系統動力學視角下傳統圩田聚落可持續發展思考——以太湖溇港為例

學術論壇

內容導讀：傳統圩田聚落包含全球重要的農業遺產，目前正面臨著可持續發展的挑戰。過往研究多集中在歷史、水利、農業、景觀等學科，而缺少將圩田聚落內多要素整合的系統性研究。本文采用系統動力學研究視角，以太湖溇港圩田聚落為對象追溯其發展脈絡，提出“水-地-人”三者作用的動力系統并對其子系統進行建構，總結系統適應性特征，在時空背景下將研究要素耦合關聯。研究提出了新的可持續系統概念，探討了支撐傳統圩田聚落的關鍵要素和自適應能力。

文/劉煥杰 張睿 張玉坤 王迎港 牟夢琦

一、引言

1.背景

作為涵蓋全球重要農業文化遺產和世界灌溉工程遺產的傳統圩田聚落，急需對其內在價值定位與可持續發展模式進行系統思考。“圩田”是中文語境下的特殊低地環境改造模式，通過利用堤壩，對外圍水，對內圍田，是將水利、農業、人居三者結合的可持續生產生活模式。利用江、河、湖、海周邊的陂湖、濕地、灘涂等低地區域進行水環境改造，形成豐饒宜居的圩田聚落。

2.當前研究重點

圩田這一與自然和諧共生的聚落空間，自上世紀五六十年代開始便引發中外史學界引發關注。當前隨著城市化運動的展開，由水網為線索組織起來的江南水鄉也引起建筑、規劃、景觀學科的關注，對于特殊聚落空間的改造和設計也逐步深入到歷史、地理層面。同時開始與荷蘭圩田展開橫向對比并研究其形態肌理、作用機制等結構深層原因。

3.當前研究不足

（1）研究整體性、系統性視角的缺乏

對于建筑規劃學科而言對于鄉村聚落的保護與利用更應該結合原有的歷史脈絡，在保持其空間環境可持續的基礎上對未來進行預測。傳統圩田聚落其歷史溯源可達千年，人與土地、水三者在歷史中逐步摸索出一條可持續、相對穩定的發展模式。圩田聚落的可持續問題是環境問題、也是資源問題，但綜合來看是在一定時空范圍內的物質、能量、信息三者平衡的問題，是系統的適應性問題。

（2）圩田聚落面臨的問題

圩田格局的形成是時間維度下人與環境不斷組織，配合下形成的產物，如在太湖流域依舊保留圩田溇港的形態，但隨著城市化的推進許多圩田肌理下的水網、陂湖、圩田、村落和城市融為一體。新城市群正在這片古老的圩田肌理之上建立，快速建立的新城并沒有將傳統的水網、農業、人居空間延續，圩田的區域在不斷縮小，尺度在不斷變大，江南水鄉的格局正在逐步消失。

在世界范圍內最為人熟知的便是荷蘭圩田。其對于三角洲自然空間的利用，最終將臨海的低地開發成物產豐饒之地。但當今隨著海平面上升，荷蘭圍海造地的模式也飽含隱患，氣候風險成為人們更加關注的重點。同時荷蘭圩田在當代的研究也逐步從歷史、水利研究中過渡到空間結構的研究，從更宏大的視野中建構人與自然的平衡。

二、研究區域和方法

1.研究區域

太湖西南部為丘陵地帶，為主要來水方向。北部、東部和東南部主要為平原洼地，為太湖去水方向。太湖整體地貌成碟型，洼地中心為太湖，高程一般為2.5-4m，周邊高程4-8m（吳淞基面零點）。太湖流域內水面面積5551 km2 ，占全流域面積的1\6，湖泊與河道比例約為3\2。平原區水網縱橫交織，河道密度達3～4km/km2，是江南水鄉的典型地區。

圖 1 太湖流域衛星圖

2.研究方法

系統動力學起源于20世紀50年代，是以反饋控制理論為基礎、通過計算機建模來定量研究系統問題的方法。系統動力學的核心觀點是，系統的結構決定了其行為，且各種復雜行為都是系統內部反饋結構的自然結果。

反饋環路是系統動力學的重要概念。在系統中，因果關系往往不是線性的，而是形成閉環，即反饋環。這些反饋環是構成系統行為動態特性的基本元素。反饋環可分為正反饋和負反饋，正反饋是一種自我加強的過程，負反饋則是一種自我穩定的過程，系統動力學通過識別和建模這些反饋環，以理解和預測系統行為。

