采煤塌陷區濕地公園生態修復及其量化評估優化研究

尹鴻荷

（河南農業大學風景園林與藝術學院，鄭州 450002）

濕地作為人類重要的生存環境之一，具有多樣性的生態系統，濕地在凈化空氣、降低污染、調節雨洪、調節氣候以及保持生物多樣性上具有重要作用［1］。但是濕地容易受到自然災害等突發事件的影響，如洪水、氣候等因素的影響也可能形成濕地［2］。其中，人類對煤礦的開采也是形成濕地的主要原因之一。中國部分地區由于地下潛水位高，在年降水量較大時，采煤塌陷區易形成濕地景觀，會對當地的生態環境造成一定破壞，影響當地居民的生活質量和城市的可持續發展［3，4］。目前，中國煤炭資源型城市已經將采煤塌陷濕地納入新增用地中，并將該區域逐漸修復為濕地公園［5］。研究顯示，采煤塌陷濕地在轉變為濕地公園后，可以有效提升景觀的多樣性，修復生態環境，讓濕地發揮自身的生態功能，保障城市生態安全［6］。目前，對采煤塌陷濕地的相關研究已經成為了當下環境保護關注的熱點，對評價采煤塌陷濕地的可持續發展狀況具有重要意義。因此，本研究以可持續理論和績效理論為指導，構建了基于采煤塌陷濕地特征的濕地公園評價體系，以綜合評價塌陷濕地公園的可持續發展狀況，并以潘安湖國家濕地公園為例，對本研究提出的評價體系進行了驗證，為采煤塌陷區濕地公園的可持續發展提供一定的理論依據。

1 采煤塌陷區濕地公園特征與評價體系的建立

1.1 采煤塌陷區濕地公園特征

采煤塌陷濕地的一種修復方式就是將該區域修復為濕地公園［7］。由于采煤形成的塌陷濕地通常離城市較近，故該區域居民活動頻繁，需要充分挖掘地質特性，同時在游客的生活及消費方式之中融入生態資源，構建出符合當地特色的濕地景區，實現社會、生態及經濟3 方面效益的協同發展［8］。

采煤塌陷區濕地公園的特征包括分布特征、空間特征、形態特征以及生態特征［9］。①分布特征。由于采煤塌陷區通常位于資源型城市的郊區，非常容易受到城市用地布局的影響。隨著城市的不斷擴張，采煤塌陷區分布類型可分為遠郊型、近郊型和城區型。其中，遠郊型和近郊型是采煤塌陷區的主要類型，但是這類地區通常經濟發展較差，容易存在土地利用不合理等問題，對采煤塌陷濕地公園的修復和發展會造成一定的影響。②空間特征。隨著中國城鎮化進程的加快，采煤塌陷區濕地公園也會不斷地擴大，并且交通等設施也會日益完善，逐漸成為城市的重要組成部分。③形態特征。由于受到地質、地形以及采煤形式等眾多因素的影響，將濕地分為組團型、軸帶型和集中型［10］。④生態特征。采煤塌陷濕地容易受到地表塌陷的影響，水文、地貌等條件也會受到影響，生態系統非常脆弱，生物物種、土地利用類型、生態系統均有可能發生變化，有必要輔以人工修復措施，幫助生態系統恢復平衡。

1.2 采煤塌陷區濕地公園評價體系構建

本研究從綜合角度出發，分別從濕地公園的社會、經濟、環境效益3 個方面來評價濕地公園的可持續發展狀況。構建塌陷區濕地公園評價體系遵循的原則包括整體性原則、區域性原則、以人為本原則、定性定量相結合原則、容易獲取及實踐性原則［11］。評價指標的選取借鑒了景觀績效系列研究計劃（LPS），選取了與特性相適宜的指標［12］。在進行指標選取時，需要考慮濕地自身的特征和演化規律，還要體現濕地公園的各種功能，同時要考慮公園與城市發展之間的關系，以可持續發展的態度來進行績效評價指標篩選［13］。研究采用專家咨詢法，并以發放調查問卷的形式，向在濕地研究領域具有豐富經驗的專家征集意見，最終選取了15 個評價指標進行分類，如表1 所示。

