基于“三生”空間的都江堰末級渠系多功能優化

趙瑞澤　楊青娟

摘要：都江堰水利工程是著名的世界文化遺產、水利工程遺產，由都江堰渠首工程、各級灌排渠系及控制性工程等構成，其中各級灌排渠系等級分為干渠、支渠、斗渠、農渠、毛渠5級，斗渠及以下渠系統稱為末級渠系。都江堰末級渠系在成都平原覆蓋范圍廣闊，多存在于鄉村空間內，并與鄉村“三生”功能密切相關。其作為鄉村景觀的重要構成要素，承擔原有灌溉功能的同時，也應承載著該區域內生態、生產等復合功能。因此從鄉村“三生”空間的視角出發，以末級渠系為研究對象，基于鄉村“三生”空間用地分類對貫穿成都平原的末級渠系段落進行功能識別，結合實地調研及文獻研究對相關渠系的渠系空間分布、渠系特點、多功能構成等進行分析總結，以此構建由多個軟件如ArcGIS、Fragstats耦合的末級渠系多功能屬性識別的流程方法，并在中觀及微觀等多尺度視角下對末級渠系進行相應的多功能優化方法研究，從而更好地保證作為“活化石”的都江堰灌渠渠系的健康發展。

關鍵詞：都江堰灌區;末級渠系;“三生”空間;功能識別

中圖分類號：TU992文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）04-0152-07

作者簡介：趙瑞澤（1997—），男，安徽蚌埠人，碩士研究生，主要從事海綿城市及景觀設計研究。E-mail：qaz347180870@qq.com。

通信作者：楊青娟，博士，教授，主要從事海綿城市及鄉村遺產景觀研究。E-mail：yqj@home.swjtu.edu.cn。

在城鄉統籌發展的大背景下，中國的鄉村建設迅速發展。在發展過程中，習近平總書記的“兩山論”“山水林田湖是一個生命共同體”等理論強調了尊重、順應、保護自然的理念，推行可持續發展的生態文明新理念[1]。都江堰灌區是中國歷史上重要的經濟區，也是最為精華的農業生產地區之一，它是在經歷長期適應洪水的大地改造、農業開發與人居建設后逐漸形成的[2]。在都江堰無壩引水水利工程的影響下，川西平原形成了發達的灌溉渠系，干渠、支渠、斗渠、農渠、毛渠5級扇形水網均勻分布于成都平原，孕育了大量的場鎮、林盤等;水系、水田水塘、林盤聚落共同構建了龐大完整的成都平原鄉村生態體系，具有很高的生態和遺產價值[3]。為了更好地推進都江堰灌區鄉村生態系統與經濟、生活協同可持續發展，當地政府在精華灌區修復工程、天府源生態綜合體等鄉村振興戰略實踐中明確提出，在項目規劃建設中融入“三生”（生產、生態、生活）理念，形成鄉村生態文明振興新范式。

在灌溉渠系5級扇形水網中，干渠屬于內江分流后的輸水一級渠道，支渠是干渠分流后二級渠系，二者一般借助天然河道修建形成，主要發揮內江灌溉的輸水作用;斗渠、農渠、毛渠屬于次級渠系即末級渠系，其中斗渠多由人工開挖，起到輸水、配水的作用;農渠和毛渠完全由人工建造形成，農渠從斗渠引水流入毛渠用于灌溉農田。末級渠系作為灌區引水、輸水、配水的最后程序，是農業生產穩定運行的重要保障;同時，由于末級渠系與灌區林盤聚落空間交錯縱橫（林盤多位于斗渠一側，農渠、毛渠則分布于林盤中），其與鄉村空間生活屬性密切關聯，也是生物遷徙、能量傳輸、物種交流等生態功能的重要載體。

末級渠系由于其空間位置、固有生產屬性和生態功能，具有相應“三生”復合功能。故此基于“三生”空間視角，針對末級渠系進行“三生”功能識別提升研究，有利于都江堰灌區鄉村的生態文明振興。

