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2024 , Vol. 39 >Issue 7: 1698 - 1719

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20240712

Regular Articles

The growth model and formation mechanism of "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area: Take Wanzhou as an example

  • WANG Hua , 1, 2, 3 ,
  • FANG Guo-chen 4 ,
  • ZHAO Wan-min 5 ,
  • ZHOU Guo-hua , 1, 3
Expand
  • 1. School of Geographic Science, Hunan Normal University, Changsha 410081, China
  • 2. Key Laboratory of Natural Resources Monitoring and Supervision in Southern Hilly Region, Ministry of Natural Resources, Changsha 410118, China
  • 3. Key Laboratory of Process and Effect of Urban-Rural Transition, Hunan Normal University, Changsha 410081, China
  • 4. China Northwest Architectural Design & Research Institute Co., Ltd, Xi'an 710018
  • 5. Faculty of Architecture and Urban Planning Chongqing University, Chongqing 400023, China

Received date: 2023-11-06

  Revised date: 2024-04-22

  Online published: 2024-07-10

Fold

Abstract

The spatial pattern of "mountain-water-city" is the spatial organization relationship formed by the interactive adaptation of urban artificial environment and natural landscape environment. By clarifying the conceptual connotation of the "mountain-water-city" spatial pattern, this paper establishes its analysis framework from the perspective of geography. Wanzhou, a typical city, is selected as the research area, and the evolution process, growth model, formation mechanism and optimization regulation of the "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area (TGRA) are comprehensively studied by using field investigation, topographic position index and MCR model. Therefore, the research results are as follows: (1) The evolution of the "mountain-water-city" spatial pattern in the TGRA is a spiral upward cycle of "generation, strengthening, deconstruction and reorganization". The elements, structural forms and regional functions of the "mountain-water-city" spatial pattern in Wanzhou are constantly evolving and reorganizing under the comprehensive effect of the opening of the port to the outside world and the relocation of the Three Gorges Project. (2) The impact and feedback of urban expansion on landscape ecological network in the TGRA, as well as the restriction and guidance of landscape environment changes on urban spatial growth, formed a unique "mountain-water-city" spatial pattern and growth model, including 6 dynamic growth models and 12 static growth models. (3) The reconstruction of regional spatial organization relations and the selection of urban systems determine the formation and evolution of "mountain-water-city" spatial pattern. Driven by the comprehensive drive of "natural landscape environment+social and economic transformation" and "regional special events+landscape and environmental changes", the urban spatial growth in the TGRA gradually breaks through the physical threshold and continues to evolve in the next stage of growth cycle. Finally, this paper puts forward the regulation path of "mountain-water-city" spatial pattern in the TGRA, which provides support for the integrated promotion and systematic governance of mountain, water and city.

Key words： "mountain-water-city" spatial pattern; evolution process; growth model; formation mechanism; Three Gorges Reservoir Area

Cite this article

WANG Hua , FANG Guo-chen , ZHAO Wan-min , ZHOU Guo-hua . The growth model and formation mechanism of "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area: Take Wanzhou as an example[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2024 , 39(7) : 1698 -1719 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20240712

山水林田湖草沙生命共同体，是一定地理空间范围内不同生态系统相互作用形成的具有特定结构与功能的统一整体[1]。中国是个山水资源丰富的国家，全国2/3的土地、水能、森林等资源集中于山地，山、水、城生态系统涵盖中国主要的陆地生态系统类型[2,3]。2022年，习近平总书记明确提出“要坚持治山、治水、治城一体推进，科学合理规划城市的生产空间、生活空间、生态空间”；2024年，中共中央、国务院印发《关于全面推进美丽中国建设的意见》也强调美丽城市建设与美丽河湖、美丽海湾、美丽山川等全要素统筹。可见，治山、治水、治城一体推进，既是新时期山水林田湖草沙系统治理的新要求，也是城市可持续与高质量发展的重要途径。如何让城市融入自然山水环境，促进山、水、城协调共生，是新型城镇化建设、国土空间规划治理、美丽中国建设的重要研究内容，也是地理学等学科服务国家及地方战略需求的科学命题与紧迫任务。
中国对于山、水、城协调共生关系的认识，自古有之。受“天人合一”思想影响，中国传统城市注重将重要山体、河流水系、文化景观等作为整体统筹经营，形成丰富的山水人文规划传统与营城智慧[4,5]。20世纪90年代，钱学森[6]提出“山水城市”的发展模式；吴良镛[7]通过解析“山—水—城”的概念，强调城市空间生长与自然山水环境交织一体、有机共生，突出“山水”的自然属性与空间塑造功能[8]。近年来，“山—水—城”空间格局相关研究主要聚焦于山水文化、山水都市化、山水人文空间格局、山水景观视觉网络、山水风景基因等方面[9⇓⇓⇓-13]，利用MCR模型、分形模型、CA模型等方法，分析山水环境影响下城市空间生长的复杂特征[14⇓⇓-17]，着重于城市空间生长与山地地形、河流水系的交互适应过程与动力机制的探讨。在区域层面，探究山水林田湖草沙生态保护修复[18,19]，利用“斑块—廊道—基质”模式，识别山水生态网络，阐明城市扩张与自然山水资源要素的空间冲突内因；在城市层面，从城市整体结构、功能用地、街道网络、建筑形式与景观营造等多个维度，探究山、水、城各要素的构成关系，并在“城—水”空间基因[20]、“城—山”形态结构[3,17]等方面形成初步的科学认识，将“山—水—城”理念广泛应用于国土空间规划、历史文化遗产保护、城市更新与人居空间品质提升等方面。目前，针对三峡库区城市空间生长与山水环境作用关系的研究，主要聚焦于城景关系、消落带治理、景观格局优化等方面的探讨[21⇓⇓⇓-25]，解析山水环境变化影响下库区城市空间扩张的动力机制，探究山地地形对土地利用功能转型演化的影响机理，但针对山、水、城各要素空间组织关系的系统解析尚待深入，综合分析“山—水—城”空间格局及其形成机理的研究成果还不够丰富。尤其是在治山、治水、治城一体推进的时代背景下，“山—水—城”空间格局形成与演化的外在条件及现实诉求发生变化，亟待融贯多学科理论方法，对“山—水—城”空间格局进行综合集成的系统研究。
三峡库区位于长江上游，是集移民库区、生态敏感区于一体的经济地理单元[21]，三峡工程建设所引发的移民搬迁建设活动，对于库区城市空间生长的影响是空前的。库区城市与山水环境长期交互适应，形成丰富且独特的“山—水—城”空间格局[21⇓-23,25]，对于探究城市空间生长与山水环境变化的交互适应关系具有典型性。重庆市万州区位于三峡库区腹心地带，既具有库区城市典型的地理环境与生产生活方式，遵循库区城市选址与山水营城的一般规律，又是三峡工程淹没范围最广、动迁人口最多的区县，原有城市功能的完整性与半淹没城市的复杂性相对较高[24]，对于研究“山—水—城”空间格局的生长模式与形成机理具有代表性。鉴于此，本文试图集成运用田野调查、文本分析、地形位置指数模型、MCR模型等方法，从地理学视角建立“山—水—城”空间格局的分析框架，以典型城市万州为例，探明“山—水—城”空间格局的演进过程与生长模式，厘清其内在形成机理与优化路径。