表1 采煤塌陷區濕地公園績效評價體系

在明確評價目標并確定評價體系后，需要構建成對比較陣，研究采用1～9 比較標度法與成對對比法對成對比較陣進行構造，重復操作，直到進行到最后一層，矩陣的標度如表2 所示。

表2 判斷矩陣標度含義

然后對權向量進行計算和一致性檢驗。計算每個成對比較陣的對應特征向量和最大特征根，采用一致性的比率、指標以及隨機指標進行權向量的一致性檢驗。如果通過了一致性檢驗，歸一化后的特征向量就是權向量；如果未通過，則應對成對比較陣進行重新構造［14］。一般情況下有2 種求權重向量的算法，分別為和法與根法。和法是將對比矩陣A 的每一行元素進行求和，如式（1）所示。

式中，aij表示各元素；?i表示元素之和；n表示元素個數。再進一步對式（1）進行規范化處理，得到權重向量的計算公式如式（2）所示。

式中，w表示權重。

根法是將成對比較陣A 的每一行元素進行幾何平均，如式（3）所示。

再進一步對式（3）進行規范化處理，可以得到權重向量的計算公式如式（4）所示。

判斷對比矩陣的一致性，其表達式如式（5）所示。

式中，C.I.表示矩陣的一致性指標；λmax表示最大特征根；C.R.表示隨機一致性指標；R.I.表示平均隨機一致性指標。對組合權向量進行計算和一致性檢驗。對目標位于最下層的組合權向量進行計算，并進行組合一致性檢驗。如果通過了組合一致性檢驗，最終的決策可以依據組合權向量所得到的結果；如果未通過，則應該對成對比較陣進行重新構造，并保持較大的一致性比率。

通過以上分析，本研究確定了上下級間的關聯權重，結果如表3 所示。

表3 采煤塌陷濕地公園績效評價體系

1.3 采煤塌陷區濕地公園評價模型構建

為了能夠更加直觀地展示研究成果，本研究匯總了各指標的計算結果，得到績效指數，進而綜合判定采煤塌陷區濕地公園的績效［15］。為了能夠有效評價績效結果，本研究構建了綜合指數模型。首先，計算公園績效產生的影響及作用的正、逆指標，分別如式（7）、式（8）所示。

式中，R表示指標參考值，F表示指標實際值，D+和D-分別表示正、逆指標的計算值。進一步計算采煤塌陷區濕地公園的績效指數（BCD），如式（9）所示。

式中，Di表示指標評價指數；Wi表示指標權重。

其次，根據綜合指數法計算公園績效得分，進而進一步評價其可持續發展狀況，采用優秀、良好、一般、較差4 個不同等級進行評價［16］。為了能夠更好地得出濕地公園的綜合評價結果，根據權重分別計算出評價因子在100 分情況下的實際分值。其中，“較差”為0～35 分，表示公園景觀發展和生態均較差，生態結構破壞較大，生物種類單一，游客滿意度非常低，經濟效益非常差，沒有對周邊環境起到良性促進；“一般”為36～65 分，表示公園景觀發展和生態均一般，生態結構較差，生物種類少，游客滿意度較低，公園經濟效益一般，對周邊環境的良性促進作用低；“良好”為66～85 分，表示公園景觀發展和生態均良好，生物種類較完整豐富，游客滿意度較高，公園經濟效益較高，對周邊環境的良性促進作用較高；“優秀”為86～100 分，表示公園景觀發展和生態均很好，生態結構很好，生物種類完整豐富，游客滿意度非常高，公園經濟效益非常高，對周邊環境的良性促進作用非常高［17］。

2 采煤塌陷區濕地公園績效案例評價

本研究以潘安湖國家濕地公園為例，采用采煤塌陷區濕地公園績效評價體系將公園分為景觀構成、水質、動物、植物以及非自然因素5 個要素。通過GIS 平臺數字化潘安湖國家濕地公園內的各場地信息，可知潘安湖濕地以湖泊、河流、沼澤為主，濕地率在70%以上（圖1）。

