耗散结构视域下城市空间演变的动力机制

耗散结构视域下城市空间演变的动力机制

摘要：采用推理研究及系统分析的方法，将十堰市空间演化分为三个阶段：据点―触角发展期；带状组团发展期；网状组团发展期。从系统的耗散结构视角分析，认为十堰市空间演化是自组织与他组织复合作用的结果，自组织机理表现在产业与土地关系、山―城关系、人―地关系、区域节点关系等非线性作用，他组织机理表现政策力的推动及规划力的引导。

关键词：耗散结构；空间演化；动力机制；十堰市

中图分类号：TU984 文献标识码： A 文章编号：2095-8153（2015）03-0038-05

作者简介：孔波（1987-），男，桂林理工大学土木与建筑工程学院硕士研究生。

城市空间系统的演变是系统内部诸要素非线性的相互作用产生的，业界对城市空间系统演化的动力机制展开过大量研究，但基本都是着眼于孤立的因子，没有建立起多因子之间的相互关系。本文从系统论的角度出发，运用耗散结构理论对十堰市空间系统的发展阶段及其演化的动力机制展开深入分析，以加深对城市空间演变驱动力的理解，为城市空间系统的自组织与他组织作用的同向复合创造条件。

一、解读城市空间系统的耗散结构

（一）耗散结构理论解读

耗散结构理论是比利时科学家普利高津于1969年提出的重要概念，是系统科学发展的里程碑，对城市规划学科领域的研究具有极大的启示意义。耗散结构理论认为耗散结构是系统内部自组织产生的前提与条件，当开放系统远离平衡态，通过不断与外界交换物质与能量而发生熵变，使城市系统从无序到有序、从低级到高级有序演变，在物质与能量达到一定阈值时，能促使系统形成一种新的更高级的有序结构。

（二）耗散结构视域下城市空间系统的特征

城市空间系统是经济、生态、社会等子系统的载体，由于其满足具备耗散结构系统的条件，在国内外的研究中，早已成为普遍的共识[1]。

1. 开放性。表现在城市空间拓展过程中人流、物流、能量流、信息流等要素的不断输入与输出，要素的输入使城市空间系统产生拓展的需求，要素的输出使系统获得辐射与支配的动力，促进要素更好地输入。

2. 非平衡性。城市空间系统内部各要素之间，始终是以非平衡态存在的，如土地的机会成本、社会成员之间的情感关系及生态条件的限制因素等始终处于动态变化过程中，非平衡是有序之源，使系统始终向着有限的平衡演化。

3. 非线性。即变量之间的变化率非恒量，体现在系统之间的相互作用，正是这种作用关系，使得系统不再是简单的加和，而可能出现不同于“线性叠加”的亏损或增益，它是城市空间系统具有多样性及复杂性的根本原因。

4. “涨落”。从整个自然界到人类社会，系统可测的宏观量在每时每刻的实际测度中或多或少都会出现一定的偏差即“涨落”，它是耗散结构形成的动力且具有一定的阈值[2]。系统的内部机制能够承受一定程度的“涨落”，并通过系统的自组织性“自愈”，当涨落超过一定的限度，系统将失去稳定转化为新的组织结构。

（三）城市空间系统“有序”演变的理解

城市空间系统的演变可以分解为两个过程：一是，局部系统在时间维度上的不断更新，包括城市功能的更新及城市结构的维护；二是，城市空间的外向拓展，如新城区、开发区、工业园区等的建设，包括空间结构的重组及城市功能的演替。前者是小规模的、温和的演变，由系统内部的自组织性发挥主要作用。后者往往形成突变，对系统固有结构带来挑战，表现出鲜明的他组织干预特性。

耗散结构视域下城市空间系统的演变过程可以这样解释：起始状态下，要素的单点投入带来系统局部的涨落，要素间非线性的相互作用经过不断的试错调整和发展循环，迭代趋优，从而使原有系统的性质发生变化，最终跃迁为新的

有序结构[3]。

“序”反映出的是系统组成要素之间因相互联系而结成的一种结构形式。纵观城市的起源与发展，城市结构的形成和不断修正不是由“谁”刻意从外部“安排”和“组织”的，而是由内外复杂矛盾相互作用而自发形成的[4]。城市系统的他组织过程，是人们通过认识城市内部组成要素、相互联系、结构功能及它们的发展演变规律，进行人为的安排，规避无序、优化发展。但由于城市空间系统总是处于动态的“涨落”过程，因此“有序”是有限的，也是客观存在的。

城市空间的有序，既需要包容与人的需求相对应的空间存在形式，又要满足经济、社会、生态等内在的相互作用关系，人的需求决定了对空间功能的选择，功能选择又是以经济、社会、生态等作为参考因素。因此，城市空间的有序演变，既包含人为的选择过程，也受系统内部的自组织规律的影响。

