王志炜1 沈哲焱2 王介勇2※
1身份证件号：3710821986****0033?山东省250014
2 中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101
摘 要：随着城市化的加速发展和农村人口快速向城镇转移，我国农村空心化问题日益严重，推进空心村整治是改善农村人居环境、提高资源利用效率、统筹城乡发展的重要举措。快速准确估算空心村住宅拆除废弃物量是空心村整治工程的重要内容。本文以山东省禹城市杨桥村为例，在实地入户调研测量技术上，总结了空心村住宅拆除物的主要类型，设计了典型住宅拆除废弃物量的估算模型，基于高分辨率航拍影像判读，估算了杨桥村各类可利用废弃物的体积和重量。结果表明，全村住宅拆除废弃物可获得旧木材757.136t，旧墙土3261.273t，旧砖瓦4364.778t，。本方法操作简便可行，既能空心村整治工程拆除工程量计算和制定拆除方案提供依据，又可为拆除废弃物资源化再利用提供参考。
关键词：拆除废弃物量估算；空心村；航拍影像；黄淮海平原
0 引言
农村空心化是城乡快速发展转型过程中乡村人地关系地域系统不良演化的过程[1]。“人走地不动、建新不拆旧”导致农村大量房屋空置、废弃，空心村问题不断加剧[2][3]。这不仅造成土地资源的双向浪费，而且破坏了乡村人居环境。推进空心村整治已经成为改善农村人居环境、提高资源利用效率、推进城乡统筹发展的重要举措[4]。许多学者在空心村调查评价[4][5][6]、整治潜力测算[7][8]、整治规划设计[9][10][11]、整治模式[12][13]以及村庄复垦[14][15]等方面开展了深入研究，逐步形成了一套空心村整治技术体系。
旧村拆除是开展空心村整治首要环节。当前空心村整治过程中主要拆除形式为户主自行拆除。一般情况下，户主将认为有用的窗户、门框、钢筋以及整块的砖瓦取走后，其他作为建筑垃圾作为运走，用作填埋物，或直接堆放在垃圾场。目前，空心村（农村居民点）复垦整治尚未将旧村拆除物工程量计算纳入到工程规划设计内容，容易导致对旧村拆除工程进度、拆除和清运成本等掌握不清，对拆除物的资源再利用程度低，不利于空心村整治项目的实施。根据估算，我国空心村整治复垦潜力约1.14 亿亩[16]，按照住宅户均200 m2计算，估计至少有3亿多处旧宅基地在整治过程中被拆除，将有数量巨大的拆除废弃物和隐藏在其中丰富的可利用资源。
因此，科学分类空心村拆除物，准确估算空心村住宅拆除废弃物量，既有利于掌握拆除、清运和掩埋处理的工程量，做实工程设计和预算；又可以准确掌握村庄废弃物的类别、数量等信息，为废弃物的资源化再利用提供依据。本文选取黄淮海平原农区典型空心村——山东省禹城市杨桥村，作为研究案例区，在实地入户调研测量技术上，获取农户典型住宅数据，设计了典型住宅拆除废弃物量的估算方法，利用高分辨率航拍影像测算了杨桥村各类可利用废弃物的体积和重量。以期为空心村整治理论和工程实践提供参考和依据。
1 试验区概况与计算方法
1.1 试验区概况
禹城市位于山东省西北部黄河冲积平原，属于暖温带半湿润气候，年均气温13 ℃，年均降水量为610 mm，土壤类型以潮土和盐化潮土为主。禹城市共辖11个乡镇，2015年常住人口51.35万人，其中农业人口25.13万人，地区生产总值241亿元，第一产业产值占13.42%。随着乡村人口的快速城镇转移，禹城市农村空心化现象比较普遍，部分村庄超半数的住宅已废弃或闲置，空心村整治增加耕地潜力13-17%，在黄淮海平原农区具有典型性[16]。
禹城市属于华北平原，居民住宅多为有脊瓦房或平房院落，这主要与地势平坦和御寒需求有关。据实地调查，按照住宅建设和使用年代划分，大致可以划分两种种类型：1）土木结构，一般建于20世纪80年代之前，以土坯砌墙，结构起脊房屋，屋顶为麦草或改良为泥瓦，院落结构一般为3间或5间正房，2间厢房、1间厨房；2）砖瓦结构：一般建于80年代至2000年代初， 以砖砌墙，结构起脊房屋，屋顶为水泥瓦，院落一般正房5间，偏方2间、厨房1间，有的带有大门厅1间。
杨桥村位于禹城市伦镇，是一个中等规模村庄，人口为482人，劳动力职业以务农和外出打工为主。杨桥村属于典型的空心村，空置、废弃宅基地占全村宅基地38%，村内住宅结构主要包括土木、砖瓦房两种类型。该村2013年已经纳入禹城市城乡建设用地增减挂钩项目，旧村拆除施工于2016年12月份完毕。本研究调查时间为2016年9月。选择该村作为典型村，既有典型性，又具有操作性。禹城市和杨桥村的地理位置如图1所示。
