尉氏县城市水域景观格局研究*

2018-12-13马晨辉吴朋飞

中国名城 2018年12期

马晨辉吴朋飞

1 引言

景观是由大小不同的斑块组成的具有明显边界的可辨别的复杂系统，而格局则是指斑块的分布空间。景观格局一般指的是空间格局，它是指大小和形状不一的斑块、廊道、基质等景观要素在空间上的排列和组合形式[1]。景观格局是自然、生物、社会等各种生态过程在不同时空尺度上作用的结果，也是景观异质性的具体表现[2]。景观格局不仅与景观生态系统的稳定性、生物多样性有着紧密联系，而且受到景观区域内的能量流、物质流和物种流的变化的重要影响。同时，景观格局具有动态性，它随着时间的变化而变化，现在的景观格局是由过去的由自然、经济和社会的各种生态过程组成的景观流的基础上演变而来的。因此，通过对某一地区景观格局动态演变的研究，可以更好地了解该地区景观生态过程，解释景观演替的规律机制，预测该地区景观的未来演变走向，实现该地区景观资源的可持续利用[3-6]。

城市水域景观，是指城市中水体及其相关地理单元所构成的具有一种特殊观赏效果的特定区域[7]。它是城市中重要的绿色休闲场所，是调节城市环境的生态基础之一，是城市中自然要素最为密集，自然过程最为复杂的地域[8]。城市水域景观有着多方面的作用，比如有着为城市防洪排涝、调节城市气候、美化生态环境等功能；好的城市水域景观会提升城市景观的质量，甚至可以发展旅游，产生一定的经济效益，提升城市居民生活的幸福感，而不好的城市水域景观发挥的作用则刚好相反。另外，城市水域景观具有脆弱性，稍微不注重环境保护，就可能会对其造成污染破坏。自工业革命直到现在，城市水域景观一直处于被过度开发的状态[9]，许多城市的水域景观依然存在着被填埋、污染等破坏现象。十九大报告中提出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国之后，我国政府对生态环境建设日益重视，各级城市也相继推出了生态规划。如今，对城市水域景观的保护开发，已成为现代城市发展过程中必须面对且急需完成的任务，而正确认识城市水域景观格局的演变及其原因是完成这一任务的前提。目前对景观格局演变的研究领域宽广，多集中在土地利用、森林、湿地、城市等方面，但专门研究具有生态脆弱性的城市水域景观格局演变的成果还不多见[10]。本文使用景观生态学、历史地理学等多学科的理论和方法，借助地理信息技术，对尉氏县水域的相关历史资料进行系统分析和综合梳理，明确了尉氏县城市水域景观格局的演变过程及其原因，探明了其景观破碎化发展的趋势，同时对其水域景观发展面临的问题进行分析并给出了相应建议。

2 研究区域概况

尉氏县隶属河南省开封市，地理坐标为北纬34°12′-34°37′，东经 113°52′-114°27′。尉氏县位于河南省中东部，豫东平原西部边缘，黄河中下游冲积扇的南部。其地质构造属于华北地台的南部组成部分，为华北坳陷盆地的组成部分。尉氏县境内有着发育深厚新生代地层，该地层覆盖了前新生界地层。

尉氏县地势大体由西北向东南倾斜，坡降为1∶4000左右。地面表现为三种特征：一是为近期黄河冲积而成的低洼平原。地势低洼开阔，大平小不平，一般海拔在60-70m之间，主要分布在贾鲁河两侧及康沟河以东，是尉氏县地貌的主体；二是为双洎河冲击而成的高平地。地势高而平坦，一般海拔在70m左右，主要分布于双洎河北岸的洧川、朱曲、蔡庄3个镇；其三是豫西山地向豫东平原过度的尾闾，其地势高低不平，岗洼相间，海拔一般在80-100m，主要分布在尉氏县西部及西北部地区的岗李、大马、大营、庄头四个乡。尉氏县原有孝女、洪福寺、岗楼康城、三贤、凤翅、竹林7个岗系14条主脉[11]。由于黄河多次决堤而冲刷与淤积，加上近十多年来新农村建设的快速推进，不少岗系因建筑取土已被挖平，只留下一些土丘或不太明显的冈陵。因此，尉氏境内的河流因如此的地形地势特征，大多从西北向东南流入淮河。

