基于生态风险评价的水网乡村适应性规划研究——以吴江三白荡片区为例

丁金华，陆志翎

（苏州科技大学 建筑与城市规划学院，江苏 苏州 215000）

乡村是典型的社会—生态系统，乡村环境资源推动着乡村社会经济发展，乡村社会经济活动也影响着乡村环境。随着城镇化的不断扩张，以单一目标为导向的传统静态规划方法逐渐无法适应动态变化的水网乡村的生态环境，呈现出水网乡村发展不均衡、抗干扰能力低等问题，水网乡村的生态建设面临极大的挑战。适应性规划（adaptive planning）是指在复杂社会—生态系统中，针对在发展过程中面临的不确定性和风险，通过在规划过程中不断协调、平衡及调整的一种规划方法[1]。国外研究时间较早，涉及森林、水环境系统和土地利用适应性管理[2-4]等方面。国内学者的研究范围主要集中在水资源管理、气候适应性管理和城市规划等方面[5-6]，深化了适应性规划概念内涵，为水网乡村的适应性规划实践提供了理论支撑。

生态风险评价（Ecological Risk Assessment，ERA）作为一种具体的分析方法体系，常用于分析由外界环境改变或人类活动干扰对生态系统产生的不利影响[7-8]，并以此作为风险管控定量分析的依据[9]。通过研究区域经规模化建设后产生的潜在生态风险，识别出重点生态空间，并以此来优化区域内生态网络格局，维护空间生态安全[10]。目前，生态风险评价较多地应用于生态敏感区的空间管制研究[11]，主要研究对象为湿地、采矿区等生态环境较为脆弱的区域，或者是受到建设活动干扰较多的城市环境，对于乡村或者郊区的关注较为缺乏[12]。

苏南水网乡村内部独特的水网生态格局提供了良好的生态环境，但也存在着潜在的生态风险，水域环境与乡村聚落形成的空间结构使得整个苏南水网乡村呈现出复杂、动态的系统特征[13]。通过综合分析水网乡村的生态特征及生态问题，在水网乡村规划过程中增加生态风险评价环节，对建设中的水网乡村存在的生态风险进行预判，更有利于制定科学的适应性规划策略。

1 苏南水网乡村生态特征

1.1 系统性

苏南水网乡村是典型的社会—生态系统，乡村聚落和水网环境之间的动态耦合关系呈现出明显的系统性特征。两者并不是单向的联系，水网生态区域支撑也制约着苏南乡村聚落的发展，而乡村聚落的建设和人类活动也直接或间接影响着水网生态环境，水网乡村应作为一个整体的系统来进行研究。

1.2 复杂性

苏南水网乡村生态系统特征较为复杂。乡村聚落和水网环境生态特征不同，并且乡村聚落与水网环境之间也是交互的过程，聚落环境变化影响水网环境，而水网环境也会制约乡村聚落发展。乡村社会—生态系统通过一系列的复杂变化来适应扰动，从而维持内部系统和谐共生的状态[14]。

1.3 脆弱性

随着乡村的快速发展，建设用地逐渐侵占了自然农田和鱼塘等农业用地，与此同时乡村河道功能也在逐渐削弱，一定程度上影响了苏南水网乡村生态格局的稳定性，由于其独特的水域环境和地域特征，致使水网乡村在面对人为活动的干扰时恢复能力较弱，增加了乡村生态系统的脆弱性[15]。

2 苏南水网乡村面临的问题

2.1 水网乡村面临的生态风险增加

苏南乡村拥有复杂的水网生境结构，其乡村环境生态敏感度较高，易受到洪涝等自然灾害风险影响。随着城镇化进程加快，乡村居民点建设和工业生产对自然环境的干扰日益增加，建设用地割裂了部分村域内农田、河流、湖荡、鱼塘等生境，使水网乡村的生态格局的连续性受到了影响，从而降低了乡村生态循环功能，其抗干扰能力减弱，面对生态风险的可能性更高。

2.2 水网乡村生态网络抗干扰能力下降

水网乡村聚落依水而建，乡村农林用地为主要生态基质，湖荡、湿地为自然斑块，河流水系为廊道形成了独特的生态格局，具有一定的抗干扰能力。但近年来，工业化发展和过快的城镇化进程侵蚀着乡村的自然生态空间，生态网络被不同程度地开发建设，影响着乡村正常的供给服务功能和调节服务功能，打破了乡村整体的生态系统服务供需平衡[16]，使乡村无法进行良好的物质功能循环，生态网络结构冗余性和抗干扰能力降低，在面对生态风险时适应能力不足。