在圩田聚落的環境中，水-地-人，三者和諧共生，通過水網系統組織建立起可持續的正反饋環，即：人通過水網來控制水，旱時補水、澇時泄水，通過可控制的水保證了土地的穩定。而一旦水不可控，則與水緊密相關的土地便會失衡從而影響這片土地的人。（圖2）

圖 2 左圖為“水-地-人”正反饋循環；右圖為“水-地-人”負反饋循環

三、圩田可持續發展模式分析

1.可持續的歷史發展軌跡

圩田作為自古以來中國先民們借助水資源和諧解決人地矛盾的一種方式，初級圩田的萌生正式起步于春秋時期，而后在秦漢三國時期的太湖周圍散布，晉代已有溇港的水利模型，隨著晉代修建大運河，水利技術的進步也為后來圩田模式的升級打下基礎。

圩田模式下最為人所知的則是隨著唐代人口南遷、大規模開墾土地，同時為保持可持續且穩定的聚居系統而建立的塘浦圩田。宋代是圩田模式的轉型時期，在環境、經濟、社會等諸多因素下，大圩解體成中小圩田，涇浜模式開始形成。元明清時期小圩制持續發展溇港模式成為江南水鄉的肌理標志，同時隨著對生產模式的改良桑基圩田也形成規模。

2.系統層次性構成

在系統動力學的視角下，太湖地區的溇港(塘浦)圩田聚落系統在一定的區域范圍內建立了一個可持續的系統模型，我們稱之為“母系統”。該系統的目標是保持整個系統的穩定運行，并保持系統內的物質和能量流動平衡。母系統由三個子系統組成:海堤湖堤系統、塘浦（溇港）水網系統和圩田聚落系統，這三個子系統是基于順序約束劃分的。從空間角度來看，它們各自有不同的邊界，并在母系統的指導下，各子系統內的元素被有序地組織起來，系統之間形成了緊密的聯系。

圖 3 太湖（塘浦）溇港圩田聚落系統動力圖

（1）海塘與湖堤系統

在圩田聚落形成的歷史脈絡發展中，太湖下游位于海湖之間，海潮與湖水對聚落生存發展影響巨大。要想在此區域進行大規模的墾殖，湖堤與海塘的建立是建立空間安全的核心。

早在春秋時期吳國就在太湖下游通長江的港口設置堰閘，水利工程的營造已有痕跡。《水經注》引《錢塘記》中記載的錢塘縣海塘修筑于漢代。而在唐廣德年間，嘉興、吳郡屯田興盛，恰好是唐開元重筑鹽官縣海塘之后。

太湖南岸的堤岸是最早修筑，湖州長興蠡塘始建于春秋末年。在這之后又在西漢末筑長興皋塘，“以障太湖之水”。三國吳末筑青塘，自吳興城向北到長興修筑湖堤數十里，目的是方式太湖水澇，防衛堤下的良田。吳興以東的塘岸，西起吳興城，東抵平望鎮，始筑于晉代，原名荻塘，后改名頔塘。

筑堤是圍田的開始，為人工圍田提供了空間上操作的可能性。太湖東南岸的堤岸在唐代中葉全線接通，自此也促進了下游圍田的加速發展，圩田聚落的系統化逐步推進。

（2）橫塘縱溇（浦）水網系統

太湖渠系已成為世界灌溉遺產工程，渠網保存完好。交叉池塘和垂直運河交織成一個幾乎網格狀的運河網絡。塘浦（溇港）水網不像荷蘭的圩田運河那樣形成標準的網格狀格局。而是以區域環境為基礎，形成人工環境與自然環境的和諧。同時，湖泊區（蕩、漾）被放置在水系網絡之間，作為內部儲水之用。水網系統與海堤、湖堤互聯互通，在滿足生產生活實際應用的同時實現了引、排水控制。

（3）圩田聚落系統

在太湖溇港圩田聚落系統中所有的村莊、建筑、交通都與水網結構相關，整體反映了中國歷史上一個長期與水和諧共生的社會生產生活結構。人工水網開辟的同時劃分出陸地的基本形態，給人們帶來了土地利用的多種可能性。通過對土地與空間持續地規劃，最終形成了大小不一的圩田，而在每一塊圩田旁分布著座座民居，這些要素構成了獨特的圩田聚落景觀。

如在江浙一帶，聚落在古代就常以河、湖、港、浜、瀆、橋、渡、匯、溇、蕩、埠等為名，例如，清代官方登記的紹興山陰縣668處聚落中，以上述為名的達230處，會稽縣（紹興）的685處聚落中，則達到263處。

太湖流域圩田聚落構成要素復雜，有形要素包括堤岸、水閘、聚落、水網、田地等，在這個系統中人作為自然和文化交互的紐帶，通過耕作、灌溉、排水、航運等活動將二者關聯，最終形成一個具有適應性的復雜系統。

