潘安湖區域發展演變特征及驅動因素研究

常 江，陳業東，李梓萱，王 惠，馮姍姍

(1.中國礦業大學 建筑與設計學院，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業大學 力學與土木工程學院，江蘇 徐州 221116)

煤炭資源的開采為國家及地區發展起到了重要推動作用，為區域經濟社會發展做出了巨大貢獻，隨著煤炭儲量的減少乃至枯竭，煤礦區不得不面臨轉型升級，尋求新的可持續發展路徑。由于煤炭資源賦存的特殊性，煤炭開采給地區生態環境帶來較大影響，其中采煤塌陷是較為普遍和突出的一種形式。在我國黃淮東部平原，其煤礦區多集中在高潛水位地帶，采煤塌陷地的出現不僅改變了地形地貌，也因積水造成原有用途的改變或喪失。同時礦區乃至周邊區域的社會經濟發展也會受到影響，造成人口流失、土地閑置、塌陷遍布、環境退化等一系列消極現象。因此，如何治理因采煤塌陷而造成的環境影響，如何通過環境治理、景觀重塑、產業導入等引導礦區轉型升級，如何平衡好生態保護和經濟發展之間的關系，選擇合理轉型路徑，顯得尤為重要[1-4]。

由于礦產資源開采對環境和地區經濟的顯著影響以及資源的有限性，資源型地區轉型發展一直是國內外學者研究的重點，且主要集中在經濟社會可持續發展、環境保護治理以及轉型發展等方面。1971 年，R.A.Lucas 等[5]以資源型城鎮居民的生產生活為出發點，就資源型城鎮提出了“四階段發展理論”。P.G.Morgan[6]針對礦業城市可持續發展、環境生態保護以及轉型困境等方面進行探討。S.Markey 等[7]在資源型城市轉型路徑方面提出以規劃引領促進其可持續發展。

我國對資源型地區轉型發展的研究始于20 世紀80 年代。劉正華[8]從城市產業、區位、資源等7 方面分別研究了其轉型路徑，繼而部分學者通過構建不同的評價體系模型，分析了資源型城市轉型的模式和路徑。李星汐等[9]基于城鄉一體化研究了煤炭資源型城市基礎設施評價與規劃。與此同時，針對礦區的生態恢復與重建也一直是國內外研究的重點和焦點，研究主要集中在生態調控、景觀重建和采礦跡地再利用等方面。其中卞正富等[10]基于生態系統自恢復力的假說，以自然恢復與人工干預2 種情景提出了礦區土地自修復模式及其應用條件。胡振琪[11]、白中科[12]等基于煤礦區生態環境“邊采邊復”的理念及方法對煤礦區典型修復對象進行了系統理論和關鍵技術研究。常江[13]、羅萍嘉[14]、馮姍姍[15]等則從礦-城-鄉協同發展的角度，探討了采礦跡地再規劃的原則、方法以及技術手段。迄今為止，國內外針對礦區轉型、生態修復和采礦跡地再開發利用等方面，已經有了較多的研究，但是面對氣候變化、能源結構轉型，大量礦井關閉，居民對生活質量要求提高等挑戰，謀求礦區的可持續發展，仍有許多理論、政策和技術方面的難題需要解決。

徐州市是華東地區重要的煤炭資源型城市，也是江蘇省唯一的能源基地。但隨著煤炭資源枯竭，能源資源消耗型產業結構導致環境污染問題由隱轉顯，城市轉型成為必由之路。經過近20 年的發展，徐州成功實現了從“一城煤灰半城土”到“一城青山半城湖”的轉型升級。潘安湖區域作為轉型示范區，以規劃為引領，通過土地整理、生態修復、環境重塑、經濟重構實現了新舊動能轉換、區域復興發展的目標。因而部分學者對其進行了轉型模式總結及綜合效益評價，并對其塌陷地生態修復規劃體系展開了評價研究，但對其整體區域發展演變特征及其具體技術支撐研究甚少。因此，筆者以潘安湖區域為研究對象，通過查閱文獻與實地調研，梳理總結出潘安湖區域在煤炭開采以及關閉礦井后所呈現的發展特征，梳理總結其背后的具體技術手段與政策規劃，進一步探索推動區域發展演變的驅動因素，通過明晰其主要影響因素，為潘安湖區域及同類煤礦區的轉型發展優化提供借鑒。

