòu)，還是可能影響到堆體結(jié)構(gòu)及其各種設(shè)施的堆體景觀改造，都需要將堆體衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范與園林景觀要求充分結(jié)合(圖2)。

圖2 生活垃圾填埋地形的改造策略

生活垃圾堆體地形改造一般有2種方式。第一種是在不影響封場堆體原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，分別在頂坡、邊坡局部增加覆土建立獨(dú)立于填埋結(jié)構(gòu)之外的微地形以實(shí)現(xiàn)地形再設(shè)計(jì)。這是大多數(shù)垃圾堆體景觀改造的方式。這種方式需要確保覆土對堆體頂坡下部、邊坡內(nèi)部垃圾的壓力不會影響地形穩(wěn)定性(例如造成地形內(nèi)部垃圾局部塌陷)。因覆土通常是在堆體局部實(shí)施，所以環(huán)庫截洪溝、集氣管等受到覆土影響的堆體輔助設(shè)施需伴隨改造。實(shí)例如拜斯比公園中在堆體頂坡設(shè)計(jì)的以黏土為骨料的淚珠狀土丘(hillocks)[22]，以及西班牙威爾登·瓊恩垃圾填埋場景觀改造中通過在堆體邊坡局部增加覆土以建立坡道[23]。第二種是地形有較大改動，可能會影響到堆體結(jié)構(gòu)及緊鄰堆體的各種設(shè)施(堆體結(jié)構(gòu)：最終覆蓋層、垃圾堆、場底防滲層等。緊鄰堆體設(shè)施：環(huán)庫截洪溝、落水井、沼氣及滲濾液檢測井等)，相比較而言，第二種改造方式成本較大、風(fēng)險(xiǎn)較高。由于需要先將最終覆蓋層去除，待堆體調(diào)整完畢后再重新進(jìn)行鋪設(shè)，在封場后對堆體進(jìn)行大幅度改造的方式不可行。但是，在填埋場運(yùn)營期間就充分考慮到堆體封場后作為景觀地形進(jìn)行堆填與設(shè)施建設(shè)，將有利于與后期景觀改造的銜接。理查德·海格在凱薩查維茲公園(César Chávez Park)設(shè)計(jì)中實(shí)踐了這一思路，設(shè)計(jì)師在垃圾場封場前介入堆體地形改造，從而實(shí)現(xiàn)了地形上部觀景空間、淡水湖等與地形下部垃圾填埋結(jié)構(gòu)與設(shè)施之間的整合[24]。

上述2種地形改造方式都需對裸露于地表的氣體集排設(shè)施(沼氣排氣管、排氣槽等)進(jìn)行景觀化處理。以沼氣被動排氣管為例，Nancy Holt在Sky Mound設(shè)計(jì)中采取在頂坡用微地形結(jié)合沼氣管的方式打造出“火炬”景點(diǎn)[23]，該設(shè)計(jì)賦予沼氣管以特殊的文化象征意義。而香港小冷水堆填區(qū)(Siu Lang Shui)則通過綠化隔離沼氣管[3]7，處理方式更側(cè)重于確保公眾與該設(shè)施保持距離以促進(jìn)環(huán)境安全。在實(shí)踐中可結(jié)合2種手法各自的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 建筑垃圾填埋地形

相較于生活垃圾填埋堆，建筑垃圾填埋堆體在布局與地形設(shè)計(jì)方面具有較大靈活性。首先堆體無頂部及邊坡塑型規(guī)范要求。其次堆體地形的污染防護(hù)措施可根據(jù)垃圾預(yù)處理狀態(tài)進(jìn)行針對性建設(shè)，在堆山造景前對建筑垃圾進(jìn)行凈化處理以降低或消除污染性，后期地形建設(shè)的污染防護(hù)措施可相應(yīng)減少。如未對垃圾進(jìn)行預(yù)處理，則堆體需做好防滲、表土覆蓋、地表水導(dǎo)排、地下水檢測等措施，以防建筑垃圾產(chǎn)生的含有重金屬的滲濾液對周邊環(huán)境造成污染[25]。此外堆體如自重過大可能造成地表沉降，因此在地基穩(wěn)定性評價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)行地形設(shè)計(jì)至關(guān)重要。堆體地形設(shè)計(jì)方法可以從地形布局和設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行探討。