1 “山—水—城”空间格局的概念内涵与分析框架

1.1 “山—水—城”空间格局的概念与内涵

“空间格局”意指不同性质的空间要素相互关联形成的结构与秩序。“山—水—城”空间格局是城市人工环境与自然山水环境长期互动契合所形成的空间组织关系，强调将城市与周边自然山水资源要素视若整体[4,21]，其构成要素主要包括：“山”，指影响和支持城市空间生长的起伏地形；“水”，指影响和支持城市空间生长的河流、湖泊等水域；“城”是人类聚居的物质与文化载体[26]。显然，“山”“水”“城”各要素是相互影响与作用的有机整体，自然山水资源要素间的物质循环与能量流动，对于城市生态平衡与宜居保障具有重要价值，是城市空间生长的物质基础条件，而城市社会经济活动对于资源的消耗、土地的开发以及由此引发的环境效应对自然山水环境造成的压力，进一步约束或限制城市空间扩张与发展。在这一过程中，城市空间扩张与山地地形、河流水系等自然山水资源要素之间的相互作用影响决定着不同空间组织关系的形成及演变，同时产生了空间结构，并呈现出有序的组构规则[27]，如，山地地形与城市的平行、交错等空间组织关系形成丰富多样的“城—山”结构类型（如环山互融、依山层叠等），河流水系与城市的穿插交织形成动态变化的“城—水”组织关系与结构类型（如沿江团状、跨江组团等）[17]，反映自然山水资源要素在城市发展中所具体承载的生态、景观等功能作用。同时，随着城市社会经济转型发展，各种生产和生活活动自身的功能需求促使城市扩张既要满足社会经济发展的空间配置规律，又要适应自然山水资源要素的分布特征，在自然和人文过程相互作用下产生差异化的“生态、生活、生产”等地域功能。由此，从“要素—结构—功能”视角来看[28]，“山—水—城”空间格局的形成与演化是城市调节自身结构功能以达到与自然山水环境相匹配的过程，其实质是协调人与自然、城市与山水的交互适应关系，以明晰山、水、城各要素的整体构成形态，进而组织有效的空间相互作用并形成合理的结构类型与地域功能（图1）。
图1 “山—水—城”空间格局的“要素—结构—功能”逻辑关系

Fig. 1 The logical relationship of "element-structure-function" in "mountain-water-city" spatial pattern

由图1可见，城市空间生长对自然山水环境具有依赖性，由重要山体、江河水系、湿地湖泊等形成的山水生态网络，既影响城市文化景观的塑造与空间结构的生成，又制约城市发展与社会经济活动的深度、广度和速度，并通过要素整合、结构关联、功能协同，维系自然山水环境系统与城市社会经济系统的相对稳定性，保障不同自然要素之间与不同地域功能之间的作用联系，进而形成城市空间生长与山水生态网络交织融合的生长模式（如“依山沿水”带状组团生长模式、“环山跨水”多中心组团生长模式等）。尤其是在山水林田湖草沙生命共同体与“两山”理念的引导下，受城市发展要素流动、生态环境变化、生产工具革新、生活品质提升的综合影响，“山”“水”“城”等要素的重新整合、结构的解构优化以及功能的转型升级，深刻改变了“山—水—城”空间格局的生长模式与形成机理[26]，亟需建立分析框架、结合典型案例对其进行系统分析。

1.2 地理学视角下“山—水—城”空间格局的分析框架

地理学是研究地理要素或地理综合体的演变过程与形成机制的一门学科，人地关系地域系统是地理学研究的核心[29]。地理学视角下的城市是一个典型的人地关系地域系统，而“山—水—城”空间格局是人与自然关系的具体表征之一。自人类聚族而居以来，城镇聚落与自然山水资源一直发生密切的交互，这种交互关系贯穿人居环境建设的始终，逐渐形成了密不可分的山、水、城共生关系。具体对每个地域而言，城市功能结构及其演化是城市社会经济系统和自然山水环境系统交互适应的结果，其作用机理、动力机制、产生的效应均呈现出综合性的基本属性[30⇓-32]；同时，山、水、城各要素的空间组织关系因生长模式和演化过程在不同区域的表现不同，具有明显的区域性。因此，从地理学融贯的综合研究视角探究“山—水—城”空间格局，将“山”“水”“城”等地理综合体的空间分布看作格局，地理时空演变看作过程，耦合格局与过程，有利于明晰“山”“水”“城”在人类聚居整体实践中的客观规律性与有机构成关系[17]，探究不同地理或景观单元的空间组织关系及其演变过程，分析“山—水—城”空间格局的地域类型与生长模式，揭示山、水、城各要素空间组织关系的形成与演化机制。就格局而言，可以从形状、数量、类型和空间组合上对“山—水—城”空间格局的构成要素、结构形态、功能布局及其生长模式等进行描述；就过程而言，可从社会文化过程（如人口、产业、交通等）与自然过程（如山地环境的变化与成因、河流水系的分布与涨落等）分析不同历史时期“山—水—城”空间格局的演化规律与特征[31]。
鉴于此，本文试图从地理学视角，耦合人地关系地域系统理论与山水城市理论，建立“山—水—城”空间格局的分析框架（图2），并将这一框架置于三峡库区这一特殊地理单元，以万州为例，进一步梳理城市空间生长与山水环境交互适应的组织序变及时空分异，分析“山—水—城”空间格局的结构类型与功能布局，构建由演化过程、生长模式、形成机理、优化调控等内容组成的内容体系。
图2 地理学视角下“山—水—城”空间格局分析框架

