景觀格局優化視角下水環境生態空間適應性發展研究
——以大運河沿線臺兒莊古鎮為例

趙亞琛

曾 堅*

大運河沿線的歷史古鎮承載著中華民族幾千年的歷史文化記憶。近年來，隨著大運河的成功申遺，如何保護和發展沿線古鎮聚落引起了各界廣泛關注。大運河沿線歷史古鎮的水環境生態系統不僅影響大運河的復興，更決定著大運河沿線古鎮聚落的發展與活力。隨著城鎮化發展的加快，大運河沿線歷史古鎮水環境生態空間肌理割裂、技術性應變不足、界面單一等問題的出現，導致水環境生態系統的發展過程呈現出復雜性和動態性。水環境問題的改善不應僅局限于水體本身，更應構建完善的水環境生態系統，促進水環境空間的健康發展[1]。

景觀格局優化是基于景觀生態學領域在景觀生態規劃、土地科學和計算機技術的基礎上提出的，是景觀生態學研究中的基礎內容[2]，主要以科學技術模擬和綜合分析等方法對景觀元素空間、區域環境和水文環境進行結構優化和技術提升，以此維持景觀環境、景觀物質流和能量流的穩定，從而消除既有脅迫因子，改善景觀環境，提高景觀系統的生態效益[3-5]。水環境生態空間是景觀生態空間格局中的重要組成部分，水環境空間結構優化和技術提升在景觀空間格局優化中具有重要作用。目前，關于水環境景觀空間格局優化的研究主要集中在水環境景觀元素屬性分析及相關元素的定性分析方面，缺少在水環境景觀格局優化中的生態化定量分析，且景觀生態空間格局中水環境發展的適應性較差[6-8]，因此在景觀格局優化的發展背景下，引入水環境生態空間適應性發展理念以解決景觀生態環境導向下聚落水環境空間的發展問題至關重要。

適應性的定義和內涵最初是指在生態環境因素的引導下，生物進化和演變過程中相互制約影響的研究論斷，最早適用于生態學和生物學領域[9]。人文主義生態規劃大師帕特里克·蓋迪斯(Patrick Geddes)將村鎮聚落看作是生物有機體，在自然生態環境的制約和約束下，逐漸發展和演變出空間適應性從而達到相對平衡的狀態。隨后，適應性發展理念被逐漸引入風景園林規劃和城市建設等多個領域，并涉及理論、方法和實踐等多維度、多層次的研究。

臺兒莊古鎮位于大運河全線的中段位置，是山東段運河與江南段運河重要的交接樞紐，古鎮內的水巷系統在延續明清時期格局的基礎上，具有區別于江南水鄉水環境的生態特殊性，但是在古鎮的開發建設過程中，也逐漸表現出古鎮水生態環境的不適應性和局部敏感性。本文在臺兒莊古鎮生態文明發展和景觀格局優化的背景下，研究分析臺兒莊古鎮水環境生態空間存在的問題，探索具有有序合理發展特征、有效平衡古鎮水環境空間協調性發展和保持水環境系統綠色生態性發展的適應性發展模式，構建以適應和融合為主的適應性發展框架，將適應性的水環境空間發展應用于古鎮水環境生態系統的發展中，探究古鎮水環境生態系統的適應性發展策略，以期對臺兒莊古鎮水環境生態空間的可持續發展提供指導作用。

1 問題的提出

1.1 水環境生態空間肌理割裂

聚落的水環境空間是景觀生態環境網絡空間的重要紐帶，是生態系統空間中能量和物質傳輸的重要節點。從運河水環境發展的角度來看，臺兒莊古鎮的水系統以面積較大的水體環境為主，受新型城鎮化鄉村建設活動和水環境功能定位的影響，古鎮的水環境空間建設和開發雖然在一定程度上保持了原有的歷史環境風貌，但是在古鎮的局部開發建設中，古鎮水環境空間被分割為獨立的斑塊并增加了水巷空間的密度和局部的連接度，在局部空間中弱化了水體空間的整體性特征，導致古鎮水環境的空間肌理格局受到一定影響。同時，具有較強水環境調蓄能力的水體空間被商業建筑所替代，導致水環境生態失衡、古鎮空間水環境適應性降低、高敏感性突出。

