耗散結(jié)構(gòu)視域下城市空間演變的動(dòng)力機(jī)制
——以十堰市為例

孔 波

（桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西桂林541006）

耗散結(jié)構(gòu)視域下城市空間演變的動(dòng)力機(jī)制
——以十堰市為例

孔 波

（桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西桂林541006）

采用推理研究及系統(tǒng)分析的方法，將十堰市空間演化分為三個(gè)階段：據(jù)點(diǎn)—觸角發(fā)展期；帶狀組團(tuán)發(fā)展期；網(wǎng)狀組團(tuán)發(fā)展期。從系統(tǒng)的耗散結(jié)構(gòu)視角分析，認(rèn)為十堰市空間演化是自組織與他組織復(fù)合作用的結(jié)果，自組織機(jī)理表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)與土地關(guān)系、山—城關(guān)系、人—地關(guān)系、區(qū)域節(jié)點(diǎn)關(guān)系等非線性作用，他組織機(jī)理表現(xiàn)政策力的推動(dòng)及規(guī)劃力的引導(dǎo)。

耗散結(jié)構(gòu)；空間演化；動(dòng)力機(jī)制；十堰市

城市空間系統(tǒng)的演變是系統(tǒng)內(nèi)部諸要素非線性的相互作用產(chǎn)生的，業(yè)界對(duì)城市空間系統(tǒng)演化的動(dòng)力機(jī)制展開過大量研究，但基本都是著眼于孤立的因子，沒有建立起多因子之間的相互關(guān)系。本文從系統(tǒng)論的角度出發(fā)，運(yùn)用耗散結(jié)構(gòu)理論對(duì)十堰市空間系統(tǒng)的發(fā)展階段及其演化的動(dòng)力機(jī)制展開深入分析，以加深對(duì)城市空間演變驅(qū)動(dòng)力的理解，為城市空間系統(tǒng)的自組織與他組織作用的同向復(fù)合創(chuàng)造條件。

一、解讀城市空間系統(tǒng)的耗散結(jié)構(gòu)

（一）耗散結(jié)構(gòu)理論解讀

耗散結(jié)構(gòu)理論是比利時(shí)科學(xué)家普利高津于1969年提出的重要概念，是系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的里程碑，對(duì)城市規(guī)劃學(xué)科領(lǐng)域的研究具有極大的啟示意義。耗散結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為耗散結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)部自組織產(chǎn)生的前提與條件，當(dāng)開放系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)，通過不斷與外界交換物質(zhì)與能量而發(fā)生熵變，使城市系統(tǒng)從無序到有序、從低級(jí)到高級(jí)有序演變，在物質(zhì)與能量達(dá)到一定閾值時(shí)，能促使系統(tǒng)形成一種新的更高級(jí)的有序結(jié)構(gòu)。

（二）耗散結(jié)構(gòu)視域下城市空間系統(tǒng)的特征

城市空間系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)等子系統(tǒng)的載體，由于其滿足具備耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的條件，在國(guó)內(nèi)外的研究中，早已成為普遍的共識(shí)［1］。

1.開放性。表現(xiàn)在城市空間拓展過程中人流、物流、能量流、信息流等要素的不斷輸入與輸出，要素的輸入使城市空間系統(tǒng)產(chǎn)生拓展的需求，要素的輸出使系統(tǒng)獲得輻射與支配的動(dòng)力，促進(jìn)要素更好地輸入。

2.非平衡性。城市空間系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間，始終是以非平衡態(tài)存在的，如土地的機(jī)會(huì)成本、社會(huì)成員之間的情感關(guān)系及生態(tài)條件的限制因素等始終處于動(dòng)態(tài)變化過程中，非平衡是有序之源，使系統(tǒng)始終向著有限的平衡演化。

3.非線性。即變量之間的變化率非恒量，體現(xiàn)在系統(tǒng)之間的相互作用，正是這種作用關(guān)系，使得系統(tǒng)不再是簡(jiǎn)單的加和，而可能出現(xiàn)不同于“線性疊加”的虧損或增益，它是城市空間系統(tǒng)具有多樣性及復(fù)雜性的根本原因。