尉氏县属于暖温带半湿润季风气候，冷暖适中，四季分明，且这里日照资源丰富，昼夜温差大，降水量季节分布不均。平均日照时数为2144.4小时，平均日照率为55%，太阳辐射年总量为123.4kj/cm，年平均气温14.0℃，地面温度年平均值在14.9-15.2℃之间，年平均降水量690.3mm。尉氏在上古时期气候要比现在温和湿润，并且植物生长比较繁茂。据相关历史气候研究,尉氏在上古时代年平均气温比如今高3-5℃，年平均降水量约为1000mm，为北亚热带季风气候[12]，这就为尉氏境内的河湖水系奠定了充沛的水源基础。

优越的地形和降水条件，使尉氏县在上古时代境内就水系发达，河湖遍布。河南总志记载，尉氏县位于岗阜环布、河沟合流之处。康沟经流其前，温泉突出其后。明嘉靖年间的尉氏更是湖光水色、湖泊众多，“蓬池温泉”、“康沟夜月”是尉氏八景中对尉氏县美丽水景风光最突出的反映[13]。尉氏县属于淮河流域，境内共有大小河流三十余条，其具体的空间分布如图1所示，以贾鲁河为界，其以西的河流（含贾鲁河）属沙颍河，在县镜流域面积为897.8km2，其主要河流有贾鲁河、双洎河、康沟河；贾鲁河以东的河流属涡惠河，在本县流域面积为401.75km2，其主要河流有尉扶河、白邸沟。本区域内全部河流中除了贾鲁河常年有水外，其余河流全属季节性河流。尉氏县属于典型的城包水类型的黄泛区古城镇水域景观，其面积在1658年以来变化巨大，因此对其形成演变过程及其原因分析的研究具有典型性意义。

3 研究方法

3.1 资料来源及处理方法

图1 尉氏县水文图

本文的资料主要有通过野外调研获得的尉氏县历史资料及其城市水域景观变化资料：明嘉靖二十七年（1548年）尉氏县志、清顺治十五年（1658年）尉氏县志、清道光十一年（1831年）尉氏县志、民国二十二年（1933年）尉氏县志、建国后的1949—1985年、1986—2004年两本尉氏县志，以及尉氏县土地利用总体规划等有关尉氏县发展历史记载。另外还有数本尉氏县方志中的1933年1∶50000尉氏全县河流岗陵大道区域图、2003年1∶75000尉氏县水文地形图，以及1548年、1658年、1933年、1985年尉氏县城区地图。还有从尉氏县城乡建设管理局获取的2003年1∶10000的尉氏县城区规划设计图，2017年10月30号的Landsat-8 UTM影像（卫星轨道号123/36）。从这些资料中可以找出尉氏县城市水域景观格局演变的相关信息。

首先运用ArcGIS软件对收集的遥感影像进行处理。经过资料收集和实地考察，发现尉氏县城市水域景观自2003年之后，由于政府的规划的调整，其面积变化不大。因此，这里主要采用2017年的遥感影像进行分析，并以2003年1∶10000的尉氏县城区规划设计图为参考。其次是确定1933、1985、2017年尉氏县城区地图的比例尺。这一点是通过对有关的历史记载和实地调研搜集到的资料进行分析，发现从民国二十二年以来，尉氏县四周城墙和城内主要街道分布状况始终保持着原有的格局，如将民国二十二年（1933年）的尉氏县城池图，1985年尉氏县城区图与2017年的尉氏县城区图的城墙遗址和主要街道进行对照，发现这些基本上是一致的。另外根据历史文献的记载[13]，明清以来尉氏县古城墙的位置与周长是确定的，从而可以确定地图的比例尺。最后再用AutoCAD计算其面积和周长。

3.2 景观破碎化指数的选择

城市水域景观破碎化是由于自然原因或人为原因所导致，使城市水域景观由单一、均质、连续的相对整体趋向于复杂、异质、不连续的斑块镶嵌体[14]。它既是景观格局研究的一项重要内容，又是景观格局演变的重要特征之一。