1.2 水環境生態空間技術性應變不足

在快速城鎮化背景下，城鄉的快速發展制約了景觀生態系統的發展，人類活動的介入及生產生活污水的排放造成了古鎮微環境生態系統質量的明顯下降，間接影響了臺兒莊古鎮水域生態環境的穩定性。同時，近年來雨洪災害頻發也加劇了水域環境生態系統的脆弱性，生態功能性逐漸減弱，水環境生態空間技術性應變不足，水環境生態系統缺乏有效的技術措施應對當前景觀生態環境的激變。

1.3 水環境生態空間界面單一

臺兒莊古鎮被譽為“江北水鄉”，水環境下的歷史文脈是古鎮空間發展的重點。臺兒莊古鎮的水網空間較為豐富，但古鎮的景觀空間發展立足于現代空間的商業化互動，著眼于空間經濟建設效果，忽視了景觀空間的發展，導致古鎮水環境景觀生態空間發展不足、重要歷史景觀文脈缺失，致使古鎮空間的發展活力降低。

2 框架構建和實踐研究思路

2.1 水環境生態空間適應性發展框架構建

Forman教授在對景觀格局的優化方法進行總結和歸納時強調了景觀空間格局優化中結構優化和技術提升的重要作用[4]。因此，古鎮空間水環境的適應性發展理念是在景觀格局優化和可持續發展理念的基礎上，以保持生態平衡、消除水環境脅迫因子和改善景觀環境為目標，進一步提升古鎮的景觀空間活力和實現古鎮經濟、社會、文化的多方面協同發展。主要措施如下：首先，優化水環境生態空間結構，加強古鎮水環境空間抗生態敏感性的能力，保持生態平衡；其次，提升臺兒莊古鎮水環境生態空間的適應性技術，消除脅迫因子；最后，在生態環境適應性發展的前提條件下，對水環境生態空間界面提出合理引導策略，以增加古鎮景觀空間的文化脈絡，提升古鎮的空間活力(圖1)。

圖1 景觀格局優化視角下古鎮水環境生態適應性發展框架

2.1.1 保持水環境生態平衡

從水環境生態空間結構優化入手，在綜合用地現狀和實地調研的基礎上，對水環境布局和水環境生態敏感性進行分析，構建快速適應外部環境發展變化、合理應對不穩定性因子的空間網絡結構。在提高水環境生態空間的適應性方面，以全面性和系統性的策略完善空間網絡結構[10]，在生態敏感性分析的基礎上，形成合理的生態空間結構體系，保持水環境生態的平衡。基于適應性生態空間結構發展的階段性和延展性，合理考慮景觀空間發展的多樣性，擬定水環境生態空間的多功能性分區，滿足旅游休閑、生態保護、生產運輸和防災減災等多尺度空間需求。

2.1.2 消除水環境的脅迫因子

適應性生態技術是消除水環境脅迫因子的有效方法，有利于保持水環境系統的穩定性，恢復水環境系統的緩沖和調節能力。雨洪災害是水環境生態空間的重要脅迫因子，受雨洪災害因子的影響，古鎮水環境呈現出特殊性和脆弱性特征，因此應構建適應性的生態技術，以調節雨洪災害下對水環境系統的影響、避免自然活動和人為活動造成的水土流失、控制古鎮水環境的污染源，以及凈化古鎮內排放的污水。以適應性生態技術調節為核心，構建水環境生態空間的技術體系，進一步消除水環境生態空間的脅迫因子，加強古鎮內水環境的自維持力和適應性循環能力，更好地應對氣候變化和生態環境變化所帶來的沖擊，實現古鎮水環境系統的穩步健康發展[11]。

2.1.3 改善水環境的景觀空間

在古鎮水環境生態基底發展的前提下，構建具有自組織性的適應性水環境濱水景觀空間界面，從河街空間模式出發，完善古鎮景觀空間的河街空間肌理；增加自然駁岸、人工駁岸、橋梁、河埠等濱水空間界面樣式，提升水環境空間的活力，完善水環境適應下的古鎮空間格局和景觀環境要素，改善水環境的景觀空間，進一步促進運河古鎮的發展。