二、十堰市空间演变阶段

（一）据点―触角发展期（1968―1994年）

该发展阶段是一个“外向”拓展阶段。上世纪60年代末，十堰第二汽车厂落地，按生产工艺流程，把30多个专业厂分片成组的布置在老白公路沿线40多个山沟里。对山地的开发利用沟里是生产区、沟口是生活区，较宽阔的河谷与沟口交叉地带，保留为菜地和农田，各专业厂以铁路和公

路相联系，十堰市也以此为据点，拉开了城市快速发展的序幕，形成了一个以汽车工业为主，住宅、商业服务为辅的产业格局，汽车产业产值一度占到了国民经济总产值的80%。城市建设用地仍然沿着谷地发展，局部丘陵地段也根据需要，拓展为建设用地。

（二）带状组团发展期（1995―2007）

在《十堰市总体规划（1997―2010年）》中，规定了城市用地布局结构，十堰市发展沿老白公路呈带状组团式分布，近期形成西部组团、中部组团和东部组团，为带状组团式布局，整体格局呈现一城三组团。西部组团以发展中小型工业为主，完善基础设施；中部组团是中心城区及二汽总部所在地，不安排新的工业用地，局部调整工业与居住用地；东部组团是重要发展区，主要发展汽车产业、科研文教。组团间留有大片隔离绿带，每个组团各自形成完善的生产和生活服务配套设施，整个城市呈现带状组团式的发展模式[5]。至2007，十堰市的空间形态，随着汽车产业的快速发展势头，飞速发展，城市的内部建设用地得以充分利用，城市土地开发潜力释放殆尽，已达到了建设开发的瓶颈阶段。（三）网状组团发展期（2008-今）

2007后，为突破建设用地的瓶颈，十堰市开始了大规模的“向山要地”的工程，在张湾区启动土地整理项目，开发低丘山体，建设独特的“工业梯田”。同时重点发展北部的

三门组团、郧县组团、长岭组团及均县组团等，构建区域网状大格局，很好解决了发展空间的问题。

三、耗散结构视域下十堰市空间演变的动力――系统要素的非线性耦合

（一）空间系统的自组织

1. 产业与土地的非线性作用

主要体现在产业发展与土地供给量上。回顾十堰市40多年的发展历程，产业需求街供给关系可大致表达为“基本满足―内部挖潜―向山要地”。二汽最初的空间布局充分利用山谷平坦地段，根据平战结合、“山散洞”的三线建设方针，按生产工艺流程，分片成组的分散布置，局部丘陵地段也根据需要，拓展为建设用地[6]。至90年代，随着苏联的解体，世界格局发生了翻天腹地的变化，原有的工业布局方式，已经不再适合城市未来的发展，居民生活方式逐渐转变为对生活质量的追求上，这就需要对原有城市用地进行重组，增加公共服务设施用地，和城市公园绿地的比例。2007年城区推动大规模低丘缓坡综合开发，通过向山要地来解决发展空间的“瓶颈”，至2013年，城区共新增建设用地4.5万亩，引进项目近300个，占地3万余亩，实现产值3800多亿元[7]。

2. 山―城关系的非线性作用

主要体现在各类土地用途的分类自适应发展。依据《城

市建设用地竖向规划规范》（CJJ83-99）中对各类建设用地最大坡度的要求，工业、仓储用地不超过10%，居住用地不超过25%，公共服务设施不超过20%。各类功能依据各自特点，充分利用了十堰市有限的空间资源，如十堰市成规模的居住小区很少，很多住宅利用山体坡脚，开挖边边角角建设[8]。另外，由于十堰地处秦巴山脉，四面环山，在国家主体功能区规划中初步被确定为限制开发区域，2012年初湖北省委、省政府正式把十堰建设鄂豫陕渝毗邻地区区域性中心城市

战略上升为省级战略，着力构建“一核多支点”发展格局[9]，在搭建城市发展的大框架的同时，控制城市天际线及土地的开发强度，进一步得以彰显十堰的山城特色。

3. 人地关系的非线性作用

主要体现在两个方面：

一方面，居民对生活空间质量需求的提升，使得与生活及就业等相联系的基本配套功能，在空间中集聚发展。城市空间中也出现了大量除自然山体以外的人工绿地，截止2013年十堰市人均绿地率已经达到了8.64m2，这还不包括市内纵横的山体绿地，并构建了体育馆，大型图书馆等一系列公共服务设施。工业厂房与居住建筑也逐渐改变过去混合布置的方式，通过自然山体或绿带隔离。

