巢湖湖滨带村庄格局优化方法研究

彭 棋，周 佳，邵姝遥，李恒鹏，苏伟忠①

(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所/中国科学院流域地理学重点实验室，江苏 南京 210008；2.中国科学院大学资源与环境学院，北京 100049)

随着大湖流域社会经济快速发展，流域湖滨带城镇扩张迅速而生态系统退化严重，湖滨带甚至丧失作为湖泊生态屏障的基础作用，威胁湖泊水环境质量和生态安全。同时，由于湖滨带特殊的生态自然本底条件和资源可得性，许多村庄发展动力不足，人口流失严重，“建新不拆旧”“人走地不走”现象导致村庄土地资源浪费与闲置化[1]。长期以来，农村生活污染和农业面源污染一直是农村生态环境保护治理的重点和短板，乡村空间统筹发展亟待加强[2]，在生态文明建设和乡村振兴背景下，就湖泊问题“流域统筹、系统治理”的解决思路逐渐达成共识。其中，推进湖滨带三生空间协调发展和村庄生产生活格局优化，充分考虑村庄区域特征和发展差异，制定湖滨带不同类型村庄差异化管控路径成为主要湖泊流域生态环境研究的重要内容。

国内从动因、正负面影响和对策等方面，开展了迁村并点[3]、居民点布局优化[4-5]和农村居民点整理[6-8]等研究，引导农村向城市发展区融合，研究区多位于经济发达湖泊流域城郊、快速城市化地区[9]和西部生态脆弱地区[10]。另外，在以发展农业为主导的丘陵山区湖泊流域及河谷地带，应重点解决因人口外迁形成的空心村的宅基地废弃闲置和居民点分布零散问题，进行村庄空间重构[11]。在研究方法方面，目前主要从村镇经济社会发展和生态要素的综合角度出发，制定村庄科学规划和合理迁并的适宜性指标评价体系[12]，例如采用引力模型界定村庄迁出的适宜性分值[13]。同时，进一步综合自然、社会、经济和土地利用因素，构建村庄发展潜力和生态敏感性评价指标体系，揭示乡村空间优化因素之间的耦合协调机制[14-15]，明确村庄发展与资源环境的协调关系[16]，为村庄优化选址和城市化发展土地保障提供依据。高慧慧等[17]采用核密度估计方法从本底约束条件-单空间适宜性-多空间协调性方面构建综合影响力评价体系开展居民点空间分布研究，对村庄进行分类；李琳等[18]以潍坊峡山水源保护地为例，采用引力模型衡量村庄间空间联系强度，以确定中心村选址及迁并归属。国外早期研究实践提供了完整的指标体系和优化路径，如日本的町村合并[19]、德国的村庄治理[20]是由政府主导及法律保障推进村庄合并优化，主要强调村庄经济、生态、社会和文化功能多样性评估及其协调机制，以及采用支付意愿等差异化手段进行村庄搬迁[21-23]。

上述国内外研究提出的村庄发展潜力和生态敏感性评价指标体系，以及乡村聚落用地演化指标体系[24]等，为我国湖滨带村庄格局优化提供了思路和方法借鉴，但这些方法是否适应我国湖滨带保护政策变化以及本土语境、三生空间协调机制等方面尚需进一步论证。基于此，针对巢湖湖滨带保护与开发的突出矛盾和保护管理新要求，揭示村庄结构特征及其对生态保护的影响机制，在综合考虑经济发展与生态环境保护关系的基础上，提出巢湖湖滨带村庄格局优化路径。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

巢湖是我国五大淡水湖之一，位于皖江城市带和合肥经济圈的核心发展区域，是全国水污染重点防治“三河三湖”之一。《巢湖流域水污染防治条例》明确巢湖流域水环境一级保护区(简称保护区)划定范围，包括巢湖湖体、巢湖岸线外延1 km范围内陆域、十五里河等8条主要河流自河口上溯至10 km及沿岸两侧各200 m范围内的陆域，总面积为994.7 km2，其中，陆域面积为199.2 km2(图1)。