1關鍵概念辨析

1.1“三生”空間及其識別劃分

1990年以來，中國臺灣頒布了一系列強調“三生”協調、“三生”平衡的政策促進鄉村保護與發展的協調共生[4]。“三生”理念即“三生”融合，指生產、生活和生態融合一體[5]，強調了生態理念與生產和生活之間的協同發展，提出了在生活和生產中提倡生態可持續發展的新理念，解決了生態保護與經濟發展等問題之間的矛盾。而“三生”理念的落實則與國土空間息息相關。國土空間均存在著生產、生態、生活功能，彼此相互依存、相互競爭，使得其功能存在主導和輔助的區別，對于具有多功能性的國土空間如何確定其空間主導功能以及空間開發強度和方向也成為了一大難題[6]。針對這一難題，眾多學者從不同規劃領域包括從城市維度、鄉村維度、城鄉結合維度上展開內涵界定[7]，李廣東等綜合了國內外多位學者的相關研究，從用地分類、景觀功能綜合、生態系統服務的視角，構建“三生”空間功能分類體系，系統整合空間價值量的核算函數，從而去定量計算空間功能價值，確定空間主導類型，接著對比各個用地類型的價值量占比，再以“三生”功能為單元分別匯總價值量，從而確定各用地類型主導功能及多功能組合概況[8]。本研究重點為末級渠系，故此精確至雙重功能12種組合模式（圖1）。

在涉及到“三生”空間用地分類體系研究中，扈萬泰等選取的塘棲鎮[9]與本研究主要對象都江堰鄉村末級渠系為同一維度，即均為鄉村維度，本研究基本沿用其鄉村用地分類體系，并結合鄉村維度下扈萬泰等的用地分類研究結果[9-10]，提出生態-生產-生活空間用地分類參考（表1）。本研究以此分類方法對“三生”空間末級渠系進行識別。

1.2末級渠系及其特征

都江堰渠系工程以分配水量及灌溉面積為劃分等級依據，主要分為干渠、支渠、斗渠、農渠，此四者均為固定溝渠，在農渠以下的小渠道（即毛渠）多為季節性的臨時渠系，各級水渠之間相互連通，引水、輸水能力隨著渠系等級遞減[11]。干支渠渠系工程由當地灌溉管理處管理，斗渠渠系及以下工程由區域鎮、村進行管理[12]。

末級渠系是灌溉系統進入土地田塊的最末級渠道，主要指灌溉系統中斗級、農級渠系工程。斗渠指灌溉渠系系統中由支渠引水，輸水到農渠或直接配送到灌區的渠道。農渠指從斗渠中引水至耕地進行灌溉的最末級固定渠道。毛渠指由農渠引水向田塊中的畦、溝配水的田間臨時渠道[11]（圖2）。

1.3基于“三生”空間識別的末級渠系多功能研究

末級渠系作為都江堰灌區重要組成部分，貫穿分布于多種類型鄉村用地，在不同“三生”鄉村用地空間承擔相應的空間主導功能（表2）。如貫穿相應單重生產型空間區域時，應以相應生產性功能為主體;貫穿生產主-生態副空間時，應在生產功能的基礎上解決生產功能與生態功能之間的矛盾，提升生產主空間的生態功能。

1.3.1基于“三生”空間的末級渠系識別分析流程

研究構建了鄉村區域末級渠系識別優化的方法流程。該流程主要分為4個部分：（1）研究區域前期數據處理;（2）“三生”空間渠道屬性判定;（3）廊道景觀格局分析;（4）基于格局指標的末級渠系廊道優化。通過文獻總結及專家咨詢等得出相應流程部分所需模型方法及步驟推衍（表3），最終提出“三生”空間視角下的末級渠系多功能提升框架（圖3）。

2基于識別結果的“三生”空間末級渠系多功能優化研究

實地調研、村民訪談及大量的文獻研究顯示，末級渠系除去灌溉、排水功能外，還承擔著生物棲息、能量傳輸、生活用水等多重功能，但目前有關末級渠系的功能提升研究領域相對較為單一，多為針對單因子功能提升，缺乏對復合功能區域渠系提升及整體渠系格局與周邊環境的思考。在景觀生態學層級，通過研究區域整體景觀指數，如連通度、分維度等指數對整體渠系生態網絡及生態功能進行優化提升;在鄉土景觀文化層級，對渠系所承擔的鄉村多功能提出科學的建議舉措。