本文选择的景观破碎化指数主要有：

（1）斑块数量：斑块数量是测量景观破碎化的指标之一，二者是正相关关系。

（2）斑块平均面积：一般用于描述景观粒度[15]，一定程度上解释了某一景观类型的破碎化程度。公式为∶

（3）面积比例：指某一景观类型斑块的总面积与景观总面积的比值，表示出这一景观类型在相对意义上对整个景观的贡献率[16]。公式为∶

上式中，P为面积比例（%）；Ai为某一景观类型斑块总面积（hm2）；A为景观总面积（hm2）。

（4）斑块密度PD（Patch Density）：某一景观类型斑块个数与该景观面积的比值。PD值越大，表明某一景观类型的破碎化程度越高；反之，则表明该景观类型破碎化程度越低[17]。公式为∶

上式中，PD表示斑块密度（1/100hm2），N表示斑块总数；Ai表示斑块的总面积（m2）。

4 研究结果及成因分析

4.1 尉氏县城市水域景观演变过程及原因分析

依据所搜集的尉氏县城市水域景观资料的记载时间，确定研究时间尺度为明宣德六年（1431年）到2017年，并依据资料中记载的尉氏县城市水域景观演过程及其自然或人为因素的不同，将其演变过程划分为：1431—1658年水域景观形成前阶段；1658—1949年的水域景观形成与定型阶段；1949—1985年水域景观的缓慢减少阶段；1985—2017年水域景观大幅度减少阶段。

1431—1658年，尉氏县城市无水域景观。据1548年的《尉氏县志》记载，尉氏汉始筑城，围六里一百步，到了1431年，当时的知县李琦，因为县城南关居民稠密逐渐扩展城垣，从此尉氏由方形城变成了凸形，可以推断城南为居民住宅所在。另外，方志在水文方面只记载了城外如康河、双洎河、惠民河等河流的分布走向，并无城中有水域景观的记载，图2中城东北角的城墙边上是点将台、梳妆台和看花台几处高地，而小东门南边是当时占地很大的阮籍啸台，西城墙中部是五郎台。史料记载，当时虽然经过嘉靖十四（1535年）年城墙因霪涝灾害倾颓及嘉靖十六年（1537年）霪雨150日，沟浍水涨，东街城门并楼具覆的自然灾害，但当时都被知县重建。1658年的尉氏县志中也没有城中有水域景观的记载。另外从图3也可以看，出城东北角的几处高地、小东门靠南的阮籍啸台及西城墙中部的五郎山犹在，由此可以看出1431-1658年尉氏县并没有形成图4中A（1933）那样规模的水域景观。

1658—1949年是尉氏县城市水域景观形成与定型阶段。尉氏县位于中国历史上水灾最为深重的黄泛平原，因此其城内形成的规模较大的坑塘湖泊都与黄河息息相关。黄泛区平原古城镇内常年积水的坑塘，通常是由黄河水患带来的泥沙常年淤积在堤外和城外，在城内形成人为的盆地，使洪水和积涝难以排出，停留在城内的低洼地带形成的[18]。尉氏的河患主要是黄河水患，从宋太平兴国八年（983年）至民国二十七年（1938年）就有22次之多，平均45年一遇[19]。对尉氏县形成典型的城市内部的坑塘类型影响最大的是清道光二十三年（1843年）和民国二十七（1938年）年两次黄河水患。据记载，1843年6月26日，黄河由中牟八堡口决口三十丈，7月1日，水围尉氏县，14日，水落将尽，15日水复大涨，没城墙三尺有余，水沿城门入城内，主流由城东南下，冲大洪一道，时称东大洪。另一方面，尉氏县又被称为“龟城”，这不仅跟其城池形状有关，也与其中间高四周低的地势有关。这样的地形使得当时的人们在面对黄河水患时，会从城墙内四周低洼处挖方取土，既为了加筑城墙和城内中部高地阻拦洪水，又为了排除城中水涝。因此，推测受1843年黄河水患的影响，加上后来人为的建设改造，初步形成了图4中A（1933）尉氏县城市水域景观。

其后便是1938年蒋介石为阻挡日军，相继扒开黄河之赵口、花园口大堤，使得黄河夺贾鲁河向东南奔流，尉氏县首当其冲。黄河入尉之后，沿新旧贾鲁河分成了两个主流，因为县城距新贾鲁河距离近，受黄河水患影响更大。黄河从1938年扒口到1947年堵口历时9年。1938年冬至1939年春尉氏县曾在新贾鲁河西岸、南岸曾修筑堤防，但因为不坚固，在汛期又决口泛滥成灾。1940年尉氏北芦木张村决口，8月十里铺决口，双洎河又从南边决口，三水相连，尉氏中部重部淹没[11]。虽然并无资料说明有洪水入城情况，但从其临近洪水决口的地理位置上来看，可以推断出有洪水入城的可能。这就使得尉氏县城市水域景观的面积进一步增加，此时尉氏县城市水域景观面积应该达到了顶峰，由于水患主要是由县城东侧的贾鲁河袭来，所以对比图三中A和B，城内水域景观面积变化最大的是小东门旁边的水域及南城门两侧的水域。