2.3 水网乡村传统规划与发展不适应

乡村传统规划是较为静态、刚性的，注重对现有场地的分析，但缺少对乡村生态风险和未来发展趋势的评估步骤，导致规划无法适应快速发展的乡村。规划没有充分利用乡村的自然生态资源，忽视了乡村生态系统的自适应能力。而建设用地侵占了乡村部分农林生态用地，导致乡村生态敏感度较高的区域及生态缓冲区面临生态适应力逐渐下降等问题，需要引入适应性技术，从整体系统的角度来整合乡村生态资源。

3 基于生态风险评价的苏南水网乡村适应性规划

3.1 生态风险评价模型

生态风险评价能对不利生态效应做出有效评估，为乡村适应性规划发展提供重要依据。以景观格局指数表征景观干扰度和景观脆弱度，构建水网乡村生态风险评价模型（图1）。将计算出的研究区域生态风险评价结果图示化，得到研究片区生态风险空间分布情况，以风险评价结果为依据提出水网乡村适应性规划策略。

图1 生态风险评价模型构建

3.2 苏南水网乡村适应性规划路径

生态风险评价方法趋于成熟，应用范围广泛，对制定科学的环境管理决策有着重要的意义，能够为苏南水网乡村生态环境保护提供科学依据[17-18]。研究通过构建生态风险评价体系为苏南水网乡村生态适应性规划提供分析技术路径，在对场地进行前期调研和生态要素识别的基础上，构建生态风险评价模型[19]，得到生态风险评价结果，结合苏南水网乡村生态特征进一步对空间进行分类型管控[20]，划定研究区域的生态维育区、动态适应区和多元建设区，为生态空间发展提供科学的适应性规划策略[21]（图2）。

图2 苏南水网乡村适应性规划路径

3.3 评价指标选取

研究基于景观指数评价方法的生态风险评价模型，其中景观干扰度由景观破碎度指数、景观分离度指数和景观优势度指数计算所得，计算方法参考相关文献[22]。景观脆弱度通过专家咨询法获得。生态风险评价公式为：

式中：ER表示生态风险值；n表示景观类型的数量；Ai表示景观类型i的面积；An表示区域总面积；Ri表示景观类型i的脆弱度；Ii表示景观类型i的干扰度，各指标计算公式见表1。

表1 生态风险评价指标计算方法

4 三白荡片区生态风险评价与适应性规划

4.1 区域概况

研究区位于江苏苏州吴江区，范围以三白荡周边村庄为中心，西起元鹤村，东到莘塔港河，北至吴江大道，南沿三白荡中部区域，面积约为22 km2，内部有20余个自然村落，村落与大片农田、鱼塘、河流共同形成一个完整的生态空间，具有十分典型的水网乡村特色。

4.2 数据来源

研究区基础数据来源于《吴江统计年鉴（2018年）》和基于Landast TM影像获取的2017年土地利用数据，通过ArcGIS10.2地理信息统计软件对影像进行解译分析，并结合野外实地调查信息数据进行修正。土地利用分类参考《土地利用现状分类》（GBT 21010—2017）和全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系的分类方法，结合当地各类景观类型的遥感影像特征，研究区域的具体用地类型情况等，将三白荡片区划分为耕地、林地、草地、湿地、水域和村镇建设用地6类，得到三白荡研究区域的现状生态要素分析图（图3）。研究采用网格分析法，结合研究片区的面积和研究尺度，将研究区划分为250 m×250 m 的单元网格，共划分风险小区212个，用Fragstats4.2软件分别计算每一采样评价单元的生态风险值，以此得到单元中心点的生态风险水平，作为生态风险评价空间插值分析的样本，并采用克里金插值法对生态风险数值进行插值，得到研究片区生态风险分布图。

图3 三白荡片区现状生态要素分析图

4.3 三白荡片区生态风险评价过程与结果

4.3.1 研究区景观干扰度分析

研究使用网格分析法，通过景观干扰度计算公式，分别计算出三白荡研究区的景观破碎度指数、景观分离度指数和景观优势度指数，将3种景观指数进行权重计算得到景观干扰度（表2），将得到的指数结果在ArcGIS平台与用地类型进行挂接，通过空间化图示表达得到三白荡研究片区景观干扰度评价图（图4）。