另一方面，城镇化进程的推进，需要依据人口规模拓展建设用地，提供相应的住宅、商业、教育等设施。截止2013

年，十堰市城镇化水平达51.5%，十堰市正在迈入快速城镇化的阶段。城市规模逐步扩大，城市功能城市极化效应放大，进一步提高市场化、开放化程度，在更大空间更加有效地聚集和整合生产要素，推动区域生产要素的优化配置，促进产业结构调整升级，带动区域内产业分工，与城市功能的提升。

4. 区域节点的非线性作用

在十堰发展初期，由于城市功能的过分单一，加之区域关系联系较弱，十堰与区域节点的关系是“点对点的关系”，随着城市产业结构的调整及城市功能的丰富与完善，其与区域的关系逐渐演变为“面对面的竞争与协同关系”，空间中存在多项纵横交织的线性网络。近年来，为建设“区域性中心城市”，构建产业发展大格局，以增强城市综合竞争力，逐步向东将六里坪组团、武当山组团纳入规划区范围，分别发展现代制造业、现代物流业及文化旅游，并进一步向北拓展战略空间，强化与均县、青山、郧县等组团的联系。

（二）空间系统的他组织作用

1. 政策力的推动

十堰市是全国唯一同时享有西部大开发、中部崛起、振兴东北老工业基地、扶贫开发等一系列优惠政策的地区，随着国家资金倾斜、产业扶持、项目支持等政策逐步落实到位，政策的放大效应和推动作用逐步显现[10]。推动了区域性交

通设施及配套产业园区的建设，如武当山机场及多条对外联系的高速公路建设，在茅箭区以东兴建了物流产业园区，白浪建设为汽车配套产业园区，并投入千亿巨资，削山建城，推动城市向北拓展，将城区的发展推向更广阔的腹地。

2. 规划力的引导

作为人工系统，人为的宏观干预几乎伴随十堰市的产生而开始，在40多年迅速发展的过程中，人们按照自己的意愿组织、干预城市空间的发展，对城市空间结构的形成与演化起了相当大的外部组织作用。期间先后于1970年、1972年、1975年、1981年、1988年、1996、2010年先后七次编制了城市总体规划，对城市空间发展起到了很好的引导作用。如1981版总规中确定的“一心四区”结构，将白浪、茅箭、花果和土门纳入十堰规划区的版图之内，提出了在张湾建设“技术中心”，在白浪建第三铸造厂（后改建在襄樊），在花果扩建汽车发动机厂，在茅箭区扩大汽车车桥厂等。1996版总规中，一城三组团的带状组团式布局，将全市辖区纳入城市规划区范围，并制定了远景规划，武当山镇域六里坪镇纳入城市规划区，分别发展不同的功能，进一步拓展了城市的战略空间资源。

（三）自组织与他组织的复合

从上图我们可以看出，十堰市城市空间的整体格局与96版总规在空间的整体结构上基本相同，但2013年建设现状

突破了1996版总规确定的远期规划范围，表现出了一定的滞后性，城市空间发展的内在规律性，使得城市空间的形态与规划出现了一定的偏差，故而重新调整编制了《十堰市城市总体规划（2010――2030年）》。新一轮的总体规划在花果工业区、白浪工业区及新城片区有了较大的空间拓展，在功能上也表现为板块功能的集聚，势必影响系统内部结构与功能的重组，导致系统内部的突变与重组。四、耗散结构理论视域下优化十堰市空间发展的对策分析

1.扩大开放是优化十堰市空间有序拓展的前提条件。城市作为一个开放的巨系统，必须通过不断与外界交换信息、物质和能量，获得发展的动力，并使其在时间上、空间上或功能上转变的有序状态，系统内部的经济力、社会力、生态力等在开放系统中，会自发地迭代趋优，表现出富含生命力的自组织特性。在具体操作上：一方面，要强化系统内外的联系通道，包括物质性的区域基础设施、信息、资本、政策等；另一方面，要统筹协调好区域间的竞争与协同关系，培育竞争力，并强化辐射带动作用。

2.积极培育区域产业增长极，远离平衡态。由于非平衡态是有序之源，城市空间系统的有序发展，需要具有吸引力的极核带动，为非线性的耦合突变创造条件。

3.合理确定系统的宏观结构。城市结构的形成与不断完善，不受外力的安排与支配，是符合城市内部自组织的稳定

存在[3]。因此，稳定的结构骨架能够促进空间的有序优化，如十堰市带状组团或网状组团式的空间布局结构，具有极大的灵活适变性，组团间的生态隔离屏障，限定了各个子系统“涨落”的幅度，使其维持在可以承受的范围内，并不断地向着有利于子系统发展的方向优化。

4.增强近期建设规划的引导，并建立滚动规划的自主调控管理机制。通过合理的“他组织”过程，不断在新的起点上修正预测，引导空间的定向发展，努力实现系统的他组织与自组织机理同向复合，保证规划的延续性和可操作性。

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