1949—1985年期间，尉氏县城市水域景观的面积呈缓慢下降态势。建国之后，尉氏县人民政府对城镇建设制定了“逐步改造”的方针，城市人口的增加、服务业、道路等基础设施的建设、工业建筑的重新布局等诸多原因使得水域面积有所减少，至1985年约建房扩路填坑塘7.07hm2。尤其是尉氏县城内的水域主要分布在城墙周边，城墙的存废与建设对其影响巨大。由于民国时期天灾战乱，加上年久失修，尉氏县城墙至1951年已不复存在，1964年沿城垣址营造环城林带，植杨四行，柳一行。1978年尉氏县政府把城垣全部划给县直各行政机关和企事业单位，逐渐将原城墙旧址全部盖成独立门院，在这一过程中，不免造成尉氏县城市水域景观面积的减少。

1985—2017年尉氏县城市水域景观面积大幅度减少。根据相关历史资料，1985年尉氏县城内水域景观面积为32 hm2，当时尉氏县一中北边，阮籍啸台旁边，城墙南门两侧、礼堂西侧，城墙的西北角均有大片水域。2004年之前尉氏县做了三次城市总体规划编制及修编工作，从规划内容上看，1983年编制的第一次城市总体规划和1994年编制的第二次城市总体规划只是为了顺应尉氏县城市化高速发展，对新城建设、城市住房、道路布局进行了布局安排，并没有过于重视湖泊湿地的保持。政策上的放松加上当时老城区人口拥挤的现状，使得从八十年代末人们开始竞相填湖造房。到2003年4月，尉氏县第三次城市总体规划编制时，尉氏县除东湖和南湖外的其余水域景观均被填湖造地变成了民宅地基，东湖和南湖也被侵占了共约35%的水域面积。截止到2017年水域面积为10.55hm2，为1985年的32.97%，减少了67.03%，仅剩如今的东湖和南湖两片面积较大的水域。近年来虽然这两处湖泊得到了一些重视保护，但随着周边地区的开发建设，其面积仍有减少的趋势。

图2 1548年尉氏县地图

图3 1658年尉氏县地图

图4 1933年以来尉氏城区水域景观演变

4.2 尉氏县城市水域景观破碎化演变趋势及原因

1658—1949年是尉氏县城市水域景观的形成与定型阶段，从其形成过程及其原因分析来看，其景观破碎化程度应该是呈先上升后下降的趋势。其中1658年至1843年尉氏县城市水域景观从无到有，尉氏县景观格局发生了巨大的变化。1843年至1938年，这一时期受人为活动及雨水洪涝等自然因素影响，其景观破碎化程度应该是增加的。1938年到1949年，尉氏县城市水域景观面积及面积比例增加，这主要是受黄河水患的影响，使得原有斑块面积扩大，有些水域连为一体，造成斑块数目减少为9块，斑块密度下降，其景观破碎化程度在此时间段内呈下降趋势。

1949—1985年是尉氏县城市水域景观面积缓慢减少的阶段，这一阶段由于政府政策加上城市道路扩建，使得水域景观平均面积及面积比例减少，水域景观斑块数目增多，斑块密度上升。因此这一阶段尉氏县城市水域景观破碎化程度略有上升。

1985—2017年由于政府方针政策的偏离，城市建设进程的加快以及八九十年代城市居民私人填湖造房行为的盛行，使得许多水域被填，斑块数目不断减少，遗留斑块的平均面积也不断减少，斑块密度大幅度下降，因此这一阶段尉氏县城市水域景观破碎化程度呈迅急骤下降的趋势。