1)在布局上，建筑垃圾可以應(yīng)用集中填埋、分散填埋2種布局方式(圖3)。2種布局方式的應(yīng)用在客觀上取決于3個(gè)因素：一是場地消納垃圾量；二是場地面積的相對大??；三是場地地基穩(wěn)定性評估結(jié)果。在消納垃圾量較大且場地面積相對有限情況下，通常會選擇集中填埋建筑垃圾。然而，如場地面積有限，且地基穩(wěn)定性較差，則需要研究合理的坡面形式及加荷方案、利用堆載預(yù)壓等技術(shù)手段提高地基強(qiáng)度以滿足集中填埋作業(yè)的順利完成[26]。相比較而言，在場地面積相對較大，地基穩(wěn)定性較差情況下，采取分散填埋的布局方式可以在一定程度上減少填埋的技術(shù)難度和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2)建筑垃圾填埋堆體地形設(shè)計(jì)有覆土填埋、局部非覆土填埋2種填埋方法(圖3)。地形設(shè)計(jì)如果是基于垃圾的覆土填埋，那么設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于土體外形的形態(tài)。由于受技術(shù)規(guī)范限制較少，總體上地形可根據(jù)設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行塑造。而如果是基于垃圾的局部非覆土填埋，設(shè)計(jì)重心則在于處理暴露于外界的建筑垃圾的技術(shù)方法以實(shí)現(xiàn)垃圾的無害化再利用。當(dāng)前基于垃圾覆土填埋的地形設(shè)計(jì)仍為主流。

圖3 建筑垃圾填埋地形的設(shè)計(jì)策略

4 結(jié)語

盡管垃圾分類處理、垃圾焚燒成為新的垃圾處理發(fā)展趨勢，但是城市周邊大量的存量垃圾填埋場仍然是我國各級政府所需要面對的現(xiàn)狀，涉及環(huán)境衛(wèi)生、視覺景觀以及土地資源再利用等問題。實(shí)踐證明，改造利用城市垃圾填埋場最有可能與最合適的方式大都與城市綠地有關(guān)，而其中堆體地形又是改造利用工作中最為關(guān)鍵的內(nèi)容。因此，深入系統(tǒng)研究這種堆體地形的塑造有助于促進(jìn)將垃圾填埋場作為一種復(fù)合型城市類型用地的景觀改造實(shí)踐，是綜合利用垃圾填埋場的有益探索[28]。

本文通過大量的案例分析與方法技術(shù)總結(jié)，一方面希望在滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，針對2種類型垃圾填埋堆體的不同特點(diǎn)，將堆體地形改造與風(fēng)景園林專業(yè)要求深入結(jié)合并進(jìn)行設(shè)計(jì)方法上的探索。這樣不僅能夠使填埋場得到充分再利用，同時(shí)科學(xué)合理地選擇地形填埋處理技術(shù)并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行合理靈活的地形設(shè)計(jì)也是垃圾填埋堆體景觀改造成功的基本保證。另一方面希望通過堆體改造方式的研究，實(shí)現(xiàn)垃圾填埋場整體景觀外貌的美學(xué)特征提升，為探索新的垃圾填埋堆體地形景觀改造設(shè)計(jì)方法奠定基礎(chǔ)。

注：文中圖片均由作者繪制。

致謝：感謝安徽省阜陽市潁上縣生態(tài)環(huán)境分局提供的幫助；感謝中新蘇州工業(yè)園區(qū)清城環(huán)境發(fā)展有限公司張斌工程師在課題研究中關(guān)于垃圾填埋場運(yùn)營與技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)的付出與貢獻(xiàn)。

注釋：

① 2020年8月6日國家發(fā)展和改革委員會、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)《城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)實(shí)施方案》，原則上地級以上城市以及具備焚燒處理能力的縣(市、區(qū))，不再新建垃圾填埋場。

② 《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》(2004年修訂)明確說明對各類固體廢物貯存、處置的設(shè)施、場所，必須符合國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境衛(wèi)生管理的規(guī)定。