Fig. 2 The analysis framework of "mountain-water-city" spatial pattern from the perspective of geography

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

三峡库区是因长江三峡工程建设而形成的一座峡谷河道型水库淹没区[21⇓⇓⇓-25]，涉及鄂渝两省（直辖市）19个区（县）。重庆市万州区是长江经济带重要节点城市，城区总体地势中间低南北高，区内山脉平行延伸，谷岭相间，水系河流纵横（图3）。选取万州作为研究区，其原因主要包括：（1）万州城市选址、建设与发展依托于周边山体与河流水系，城市空间生长与山水环境长期相互作用，呈现出丰富的“城—山”与“城—水”组织关系与生长模式，对于探究“山—水—城”空间格局的组织关系具有代表性；（2）万州是三峡工程移民安置任务最重的地区，也是三峡工程淹没区范围内人口与用地规模最大的城市，城市空间结构既保留传统山、水、城空间组织关系，又因江河环境变化而部分被淹，在移民搬迁的影响下实现跃迁式发展，逐渐形成高峡相拥的城市格局、峡江平湖的滨水空间、立体多维的空间形态，对于研究库区“山—水—城”空间格局的演进过程与生长模式具有典型性。因此，本文以三峡工程开工建设（1994年）与竣工验收（2010年）为时间基点，将万州“山—水—城”空间格局演化过程分为两个发展阶段[25]：移民迁建前发展阶段（1994年之前）；移民迁建后发展阶段，包括移民迁建期（1994—2010年）与“后三峡”时期（2010年至今）。
图3 研究区域

Fig. 3 Study area (Three Gorges Reservoir Area)

2.2 数据来源与处理

本文涉及的研究数据主要包括：（1）城市历史资料地图与规划政策，主要来源于《长江三峡历史地图集》[33]《老重庆影像志：老地图》[34]及历年历次规划文本。（2）地理空间数据包括土地利用、DEM数字高程、城市建设用地、植被覆盖度等数据。其中，1995—2020年土地利用来源于中国科学院地理科学与资源研究所资源环境科学与数据中心（http://www.resdc.cn），高程与植被覆盖度数据来源于地理空间数据云（https://www.gs-cloud.cn），1995—2020年城市建设用地来源于历年历次城市总体规划/国土空间规划现状数据，并参照谷歌高清卫片图进行比对和修正。（3）社会统计数据来源于万州区人民政府网站（https://www.wz.gov.cn）及其提供的统计年鉴、政府公报与城市建设用地年鉴，并通过田野调查与部门访谈，系统了解万州“山—水—城”空间格局的地域特征与演化规律①(①1993—1995年间，在吴良镛先生指导下，赵万民教授多次深入三峡，对万州城市移民迁建进行调查；1999—2015年间，赵万民教授所带领的重庆大学山地人居环境科学研究团队参与多项万州移民新城建设项目，多次进行实地调研与现场踏勘；2015—2022年间，在赵万民教授指导下，王华与方国臣多次前往万州，对新时期万州城市空间扩张、社会经济发展、自然环境变迁等进行田野调查与实地调研，系统了解万州“山—水—城”空间格局的地域特征与演化规律。)。

2.3 研究方法

2.3.1 自然山水要素及其生态网络分析与识别方法

（1）根据三峡库区地质地貌与河流水系特征，将库区“山—水—城”空间格局所关联的主要自然要素归纳为生态、地形和地质三类要素，选取生态环境敏感性、地形条件适宜性、地质灾害敏感性作为分析城市空间生长与自然山水资源要素互动关系的重要指标，并与城市扩张的用地斑块进行叠合，分析城市空间生长与自然山水资源要素空间组织关系。① 选取坡度、高程、水域、水土流失敏感度、地表覆盖、植被覆盖度作为生态环境敏感性评价的指标因子，并参考已有研究成果进行权重赋值与阈值划定[35,36]；② 选取高程、坡度、地形起伏度评价地形条件适宜性，并参考万州滨江防波要求划定180 m以下为不适宜建设地带；③ 根据《重庆市万州区城乡总体规划（2015—2030年）》地质灾害易发性分区，划定地质灾害高、中、低易发区范围，评价地质灾害敏感性。
（2）利用景观生态格局分析方法，识别山水生态网络的“斑块—廊道—基质”特征。① 山体斑块识别主要综合考虑山体生态效益，选取植被覆盖率、高程、坡度、起伏度、现状土地利用等五项影响因子，以坡度25°、起伏度30 m为基准线，筛选、划定山体斑块范围；水体斑块主要包括主要河流、次级河流及各湖库，根据水域斑块的规模面积大小及与城市空间的相互作用关系选择水体斑块。② 山水环境基底识别主要利用层次分析法，确定地质灾害敏感性、地形条件适宜性、生态环境敏感性权重[35]，综合评价城市开发适宜性；山水生态廊道识别主要利用最小累积阻力模型（MCR模型），生成所有源/汇点间两两沟通的山水廊道网络[36]，其公式为：
R m c = f m i n ∑ j = n i = m D i j × R i
式中： R m c即为最小累积阻力值；f表示函数关系； D i j是从生态源地j到景观单元i间的空间距离（m）； R i为阻力系数。