1 潘安湖區域概況

潘安湖區域隸屬于徐州市賈汪區，境內煤炭儲量豐富，歷史上屬于青山泉鎮和大吳鎮管轄(圖1)。20 世紀50 年代青山泉煤礦的開采標志著該區域迎來新的發展，同期權臺、旗山兩大煤礦的相繼投產，并與鄉鎮規模較小的煤礦等共同形成“三心多點”的采煤空間格局，此時期的潘安湖區域范圍主要涉及青山泉及大吳兩地。2001 年在大吳鎮東北角設立徐州工業園區，自此該區域形成“兩鎮一園區”的區劃格局[16]。

圖1 研究范圍行政區劃變遷Fig.1 Changes in administrative division of the research area

經歷了長達50 年的煤炭開采，在權臺、旗山、青山泉等主要煤礦周邊出現了大量的采煤塌陷地，總面積高達1 160.87 公頃，其中，以權臺礦區周邊所產生的積水區域最為嚴重，積水面積約2.40 km2，平均積水深度4 m 左右，塌陷區域地表支離破碎坑塘遍布，導致耕地破損、土質變差無法進行農業生產。由于采煤塌陷，居住環境改變，區域內居民被迫搬遷，塌陷區內草木荒蕪、人地蕭條。2008 年，江蘇省政府提出加快振興徐州老工業基地的指導意見，同年徐州市政府委托中國礦業大學科研團隊編制了《徐州市采煤塌陷地生態修復規劃》。2009 年，經江蘇省國土資源廳等相關部門批準，潘安湖區域作為轉型示范區正式立項，走上以采煤塌陷地治理為推動力的轉型發展之路。

2013 年賈汪區進行行政區劃調整，將大吳街道辦、青山泉鎮原有部分村莊整合，以潘安湖濕地公園為核心區域，成立潘安湖街道辦。徐州工業園區整體并入大吳街道辦。經行政區劃調整后，潘安湖區域由“兩鎮一園區”轉為“一鎮兩街道”的行政管轄區，涉及國土面積約164 km2(圖2)。

圖2 研究區域范圍劃定Fig.2 Research area delineation

2 潘安湖區域發展演變特征

作為傳統的煤炭資源開采區，潘安湖區域的發展演變因資源依賴在土地利用、交通條件、產業結構和空間結構等方面呈現出其特有的動態和復雜的演變特征。

2.1 土地利用：從破損的采礦跡地到功能完善的城鎮空間體系

隨著煤炭產業周期演變，土地利用呈現出延續不斷的動態性(圖3)。煤礦區土地利用主要為工礦建設用地以及由煤炭開采引發的采煤塌陷地。隨著采煤活動的發展，在礦區工業廣場的周邊，不斷出現深淺不一的采煤塌陷區，塌陷區內環境的變化，地質結構不穩，生態環境惡化，嚴重影響了原有居民的生產和生活，隨著礦產資源枯竭，礦井關閉，原有的工業廣場閑置，產業工人流失，整個區域內的土地利用呈現出不穩定性和低效利用的特點[17]。在振興徐州老工業基地示范區政策的支持下，自2000 年開始，潘安湖區域以采煤塌陷地為主的土地整理展開了一系列行動，并提出了“基本農田治理、采煤塌陷地復墾、生態環境修復、濕地景觀開發”四位一體綜合治理模式[18]。在政策(表1)驅動和規劃(圖4)引領下，潘安湖區域的生態修復和環境整治得以順利開展并取得較大成功。

圖3 2008 年與2018 年潘安湖區域土地利用現狀Fig.3 Land use status in Pan’an Lake area in 2008 and 2018

圖4 徐州潘安湖采煤塌陷地生態修復規劃體系Fig.4 Ecological restoration planning system of Pan’an Lake mining subsidence area

表1 潘安湖采煤塌陷地綜合治理政策背景Table 1 Comprehensive control policy background of Pan’an Lake coal mining subsidence