图 1禹城市和杨桥村的地理位置
Fig1. The location of Yangqiao Village, Yucheng City
1.2 拆除废弃物调查
通过实地入户调查发现，杨桥村空置、废弃住宅类型主要有两种：1）以土和木为主要材料，采用土木混用、土木结合方式的土木结构房屋（图2），主要为上世纪70-90年代建造，以土和麦糠为原料，制作土坯用作墙体，用木头做房梁和房椽，麦秸干制作房顶，后来改为泥瓦；2）以房屋支柱和墙体用砖砌成，用木头做房梁和房椽，屋顶为泥瓦结构为特征的砖瓦结构房屋[20]（图3），主要为上世纪90年代至本世纪开始时期建造 。
通过实地走访调查，并征求村干部和村民意见，选择了两种类型典型住宅进行详细测量和调查，分析宅基地拆除物的主要类型，调查测量拆除物的基本信息参数，构建模型。利用高分辨率航拍影像对全村所有住宅进行分类，采用上述模型，对全村拆除物各利用方式体积和质量进行估算。
1.3 估算方法
通过对两种典型房屋结构类型的详细调查和测量，发现拆除物的主要类型包括：旧木材（来源于旧檩、旧木门、旧木窗），旧墙土（来源于土墙），旧砖瓦（来源于砖墙、房顶瓦、水泥块、石头房基等）。各类拆除物利用方式和计算方法如表1。
表1 各拆除物利用方式和计算方法
Table1 Application and computing methods of each demolition material
通过对两种房屋类型住宅的测量观察，发现杨桥村的住宅结构布局较为规则、周正，且与建造年代有着直接关系。上世纪70-90年代，杨桥村的代表住宅为土木结构，其正房南北宽度大部分为5m，少数宽度不同者偏差在0.5m范围内，而主要影响正房废弃物体积的是东西总长，因此设计参数作为土木类型正房拆除物估算参数：
同样，对土木类型院落使用作为土木类型院落拆除物估算参数：
上世纪90年代以来的住宅代表类型为砖瓦结构，其正房南北宽度约由6m房屋宽度和1.8m走廊宽度组成，少数宽度不同者偏差也都在0.5m范围内，因此设计参数作为砖木类型正房拆除物估算参数：
类似地，砖瓦类型院落使用作为砖木类型院落拆除物估算参数：
空心村拆除物量估算步骤如图4。
图4 技术路线
Fig.4 the steps for estimating the demolition material of hollowing villages
2杨桥村住宅拆除废弃物量估算
2.1典型正房拆除废弃物量计算
通过在杨桥村实地逐户调查，将正房分为土木和砖瓦两种建造类型进行估算。选取的典型土木类型住宅正房为上世纪70年代末建造的老屋，5间3室，房高3m，平面结构如图5。选取的典型砖瓦类型住宅正房为2004建造，5间3室，房高4.2m，正房外有4根柱子，平面结构如图6。按表2计算方法分别计算典型土木类型与砖瓦类型正房拆除物量估算量，结果如表2。
表2 典型土木类型与砖瓦类型正房拆除物各利用方式量估算
Table2 Estimation of each application of modal brick-wood and brick constructions’ main house
2.2典型院落拆除废弃物量计算
通过在杨桥村实地逐户调查，将院落分为土木和砖砌两种类型进行估算。院落计算时均不计算北边墙壁（已算入正房）。获取典型土木类型院落为上世纪70年代建造，西边院墙及侧房高3.5m，东边墙壁和厕所高1m，结构如图7；又获取典型砖瓦类型院落来自2000年建造，南边房子高4m，其余东西房和院墙为2.5m，结构如图8。按表2计算获得典型土木类型与砖瓦类型院落拆除物量估算量，如表3。
表3 典型砖木类型与砖瓦类型院落拆除物各分类方式量估算
Table3 Estimation of each application of modal brick-wood and brick constructions’ courtyard
2.3杨桥村拆除废弃物量估算