2.1單重功能“三生”空間末級渠系優化設計研究

穿越單重功能空間的末級渠系首先應支持該區域的主要功能，具體“三生”功能包括。

2.1.1末級渠系生產功能提升

對于灌溉渠系而言，灌溉生產功能屬于其固有屬性，無須過度強調，斗渠及農渠應以修繕現狀為主，其主要生產功能主要體現在毛渠（非固定性渠道）方面。臨時渠道選擇主要遵循2個原則：（1）保證生產效率的提升。（2）保證充足的灌溉量。

2.1.2末級渠系生態功能提升

末級渠系作為鄉村廊道空間的重要組成部分，其承擔著多種生態功能。但是就調研現狀而言，為了追求輸水效率的提升，絕大多數的末級渠系硬質化嚴重，連通性和生物棲息作用等遭到了嚴重的破壞。就生態功能的物質主要載體而言，主要為渠系周邊緩沖帶的寬度、植物配置方式及種類、渠系駁岸等。

末級渠系生態功能提升主要考慮以下3個方面：（1）末級渠系本身駁岸做法的提升，在保證其輸水安全及效率的同時，使用生態工法確定溝渠生態化設計形式、結構、規格及尺寸[18]，盡可能地軟化其駁岸表面，使其承載其相應的生物、能量運輸及棲息等生態功能。（2）提升周邊緩沖帶植物配置方式及景觀美學效應。（3）既有研究表明，對于超過50cm深的U型渠、矩形渠等渠系，每隔20m做一段1m左右的生物遷徙板，有助于生物遷徙等活動，促進各個斑塊之間的物種交流[19]。

2.1.3末級渠系生活功能提升

單重功能生活空間主要考慮周邊居民與末級渠系之間的關系。其主要為渠系周邊居民的自發性行為，沒有常規意義上的好壞屬性之分，應加以引導發展，結合灌溉渠系特點，從生活美學和農民對生活渠系的設施利用優化2個方面出發進行思考。

通過實地調研及相關研究等表明，灌區內居民針對渠系的使用主要包括取水澆菜澆花、洗刷衣物、浸泡竹蓖、引水自用等功能。其中，與末級渠系有關的主要為渠系上的橋、踏步;洗衣臺、盥洗點等。洗衣臺較為常見，可分為公用型和自用型[20]。公用型一般位于林盤外的較大的溝渠邊，臺面以水泥板或大石板鋪設;自用型一般位于房前屋后的水渠旁。洗衣臺、階臺和踏步多用條石、石板、水泥板等構筑（圖4）。對此功能提升主要考慮生活美學、居民需求等對其進行優化設計。

2.2雙重功能“三生”空間末級渠系提升

針對9種雙重功能“三生”空間類型，其中生態主空間內的末級渠系應以自然保護為主。更相關的主要為在生活及生產主空間進行研究，提出與末級渠系具有密切聯系的3種“三生”空間類型進行功能分析及提升研究。

2.2.1生產主-生態副空間末級渠系功能提升

生產功能的承載主要依托于農田。叢景觀生態學的角度，其是由耕地與耕地農田邊界組成的鑲嵌斑塊。在生產主空間中，農田作為景觀基質，農田邊界（非耕作生境）在其中增加異質性，提升破碎化水平，增加農田生態系統的穩定性，承擔著主要生態功能[21]。常見的非耕作生境/農田邊界主要包括周邊綠籬、籬笆、防護林、溝渠、道路等一些線性生境斑塊要素[22]。農渠、毛渠作為典型的非耕作生境類型，承擔著重要的異質性斑塊鑲嵌作用。

對于生產主空間中末級渠系的生態功能提升應在不影響生產功能的基礎上主要考慮渠系緩沖區綠帶植物配置、形狀調整、微觀尺度渠系生態設計。

（1）位于農田周邊的末級渠系主要為農渠及毛渠，參考英國農場環境管護緩沖區寬度設置：1～3m溝渠，一般設置0.5m的緩沖帶，分類型、分區段豐富其緩沖帶植物配置，無緩沖帶渠系可種植鄉土草本花木，多為草花、低灌，合理增加和配置多種植物組合，吸引授粉、增加生物多樣性、消減面源污染等。