表2 三白荡片区景观干扰度计算

图4 三白荡片区景观干扰度评价图

分析表明研究区域中强度干扰区和高强度干扰区都呈现出不规则的片状分布，高强度干扰主要集中在傍字村、南庄、莘西村等乡村聚落，集中承担着村民的生产生活，而中强度干扰区多集中三白荡、南庄荡等自然水域空间，是乡村重要的生态资源，其中部分鱼塘、农田也属于中强度干扰区，主要承担着乡村的生产活动，两者都有向低强度干扰区延伸的趋势，低强度干扰区现状多为乡村内自然生态良好的湿地、林地等区域。

4.3.2 研究区景观脆弱度分析

景观类型脆弱度是将各种景观类型按抵抗外界影响能力分级，向从事土地管理、环境学研究、生态评估的专家咨询，以各景观类型的结构特征和稳定性程度[27-28]，结合三白荡研究区域实际情况，对景观类型赋值如下：耕地为4、林地为3、草地为2、湿地为5、水域为6、村镇建设用地为1，对其进行归一化处理得到各景观类型的脆弱度分别为耕地0.190、林地0.142、草地0.095、湿地0.238、水域0.285、村镇建设用地0.047，通过空间分析得到三白荡研究片区景观脆弱度评价图（图5）。

图5 三白荡片区景观脆弱度评价图

由图5可知，研究片区南部最大的湖荡水域三白荡和乡村内部的田落荡、南庄荡等湖荡，湖荡缓冲区及沿湖荡的许家港、朱家港、西塔港等乡村生态脆弱程度最高，研究片区内建设程度较低的袁家浜、半爿港、北汾港等乡村聚落和聚落内农田、林地、鱼塘、苗圃等区域脆弱度较高。研究片区内的建设程度较高的莘西村、东传等聚落脆弱程度较低，呈现出多个集聚区的片状分布。

4.3.3 研究区生态风险评价分析

研究基于生态风险评价公式，通过景观干扰度和景观脆弱度计算各单元格内的生态风险数值，在ArcGIS平台中将生态风险值与风险单元小区进行挂接，得到研究区域内每个单元格的生态风险值，通过克里金插值法进行插值分析。参考自然间断点法的分级范围，将研究区的生态风险等级划分为高生态风险（0.312≤ER＜0.493）、较高生态风险（0.241≤ER＜0.312）、中生态风险（0.181≤ER＜0.241）、较低生态风险（0.120≤ER＜0.181）和低生态风险（0.048≤ER＜0.120）5类，进行空间分析得到三白荡片区生态风险评价图（图6）。

图6 三白荡片区生态风险评价图

由生态风险评价结果可知，研究区高生态风险区域分布在南部的三白荡和中部的田落荡等湖荡区域和沿湖荡建设发展程度较低的袁家浜、南河扇等乡村聚落，中风险区域分布在研究区中部，主要有沈庄、西塔港等乡村聚落，乡村内产业主要以农业渔业生产为主，发展程度较低，乡村自然资源较为丰富。而北部的西轸村、南庄等乡村建设用地生态风险等级相对最低，其中，三白荡研究区域高生态风险和中生态风险等级空间占比重较大。

4.4 基于生态风险评价结果的三白荡片区生态空间区划

4.4.1 三白荡片区空间分异识别

以三白荡研究片区生态风险评价结果为基础，将生态风险指数进行重分类并经空间分异识别出3种模式（表3）。在生态高风险区和生态较高风险区，适合人工干扰较少的空间管制和生态维育措施。在生态中风险区和部分农林用地为主的生态较低风险区，可以在不同的生态环境和建设情况下通过动态适应策略调整，改善乡村生态适应性循环。而在以乡村聚落为主的生态低风险区，适合对区域进行综合建设，来增加乡村活动的多元性。

表3 三白荡片区空间分异模式

4.4.2 三白荡片区生态功能空间区划

结合研究区域现状生态要素和生态风险评价结果将研究区域划分为生态维育区、动态适应区和综合建设区，为研究区域水网乡村景观提出适应性规划策略（图7）。

图7 三白荡片区生态功能分区图

（1）生态维育区。结合生态风险评价结果，经空间分异识别三白荡片区适合生态维育的区域以湖荡为主，主要集中在片区南部的三白荡和中部的田落荡等湖荡区域，整体呈面状分布，适合“恢复力”策略，注重生态水域涵养，通过建立完善的生态结构来稳定水网乡村水域生态系统，为三白荡周边村庄提供良好的生态本底。

