系统动力学视角下传统圩田聚落可持续发展思考——以太湖溇港为例

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内容导读：传统圩田聚落包含全球重要的农业遗产，目前正面临着可持续发展的挑战。过往研究多集中在历史、水利、农业、景观等学科，而缺少将圩田聚落内多要素整合的系统性研究。本文采用系统动力学研究视角，以太湖溇港圩田聚落为对象追溯其发展脉络，提出“水-地-人”三者作用的动力系统并对其子系统进行建构，总结系统适应性特征，在时空背景下将研究要素耦合关联。研究提出了新的可持续系统概念，探讨了支撑传统圩田聚落的关键要素和自适应能力。

文/刘焕杰 张睿 张玉坤 王迎港 牟梦琦

一、引言

1.背景

作为涵盖全球重要农业文化遗产和世界灌溉工程遗产的传统圩田聚落，急需对其内在价值定位与可持续发展模式进行系统思考。“圩田”是中文语境下的特殊低地环境改造模式，通过利用堤坝，对外围水，对内围田，是将水利、农业、人居三者结合的可持续生产生活模式。利用江、河、湖、海周边的陂湖、湿地、滩涂等低地区域进行水环境改造，形成丰饶宜居的圩田聚落。

2.当前研究重点

圩田这一与自然和谐共生的聚落空间，自上世纪五六十年代开始便引发中外史学界引发关注。当前随着城市化运动的展开，由水网为线索组织起来的江南水乡也引起建筑、规划、景观学科的关注，对于特殊聚落空间的改造和设计也逐步深入到历史、地理层面。同时开始与荷兰圩田展开横向对比并研究其形态肌理、作用机制等结构深层原因。

3.当前研究不足

（1）研究整体性、系统性视角的缺乏

对于建筑规划学科而言对于乡村聚落的保护与利用更应该结合原有的历史脉络，在保持其空间环境可持续的基础上对未来进行预测。传统圩田聚落其历史溯源可达千年，人与土地、水三者在历史中逐步摸索出一条可持续、相对稳定的发展模式。圩田聚落的可持续问题是环境问题、也是资源问题，但综合来看是在一定时空范围内的物质、能量、信息三者平衡的问题，是系统的适应性问题。

（2）圩田聚落面临的问题

圩田格局的形成是时间维度下人与环境不断组织，配合下形成的产物，如在太湖流域依旧保留圩田溇港的形态，但随着城市化的推进许多圩田肌理下的水网、陂湖、圩田、村落和城市融为一体。新城市群正在这片古老的圩田肌理之上建立，快速建立的新城并没有将传统的水网、农业、人居空间延续，圩田的区域在不断缩小，尺度在不断变大，江南水乡的格局正在逐步消失。

在世界范围内最为人熟知的便是荷兰圩田。其对于三角洲自然空间的利用，最终将临海的低地开发成物产丰饶之地。但当今随着海平面上升，荷兰围海造地的模式也饱含隐患，气候风险成为人们更加关注的重点。同时荷兰圩田在当代的研究也逐步从历史、水利研究中过渡到空间结构的研究，从更宏大的视野中建构人与自然的平衡。

二、研究区域和方法

1.研究区域

太湖西南部为丘陵地带，为主要来水方向。北部、东部和东南部主要为平原洼地，为太湖去水方向。太湖整体地貌成碟型，洼地中心为太湖，高程一般为2.5-4m，周边高程4-8m（吴淞基面零点）。太湖流域内水面面积5551 km2 ，占全流域面积的1\6，湖泊与河道比例约为3\2。平原区水网纵横交织，河道密度达3～4km/km2，是江南水乡的典型地区。

图 1 太湖流域卫星图

2.研究方法

系统动力学起源于20世纪50年代，是以反馈控制理论为基础、通过计算机建模来定量研究系统问题的方法。系统动力学的核心观点是，系统的结构决定了其行为，且各种复杂行为都是系统内部反馈结构的自然结果。

反馈环路是系统动力学的重要概念。在系统中，因果关系往往不是线性的，而是形成闭环，即反馈环。这些反馈环是构成系统行为动态特性的基本元素。反馈环可分为正反馈和负反馈，正反馈是一种自我加强的过程，负反馈则是一种自我稳定的过程，系统动力学通过识别和建模这些反馈环，以理解和预测系统行为。