2.2 水環境生態空間適應性發展的實踐研究思路

臺兒莊古鎮位于大運河山東段的最南端，是連接大運河山東段和江南段的重要門戶區域。臺兒莊古鎮水環境豐富，具有典型的運河聚落景觀空間格局特點(表1，圖2)。將景觀格局優化視角下的水環境生態空間適應性發展框架和臺兒莊古鎮水環境生態空間的發展特點相結合，從景觀生態結構優化、景觀生態技術提升和景觀空間肌理完善的角度出發，分析臺兒莊古鎮水環境生態空間敏感性及水環境生態空間雨洪下墊面調蓄能力，提出臺兒莊古鎮水環境生態空間的適應性發展策略(圖3)。

表1 臺兒莊古鎮運河水系、汪塘規模統計

圖2 臺兒莊古鎮水系和汪塘

圖3 臺兒莊古鎮水環境適應性發展思路框架

3 臺兒莊古鎮水環境生態空間適應性發展問題分析

3.1 臺兒莊古鎮水環境生態空間敏感性分析

臺兒莊古鎮規劃基地占地面積約200hm2，古鎮內水網密布，水系縱橫交錯，運河東西走向穿古鎮而過。古鎮內有10余條水街及多處水巷和汪塘，同時，為緩解古鎮內的排水壓力修建有多處水渠，具有典型的江南水鄉和江北古鎮的水系特點。

水環境敏感性分析是構建適應性水環境生態空間格局和劃分水環境生態空間管控分區的前提。采用Google衛星影像圖并參考臺兒莊古鎮平面圖，對圖像進行裁剪、融合、分類及配準等，基于前期的現狀調研提取古鎮水環境生態空間的關鍵要素，綜合考慮人為因素和自然因素對水域生態環境的影響，同時考慮水環境的連接性、水域空間的整體性和水渠空間的聚水性，選取運河水環境、古鎮水域環境、水渠環境、古鎮建設環境和古鎮地形環境等多項評價因子，應用ArcGIS軟件對臺兒莊古鎮水環境生態空間的敏感性進行評價，并劃分為極高敏感區、高敏感區、中敏感區、較低敏感區和低敏感區，通過不同評價因子分析圖的疊加得到古鎮水環境生態空間敏感性綜合分析圖(圖4)。

圖4 臺兒莊古鎮水環境生態空間敏感性分析

分析結果如下。1)水環境生態空間極高敏感區域包括運河沿線和龜汪交界區域、運河沿線與西塘灣交界區域，以及運河沿線與廟汪交界區域，該區域汪塘的面積較大且水面與運河沿線的連接性較強，水網環境易受到外界干擾。古鎮的汪塘是一種水體吸收力極強且調水蓄水能力較強的自然海綿體，呈現分散式的點狀分布特征。2)水環境生態空間高敏感區域主要集中在運河沿線的景觀綠帶區域和古鎮的水巷區域，該區域具有較強的水體調蓄和吸收能力，并可起到水環境生態緩沖帶的作用，對雨洪災害等外界干擾較為敏感，呈現分散式的帶狀分布特點。3)水環境生態空間中敏感區域呈現出面積較大、具有連續性的塊狀分布特點，主要集中在古鎮商業性建設用地區域。4)水環境生態空間較低敏感區域和低敏感區域主要集中在古鎮北部和東部的民居區域，不具有水環境調蓄和水體吸收能力，不具備應對外界環境干擾的生態敏感性。

3.2 臺兒莊古鎮水環境生態空間雨洪下墊面調蓄分析

根據前期調研和現狀分析，古鎮水環境景觀的下墊面類型主要包括不透水墊面、透水墊面、綠地、水體和裸地5類，不同下墊面徑流系數會對古鎮的雨水徑流量產生不同影響[11]。雨水徑流量過低會降低雨洪調蓄能力，易引發雨洪災害。根據《建筑與小區雨水利用工程技術規范》等技術規范類文件對下墊面凈流系數的規定，不透水墊面、透水墊面、綠地、水體和裸地的下墊面徑流系數取值φ分別為0.90、0.30、0.10、1.00、0.30。利用AutoCAD、ArcGIS等數據處理和地理分析工具對不同用地類型的下墊面面積進行統計，通過計算不同用地類型的面積比重和不同用地類型的總徑流量，加權得出古鎮景觀空間系統中下墊面的綜合徑流量系數(表2)。分析表明：受古鎮商業化建設的影響，臺兒莊古鎮的商業性開發建設程度較高，屋頂樣式多采用傳統的民居樣式，坡屋頂形式偏多，幾乎不存在屋頂綠化。與傳統古鎮相比，臺兒莊古鎮內的不透水鋪裝面積較大，需要進行調整和改善。