（2）动态适应区。研究片区中部及北部的农田、鱼塘、滩涂等缓冲区的生态风险的等级适中，动态适应调整的区域呈斑块或带状分布，适合“适应力”为主的适应性策略，结合水网乡村的生态特征，因地制宜地采用较为灵活的生态型技术设施，构建乡村生态系统的良好循环，提高水网乡村抗干扰能力。

（3）多元建设区。研究片区中部的村庄居住用地和部分工业用地的生态风险最低，经空间分异识别适合多元建设的区域则呈现出点状或块状分布，拥有较好的产业资源，能够为三白荡片区水网乡村发展转型提供条件。适合以“变革力”为主的规划策略，可以通过增加多情景反馈机制，丰富水网乡村的多功能空间，加快水网乡村的转型升级。

4.5 三白荡片区水网乡村适应性规划策略

4.5.1 保护核心生态区域，构建稳定的生态网络格局

三白荡、元鹤荡和田落荡等湖荡区域，是研究片区内重点生态维育区，主要通过划定湖荡岸线生态红线，禁止侵占活动，修复并提升三白荡北部滨水农林带的生态缓冲与调节作用[29]。生态维育区对构建稳定安全的生态网络格局起到重要的作用，结合现状用地布局，规划确定研究片区以三白荡为核心的“两横、三纵、一屏、多节点”的生态格局（图8）。“一屏”即研究片区南侧三白荡及滨水农林带，对乡村环境起到屏障作用，维护研究区域内乡村水循环与物质能量供给；“多节点”即研究片区内多个湖荡和传统农业用地等生态节点，能够在一定程度上增强水网乡村生态系统服务的调节功能。“两横、三纵”的生态廊道承担着各种生态过程，通过廊道将水域、农田等斑块进行串联，构建水网乡村的生态安全格局。

图8 三白荡片区生态格局分析图

4.5.2 完善适应性循环体系，增强水网乡村生态弹性

三白荡片区主要由水域、农林和聚居生态系统构成，由于其复杂的动态变化特征，难以用单一的策略进行调节，规划在乡村动态适应区各个节点设置相适应的生态设施，形成动态的生态技术设施网络，提升水网乡村生态系统的适应性循环能力。乡村水域生态系统，通过集中疏通牛长泾、八荡河、半爿港等河流水系，增加人工湿地、潜流湿地等方式增强三白荡片区水网生态功能，在各个节点建立农田鱼塘整治、净化缓冲、雨洪调蓄等设施，建立相对完善的适应性循环体系[30]。乡村动态适应区农林生态系统将三白荡片区内水田改造成为生产性湿地，作为农作物及其他植物生长的营养来源，在优化跨流域的农业生产方式的同时改善水文条件，建立乡村生态适应性循环体系（图9）。

图9 三白荡片区功能体系图

4.5.3 建立多情境反馈机制，加快水网乡村转型优化

通过多情境反馈机制对结果的评估和反馈，能够根据外界的变化提出动态的修正意见，从而在一定程度上降低乡村面临的风险。根据研究片区综合建设区内不同的乡村聚居类型提升相应的多情境功能，滨湖风貌型村落以农业渔业生产为主，自然景观与乡村风貌良好，可以从生态保护、景观营造、科普教育等多个角度出发，发展观光、采摘等旅游业情境。农业生产型村落内多为农田、林地、鱼塘等半自然用地，可以结合乡村的生产、生活功能进一步调整，增加农业观光、采摘等功能和以乡村生态保护为主的科普教育功能等。旅游型村落具有一定的产业发展潜力，农业生产功能较少，可承担休闲、游憩和防灾功能，从多方面推进乡村综合建设区功能多元化发展[31]（图10）。

图10 三白荡片区多情景功能分区图

5 结语

苏南水网乡村是典型的社会—生态系统，在新型城镇化背景下，建设用地的不断扩张影响着水网乡村的生态格局，使得乡村面临的风险日益增加，研究分析乡村所面临的生态风险能为乡村规划提出更科学、系统的指导。

本研究以三白荡片区水网乡村规划实践为例，指出生态风险评价能有效评估区域尺度下的不利生态效应，一定程度上为乡村规划发展中的空间分区管控与生态格局保护提供了重要依据。通过对研究区域的生态风险评价，界定乡村规划中的生态空间分区，提出适应性规划策略并提升有潜力的生态空间，平衡乡村发展和环境保护之间的关系。随着理论与技术的发展，在未来的研究中，通过调集更大量的基础数据，在丰富评价模型的基础上，分析难以量化的因子，能够更深层地探讨乡村面临风险的原因与乡村发展之间的联系。