图1 研究区示意

陆域空间以耕地为主，其面积占比为37.21%，城镇村庄建设用地面积占20.40%，林地、草地和湿地等生态用地面积占19.17%，其他用地面积占23.22%。一级保护区即巢湖湖滨带，在行政区划上主要涉及合肥滨湖新区和巢湖城区的16个乡镇，137个行政村(社区)的部分地区。由于研究区城镇空间扩张迅速，村庄数量多且分布分散，甚至一些重要河口湿地、堤坝内仍有大量村庄，导致生态功能区划不清，破坏了水质净化的输移路径，湖滨带景观破碎化以及入湖河道和滨岸区生境退化问题严重，区域空间开发与生态环境保护的矛盾突出。

1.2 研究方法

通过分析村庄格局特征及其外部驱动因子的空间关系，建立研究区村庄格局优化方法体系，包括村庄格局优化原理、调控因子及其约束阈值、差异化优化模式3个方面。

1.2.1村庄格局特征分析

村庄格局特征包括村庄的边界、斑块、规模、数量、人口及分布特征。数据主要为2017年合肥市地理国情数据(以分辨率优于1 m的多源航天遥感影像数据为数据源来反映地表自然、生态和人类活动基本情况，来自合肥市政府部门)和2019年基于5 m分辨率的SPOT 5高精度土地利用数据。采用ArcGIS 10.2软件空间统计分析工具得到村庄用地规模和数量，采用自然断裂点法〔Natural Breaks(Jenks)〕划分村庄规模等级结构，采用ArcGIS 10.2软件计算几何工具提取村庄面状图层质心得到村庄点状图层，采用核密度分析得到研究区村庄分布特征。由于保护区不是行政单元，因此，各村庄斑块的人口规模基于地理国情数据和2019年巢湖统计年鉴中人口统计数据，采用多元回归模型[25]估算得到。多元回归模型计算公式为

Yi=D1X1i+D2X2i(i=1,2,3…)。

(1)

式(1)中，Yi为乡镇i人口统计值，人；D1和D2分别为多层房屋建筑和低矮房屋建筑人口居住密度，人·km-2；X1i和X2i分别为乡镇i多层房屋建筑和低矮房屋建筑总面积，km2。

1.2.2村庄外部驱动因子分析

村庄外部驱动因子包括重要生态功能和敏感区、不宜居住因子以及历史文化保护村庄识别。重要生态功能和敏感区包括大堤内的林草滩地和重点河口湿地；不宜居住因子包括低洼易涝区和水土流失区。大堤位置和重要生态用地采用国土调查、地理国情和高精度土地利用数据获取；坡度基于30 m分辨率DEM数据采用ArcGIS 10.2软件提取，并按0～5°、>5°～10°、>10°～15°、>15°～25°和>25°进行分级；洪水淹没区采用2020年7月17—18日巢湖流域洪水监测遥感数据提取。另外，从社会经济发展和城乡融合角度出发，确定位于滨湖新区、巢湖城区和重点城镇区缓冲区的村庄为优先发展村庄，并结合《巢湖风景名胜区总体规划(2017—2035)》明确历史文化保护村落清单。

2 结果与分析

2.1 村庄格局差异特征与问题

(1)村庄用地规模结构。表1显示，目前保护区的137个行政村(社区)有1 088个村庄斑块，村庄总面积为2 598.4 hm2，村庄斑块平均面积为2.4 hm2，90%以上的村庄斑块面积小于9.6 hm2。其中，斑块面积小于2.4 hm2的村庄有796个，占村庄总斑块数的73.2%，大量面积小于平均斑块面积的村庄的存在，表明保护区内村庄用地破碎化程度较高。

表1 村庄斑块规模结构

(2)村庄人口规模结构。人口要素是维持村庄发展的原生动力，但目前研究区农村发展面临“人走屋空”的局面，青壮年劳动力不足。表2显示，人口空间化分析结果表明，保护区内总人口数量为13.9万人，人口规模不超过150人的村庄占比达88.4%，其中人口≤60人村庄面积为592.7 hm2，>60～150人村庄面积为443.8 hm2，这表明保护区内村庄空心化问题突出。

表2 村庄斑块人口等级结构

(3)村庄空间结构。整体来看，保护区内村庄分布主要集中在西北部、东南部滨湖新区和巢湖城区周边，以烟墩乡、散兵镇和天河街道的居民点最为密集(图2)。同时研究区南部白山镇和盛桥镇村庄核密度次之，而其他大部分地区村庄核密度不超过7.9 个·km-2，总体布局呈分散化特征。村庄分布与城市化带动作用的强弱有关，核密度较高地区基础设施完善，居民点呈现向城市集聚的分布模式，而位于区位相对较偏但水网密布农业区域的村庄核密度较小且更加分散。