2.3.2 地形单元识别方法

本文引入地形位置指数（TPI），识别万州城区不同类别地形位置单元，计算各单元高程值与周围单元的平均高差之间的差值，并利用反距离加权法进一步修正TPI值，计算公式为[37]：
T P I * = 1 n ∑ m = 1 n T P I m d m
式中： T P I *为修正后的地形位置指数； T P I m为第m个地形位置指数；n为不同大小的环形滑动窗口对同一单元的计算次数（次）； d m为第m个地形位置指数计算时选用的邻域范围内每个栅格单元与目标单元的距离（m）。
由此，在修正后的 T P I *值基础上，计算其标准差SD，结合地形坡度、河流水系等因子，划分出山脊、陡坡、中坡、平坡、坡脚、沟谷、水岸与水域等8种典型地形单元类型（表1）。
表1 地形位置指数分类因子指标表

Table 1 TPI classification factor index table

类型 分类因子
TPI*(SD) 坡度/(°) 水域分布/m
山脊 >1 — —
陡坡 0.5~1 — —
中坡 -0.5~0.5 6~25 —
平坡 -0.5~0.5 <6 —
坡脚 -1~ -0.5 — —
沟谷 < -1 — —
水岸 — — 0<S≤50
水域 — — 距水域≤0

注：SD为TPI*数值的标准差，“—”表示无参数设置；S表示建设用地与江河岸线的空间距离（m）。

2.3.3 城市扩张模式判定方法

城市扩张模式的判定，可直观量化城市增量用地与存量用地间的空间组织关系。本文基于现有研究[38]，利用综合公共边测算方法，判定城市建设用地扩张模式F，将其划分为飞地式、内填式与蔓延式三种。其划分依据为[39]：
F = L c / L
式中： L c为新增用地与现状用地斑块的公共边长度（m）；L为新增用地斑块的总边长（m）。当F=0，为飞地式扩张；当0<F<0.5，为蔓延式扩张；当F≥0.5，为内填式扩张。

3 结果分析

3.1 “山—水—城”空间格局的演化过程

3.1.1 移民迁建前：山水城景有机共生、紧凑集约的“山—水—城”空间格局

三峡先民以渔猎为主，逐水而居，其聚落选址与建设适应山地地形、江河水系，多集中于长江及其支流水系河谷地带的二级阶梯上。从明代《万县地理图》可看出，在“天人合一”思想的影响下，万州古城依循山形水势，近似圆形“团状”，城池形态与周边山体形成三面环绕的天然屏障。直至清朝康熙年间，随着社会经济发展与人口增长，万州城市开始沿山、跨水生长，城池形态由不规则圆形发展为不规则“葫芦状”，并逐渐与都历山相接形成“水滴状”的紧凑形态，形成“城景共融”的景观格局。可见，古代三峡地区城市空间生长不仅以山水环境为“基底”，且将其作为城市空间的“构图要素”，山、水、城、景等要素浑然一体（图4），主要表现为城市空间生长对山水环境的主动适应与顺从——因地制宜的城址选择、契合环境的军事防御、顺应等高线变化的建筑肌理等，形成城市人工环境与自然山水环境交织渗透的“山—水—城”空间格局[25]。
图4 移民迁建前万州“山—水—城”空间格局演化特征

注：本图单幅历史地图来源于参考文献 [40⇓⇓-43]，历史地图内相关文字标注与箭头为笔者添加。

Fig. 4 Evolution of the "mountain-water-city" spatial pattern in Wanzhou before the relocation of the Three Gorges Project

直到万州正式开埠（1925年），随着航运功能不断强化，原有团状旧城逐渐突破城墙限制，跨越苎溪河向太白岩下的沿江阶地呈带状生长。同时，近现代工业发展促使万州由单一类型功能聚集向居住、商业、生产混合功能布局转型，城市空间内部衍生出多个功能组团，南津街、二马路、三元街等街巷构成的“丁”字形路网与放射状形态模式逐渐形成，并沿长江及其支流岸线扩展新的生长轴。尤其是抗战时期，大量人口、机构设施、工矿企业等迁入万州，城市功能分区逐渐明晰[35]。这一时期，城市空间逐步突破城墙的限制，逐渐由封闭走向开放，并生成新的功能单元，形成带状紧凑的“山—水—城”空间格局。1978年改革开放后，随着现代工业与文化旅游业逐步发展，万州城市人口规模得到充分增长。但由于自然地理条件的限制，再加上三峡工程议而未决所带来的技术、投资等方面的影响，万州各类工业厂房、商业设施、政府机关等开始向海拔更高的高笋塘片区迁移，沿苎溪河向西带状扩展，城市建设多集中于海拔较高的“上半城”（建成区主要分布在135~450 m高程范围内[44]，城市建设用地相对高差主要集中于170~200 m间[45]），而“下半城”建设几近停止，形成“上下半城”发展模式。

3.1.2 移民迁建后：移民搬迁与社会转型促进“要素—结构—功能”演化与重组

1994年12月，三峡工程正式开工建设，万州境内的1座城市、31个乡镇（街道）及13座集镇部分或全部位于175 m水位淹没线以下，46.2%的老城区被淹没[44]（主要为高笋塘组团、天城组团与枇杷坪组团的沿江带状用地）。移民迁建期间，作为半淹没城市的万州，城区主要采取“就地后靠”方式进行移民迁建，共迁建总用地14.25 km2，安置城市移民18.25万人（综合考虑高程与地质条件的限制，库区移民新城选址海拔高程均在182 m以上，相对高差大多为200~250 m[45]）。随着移民搬迁结束（2009年），库区城市发展进入“后三峡”时期，“山—水—城”空间格局的“要素—结构—功能”组织关系处于不断演变的过程中。从“要素”与“结构”层面来看，识别自然山水环境系统所涵盖的单个生态要素、探明城市结构与生态网络的组构规则，是阐明山、水、城组织关系的重要内容[36]。通过建立生态敏感性、地形条件适宜性、地质灾害敏感性等要素分析底图，利用MCR模型建立最小累积耗费阻力面，建立“斑块—廊道—基质”山水生态网络，再与城市用地斑块拟合叠加发现：1995—2010年、2010—2020年万州城市新增用地主要分布在地形条件适宜区（分别占46%、43%）、地质环境影响小区（分别占92%、95%）、生态不敏感区（分别占46%、21%）及生态轻度敏感区（分别占36%、46%）（图5a）。尤其是在“后三峡”时期，随着生态文明建设与社会经济转型发展，城市空间系统通过自我调节、主动适应山水环境动态变化，山、水、城各要素的相互作用关系得以维持动态平衡，山地地形、河流水系等在隔离城市组团的同时，塑造出紧凑集约的空间骨架（图5b）。这种基于自然的城市空间结构重组，是建立在发挥城市空间本体主观能动性基础上的理性发展，其目的是寻求山水林田湖草沙系统治理与城市可持续发展的最佳平衡点。
图5 万州城市空间生长与自然山水资源的适应关系