圖1 潘安湖國家濕地公園構成

2.1 評價結果與分析

綜合相關濕地專家的訪談結果對潘安湖國家濕地公園進行綜合評分，績效評價結果如表4 所示。潘安湖國家濕地公園績效評價綜合得分為80.74 分，屬于“良好”等級，反映出該濕地公園的發展和生態均良好，生態結構良好，生物種類較完整豐富，游客滿意度較高，公園經濟效益較高，對周邊環境的良性促進作用較高。但各準則層的具體得分差距仍然存在。

表4 潘安湖國家濕地公園績效評價結果 （單位：分）

在準則層中，環境績效的得分最高，為81.91 分。但指標層得分顯示C2、C3 得分較低，說明植物選擇和配置不合理，并未選擇生命力強及適應性強的植物，以致一些植物的生長情況較差；同時，植物層次斷層，且具有濃厚的人工痕跡，使得游客無法獲得滿意的體驗；由于建成時間較短，生物與環境、生物與生物之間并未形成穩定的關系，容易引起食物鏈斷裂的情況發生，進而破壞濕地內的動物多樣性。社會績效得分為78.43 分，具有“良好”的發展態勢。但指標層得分顯示C7、C8、C10 得分較低，說明公園缺乏多樣性，降低了對游客的吸引力；游客旅游活動體驗比較差，公園并未挖掘出該地區的傳統文化，造成游客缺乏深刻的旅游體驗；科普教育設施缺乏，尤其是對以往采煤歷史的科普，無法完全抓住游客的注意力。經濟績效的得分為79.46 分，具有“良好”的發展態勢。根據指標層得分結果可以看出，該公園并未明確自身的生態結構圈，也未密切聯動周邊環境；業態單調，并沒有形成品牌效應，造成游客購買力較低。

2.2 建議

為了確保潘安湖國家濕地公園能夠朝著可持續發展的方向發展，本研究對該濕地公園提出了以下建議。①生境營造優化策略。首先是水生境營造，對水體景觀形式進行必要的豐富，包括結合池壁臺階、雕塑、山石、植物及鋪地，同時豐富水面的開合變化，構建健康的水系統，加強入湖河道水質凈化，進一步提升濕地水質凈化能力；其次是濕地植被生境營造，對于陸生植物的選擇和配置要符合當地的生態特征，而對于水生植物，要避免植物過度蔓延、植物串種現象發生，同時防治有害植物；最后要營造、優化、增建野生動物棲息生境。②人文景觀優化策略［18，19］。首先是提升景觀小品文化內涵，增設休憩設施，同時突出濕地公園特色，如與自然環境、文化符號結合等；其次是打造地域文化活動，包括以觀光游覽、休閑度假、工業旅游為主的3 個旅游階段；最后是增加科普宣教設施，如增設觀鳥樓、瀕危植物觀察廊、優化煤炭塌陷地展廳等。③景觀發展空間優化策略。首先是提高周邊環境質量，構建區域生態圈，同時擴展外部附屬空間；其次是開發特色旅游產品，培養出能夠制作旅游產品的人才隊伍；最后是加強各途徑宣傳力度，建設線上官方網站，并充分發揮新媒體的作用，積極與其他旅游機構合作等。

3 小結

針對采煤塌陷區濕地的修復問題，研究了基于采煤塌陷區濕地特征的濕地公園評價體系的構建問題。研究結果顯示，潘安湖國家濕地公園績效評價結果處于“良好”水平，可持續發展態勢良好。各二級指標存在一定的問題，生物多樣性在采煤塌陷區濕地公園的環境效益欠佳；特色文化表現較差，游客對公園的認知較低；業態單一，并未在根本上推動周邊經濟的發展，經濟效益體現不足。本研究結合潘安湖國家濕地公園現狀，提出了生態環境營造、人文景觀以及景觀發展空間的優化策略。