图2 村庄分布特征

2.2 村庄格局特征的外部驱动机制

在当前流域发展和保护形势下，村庄自身结构和文化属性需与其外在的流域生态敏感区、不适宜居住区和城区扩张等要素相互匹配，进而通过空间叠加和流域整体视角，分析村庄发展格局的问题及其成因，揭示村庄格局与各要素间的关系。

(1)生态保护对村庄格局的引导-约束机制。根据巢湖流域国土空间规划中明确的生态保护红线和《巢湖风景名胜区总体规划(2017—2035)》禁止开发区，将大堤内区域以及其他重要林草滩地和重点河口湿地作为生态保护区域。大堤临近湖岸线，属于重要的林草湿地生态保护带，具有重要的水源涵养和拦截、净化污染物的生态功能，原则上不应保留居民点，以充分发挥其生态保护功能。保护区大堤长约157 km，目前大堤内村庄主要分布在北部片区(中庙街道等)和东南片区(散兵镇和天河街道)，包括317个村庄斑块，其数量占比为29.1%，现存人口总计约4.8万(表3)。另外，林草滩地和重点河口湿地等重要生态保护红线内村庄斑块数量相对较少，有181个，占比为16.0%。

表3显示，在生态保护区域内，从人口等级来看，人口≤60人的村庄总面积为163.6 hm2，>60～150人的村庄总面积为70.4 hm2。大堤内众多的人口在一定程度上造成生态环境压力，同时大堤内耕地面积为2 804.3 hm2，农业生产也带来大量污染物排放，给生态保护和监管工作带来很大挑战。因此，在生态保护约束条件下，要明确大堤和重要湿地内村庄退出机制，有序退出生态保护区域的农业生产生活空间，为生态空间发展提供保障。

表3 生态保护区域与村庄格局特征

(2)灾害风险对村庄格局的引导-约束机制。表4显示，保护区内地势平坦，村庄坡度全部≤25°。其中，坡度≤5°村庄数量最多，占比为96.9%，其人口规模达到13万；其他村庄零星分布在坡度>5°～25°范围。这表明保护区具有村庄发展的适宜地形条件。

表4 不同坡度村庄格局特征

2020年长江流域水位较高，巢湖水位创历史新高(13.43 m)，使研究区居民生命财产安全受到威胁。在2020年7月降水淹没期，保护区被淹没面积达82 507 hm2，占保护区总面积的82.95%，其中，淹没区内村庄斑块数量544个，占比为50%，面积为878.1 hm2。淹没区外村庄斑块数量为544个，面积为1 720.3 hm2。与淹没区外相比，淹没区内村庄斑块人口规模和面积均较小，破碎化程度相对较高。

(3)集聚发展要求对村庄的引导-约束机制。在城镇发展辐射带动下，临近城镇区的村庄往往具有较好的基础设施和发展条件，比较容易融入周边城镇发展规划中，拓展为城镇建设用地的可能性也较大。如表5所示，距城镇距离500 m范围内的村庄斑块数量最多且平均规模也较大，说明距离城镇越近，居民点用地密度越高，城镇对农村居民点的吸引作用越强；同时，距城镇距离1 000 m缓冲区内的村庄数量占比达60%，人口达7.0万，而1 000 m缓冲区外的村庄数量相对较少，斑块平均规模也较小。这充分表明研究区城镇对村庄发展的集聚效应明显。

表5 距离城镇不同范围内村庄格局特征

(4)历史文化保护对村庄的引导-约束机制。村庄历史文化保护不仅是对文物古迹的保护，更是传扬其承载的精神文明。历史文化对村庄发展的引导机制体现在2个方面：一方面需要保护村庄历史文化古迹及自然人文景观的原始风貌，保存其原汁原味的文化体验；另一方面，积极引导村庄历史文化古迹及自然人文景观与生态环境相适应，推进其与村庄协调发展。梳理巢湖湖滨带历史文化保护单位名录和环巢湖省级美好乡村，共确定重点保护村落27个(表6)。