Fig. 5 The adaptive relationship between urban spatial growth and natural landscape resource in Wanzhou

从“用地”与“功能”层面来看，城市土地利用的方式与强度客观反映“生活、生产、生态”功能的分布特征[25]。通过将移民迁建后的城市用地扩张模式、功能布局、建筑高度与TPI拟合叠加（图6）发现：万州新增用地主要位于平坡地段，随着水位逐步上升，城市用地逐渐占据地势更高的沿江阶地。在这一过程中，万州城市用地飞地式扩张占新增建设用地的占比逐渐降低（1995—2000年、2000—2010年、2010—2020年占比依次为77%、52%、44%），而蔓延式扩张占比逐渐升高（三个时段占比依次为19%、39%、44%）。同时，万州城市用地功能从以满足搬迁需求的移民小区建设与工矿企业搬迁为主，逐渐转型为以满足高品质生活与高质量发展需求的商业及公共服务设施建设为主。移民迁建期间，大规模的移民迁建工程、商品住宅及配套设施建设同步开展。1995—2010年万州新增居住用地、商业服务设施与公共服务用地、工业与物流仓储用地分别占新增用地总面积的26%、24%、18%。这种移民新城飞地式搬迁建设、“资金任务双包干”的低层与多层移民小区空间生产方式、“条式+点式+混合式”的建筑组合肌理，适应了库区城市用地破碎的客观现实，实现城市功能再造与空间重塑，深刻改变了传统山、水、城、景有机共生的朴素适应关系[21]。而在“后三峡”时期，随着万州移民安置区建设完成，城市商业服务设施与公共服务用地快速增长（约占2010—2020年新增用地面积的44%），滨水临山的城市公共建筑与文化景观、“见缝插针”生长的高层与中高层住宅，形成多维立体的山地城市簇群，促使城市人工环境与山水环境交互作用的整体结构发生层级变动，涌现出多样的生长模式。
图6 万州城市用地扩张模式、用地功能、建筑高度与TPI的拟合关系

Fig. 6 The relationship between urban expansion mode, land use function, building height and TPI in Wanzhou

可见，三峡库区“山—水—城”空间格局形成与演化，其实质是社会经济技术发展驱动城市用地跨越山地地形、河流水系的实体门槛而不断演化的动态过程。三峡库区移民迁建前，古代万州城市受城墙等实体空间限定，传统山、水、城、景共生关系不断被强化。直到对外开埠，受航运条件改善与社会经济发展的综合影响，三峡地区城市空间开始“解构”，逐渐突破城墙实体限制并沿江带状缓慢扩展；移民迁建后，在三峡工程建设与移民搬迁的影响下，移民新城组团沿江或跨江、越山或环山建设，城市社会经济系统与自然山水环境系统之间物质、能量、信息流动频繁，工业组团、居住组团、高铁新城等进一步发育完善，形成“带状+组团”紧凑布局的“山—水—城”空间格局。在库区城市空间“生成—强化—解构—重组”螺旋式上升的生长过程中（图7），库区城市空间生长与山水环境的交互适应关系，从传统山水城景有机共生的“条件反射式”低水平协调，经由移民搬迁与环境变化的拮抗与磨合阶段，进入“后三峡”时期新型城镇化作用下的高水平协调，“山—水—城”空间格局从一种相对平衡状态，主动或被动地过渡至另一种更高层次的平衡状态[25]。
图7 三峡库区“山—水—城”空间格局的“生成—强化—解构—重组”生长过程示意图

Fig. 7 Schematic diagram of the growth process of "generation-strengthening-deconstruction-restructuring" for the "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area

3.2 “山—水—城”空间格局的动态与静态生长模式

“簇群”是指由个体要素聚集形成的多组群落结构与功能组织。三峡库区城市人工环境与自然山水资源长期互动关联，形成区别于平原城市的“簇群式整体构成”形态[23]。本文通过探究山、水、城各要素空间组织关系由无序到有序的内因及演化过程，从地形条件适宜性、地质灾害敏感性、生态敏感性等方面解译自然山水要素的基本特征，从城市用地功能、建筑高度、扩张模式等方面辨识人工要素的作用规律，分析这些关键要素与城市空间结构、地域功能组织的互动关系，并将这种簇群式整体构成形态，凝练为6种“动态”生长模式与12种“静态”生长模式。
（1）受山地地形、河流水系的直接物理作用与间接生态约束，三峡库区城市空间生长一般以既有建成区为原点，或跨江沿岸线蔓延，或越山垂直生长，使城市空间结构的解构与重组及呈现多元的动态过程。一般而言，自然山水环境对于城市空间结构的作用方式，可分为水平维度上的用地切割与垂直层面上的空间引导两类。本文将这两类自然作用力，结合内填式、飞地式、蔓延式等不同城市扩张模式，凝练出6种典型的“山—水—城”空间格局动态生长模式（表2）。其中：① 自然山水环境对城市用地扩张的水平切割，主要体现在河流水系对于城市组团的分隔作用、山地地形对于城市空间扩展的制约作用，由于地域自然环境的差异，其作用形式及其形成的生长模式各异，形成“见缝完形”内填模式、“跃迁飞地”蛙跳模式、“边缘线性”蔓延模式等不同类型“山—水—城”空间格局；② 山地地形环境对城市用地扩张的垂直引导，主要体现在不同坡度地形对城市空间生长的垂直引导、复杂山地沟谷对城市建设用地的生态约束，在这一过程中，城市空间结构、功能布局与山地地形交织一体，形成“外延层级”内填模式、“越山飞地”蛙跳模式、“边缘分散”蔓延模式等不同类型“山—水—城”空间格局。这种划分方式是基于自然作用力对城市用地直接物理作用的结果，也受生态、地形、地质等要素与山水生态网络的间接影响。移民迁建后，受移民搬迁与生态环境变化的综合影响，库区城市空间结构与簇群组织形态也由此重组，山、水、城生态系统的要素整合、结构重组与功能组织，与自然山水环境的交互作用关系越发复杂，分割各个城市簇群与功能组团的河流、湿地、沟谷、山脉、陡坡等自然要素，与城市内部的公园、绿地、广场等交织一体，形成多元复合的山水生态网络；其间的山体成为城市的生态绿心或生态屏障，河流水系及季节性涨落的消落带湿地成为城市的生态廊道，进而形成“自然+人工”协调共生、多个功能组团有机疏散的“山—水—城”空间格局。
表2 三峡库区“山—水—城”空间格局的动态生长模式