潘安湖區域的土地整治是從對采煤塌陷區的治理和生態修復開始的，整個治理過程可以分為2 個階段：階段一，以農林漁為主的土地復墾模式，通過“挖深墊淺”“充填式”和“自由發展式”制定因地制宜的復墾計劃，實現破損土地的農田復墾利用(圖5)；階段二，以生態景觀重建為導向的修復模式。以生態修復規劃為引領，整合塌陷水域，修筑區域水網，構建良好的生態本底，打造生態質量穩定和可持續的濕地景觀體系，建成以潘安湖濕地公園為核心的景觀體系。正是基于這一系列的土地整治和規劃引導，潘安湖區域生態系統得以逐漸改善，過去環境惡劣、生態脆弱的采煤塌陷地變成了環境優美、生態涵養的人居空間環境。生態環境的改善促進了區域經濟的改變，激發了周邊土地的經濟潛力，在變負擔為資源的過程中，潘安湖區域的工礦用地以及采煤塌陷地已轉型為居住用地、教育科研用地、新型產業用地以及公園綠地和生態濕地等，新的城市空間在原來的采礦跡地上逐漸形成[19]。

圖5 潘安湖區域土地復墾治理模式Fig.5 Land reclamation management model in Pan’an Lake aera

2.2 道路交通：從孤立的交通干道到系統的城市網絡

作為典型的煤礦區，潘安湖區域早前發展符合資源型地區的發展規律，一切以煤炭資源開采和運輸為核心。長期以來，區域內主要公路只有橫貫區域東西的310 國道和在區域東側的206 國道，以及負責煤炭運輸的鐵路專用線。從內外交通聯系來看，潘安湖區與徐州城區和賈汪城區的聯系極為不便，礦區和城區呈割裂狀態，權臺煤礦、旗山煤礦、青山泉煤礦等多以獨立工礦區的形式存在[20]。因此，2009 年潘安湖被確定為示范區進行生態修復和環境整治時，改善交通條件，增強城區間的聯動，成為潘安湖區域開發建設的首要任務之一。在《賈汪城市總體規劃2008》的引導下，基于交通區位理論與節點重要度法則構建了“區位-重要節點”模型，通過聚類分析將潘安湖區域道路規劃按照建設時序分為重要、次重要、一般重要項目集合，同時結合開采沉陷預計和采動損害評估，完成了區域對外和對內的交通網絡布設，以道路規劃與交通工程一體化的建設模式(圖6)，實現了區域內道路交通的開發建設。

圖6 潘安湖區域道路交通規劃Fig.6 Pan’an Lake area road traffic planning

2012 年徐賈快速路建成通車，大大加強了潘安湖區域與徐州主城區和賈汪城區之間的聯系。隨著潘安湖區域轉型發展成功和潘安湖濕地公園建設，該區域目前路網已變成由服務于區域內部的線性干道到連接區域外部系統的城市網絡(圖7)，道路基礎設施的修建使得潘安湖區域充分融入到徐賈主城區范圍，網狀的道路交通也促進了潘安湖區域轉型可持續發展。

圖7 潘安湖區域道路交通變化Fig.7 The traffic changes in Pan’an Lake area

2.3 產業結構：從一煤獨大到多元支撐

2001 年以前，潘安湖區域長達幾十年煤炭工業占據主導地位，長時間造成區域內產業結構單一局面。煤炭資源枯竭后，區域內產業結構處于異化和多變狀態，前后經歷了2 個階段：2010 年前后，借助區域內原有的礦產資源稟賦與市場需求，區域內的產業多以小型的制造業、建材業、鋼鐵業為主，這些小型企業在煤炭產業消退之際，為區域的發展過渡起到了一定的作用，但是由于門檻低、污染大，所以很快就處于被淘汰的邊緣。2014 年起，在政府支持下的采煤塌陷地生態修復的生態效益逐步顯現，潘安湖區域的發展獲得了新的契機。依托和服務徐州主城區，發展起以旅游度假、智慧制造、現代農業為一體的多元產業體系。在產業結構優化理論與可持續發展理論指導下，通過構建以潘安湖濕地公園為核心的多元區域循環產業體系，以恢復潘安湖區域生態功能和完善區域基礎設施建設為抓手，建立起了“資源-生態-市場-消費”的區域協調、城鄉一體的多元產業結構(圖8)。