（2）在斑塊類型層級，通過分維數、形狀指數等指數指標為依據去適度豐富以渠系為邊界形狀變化，在局部邊界如十字交叉處、營建小水域堰塘，便于取水同時增加邊緣變化。微觀視角下的末級渠系生態改造則主要參考“2.1”節中生態功能提升。

2.2.2生活主-生產副空間末級渠系功能提升

都江堰灌區內典型的鄉村聚落形式主要為林盤聚居，其主要模式為農田-林地-菜地-住宅。在林盤空間內分布著大量農渠，且部分居民在周邊渠系筑堰蓄水或溪溝筑堤形成堰塘、池沼。與生產結合的渠系功能提升考慮對渠系水體的利用。（1）借助渠系形成堰塘，推廣相應水產品養殖經濟，如養殖魚類結合水禽養殖、荷塘蓮藕養魚等;（2）院壩內開辟菜地、果園借助渠系或池沼進行灌溉種植，與家庭養殖形成“家庭養殖-池沼能源-鄉村種植”等循環經濟生態模式。

2.2.3生活主-生態副空間末級渠系功能提升

生活主空間中末級渠系主要為農渠，分布于房前屋后、鄉村路側等處（圖5），其主要承接了周邊居民排放的生活污水及家禽養殖污染。在降雨過程中，雨水沖刷地面形成地表徑流，林盤中居民院落及周邊家禽畜養產生污染隨著地表徑流就近排入周邊農渠，伴隨著理化反應而產生黑臭污染水渠。對于其功能提升主要考慮2個方面：（1）在景觀水平上，增加末級渠系連通度，增加水體流動性;（2）提升農渠消減生活面源污染能力，主要物質載體為緩沖帶綠地等[23]。可考慮對一定區域內農渠進行連通，在相關農渠末端設置相應排水溝進行連接，在該區域內設置專門的排水口進行污染處理設施，通過設置排水溝渠和專門的污水處理設施，對農業面源污染存在一定的消減作用[24]。

3討論與結論

都江堰工程作為水利工程可持續發展的標志性工程，孕育了繁榮富饒的天府之國，在不破壞生態環境的前提下，營造了包含城市、郊區、林盤聚落等的灌區復合型生態系統[25]。都江堰灌區承擔了川西平原近千萬畝良田的灌溉，同時兼顧灌區內各類用水需求。但由于多方面原因，都江堰灌區內灌溉渠系工程的保護存在一定的薄弱環節，大量的渠堰出于對輸水效率的追求完全被現代建筑技術改造，原先承擔著灌區內多功能支撐的渠系遭到了較為嚴重的破壞，對此應深刻反思，并基于相應的研究領域開展相應的保護研究工作。

目前，都江堰灌區渠系工程相關研究較少，主要集中在灌溉方式（輸水效率、節水調度等）、工程遺產保護、文化保護借鑒（堰塘體系、人居環境建設等）、水資源保護（水質現狀評價等）等方面，且研究對象多為整體灌溉工程或者干支渠，較少出現對鄉村渠系功能及以末級渠系為對象的研究。而在渠系功能的相關研究中，多集中在農田水利（渠系景觀生態格局、渠系生態工程等）、灌溉制度等單因子功能方面，缺乏對鄉村空間多功能的相關研究。本研究借助“三生”空間理念對都江堰灌區末級渠系廊道空間的多功能性進行識別分類，提出了基于ArcGIS和Fragstats軟件耦合的末級渠系識別分類、提升方法的技術框架，為都江堰灌區末級渠系工程的健康發展提出科學建議。

由于篇幅限制，本研究未對末級渠系提升措施進行詳細闡述，今后研究方向應綜合考慮以下幾點：（1）研究區域景觀及斑塊類型2個層級下渠系廊道的隔離和通道作用;（2）各級道路、灌溉渠系廊道的空間分布、多功能特點、區域自然環境，因地制宜地建立多功能提升設計模式;（3）在生態主空間以保護為主的前提下，生活及生產主空間內，用渠系廊道的生產-生態-生活功能提升方法，切實解決鄉村末級渠系生態-生產-生活功能協同振興問題。

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