圖 4 圩田聚落示意圖（清《授時通考》）

圖 5 古代圩田聚落的結構線索圖（作者自繪）

3.系統性特征

（1）因地制宜

橫塘縱浦的水網形態主要是因地制宜地對土地環境進行改造，通過互相連通的浚深河道，形成具有高度調節能力的棋盤狀水網。塘浦水網的構建實現了挖與筑一舉兩得，河與堤同時建成，在處理好積澇問題的同時形成可供墾殖的土地。

地勢較高的圩區，深浚塘浦，塘浦之水高于江，江水又高于海，因此不用擔心泄水問題。而對于低田，則更多地是引水入田，高筑堤岸，因勢利導，因地制宜，通過圩田的水網系統達到旱時車畎溉田，澇時泄流入海。

（2）因需制宜

在太湖流域的圩田原本是易于洪泛的區域，低地易于洪泛而高地則更多承受干旱的威脅，水網系統在不同的地理區域具有不同的功能作用，可以很好地保持圩田內部水資源的穩定，利用自然或人工湖泊（蕩、漾）形成水網密集的蓄水池，而縱向的水網用于和太湖相連接可以很好的引、排水，東西向寬闊的橫塘則將縱向水系相連接，同時能夠一定程度蓄水通航。

圖 6 應對水旱災害時的系統調節模式示意圖

（3）系統性危機

太湖流域的圩田發展演變在人口遷移的背景下成為內生動因，西晉永嘉之亂，第一次人口大遷移帶來的北方先進技術，唐安史之亂和宋室南移第二次人口大遷移，為太湖流域帶來大量人口。人地矛盾突出，推動了太湖流域圩田的發展。

在五代之后太湖流域人地矛盾突出，原有的塘浦圩田的管理制度也逐漸崩壞，河網淤堵、堤壩與水閘破壞嚴重，圩田規模開始收縮，最終形成了小圩田結構，明清時期逐漸形成水網圩田組織下的社會關系。在新中國成立后，再一次對圩田規模進行擴大。原有穩定的系統結構被打破，其內部的水田、魚塘和湖漾相繼退出調蓄，使得圩田外水位升高，水網圩田從生態系統中清除，對周邊環境帶來了格外的防洪壓力。

圖 7 系統性危機應對方式

四、結果與討論

對于太湖流域的水與土地問題，以唐代建立的塘浦圩田最為典范。根據地理環境的差異性，用一套系統實現高地與低地水土穩定，而高低分治的關鍵則是塘浦系統，在北方也常被稱作“溝洫系統”。而要想實現系統的作用需要對其有嚴格的規劃、設計和施工標準，塘浦必深闊、圩岸必高厚、清水泄海必通暢，才能讓塘浦系統運轉無阻。

土地與水網的協調使得在河湖灘地中耕作成為可能，但洪澇問題時刻威脅著這片土地上的聚落，在圩田營建之時擋水圍田就必須與塘浦開挖同時進行，解決洪澇的同時也就開辟出了土地。圩田相接，水網相連共同組織起了塘浦圩田系統，自宋代開始經歷人口變遷，政治影響、自然災害等諸多因素后，原有的塘浦圩田規模逐漸縮小，形態和作用也發生了不同程度的改變。塘浦圩田的古制早已不在，但今天的太湖流域人依舊與水共生，在系統動力學視角下，太湖“水-地-人”三者互相依存，特殊環境中延續千年的智慧值得進一步發掘，為未來圩田聚落的可持續保護與發展提供有力支撐。

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（本文作者：劉煥杰、王迎港、牟夢琦，天津大學建筑學院研究生；張睿，天津大學建筑學院副教授；張玉坤，天津大學建筑學院教授。本文系國家自然科學基金面上項目、天津市研究生科研創新項目、天津大學研究生文理拔尖創新項目。本文入編《中國民族建筑學術論文特輯2023》）

中國民族建筑學術論文特輯2023

2023年，經過征集和籌備，中國民族建筑研究會共收到來自行業專家學者、相關科研院所和高校以及企事業單位等學術論文130余篇。經研究會組織的專家組評議篩選和推薦，選出57篇優秀論文被收錄《中國民族建筑學術論文特輯2023》中，已于2023年10月正式出版。同時，研究會還向《建筑遺產》《南方建筑》《華中建筑》等期刊推薦了優秀論文，供這些核心期刊遴選使用。

（本文經作者授權，中國民族建筑研究會信息宣傳部整理、編輯，更多精彩內容敬請期待下期）