在圩田聚落的环境中，水-地-人，三者和谐共生，通过水网系统组织建立起可持续的正反馈环，即：人通过水网来控制水，旱时补水、涝时泄水，通过可控制的水保证了土地的稳定。而一旦水不可控，则与水紧密相关的土地便会失衡从而影响这片土地的人。（图2）

图 2 左图为“水-地-人”正反馈循环；右图为“水-地-人”负反馈循环

三、圩田可持续发展模式分析

1.可持续的历史发展轨迹

圩田作为自古以来中国先民们借助水资源和谐解决人地矛盾的一种方式，初级圩田的萌生正式起步于春秋时期，而后在秦汉三国时期的太湖周围散布，晋代已有溇港的水利模型，随着晋代修建大运河，水利技术的进步也为后来圩田模式的升级打下基础。

圩田模式下最为人所知的则是随着唐代人口南迁、大规模开垦土地，同时为保持可持续且稳定的聚居系统而建立的塘浦圩田。宋代是圩田模式的转型时期，在环境、经济、社会等诸多因素下，大圩解体成中小圩田，泾浜模式开始形成。元明清时期小圩制持续发展溇港模式成为江南水乡的肌理标志，同时随着对生产模式的改良桑基圩田也形成规模。

2.系统层次性构成

在系统动力学的视角下，太湖地区的溇港(塘浦)圩田聚落系统在一定的区域范围内建立了一个可持续的系统模型，我们称之为“母系统”。该系统的目标是保持整个系统的稳定运行，并保持系统内的物质和能量流动平衡。母系统由三个子系统组成:海堤湖堤系统、塘浦（溇港）水网系统和圩田聚落系统，这三个子系统是基于顺序约束划分的。从空间角度来看，它们各自有不同的边界，并在母系统的指导下，各子系统内的元素被有序地组织起来，系统之间形成了紧密的联系。

图 3 太湖（塘浦）溇港圩田聚落系统动力图

（1）海塘与湖堤系统

在圩田聚落形成的历史脉络发展中，太湖下游位于海湖之间，海潮与湖水对聚落生存发展影响巨大。要想在此区域进行大规模的垦殖，湖堤与海塘的建立是建立空间安全的核心。

早在春秋时期吴国就在太湖下游通长江的港口设置堰闸，水利工程的营造已有痕迹。《水经注》引《钱塘记》中记载的钱塘县海塘修筑于汉代。而在唐广德年间，嘉兴、吴郡屯田兴盛，恰好是唐开元重筑盐官县海塘之后。

太湖南岸的堤岸是最早修筑，湖州长兴蠡塘始建于春秋末年。在这之后又在西汉末筑长兴皋塘，“以障太湖之水”。三国吴末筑青塘，自吴兴城向北到长兴修筑湖堤数十里，目的是方式太湖水涝，防卫堤下的良田。吴兴以东的塘岸，西起吴兴城，东抵平望镇，始筑于晋代，原名荻塘，后改名頔塘。

筑堤是围田的开始，为人工围田提供了空间上操作的可能性。太湖东南岸的堤岸在唐代中叶全线接通，自此也促进了下游围田的加速发展，圩田聚落的系统化逐步推进。

（2）横塘纵溇（浦）水网系统

太湖渠系已成为世界灌溉遗产工程，渠网保存完好。交叉池塘和垂直运河交织成一个几乎网格状的运河网络。塘浦（溇港）水网不像荷兰的圩田运河那样形成标准的网格状格局。而是以区域环境为基础，形成人工环境与自然环境的和谐。同时，湖泊区（荡、漾）被放置在水系网络之间，作为内部储水之用。水网系统与海堤、湖堤互联互通，在满足生产生活实际应用的同时实现了引、排水控制。

（3）圩田聚落系统

在太湖溇港圩田聚落系统中所有的村庄、建筑、交通都与水网结构相关，整体反映了中国历史上一个长期与水和谐共生的社会生产生活结构。人工水网开辟的同时划分出陆地的基本形态，给人们带来了土地利用的多种可能性。通过对土地与空间持续地规划，最终形成了大小不一的圩田，而在每一块圩田旁分布着座座民居，这些要素构成了独特的圩田聚落景观。

如在江浙一带，聚落在古代就常以河、湖、港、浜、渎、桥、渡、汇、溇、荡、埠等为名，例如，清代官方登记的绍兴山阴县668处聚落中，以上述为名的达230处，会稽县（绍兴）的685处聚落中，则达到263处。