本文以禹城市伦镇杨桥村0.25 m分辨率的正射彩色航空遥感影像为数据源，获取村庄宅基地房屋和院落信息，图像成像时间为20015年5月（图9）。在对图像进行几何校正的基础上，基于实地调查和判别，识别宅基地边界，判断住宅建筑结构。调查发现，杨桥村住宅有土木和砖瓦两种结构，其中土木类型房屋较为陈旧，大多数已经空置或废弃，住宅屋顶和院落呈暗色，将其标记为蓝色多边形覆盖；砖瓦类型房屋则较新，部分也已经空置，大多数院落用水泥或砖头砌成，屋顶和地面更光滑，且呈亮色，将其标记为黄色条纹状多边形覆盖（图10）。
在Arcgis系统支持下，测量并计算各处宅基地正房东西长度与院落南北长度，利用表2和表3获得参数和各材料的比重，计算得空心村住宅各类拆除废弃物估算量（表4）。其中，对重量采用材料标准密度和体积相乘的方式进行计算。各拆除物材料取用密度为：旧木材680kg/m3，旧墙土270kg/m3，砖瓦185kg/m3。
表4 杨桥村住宅拆除废弃物量估算
Table4 Estimation of demolition constructions in Yangqiao Village
3结果分析
经调查发电，杨桥村农村宅基地主要有土木结构和砖瓦结构两种建造类型。这两种类型在黄淮海平原农区最为普遍。宅基地可利用的拆除废弃物主要包括旧木材、旧墙土和旧砖瓦三种类型。旧木材多为木质较好的团木，可以直接二次利用，或者加工成木屑用于做高强度复合板材；旧墙土含有丰富的有效钾、有效磷等，可以直接用作肥料，或者与其他土进行混配成土，营养丰富；旧砖瓦，是拆除过程中的主要建筑垃圾，除少部分可以二次利用之外，其他主要用作填充物，如填充坑塘、洼地，大部分村庄拆除后以建筑垃圾的形式运往其他地方。
对典型土木结构的正房进行测算，其可利用的拆除废弃物及其参数（东西长每米单位体积）分别为：旧木材0.139m3/m，旧墙土3.652m3/m，旧砖瓦0.924m3/m。其中旧木材主要来自房檩、木窗和木门，旧墙土主要来自墙面中砖以上的部分，旧砖瓦来自墙面中砖的部分和屋顶瓦片。
对典型土木结构的院落进行测算，其可利用的拆除废弃物及其参数（南北长每米单位体积）分别为：旧墙土9.615m3/m，旧砖瓦0.888m3/m。其中旧墙土主要来自墙面中砖以上的部分，旧砖瓦来自墙面中砖的部分。
对典型砖瓦结构的正房进行测算中发现，其可利用的拆除废弃物及其及其参数（东西长每米单位体积）分别为：旧木材0.267m3/m，旧砖瓦4.518m3/m。其中旧木材主要来源于房檩、木窗，旧砖瓦来自墙面和屋顶瓦片。
对典型砖瓦结构的院落进行测算，其可利用的拆除废弃物及其及其参数（南北长每米单位体积）分别为：旧木材0.174m3/m，旧砖瓦5.592m3/m，。其中旧木材主要来源于房檩、木窗和木门，旧砖瓦来自墙面。
经测算杨桥村全村共有各类废弃物总量为：旧木材1113.436m3，旧墙土12078.794m3，旧砖瓦23593.395m3；重量为：旧木材757.136t，旧墙土3261.273t，旧砖瓦4364.778t，拆除废弃物总重量8383.188t。
4讨论
（1）空心村空废住宅的拆除是开展空心村整治的首要工作。随着我国空心村整治步伐的加快和拆除废弃物量的增加，空心村整治拆除需要标准化工程技术和废弃物资源化再利用方案。本文尝试基于典型调查，设计了空心村拆除物类型划分及其数量估算方法，简单便捷，可为空心村整治工程量计算和拆除物再利用提供依据。但是，由于在实际情况中，正房的宽度与院落的长度有一定的变化，形状也不完全呈矩形，尤其是院落部分的建造自由度较大，而在模型设计中则忽略了其可能的变化，由此可能带来一定的估算误差。
（2）实地调查中发现，当前空心村整治过程中住宅和院落拆除方式为由房主包卖给2-3小型拆除团队，但由于拆除团队零散、不规范作业，导致整个废弃宅基地交易拆除市场较为混乱，他们只对木头、钢筋等可直接再利用的物质感兴趣，拆除后的碎砖瓦片也不做处理，导致村住宅拆除物整体资源化利用不充分，复垦过程碎砖瓦片难清理，不利于复垦还田。常见的一个问题为拆迁团队将拆除废弃砖瓦作为建筑垃圾买到别处，而村内坑塘洼地却缺乏填埋材料，需从市场上购买并运输回村内，造成了空心村整治工程中程序不合理、资源浪费等问题。因此，推进科学空心村整治，首先需要进行空心村拆除物量的估算和制定资源化再利用方案，并将其纳入到空心村整治规划设计中去。
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Quantity Estimation of Constructions’ Demolition Material of Modal Hollowing Village in Huang-Huai-Hai Traditional Agricultural Area