表6 历史文化保护村落名录

2.3 村庄格局调控机制与优化模式

通过分析村庄格局自身影响因素与外部驱动因子间的关系，建立村庄格局优化方法体系：首先基于水环境容量提升主导目标和相关保护规划要求，形成湖滨带村庄格局优化原理；然后构建人口规模、村庄规模、空间结构、生态优先、灾害规避、集聚发展和历史文化保护等内外因素组成的调控因子及其约束阈值；最后提出村庄格局优化的差异化模式。

(1)村庄格局优化原理。第一，建立村庄生态优先原则。充分发挥保护区水环境拦截净化功能，合理疏散关键生态功能区内村庄，减少水污染；大堤内以生态功能为主导，明确大堤内重要生态功能区生态保护功能，大堤内村庄有序引导退出，大堤外村庄结合其他影响因素缩小村庄规模。第二，明确村庄灾害规避原则。GB/T 50445—2019《村庄整治技术标准》中明确指出地质灾害是村庄整治中安全与防灾重点关注方面，而对于村庄来说，陡坡地易造成滑坡、水土流失等问题，考虑到地形要素对村庄的影响，因此坡度>25°的村庄建议引导村民自愿搬迁。同时，进一步引导撤并淹没区内村庄，考虑到受淹没区影响村庄数量占比达到82.95%，不可能全部撤并，综合考虑淹没区、坡度和相对大堤位置要素并确定参数阈值，明确村庄分类依据。第三，村庄集聚发展原则。《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》中明确提出城镇近郊区村庄具有向城市转型的条件，这类村庄的发展会进一步加快城乡产业融合，基础设施互联互通、公共服务共建共享，城镇近郊区内村庄应当作为城镇发展的辐射对象，在形态上保留乡村风貌，在治理上逐步向城市靠拢。将距城镇距离1 km缓冲带作为城乡发展的融合带，最大程度减少原有村庄的无序发展，带动城镇周边村庄向城镇集聚。第四，融合村庄文化保护原则。考虑到村庄保护发展需要，文化村落的保护与旅游资源的结合是推动乡村发展的重要推动力量，尊重原住居民生活形态和传统习惯，合理利用村庄特色资源，发展乡村旅游和特色产业，形成特色资源保护与村庄发展的良性互促机制。

(2)村庄格局调控因子及其阈值。表7显示，为减少村庄的零散分布、村庄生产生活对生态环境的影响和村庄受灾害的威胁，将人口<150 人，同时位于大堤或洪水淹没区内的村庄归为疏解型村庄；为减少村民频繁的经济活动对生态环境的影响，将布局过于密集、规模偏大且疏解困难，人口>500人，同时位于大堤或洪水淹没区内的村庄归为缩小型村庄；控制型村庄主要位于生态敏感度低、历史文化保护区域，包括城镇1 km缓冲区外，且位于大堤或淹没区外的村庄，此外还包括历史文化保护村落；集聚型村庄为规模较大，靠近城乡融合带，人口>500人，在距城镇距离1 km缓冲带范围内，且位于大堤或洪水淹没区外的村庄。

表7 村庄分类调控因子及其阈值

(3)村庄格局差异化优化模式。根据疏解型、缩小型、集聚型和控制型4类村庄格局的调控因子阈值，对保护区内村庄进行分类，并提出相对应的优化模式。表8显示，保护区内控制型村庄主要分布在北部中庙街道，建议这类村庄在保持村庄原有基本格局、布局形态和建筑风貌的前提下，完善基础设施配套，改善人居环境，强化村庄景观特色，落实历史文化保护。集聚型村庄零散分布于巢湖南部地区，建议这类村庄主要依托于城镇辐射带动作用，融入到城镇发展规划中。疏解型村庄主要分布于西南部三河镇、同大镇和白山镇以及东南部散兵镇，缩小型村庄主要分布于东南部散兵镇，从生态区位上来看，这些地方多位于河口湿地和洪水淹没区。疏解型和缩小型村庄的建设和农业活动产生了大量面源污染，破坏了保护区生态环境，为维持保护区生态功能，降低水源地污染风险，建议合理安排这类村庄有序退出保护区。这类村庄的疏解退出需在充分尊重农民意愿前提下进行，以“村民自愿、政府主导”为原则，积极引导居民向生产生活条件好的地区迁移，并做好补偿、管理等工作。