太湖流域圩田聚落构成要素复杂，有形要素包括堤岸、水闸、聚落、水网、田地等，在这个系统中人作为自然和文化交互的纽带，通过耕作、灌溉、排水、航运等活动将二者关联，最终形成一个具有适应性的复杂系统。

图 4 圩田聚落示意图（清《授时通考》）

图 5 古代圩田聚落的结构线索图（作者自绘）

3.系统性特征

（1）因地制宜

横塘纵浦的水网形态主要是因地制宜地对土地环境进行改造，通过互相连通的浚深河道，形成具有高度调节能力的棋盘状水网。塘浦水网的构建实现了挖与筑一举两得，河与堤同时建成，在处理好积涝问题的同时形成可供垦殖的土地。

地势较高的圩区，深浚塘浦，塘浦之水高于江，江水又高于海，因此不用担心泄水问题。而对于低田，则更多地是引水入田，高筑堤岸，因势利导，因地制宜，通过圩田的水网系统达到旱时车畎溉田，涝时泄流入海。

（2）因需制宜

在太湖流域的圩田原本是易于洪泛的区域，低地易于洪泛而高地则更多承受干旱的威胁，水网系统在不同的地理区域具有不同的功能作用，可以很好地保持圩田内部水资源的稳定，利用自然或人工湖泊（荡、漾）形成水网密集的蓄水池，而纵向的水网用于和太湖相连接可以很好的引、排水，东西向宽阔的横塘则将纵向水系相连接，同时能够一定程度蓄水通航。

图 6 应对水旱灾害时的系统调节模式示意图

（3）系统性危机

太湖流域的圩田发展演变在人口迁移的背景下成为内生动因，西晋永嘉之乱，第一次人口大迁移带来的北方先进技术，唐安史之乱和宋室南移第二次人口大迁移，为太湖流域带来大量人口。人地矛盾突出，推动了太湖流域圩田的发展。

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渐崩坏，河网淤堵、堤坝与水闸破坏严重，圩田规模开始收缩，最终形成了小圩田结构，明清时期逐渐形成水网圩田组织下的社会关系。在新中国成立后，再一次对圩田规模进行扩大。原有稳定的系统结构被打破，其内部的水田、鱼塘和湖漾相继退出调蓄，使得圩田外水位升高，水网圩田从生态系统中清除，对周边环境带来了格外的防洪压力。

图 7 系统性危机应对方式

四、结果与讨论

对于太湖流域的水与土地问题，以唐代建立的塘浦圩田最为典范。根据地理环境的差异性，用一套系统实现高地与低地水土稳定，而高低分治的关键则是塘浦系统，在北方也常被称作“沟洫系统”。而要想实现系统的作用需要对其有严格的规划、设计和施工标准，塘浦必深阔、圩岸必高厚、清水泄海必通畅，才能让塘浦系统运转无阻。

土地与水网的协调使得在河湖滩地中耕作成为可能，但洪涝问题时刻威胁着这片土地上的聚落，在圩田营建之时挡水围田就必须与塘浦开挖同时进行，解决洪涝的同时也就开辟出了土地。圩田相接，水网相连共同组织起了塘浦圩田系统，自宋代开始经历人口变迁，政治影响、自然灾害等诸多因素后，原有的塘浦圩田规模逐渐缩小，形态和作用也发生了不同程度的改变。塘浦圩田的古制早已不在，但今天的太湖流域人依旧与水共生，在系统动力学视角下，太湖“水-地-人”三者互相依存，特殊环境中延续千年的智慧值得进一步发掘，为未来圩田聚落的可持续保护与发展提供有力支撑。

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（本文作者：刘焕杰、王迎港、牟梦琦，天津大学建筑学院研究生；张睿，天津大学建筑学院副教授；张玉坤，天津大学建筑学院教授。本文系国家自然科学基金面上项目、天津市研究生科研创新项目、天津大学研究生文理拔尖创新项目。本文入编《中国民族建筑学术论文特辑2023》）

中国民族建筑学术论文特辑2023

2023年，经过征集和筹备，中国民族建筑研究会共收到来自行业专家学者、相关科研院所和高校以及企事业单位等学术论文130余篇。经研究会组织的专家组评议筛选和推荐，选出57篇优秀论文被收录《中国民族建筑学术论文特辑2023》中，已于2023年10月正式出版。同时，研究会还向《建筑遗产》《南方建筑》《华中建筑》等期刊推荐了优秀论文，供这些核心期刊遴选使用。

（本文经作者授权，中国民族建筑研究会信息宣传部整理、编辑，更多精彩内容敬请期待下期）