表2 臺兒莊古鎮不同類型下墊面徑流系數統計

4 臺兒莊古鎮水環境生態空間適應性發展策略的提出

4.1 臺兒莊古鎮水環境生態空間適應性網絡結構發展

4.1.1 構建適應性水環境生態安全體系

適應性水環境生態安全體系的構建以生態空間結構持續性和穩定性的發展為前提，以景觀生態安全體系“斑塊-廊道-基質”為基礎選擇核心保護區、綠色生態廊道和適應性空間節點作為應對外界環境干擾和沖擊的生態網絡構成單元[12](圖5)。參照臺兒莊古鎮的自然生態環境特征，同時基于前期的水環境敏感性分析，將具有重要抗干擾和抗沖擊性作用的生態斑塊作為核心保護區，即古鎮南部運河區域和大面積的汪塘生態區，該區域的生態敏感性較高，在保護生態環境的穩定性和維持區域內物種的多樣性方面具有重要作用。在保護生態斑塊的基礎上，加強對破碎生態核心區的修復，完善水環境生態網絡的功能性需求，控制該區域內的商業用地面積，減少因古鎮旅游產業的發展而產生的人工干擾和環境污染等問題；古鎮內的水街和連通性較強的水巷可作為綠色生態廊道連接呈現分散布局的核心生態斑塊和空間發展節點，構建水街生態性緩沖綠帶的同時，在生態技術的引導下加強綠色生態廊道下墊面的入滲能力，提高雨水徑流系數；以古鎮中規模較小的水塘、綠地等具有一定水體調蓄和生態控制能力的基質作為水環境生態安全體系的關鍵性補充區域，通過一定程度的調節作用減輕水環境核心保護區域內的生態壓力。通過“斑塊-廊道-基質”生態網絡構成元素的串聯和相互滲透，形成一個穩定的、具有較強抗干擾能力的水環境生態安全體系，保障古鎮水環境景觀生態系統的有序發展。

圖5 適應性水環境生態安全體系示意

4.1.2 劃分水環境生態空間管控分區

古鎮水環境生態空間管控分區主要以景觀格局保護、發展和協調為原則實現古鎮空間的生態平衡，根據水環境生態空間敏感性分析，將古鎮劃分為不同敏感性等級的區域，以此為基礎按照不同的功能分區劃分為水環境凈調區、水環境調蓄區、水環境緩沖區和水環境協調區。其中，水環境凈調區和水環境調蓄區屬于生態保護的核心區域，需要加強該區域生態資源的保護和控制性利用[13]，禁止對該區域進行大規模的開發性建設；水環境緩沖區域具有較好的生態緩沖能力，可抵抗一定程度的人為活動干擾，也可作為儲備性的開發建設區域、綠色生態空間的補充區域，以及綠色開放的生態功能型休閑服務空間[14]；水環境協調區的生態風險等級較低，可用于商業性建設，滿足多功能的休閑娛樂文化等景觀項目的開發需求，促進古鎮經濟、社會、文化等多方面發展，激活臺兒莊古鎮空間的景觀發展活力[15](圖6)。

圖6 臺兒莊古鎮水環境生態空間管控分區

4.2 臺兒莊古鎮水環境生態空間適應性生態技術發展

4.2.1 完善水環境下墊面雨洪調蓄

調節古鎮下墊面的徑流量是完善古鎮水環境下墊面雨洪調蓄能力的有效方法之一[16]。一般來說，下墊面的蓄水能力和地表的徑流量呈反比，蓄水能力越強，地表徑流量越少。通過統計臺兒莊古鎮不同類型下墊面的徑流系數，結合古鎮雨洪入滲的網絡架構(表3)，提出如下適應性管控措施來控制年徑流總量，減少綜合徑流系數：首先，調整臺兒莊古鎮空間的下墊面類型，在古鎮商業街兩側增加透水鋪裝的面積，可采用透水性較強的植草磚代替部分不透水鋪裝，車行道中使用新型露骨料的混凝土地面，并在道路兩側配以植草溝增加雨水滲透和過濾的能力[17]；其次，在古鎮的北部和東部民居建設區域中增加景觀公共綠地面積，在滿足古鎮外貌整體協同度的基礎上，適當增加屋頂綠化，在原址空間形態的基礎上，增加綠化環境較好的展覽館和民間文化遺產工作室等，維護古鎮水生態系統的同時也宣傳了運河古鎮的民俗文化；最后，適當增加古鎮運河風景區內的下沉式公共綠地，對古鎮和運河附近的汪塘水環境空間進行生態化處理，增加彈性海綿體，形成雨水調蓄的適應性景觀生態發展空間。

