基于“信息熵”最大化模式下的廢棄土地再生策略

孟丹 呂游 蘭琳

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)建筑工程學(xué)院，遼寧阜新 123000)

現(xiàn)今，我國共有178座“經(jīng)濟結(jié)構(gòu)單一”和“土地利用模糊”的資源枯竭型礦業(yè)城市，在20世紀(jì)80年代，這些城市一度成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱。隨著非可再生能源的過度開采及全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，這些經(jīng)開采后廢棄的土地折射出很多在城市發(fā)展及環(huán)境保護中都不可避免的嚴(yán)重問題，如:城市生態(tài)系統(tǒng)被破壞，城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不平衡、土地及環(huán)境污染加大等等。

為此，全世界各國家正在做出努力，已產(chǎn)生諸多優(yōu)秀成果。如:歐洲的工業(yè)遺產(chǎn)之路、澳大利亞的Sovereign hill主題公園、日本的淡夢露舞臺(安藤忠雄)及英國的Eden Project(1996～2001，Nicholas Grimshaw)等。在我國，約有20家礦業(yè)廢棄地正在進行改造，并初有成效，如:湖北黃石礦山公園、景德鎮(zhèn)高領(lǐng)國家礦山公園、阜新海州露天礦山公園等。

1 “信息熵”最大化模式理論

為了彌補城市生態(tài)系統(tǒng)中的已破壞因素，1948年Shannon提出了“信息熵”理論?，F(xiàn)已成為城市化進程模型的理論根基，保證城市生態(tài)系統(tǒng)能夠健康有序地發(fā)展?！靶畔㈧亍钡膶嵸|(zhì)為任何信息都存在冗余，冗余的大小與信息中每個符號(數(shù)字、字母或單詞)出現(xiàn)的概率或者不確定性有關(guān)，它借鑒熱力學(xué)概念，把信息中排除了冗余后的平均信息量稱為“信息熵”[1]。從可表示混沌度的“熵”來說，當(dāng)熵值越大，無序的平衡度越強，則熵的最大化模型越穩(wěn)定，向一個方向的流動性就越強。城市生態(tài)系統(tǒng)是一個循環(huán)統(tǒng)一的體系，熵的作用就猶如“源—消費中心—匯”循環(huán)體系(John Lyle，1872～1945)(見圖1)，可使整個城市形成一個再生系統(tǒng)，在有序、不間斷的理想循環(huán)狀態(tài)過程中，不存在任何廢物。即“熵”最大化模式理論在城市發(fā)展中的應(yīng)用。

圖1 循環(huán)系統(tǒng)

2 發(fā)展模式

2.1 集中發(fā)展模式

由于廢棄地的大小、形態(tài)以及所處城市的位置、氣候不同，廢棄地的發(fā)展模式也不甚相同。

英國以單元式集中發(fā)展模式為主，把整個國家的遺產(chǎn)節(jié)點組合起來形成一條工業(yè)遺產(chǎn)之路，進而形成網(wǎng)絡(luò)，每個遺產(chǎn)節(jié)點都以一個大型國家生態(tài)公園作為遺產(chǎn)依托(見表1)。

表1 英國礦業(yè)廢棄地遺產(chǎn)簡要一覽表

曾為聯(lián)邦制國家的德國，如今發(fā)展了許多以“區(qū)域模式”為核 心、以城市“綠心”為特點的各種廢棄地再生項目，包括各種創(chuàng)意活動、生態(tài)環(huán)境修復(fù)、工業(yè)遺產(chǎn)旅游組織等。特別是魯爾區(qū)的卓越成就，并使其成為2010年“歐洲文化城市”的王牌。