圖8 潘安湖區域多元產業結構Fig.8 Diversified industrial structure of Pan’an Lake area

2.4 空間結構：從采煤塌陷影響區到城市發展建設區

縱觀潘安湖區域的空間發展演變，大致可分為煤礦關停前后2 個階段。煤炭開采初期，潘安湖區域范圍內主要以權臺煤礦、旗山煤礦等為生產核心構成了規模不等、零散分布的生產生活空間結構(獨立工礦區)。隨著煤炭開采強度的增大，區域內地質環境條件發生較大變化，大片采煤塌陷地的出現，面積不等、深度不同的沉陷積水區產生，區域內村莊的不斷搬遷等，使得區域內鎮、礦、村更為分散，區域內空間離散性特征更為明顯[21]。

2016 年潘安湖區域煤礦全部關停后，區域轉型發展進入新的階段，以生態優先的采煤塌陷地治理建設效應逐漸顯現，生態轉型逐步轉向區域全面轉型[22]。以基本農田整理的土地復墾以及塌陷地的水生態修復建設為基礎，良好的生態+生產的復合空間結構漸趨形成。2018 年，潘安湖區域總體規劃頒布，即以現代生態人居功能為主，依托潘安湖區域的區位優勢以及資源稟賦，以潘安湖濕地公園為核心，周邊配置教育、科研、商貿、創意創智、休閑體驗等功能空間，以此圍繞潘安湖打造“多樣化、小組團、串珠式”的空間格局(圖9)，昔日的采煤塌陷區，在空間得以重塑后形成了嶄新的宜居宜業的城市建設區。

圖9 潘安湖區域總體規劃Fig.9 General planning of Pan’an Lake area

3 潘安湖區域發展演變驅動因素

3.1 指標體系構建

根據前文分析來看，不論煤炭開采期還是生態轉型期，其相關活動都推動該區域發展演變[23]。為進一步探究潘安湖區域城鎮空間演變的內在機制，本研究借鑒相關評價城市或區域的驅動因素以及指標構建體系，綜合考慮指標選取的科學性和可獲取性，結合研究區實際發展概況和指標構建原則，將研究區域發展演變的驅動要素總結為社會環境、經濟發展、政策管控、資源環境等4 類，及15 個驅動力因子指標(表2)。因政策管控中政策因子以及資源環境中采煤塌陷地數據無法獲取及量化，且因政策及采煤塌陷地為潘安湖區域發展演變的主要驅動因素，尤其在轉型發展期，無需作為對比因素進行考察分析，故將作為特殊因子進行梳理總結。本研究的數據來源主要為江蘇省、徐州市、賈汪區2008-2020 年的統計年鑒以及賈汪區、徐州礦務局相關部門的統計與發展數據。

表2 研究區發展演變驅動力指標因子體系Table 2 Index system of driving forces for the development of research area

3.2 模型構建

本研究采用統計學中常用來處理多方變量的主成分分析法，就潘安湖區域城鎮空間發展演變的驅動力進行分析。主成分分析是通過正交變換將一組可能存在相關性的變量的觀測值轉換為一組線性不相關的變量，轉換后稱為主成分。該方法可將多種復雜的影響潘安湖區域發展演變的因素歸結為幾個主成分，使研究問題明晰簡單化，使驅動力結果更加科學有效[24]。

首先統計潘安湖區域發展演變驅動力因子指標數據，運用SPSS 分析工具將13 個變量指標進行標準化處理后再進行主成分分析，得出該區域發展演變的驅動力因子的相關系數矩陣、特征值、主成分貢獻率、累積貢獻率和主成分旋轉載荷矩陣等具體數值[25]。

從相關系數矩陣分析結果來看(表3)，潘安湖區域發展演變的各驅動因子之間均存在不同程度的相關性。其中，政策管控中的固定資產投資完成額與第三產業值、GDP、第一產業值、第二產業值、農民人均純收入之間存在較高相關性。同時，GDP 與第二產業值之間，第三產業值與GDP 及第二產業值之間，農民人均純收入與第一產業值之間均存在較高的相關性。這也表明固定資產投資完成額的多少與社會經濟的發展與變化具有強關聯，同時也反映出第二產業對潘安湖區域經濟的發展演變起主導作用。

表3 驅動力因子變量相關系數矩陣Table 3 Correlation coefficient matrix of driving force factor variables