表8 村庄分类模式及管控策略

3 讨论

(1)保护区村庄格局优化方法可行性分析。以往研究多采用测算村庄发展潜力和资源环境承载力来分析研究区村庄类型，如丘陵山区的乡村聚落调整策略[26]，采用地理探测器分析乡村发展主控因子[24]，采用熵值法和ESDA模型评价村庄发展及其时空分异特征[27]。而该研究聚焦湖泊水质净化主导生态功能，通过揭示村庄发展格局及其外部驱动因子的影响关系，在三生空间协调发展的要求下，形成村庄格局优化的差异化模式，湖滨带村庄优化路径以生态功能为主导，同时兼顾生产生活发展需求，提升村庄人居环境，增强村民幸福感。另外，我国居民点整理由政府主导，存在农民参与积极性不高，治理成本高、难度大，农民满意度不高等问题。鉴于此，后续需开展农户意愿调查和制定资金补偿政策研究，为村庄格局优化提供良好保障措施，同时，在今后研究中将关注村庄生态效益转换问题[28]。

(2)村庄发展模式下的优化路径与三生空间的关系讨论。为谋求湖滨带村庄可持续发展，在三生空间协调发展的要求下将村庄发展模式划分为4类，并针对不同村庄发展模式，提供不同优化方案。疏解型村庄主要考虑其生态功能，将生态环境恶劣且无法进行正常生产生活的村庄合理进行撤并；缩小型村庄在维持生态功能的基础上，为保障一定的生产生活水平，适当缩小村庄规模，减小其对生态环境的压力；集聚型和控制型村庄位于生态环境不敏感区域，充分考虑生产生活条件，集聚型纳入城镇发展辐射区，控制型村庄则建议提升村庄生活面貌，保护历史文化，改善人居环境。上述不同模式村庄的优化路径均以三生空间的协调发展为准则，同时也为其他大湖流域湖滨带村庄优化提供借鉴。

(3)存在问题和未来优化方案。关于数据精度问题，为解决非行政区人口数据获取问题，该研究采用多元回归模型建立人口空间化方法，同时采用高精度、分类详实的地理国情数据，但仍存在个别村庄斑块人口规模精度估算精度不高的问题，人口数据将通过农户调查做进一步完善。为解决非行政区单元社会经济数据获取和管理上的问题，以及现有保护区对完整的污染物输移路径考虑不足的问题，建议对保护区范围进行优化，将保护区范围优化为巢湖缓冲带、小流域单元，并兼顾村镇单元，这样能充分体现污染物输移路径的完整性，有利于流域生态环境保护和巢湖水环境综合整治，避免因缺乏完整行政单元而造成的社会经济数据难获取的问题。

4 结论

以巢湖湖滨带为研究区，采用GIS空间分析技术分析保护区内村庄格局特征及其影响因素，在综合分析村庄自然生态与社会经济等外部驱动机制的基础上，提出巢湖湖滨带村庄格局优化方法。得到以下主要结论：

(1)保护区村庄格局呈现破碎化、空心化和分散化特征：村庄面积规模较大但平均斑块面积仅为2.4 hm2，73.2%的村庄面积小于平均面积，破碎化程度较高；村庄人口规模较大但80%以上的村庄人口规模≤150人，村庄空心化现象明显；保护区西北部和东南部城区周边村庄空间分布相对密集，而大部分地区村庄核密度小于7.9个·km-2，分散化程度高。

(2)保护区内村庄受到生态敏感性、居住不适宜性、集聚发展和文化保护等外部因子的引导-约束作用，其中主要约束来自大堤内和其他重要林草滩地等生态敏感区，数量上有29.1%的村庄分布在该区域；保护区坡度较为平缓，具有适宜村庄发展的地形条件，但面积上有50%的村庄分布在洪水淹没区，且村庄破碎化程度高，同时距城镇距离1 km缓冲带内也分布有60%的村庄，城镇对村庄发展具有集聚效应。

(3)综合保护区保护规划要求，基于生态优先、灾害规避、集聚发展、文化保护和村庄规模等村庄内、外调控因子，建立村庄格局优化原理、调控因子及其约束阈值等优化方法体系，并提出村庄疏解、缩小、控制和集聚的差异化分类优化路径，为保护区水环境管理决策提供依据。疏解型村庄主要位于西南部三河镇、同大镇和白山镇以及东南部散兵镇，控制型村庄主要位于北部中庙街道，缩小型村庄主要位于东南部散兵镇，集聚型村庄零散位于巢湖南部地区。