表3 臺兒莊古鎮雨洪入滲網絡架構

4.2.2 發展水環境系統的生態化技術

臺兒莊古鎮運河水域、汪塘、水街和水巷都是水環境系統生態化技術中的重要海綿體。古鎮水環境生態系統受到氣候極端變化的自然環境和商業化旅游人為因素的影響，存在水體污染、固體廢棄物污染、水網系統破壞和雨洪內澇等問題，因此，需構建生態化的技術手段加強古鎮水環境的自我協調修復能力，在保持水環境系統生態性和完整性的同時，增設可起到緩沖活化作用的公共空間。在商業化旅游人為因素的影響方面，控制古鎮旅游開發產生的固體廢棄物及餐飲系統中污水和廚余垃圾的排放對水環境的污染，采用截污凈化緩沖、生態沼氣池技術和集約化利用等方式對廢棄垃圾的排放進行統一收集凈化和資源循環利用。在氣候極端變化的自然環境方面，結合生態工程技術增加地帶性植被、生態浮床、集流調蓄空間等綠色基礎設施，以生態化技術和資源環境的優化增強生態系統的適應性發展能力，依據“滲、蓄、滯、凈、用”的水循環技術流線，提高水環境系統的雨水滲透、雨水調蓄、雨水徑流、生態凈化和資源利用等生態功能，進一步加強水環境系統的生態適應能力和水環境系統的自我利用效率(表4，圖7)。

表4 古鎮水環境系統生態化技術

圖7 臺兒莊古鎮適應性水循環示意

4.3 臺兒莊古鎮水環境生態空間適應性肌理界面發展

4.3.1 重塑水巷景觀空間肌理模式

交錯縱橫的水巷空間是江北運河古鎮中最具特色的傳統空間，其既是臺兒莊古鎮重要的生態基底，也是臺兒莊古鎮空間格局中最具有文化意境的公共空間。街道景觀是古鎮空間中最重要的交通空間和文化感知空間，在商業化空間形態的引導下，不同的空間組合形式可在一定程度上提高運河古鎮景觀的空間活力，增加古鎮空間水環境的層次感。

4.3.2 優化濱水景觀空間界面

河埠和碼頭是大運河沿線水運和古鎮岸上的交匯點，古時在水運中發揮著重要的水上交通停靠作用。河埠和碼頭的形式多樣(圖8)，是重塑千年水城的重要水上景觀元素。臺兒莊古鎮的運河碼頭和河埠主要布置在水街、水巷與道路的交叉口處，主要以游覽集散和歷史文化展示為主，少部分承擔著運輸集散功能。目前，運河沿線的碼頭和河埠在臺兒莊古鎮保護和發展的要求下被恢復、修繕和保護，用以優化濱水景觀空間界面形式，提高濱水景觀空間活力。

圖8 臺兒莊古鎮不同樣式的河埠和碼頭示意

5 結語

適應性的水環境生態系統是臺兒莊古鎮良好景觀空間的重要組成部分，更是其可持續發展的新動能。本文從分析臺兒莊古鎮水環境生態空間發展的現存問題入手，以景觀空間格局優化的角度，從景觀生態結構優化、景觀生態技術提升和景觀空間肌理完善3個方面構建了臺兒莊水環境生態空間適應性發展框架，分析了古鎮水環境生態空間適應性發展的問題，從水環境生態安全體系和生態管控分區的網絡結構優化、水環境下墊面雨洪調蓄和水環境系統生態化技術提升，以及水巷景觀空間肌理模式和濱水景觀空間界面完善等層面，提出塑造生態、安全、美觀和可持續的水環境生態空間適應性發展策略，以期解決水環境生態空間肌理割裂、技術性應變不足及界面單一等問題。研究可為大運河沿線古鎮聚落水環境生態空間的發展提供參考。

注：文中圖片均由作者繪制。