Table 2 Dynamic organizational model of "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area

类型 生长模式 生长模式特征 典型图示
水平切割 边缘线性
蔓延模式		 新增城市建设用地一般位于沿江阶地与平坡地段，山地沟谷、河流水系成为限定城市空间扩展的生态边界，在河流岸线的引导作用下，城市用地边缘在适应沿江阶地形态的过程中，连续式或间断式生长出新的建筑簇群，多见于狭长河谷地带的旧城组团
跃迁飞地
蛙跳模式		 新增城市建设用地由于山地地形、河流水系的水平切割作用，或跨越河流水系，跃迁至适宜建设的地段，或突破山体地形的门槛限制，生长出诸多城市飞地，这种多个方向零散分布的“蛙跳式”空间生长模式，多见于工业开发区、高铁新城等新开发建设区，在后期将发展为连续成片的功能组团
见缝完形
内填模式		 新增城市建设用地一般为城市内部未建设用地，由于库区移民新城建设的阶段性与时序性，原本地形相对复杂且尚未开发的区域，随着城市基础设施与公共服务设施的逐步完善，新增用地与建筑簇群以“见缝插针”的方式不断内填城市内部空间，形成形态相对完整的城市功能结构形态，多见于移民新城组团
垂直引导 边缘分散
蔓延模式		 新增城市建设用地综合考虑坡度坡向、地质条件、水位变化等因素，沿道路或等高线呈带状延伸，充分占据原有建设用地周边的平坡、中坡等适宜建设用地地段，形成相对紧凑的团状或带状组团“山—水—城”空间格局
越山飞地
蛙跳模式		 新增城市建设用地与原有建设用地一般处于不同海拔高度，由于原有建设用地已占据周边适宜建设用地，城市空间逐渐突破山地地形的实体门槛限制，边缘邻接用地或越过陡坡堡坎向中坡地段扩展，或越过沟谷山脊向平坡地段扩展
外延层级
内填模式		 新增城市建设用地被原有建设用地“包裹”或“半围合”，一般位于城市用地边缘的中坡、坡肩地段，由于开发时序及复杂地形的影响长期处于未开发状态，随着城市基础设施与公共服务设施的逐步完善，城市空间突破山地地形的限制，顺应坡面、山谷呈阶梯状层级布局，形成多维立体的“山—水—城”空间格局
（2）三峡库区城市用地与山地地形、河流水系交互作用，呈现出多样的“静态”生长模式与功能布局形态。通过前文分析可知，库区城市建筑高度、用地功能等与不同类型地形单元之间存在相对稳定的空间组织关系，结合田野调查与定量分析结果，将库区“山—水—城”空间格局的静态生长模式分为12种（图8）。① 对于沿江阶地为平坡的城市来说（如万州高笋塘组团、枇杷坪组团等），由于沿江阶地较为平缓，可聚集大部分城市生活服务设施与生产功能，滨水用地的结构形态与功能布局，和河流岸线弯曲的弧度、水位季节性涨落等密切相关，带状蓝绿空间与大面积消落带沿岸伸展，并链接城市各类场所空间与人文要素，构成库区独特的“城—水”景观；而对于沿江阶地为陡坡的城市来说（如万州天生城组团、龙宝组团等），由于沿江地带滑坡、崩塌等地质灾害频发，不适宜大规模开发，一般充分利用陡坡地带建设多维立体的城市滨江带状公园，并与季节性涨落的消落带湿地共同形成串接城市滨江组团的连续开敞空间与通风廊道，结合错落有致的建筑簇群以及城市外围的山体、裸岩、崖线等，形成“自然+人工”交融互衬的城市立面景观[17]。② 对于建设用地主要位于平坡与中坡地段的城市而言（如Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅶ类、Ⅷ类、Ⅻ类坡地地形），地形起伏不大，对于城市用地扩展与空间结构造成的影响相对较弱，可充分利用人工技术手段，适当改造利用坡地、台地与缓丘平岗，塑造尺度适宜的城市公共空间与丰富变化的建筑簇群；而对于建设用地主要位于河谷盆地或山地岭谷地区的城市而言（如Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类、Ⅵ类、Ⅺ类、Ⅹ类、Ⅸ类坡地地形），城市原有建设用地往往位于地形平缓处（如万州江南新区），随着新增建设用地逐渐突破山地地形限制，垂直向上或向下生长，充分占据利用谷地中的平坡与中坡等适宜建设用地[46]，保留的陡坡、山脊与沟谷地段在分割城市组团的同时，发挥山水廊道的通风降温、防灾减灾等综合生态服务功能。这种“山—水—城”空间格局的“静态”生长模式，因自然山水环境的约束与经济技术水平的限制而长期保持相对稳定的空间结构，又由于社会经济转型与生态环境变迁的综合影响，其空间组织关系也将随之变化，形成新的功能结构与生长模式，以适应新时期城市发展的需求。
图8 三峡库区“山—水—城”空间格局的静态生长模式剖面与三维图

注：根据参考文献 [21,46] 改绘。

Fig. 8 The section and 3D map of the static growth model for "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area