5 尉氏县城市水域景观面临的问题及建议

5.1 尉氏县城市水域景观面临的问题

城市水域往往是一座城市的宝库，它为城市提供了赖以生存与的发展的水源、灌溉、及航运的便利；城市水域也具有生境功能，它往往是一座城市最具生机、最能体现生物多样性的所在，它为各种生物提供了生存的场所；同时城市水域还对调节城市气候，提高城市生态环境质量，增强城市旅游吸引力，促进城市经济发展有着重要作用。城市水域的功能还具有时代性，在古代城市水域的航运功能占据重要地位，而对于现代城市而言，其景观功能、生态功能、美学功能则更为重要[20]。

表1 尉氏县城市水域景观破碎化指数表

水域生态系统有很强的敏感性，当一切不当的开发利用超过其承载力时，将可能造成水域生态系统的崩溃。经过实地考察发现，目前尉氏县旧城区内仅剩东湖和南湖两片面积相对较大的水域，它们面临的最为本质的问题是其功能定位不清。在2003年尉氏县城市规划中，东、南两湖及其周围地区的功能定位是公共绿地，但在长期以来的实践中却是作为渔业养殖、排污的场所，由此引发出一系列的问题：一、水质问题。尉氏县东湖和南湖水污染严重，湖水散发出阵阵恶臭，并且有一些死鱼和垃圾漂浮在水面上。造成水质下降的原因主要有：周围居民的生活排污、环卫设施的落后、水域连通性太差导致缺乏活水来源等。二、水域景观保护开发力度不足。两湖周边尤其是东湖防护设施老化严重，导致落水致死事件时有发生。再者是两湖周边道路崎岖不平，与湖面水位几乎一致，其湖泊的蓄水防洪作用大大削弱，反而成为雨水较多季节城市发生洪涝灾害的隐患。另外湖周围绿化面积不足，虽然东湖和南湖在2003年尉氏县城市总体规划中被划为公共绿地，但仍有大量地表裸露，成为城市扬尘的来源之一。

5.2 尉氏县城市水域景观保护开发建议

5.2.1 建设海绵城市，改善水域生态环境

建设海绵城市是解决尉氏县城市水环境污染、季节性内涝等问题的有效途径。海绵城市是指“低影响开发雨水系统构建”（low impact design or development，简称LID），即在降雨的时候，通过建设“吸收、存储、渗透、净化”系统来处理雨水，在干旱时用来补充地下水，调节水循环的一种城市建设系统[21]。尉氏县可以通过实施城市雨水利用系统的多层次工程性措施和城市雨洪利用系统的非工程性措施[22]，来满足其防洪减灾、生态环境和资源利用的要求。一方面，尉氏县要加强对排水管渠系统的改进，对城市内河与湖泊沟通的合理规划，实施雨污分流。另一方面，要出台相关环保措施并严格执行，对两湖旁边私自乱搭乱建、车辆乱停乱放、广告乱贴乱画等现象从严查处。加强环卫设施投入，增加环卫工人全天候对水域周围的道路进行保洁,确保水域周边环境整洁。规范经营行为，把占水域道路的商贩迁到固定市场内经营。同时加强尉氏县城市水域景观周围的植被建设，禁止一切侵占水域景观及其四周绿化用地的行为，引贾鲁河清水入城，改善其水质污染的现状。

5.2.2 开发水域生态旅游

在城市化进程加快和城市问题日益突出的背景下，人类也越来越渴望回归大自然，在大自然的环境中享受休闲、娱乐的乐趣。而且城市水域旅游以其地理位置的优越性、可达性受到越来越多人的喜爱[23]。国内，周庄和乌镇的实践已经证明了城市水域生态旅游的可行性。

目前“水城”的概念在黄泛平原诸多古城的城市形象宣传、城市总体规划中都被提及，如开封的“北方水城”，睢县的“中原水城”[24]。尉氏县应找准城市水域景观的功能定位，充分利用自身优势，开发水域旅游产品,打造自己的旅游品牌。如可以开发水域休闲生态旅游，将城内的东湖、南湖区域内景观加以改造，在其湖岸进行植被绿化，湖中养鱼垂钓观赏，可开发泛舟游湖服务，让游人泛舟水上，怀抱自然，领略天人合一的意境。加上尉氏县有不少历史人文古迹，如北宋的太平兴国寺宝塔和东湖畔的阮籍啸台，因此两湖周围可以建造一些与之相关的建筑或人物雕像，这样既增加了两湖的观赏性和对游客的吸引力，又有利于尉氏县文化品味的提升。