從驅動力因子公因子方差來看，提取指標除X11外均在0.9 以上(表4)，從而證實因子指標的分析是有效的。從潘安湖發展演變驅動力因子特征值分析來看，前3 個變量均大于1 且累積貢獻率已經達到95.84%，表明其可以代表原始因子所包含的大部分信息(表5)。故本研究選取前3 個為主成分，以此反映原始變量與主成分的相關程度，以及解釋主成分的實際含義。驅動力因子主成分旋轉載荷矩陣表示指標變量與主成分之間的相關性情況(表6)。從分析來看，眾多原始變量和第一主成分具有較強的相關性，影響較強的有第一產業值、第三產業值、GDP、第二產業值、固定資產投資完成額、農民人均純收入，其相關性絕對值均達到0.9 以上。第二主成分與各原始變量具有弱相關性，僅有非農業人口與耕地面積相關性較高，第三主成分僅有建成區面積和工業總產值相關性較高。

表4 驅動力因子公因子方差Table 4 Common factor variance of driving factors

表5 驅動力因子特征值及主成分貢獻率Table 5 Characteristic value and principal component contribution rate of driving force

表6 驅動力因子主成分旋轉載荷矩陣Table 6 Principal component rotation load matrix of driving force factors

3.3 結果分析

在煤炭發展周期背景下，社會、經濟、政策以及資源多方因素共同推動了潘安湖區域發展演變，通過內在與外在，直接或間接等各種方式造就了如今潘安湖區域的現狀。從分析結果來看，對潘安湖區域發展演變發揮重要推動作用的是以人為主體所產生的經濟發展與社會環境兩大因素，資源環境的采煤塌陷地因素則間接推動該區域的發展演變。

潘安湖區域經濟發展前期表現為以煤炭開采的第二產業為主導的經濟特征，后伴隨潘安湖濕地公園建成的生態轉型，以此展開的相關第三產業成為主要經濟推動力。區域內人口結構變化主要受到城鎮化發展、區劃調整以及采煤塌陷地生態轉型所引發的社會網絡結構的影響。從潘安湖區域轉型發展來看，采煤塌陷地的出現以及治理所導致的一系列活動都可歸為潘安湖區域發展的主要驅動因素。采煤塌陷地對于潘安湖區域的影響主要分為治理前與治理后2 個階段。

轉型前，由于區域內大小深淺不一的坑塘遍布，村民陸續搬遷，導致潘安湖區域內人居空間環境割裂。在相關政策與規劃的引領下，2009 年，潘安湖區域塌陷地開始生態轉型，對區域后續轉型發展起到推動作用。經過數十年的采煤塌陷地生態修復治理，原支離破碎、生態脆弱的采煤塌陷地轉型為生態環境良好的綠色基礎設施，產業實現了轉型升級，潘安湖區域從而實現了經濟與生態的高質量協調發展。

4 結 語

a.徐州市潘安湖區域演變在土地利用、產業結構、道路交通、空間結構等四大要素方面具有顯著特征，其發展演變背后是相關技術的支撐和路徑的轉型。

b.潘安湖區域作為典型的煤炭開采區，區域內生產、生活和生態空間混雜，產業結構單一脆弱、社會結構和屬性復雜，問題突出，矛盾交織，隨著礦產資源枯竭，礦區經濟、社會、生態都面臨嚴峻考驗與抉擇。盡管近些年潘安湖區域借助政策支持、規劃引導，以采煤塌陷地生態修復為基礎的EOD(生態優先)轉型模式在該地區取得了一定的成功，但資源開采和資源枯竭對類似地區的影響作用是長期而復雜的，生態環境提升、產業結構重組、城市宜居空間的塑造，既需要長期穩定的政策支持，更需要多學科以及多方力量通力合作，以實現其可持續發展。

c.潘安湖區域的持續發展應在以下3 方面進一步加強研究和實踐：

一是加強國土空間管控，合理配置土地資源。依法落實上位規劃目標定位；開發建設區域控制要加強生態敏感區劃定與保護，嚴格控制生態脆弱區的開發強度；土地資源的開發利用要在保護生態安全格局的框架下有序開展。

二是合理謀劃發展時序，實施階段式建設。區域內開發建設要分清主次與時序，根據資源稟賦與市場需求，實施階段式遞進建設；根據區域內不同功能區，其市政基礎設施實施差別化配備。

三是“產業”與“空間”轉型同步發展?！白龃笞鰪姟眳^域發展的動力源泉，繼續完善以潘安湖濕地公園為核心的綜合服務片區建設；加強區域內生態本底修復工作，為產業拓展與外延構建可持續的發展空間。