3.3 三峡库区“山—水—城”空间格局的形成机理与优化调控

“山—水—城”空间格局是城市空间生长与山水环境交互适应形成的复杂系统。山、水、城各要素的相互作用与系统的整体行为、功能结构、组织关系等处于不断重组与解构的过程，形成复杂的影响与反馈回路。从人地关系角度来看，随着城市转型与社会经济发展，城市空间扩张对区域资源开发利用、生态环境治理的影响越发强烈，致使山、水、城各要素协调共生关系不断处于“协调—拮抗—再协调”的动态演变过程中，“山—水—城”空间格局的功能结构与生长模式也在不断丰富和发展。通过前文分析与田野调查发现，三峡库区“山—水—城”空间格局的形成与演化，是地域性空间组织关系的重构与城市系统的选择综合作用的结果，并受自然山水环境与社会经济转型的影响，“山—水—城”空间格局逐渐突破实体、技术与结构门槛的制约，在地域特殊事件与生态环境变化推动作用下实现周期演进（图9）。
图9 三峡库区“山—水—城”空间格局的形成机理

Fig. 9 The formation mechanism of "mountain-water-city" spatial pattern in the Three Gorges Reservoir Area

3.3.1 “山—水—城”空间格局的形成机理

（1）空间组织关系的重构和城市系统的选择决定“山—水—城”空间格局的生成
从长时间序列演化过程来看，“山—水—城”空间格局的组织关系与生长模式处于不断重组与解构过程。古代万州山水城景紧凑集约的传统“山—水—城”空间格局，在商贸、航运、战争等综合作用下，从“据山环水”的团状形态格局，逐渐解构为“依山沿水”的带状延展结构；而在移民搬迁、新城建设与社会经济转型发展的综合影响下，形成“带状+组团”有机分散的“山—水—城”空间格局。可以看出，万州社会经济等因素的变化，导致城市功能用地、结构形态、生态网络等产生诸多组织关系。这种地域性空间组织关系的重构，从其表征来看，是城市空间生长与自然山水环境在“要素—结构—功能”层面的动态互动表现，进而推动原有“静态”生长模式转变为新的空间结构与地域功能，就其实质内涵而言，是在特定地域环境条件下，复杂的人类社会、经济、文化活动在历史发展过程中和自然山水环境交互作用的综合反映。同时，与地域性空间组织关系不断重构与演化相伴的，是城市系统对空间组织关系不断地选择。通过各类空间组织关系之间的竞争作用，促进城市空间对自然山水资源的占有利用，而对其他组织关系产生负反馈的过程。通过这一过程，最终那些更能适应山水环境变化、满足城市社会功能与人类经济文化活动需求的组织关系，经过长期的城市空间生长与山地地形、河流水系等自然山水资源要素相互影响、相互作用而筛选出来，并在空间中表现出相对稳定且独特的生长模式。反之，不适应的组织关系则逐步被淘汰[20,26]。例如，因军事防御与基本生产生活需求，古代万州城市选址因地制宜，城墙依山就势，与自然地形融为一体，而随着近代对外开埠，因商业航运的需要与交通设施的改善，城市空间逐渐突破城墙限制，新的功能组团与生长轴线逐渐覆盖原有城市肌理。
（2）自然山水环境与社会经济转型影响“山—水—城”空间格局的门槛跃迁
“山—水—城”空间格局是城市人工环境各子系统与自然地域环境各子系统相互影响与作用的结果，是山、水、城各要素综合作用逐渐形成的特殊形态。由于山地地形、河流水系的地理隔断作用是不均质的，城市空间生长可能出现以下三种情况[47]：① 城市空间系统经努力可克服山地地形或江河沟谷的限制，跨过相应山体水系后可获得充足的发展空间（如万州高笋塘组团）；② 城市虽可突破山水环境的限制，但新的城市空间增长点短期内难以充分承接、转移城市功能与人口（如万州高铁组团）；③ 城市难以突破地形、河流水系等实体门槛的约束限制，需耗费大量投资成本才可突破自然山水环境的限制（如万州江南新区）。这种山地地形、河流水系的不均匀物理隔断与生态约束作用，促使城市优先选择沿江阶地或台地，占据耗费成本较低且收益较高的适宜建设地段，随着库区水位逐渐上升，城市向海拔更高的中坡或坡肩地段扩张，在自然作用力水平切割与垂直引导的综合作用下，形成多维立体的“山—水—城”空间格局。此外，在移民搬迁的特殊城镇化跃迁过程中，社会政策、科学技术、经济产业转型等也是三峡库区城市空间结构重组与功能提升的关键因子，深刻影响“山—水—城”空间格局的门槛跃迁及其形成演化。例如，古代万州经济技术水平相对落后，城市局限于一定地域范围难以突破实体门槛。随着三峡工程的建设，大量资金、技术与人力资源的投入，推动长江大桥的修建、工程管网的铺设、高层住宅的营建，多中心、高密度、组团化发展成为可能，再加上“后三峡”时期社会经济产业转型与城市人口大规模集聚，城市空间生长的结构门槛限制力逐渐增大，“山—水—城”空间格局将又一次实现跃迁式发展。这种跃迁式空间重组，需在自然、技术、经济、社会观念等方面实现整体性跨越，通过对要素整合、结构解构与功能升级，促进“山—水—城”空间格局的协调共生与可持续发展。
（3）地域特殊事件和生态环境变化推动“山—水—城”空间格局的生长周期
地域特殊事件与生态环境变化推动所在地区社会经济转型，进而改变城市功能结构与空间形态，影响山、水、城各要素空间组织关系的建立与重构。例如，战争起义、对外开埠、三峡工程移民搬迁等地域特殊事件对万州“山—水—城”空间格局的解构与重组具有特殊意义，深刻影响城市空间的“跃迁式”生长模式与生命周期。其中，三峡工程引发的移民搬迁与新城建设，必定带来对现状山地地形、河流水系、生态环境的人为改变与调整，对库区“山—水—城”空间格局的影响是根本性的、持久且深远的[25]。移民迁建前，由于社会生产力水平较低，三峡地区城市受山水要素限制，长期局限于城郭之内[45]，保持“渐进式”发展态势，形成山水城景有机共生、紧凑集约的空间形态；移民迁建后，受三峡工程建设及环境变化的影响，万州“下半城”逐步被淹没而进入衰败与灭亡期，随着大量资金、技术与人口的涌入“上半城”则逐渐进入发展与成熟期，同时，新的移民新城建设开始萌芽，并在有限时间范围内承接大量城市移民而进入产生与发展期。因此，在地域特殊事件、生态环境变化与社会经济转型的综合影响下，城市空间生长呈现多个新旧生命周期重叠的现象，并推动“山—水—城”空间格局的解构与重组、形成与演化。在这一过程中，库区城市空间逐渐有意识地调整自身要素构成关系，主动而自觉地进行结构重组与功能调适，进一步强化生态约束、环境容量、资源供给等对城市空间生长的影响，促使“山—水—城”空间格局逐渐向成熟阶段可持续发展演化。