SHEN Zheyan, WANG Jieyong, SHENG Pan
(1) Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Reasearch, Beijing 100101, China
(2) College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China
(3) College of Resources Science and Technology, Faculty of Geographical Science, Beijing Normal University, 100875, China
Abstract: The problem of hollowing village grows with the rapid development of urbanization and transfer of rural population to cities and towns. Getting land consolidation of hollowing village is an important move to promote rural human settlement environment, the efficiency of resource consumption and regional coordination between urban and rural area. Estimating quantity of constructions’ demolition material is the significant step of land consolidation in hollowing village. Yangqiao Village of Yucheng County, Shandong Province was taken as an example in this study. With the technology of household investigation and high-resolution aerial images, we summarize types of demolition material of constructions in hollowing village, design an estimation modal for demolition material of typical constructions, calculate volume and weight of each application of demolition material in Yangqiao Village. The quantities of village’s demolition material by estimation are as follows: old wood 757.136t，old soil 3261.273t，old brick 4364.778t. This organization is feasible and capable, provide both the basis for engineering work calculations of land consolidation and demolition of hollowing village, and reference for reuse of demolition resources.
Key word: estimation of demolition material; hollowing village; aerial image; Huang-Huai-Hai traditional agricultural area
[资助项目：国家自然科学基金项目（41671178）
作者简介：
通讯作者：王介勇，男，山东滕州人，中国科学院地理科学与资源研究所副研究员，博士，主要研究方向为农村土地整治与乡村可持续发展]