2.2 細(xì)胞發(fā)展模式

對于土地面積極為廣泛的國家來說，集中發(fā)展的模式并不能實現(xiàn)“熵最大化”;這時，采用細(xì)胞發(fā)展模式可以帶來更大的收益。

如澳大利亞的Sovereign hill主題公園(見圖2)，它將建筑、留有回憶的工業(yè)遺跡等保留，在既有的環(huán)境基礎(chǔ)上進行改造，現(xiàn)已成為支撐該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的核心。無論是從保護歷史遺跡的角度出發(fā)，還是以城市經(jīng)濟發(fā)展的視角都能全面解讀廢棄土地的“熵最大化”理論。又如我國近些年改造的礦山公園，它們分布在各個省份，多以工業(yè)遺跡旅游為主題，不僅給城市創(chuàng)造了更多的“綠色肺部”，給市民帶來更多的城市休閑空地，而且豐富了城市的部分文化遺存，并帶來了更多的經(jīng)濟效益。

圖2 Sovereign hill主題公園

3 生態(tài)循環(huán)

3.1 水循環(huán)

水循環(huán)是生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的重要組成部分，這對采礦塌陷區(qū)尤為重要。在塌陷區(qū)的修復(fù)過程中，應(yīng)將水體中的重金屬、有機、酸性、堿性等污染物及含氮、磷元素的污染物質(zhì)去除，并需考慮地表滲水、礦區(qū)生活污水和廢液處理等方面內(nèi)容。通過有效的方法去除上述污染物后，應(yīng)先使廢棄地自身形成一個良性的循環(huán)體系，再結(jié)合城市生態(tài)產(chǎn)業(yè)形成一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。不可忽視，雨水和廢水是礦區(qū)水循環(huán)中的兩個主要內(nèi)容。

圖3 Eden Project排水系統(tǒng)

其中雨水的循環(huán)利用最為簡單，如英國Eden Project，雨水打落屋頂隨之跌落到建筑最低點的人工湖后，人們可以經(jīng)過壓力再把它抽出用來灌溉植物以及形成人工瀑布或人工降雨，從而使其小空間體系與整個城市系統(tǒng)緊密結(jié)合(見圖3)。

3.2 植被恢復(fù)

植被作為生態(tài)系統(tǒng)中新陳代謝的重要組成部分，在廢棄地改造中可以起到改良土壤、修復(fù)環(huán)境的作用;并能對建筑物及構(gòu)筑物等硬質(zhì)景觀進行柔化協(xié)調(diào)且在空間造景等方面也能起到一定的強化作用，是“熵”最大化在城市廢棄土地中不可缺少的一部分，并起到一定的媒介作用。由安藤忠雄設(shè)計的淡夢露舞臺(見圖4)，運用了300多種植物，形成臺地式城市綠肺，將光禿的砂石場變廢為寶，將植物有造型地、順應(yīng)地勢地鋪設(shè)在框架之中，將生硬的混凝土柔和成為城市的休閑娛樂中心，促使城市生態(tài)、經(jīng)濟、文化等的良性循環(huán)，并充分利用了土地，從而達到“熵”最大化。

圖4 淡夢露舞臺百段苑

4 結(jié)語

重工業(yè)城市是中國乃至世界發(fā)展的基石，其中對廢棄土地的改造和更新在城市發(fā)展中起到舉足輕重的作用。在適合的城市發(fā)展模式下，圍繞良性的生態(tài)系統(tǒng)，加之建筑文化的運用，可達到

“熵”最大化，從而帶動城市的經(jīng)濟、情感和活力，引導(dǎo)我們走向新一代健康、富有生機的城市環(huán)境和社區(qū)。

[1] 張 妍，楊志峰，何孟常，等.基于信息熵的城市生態(tài)系統(tǒng)演化分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2005(8):26-29.

[2] 孟 丹.基于生態(tài)修復(fù)模式下城市礦業(yè)土地的更新利用研究[A].第四屆城市與景觀“U+L新思維”全國學(xué)術(shù)研討會[C].2008.

[3] 劉伯英，馮鐘平.城市工業(yè)用地更新與工業(yè)遺產(chǎn)保護[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4] 劉伯英，栗得祥.唐山市古冶區(qū)工業(yè)廢棄地活化與再生策略[J].建筑學(xué)報，2006(8):24-27.

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[6] 劉奇志，何 梅，汪 云.面向“兩型社會”建設(shè)的武漢城鄉(xiāng)規(guī)劃思考與實踐[J].城市規(guī)劃學(xué)刊，2009，180(2):31-37.