3.3.2 “山—水—城”空间格局的优化调控

山水林田湖草沙生命共同体是一个复杂系统。治山、治水、治城一体推进不仅需整合自然山水资源要素自身的问题，同时也对城市内部空间要素集聚、扩散、涌现的充分协调提出更高要求。基于以上分析，本文试图从格局耦合、结构匹配、用地适配、立面协调四个层面建立优化路径，从空间留白、容量匹配、单元引导、管控治理四个方面完善调控措施与治理方式[35]，进而提出“山—水—城”空间格局的优化路径与调控策略（图10）。
图10 “山—水—城”空间格局的优化调控逻辑框架

Fig. 10 The logical framework of optimal control for the "mountain-water-city" spatial pattern

在优化路径层面，首先，基于国土空间规划“双评价”，厘清山、水、城各要素关联关系，构建与山水生态本底条件互契的城市空间框架，进而科学识别自然山水生态网络，划定联通山水的城市廊道，健全城市空间生长与山水环境互适的组织关系；其次，基于6种动态生长模式与12种静态生长模式，结合不同功能用地的需求与特征，通过有机渗透、城绿交织、窄路密网、功能混合等形式，修正互为底图的城市人工建设用地与自然山水生态用地边界；最后，延续三峡库区“簇群式整体构成”的营城思想，建立显山露水的城市轮廓与错落有致的建筑层次，构建纵向山地骨架梯道、连续可达的滨水绿道与季节涨落的消落带景观，形成“自然+人文”有机融合的“山—水—城”空间格局。
在调控治理层面，一方面，采用底线思维管控城市空间生长，建立城市人工环境与自然山水环境间的边界缓冲空间，完善土地供给的空间“留白”系统，以应对“山—水—城”空间格局发展演化的周期性与不确定性，充分考虑经济产业转型、社会政策变化、人口规模结构等影响因素，建立动态协调的环境容量匹配模型与跨部门的联合协作机制；另一方面，理顺国土空间开发的秩序及时序，强调山、水、城各要素全周期性、全地域性的统筹治理，将山、水、城有机共生理念贯彻应用于空间规划与城市设计的全过程，科学划定生态、生产与生活空间，通过多层级设计管理与分类型单元引导，明晰山、水、城各类管控要素的权责明细，形成多层级协调、精细化治理的“山—水—城”空间格局调控方案。

4 结论与讨论

4.1 结论

（1）三峡库区“山—水—城”空间格局演化是一个“生成—强化—解构—重组”螺旋式上升的生长过程。在对外开埠与商贸航运的作用下，万州城市空间由封闭走向开放，传统山、水、城、景有机共生的团状聚居形态，逐渐解构为沿江带状紧凑布局结构，并受大规模移民搬迁与社会结构调整的影响，形成带状组团式“山—水—城”空间格局，其构成要素、结构形态与地域功能的空间组织关系不断演化与重组，并过渡至更高层次的平衡状态。
（2）三峡库区城市空间布局与山水秩序长时期相互作用，形成独特的“簇群式整体构成”形态。万州城市结构形态、用地功能、扩张模式、建筑高度等与不同地形单元类型存在复杂的空间组织关系，城市扩张对“斑块—廊道—基质”山水生态网络的影响与反馈，以及山水环境变化对城市空间生长、功能结构的限制与引导，形成独特的“山—水—城”空间格局与生长模式，包括6种动态生长模式与12种静态生长模式。
（3）地域性空间组织关系的重构与城市系统的选择，决定“山—水—城”空间格局的形成与演化。受自然山水格局、社会经济转型、地域特殊事件、生态环境变化的综合驱动及影响，三峡库区城市空间生长逐渐突破实体门槛、技术门槛与结构门槛，推动“山—水—城”空间格局向下一阶段持续发展与周期演进。由此，建立“山—水—城”空间格局的优化调控路径，为治山、治水、治城一体推进与系统治理提供有效支撑。

4.2 讨论

山水林田湖草沙生命共同体揭示的是自然资源要素在国土空间上发生的各种物质、信息与能量传导关系。治山、治水、治城一体推进是一个复杂的系统性工程，山、水、城各类要素之间存在相互依存、互补、共生关系，进而构成一个有机联系、相互作用的集合系统，并组织形成协调共生的“山—水—城”空间格局。本文试图综合集成地理学、城乡规划学、生态学等多学科研究方法，利用“要素—结构—功能”的逻辑关系，进一步阐明“山—水—城”空间格局的概念内涵与分析框架，通过解析典型城市的山、水、城各要素的功能结构演化过程与组织关系，凝练出多种生长模式，由此揭示其形成与演化的内在机理及优化调控路径，既为综合研究城市可持续发展与山水林田湖草沙综合治理提供新的途径，也为“山—水—城”空间格局的系统研究提供案例支撑。此外，如何认知山、水、城各要素的交互作用关系，科学划定生态、生产与生活空间，促进山、水、城各要素的结构重组与功能协同?如何探析自然山水环境系统与城市社会经济系统交互适应的内在机理，处理好城市空间生长与自然山水资源要素的协调共生关系，创造美好宜居的高品质城市生活环境?这些都需要理论与实践的共同关注[2]。本文的分析框架有待应用于更多案例的综合比较与实证研究，从而进一步厘清不同流域/区域城市空间生长与山水环境的交互适应关系，为新型城镇化建设、国土空间规划与高质量发展提供支撑。

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