4.“漲落”。從整個(gè)自然界到人類社會(huì)，系統(tǒng)可測(cè)的宏觀量在每時(shí)每刻的實(shí)際測(cè)度中或多或少都會(huì)出現(xiàn)一定的偏差即“漲落”，它是耗散結(jié)構(gòu)形成的動(dòng)力且具有一定的閾值［2］。系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)制能夠承受一定程度的“漲落”，并通過系統(tǒng)的自組織性“自愈”，當(dāng)漲落超過一定的限度，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為新的組織結(jié)構(gòu)。

圖1 1949～2013年十堰市空間演變圖

（三）城市空間系統(tǒng)“有序”演變的理解

城市空間系統(tǒng)的演變可以分解為兩個(gè)過程：一是，局部系統(tǒng)在時(shí)間維度上的不斷更新，包括城市功能的更新及城市結(jié)構(gòu)的維護(hù)；二是，城市空間的外向拓展，如新城區(qū)、開發(fā)區(qū)、工業(yè)園區(qū)等的建設(shè)，包括空間結(jié)構(gòu)的重組及城市功能的演替。前者是小規(guī)模的、溫和的演變，由系統(tǒng)內(nèi)部的自組織性發(fā)揮主要作用。后者往往形成突變，對(duì)系統(tǒng)固有結(jié)構(gòu)帶來挑戰(zhàn)，表現(xiàn)出鮮明的他組織干預(yù)特性。

耗散結(jié)構(gòu)視域下城市空間系統(tǒng)的演變過程可以這樣解釋：起始狀態(tài)下，要素的單點(diǎn)投入帶來系統(tǒng)局部的漲落，要素間非線性的相互作用經(jīng)過不斷的試錯(cuò)調(diào)整和發(fā)展循環(huán)，迭代趨優(yōu)，從而使原有系統(tǒng)的性質(zhì)發(fā)生變化，最終躍遷為新的有序結(jié)構(gòu)［3］。

“序”反映出的是系統(tǒng)組成要素之間因相互聯(lián)系而結(jié)成的一種結(jié)構(gòu)形式。縱觀城市的起源與發(fā)展，城市結(jié)構(gòu)的形成和不斷修正不是由“誰”刻意從外部“安排”和“組織”的，而是由內(nèi)外復(fù)雜矛盾相互作用而自發(fā)形成的［4］。城市系統(tǒng)的他組織過程，是人們通過認(rèn)識(shí)城市內(nèi)部組成要素、相互聯(lián)系、結(jié)構(gòu)功能及它們的發(fā)展演變規(guī)律，進(jìn)行人為的安排，規(guī)避無序、優(yōu)化發(fā)展。但由于城市空間系統(tǒng)總是處于動(dòng)態(tài)的“漲落”過程，因此“有序”是有限的，也是客觀存在的。

城市空間的有序，既需要包容與人的需求相對(duì)應(yīng)的空間存在形式，又要滿足經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等內(nèi)在的相互作用關(guān)系，人的需求決定了對(duì)空間功能的選擇，功能選擇又是以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等作為參考因素。因此，城市空間的有序演變，既包含人為的選擇過程，也受系統(tǒng)內(nèi)部的自組織規(guī)律的影響。

二、十堰市空間演變階段

（一）據(jù)點(diǎn)—觸角發(fā)展期（1968—1994年）

該發(fā)展階段是一個(gè)“外向”拓展階段。上世紀(jì)60年代末，十堰第二汽車廠落地，按生產(chǎn)工藝流程，把30多個(gè)專業(yè)廠分片成組的布置在老白公路沿線40多個(gè)山溝里。對(duì)山地的開發(fā)利用溝里是生產(chǎn)區(qū)、溝口是生活區(qū)，較寬闊的河谷與溝口交叉地帶，保留為菜地和農(nóng)田，各專業(yè)廠以鐵路和公路相聯(lián)系，十堰市也以此為據(jù)點(diǎn)，拉開了城市快速發(fā)展的序幕，形成了一個(gè)以汽車工業(yè)為主，住宅、商業(yè)服務(wù)為輔的產(chǎn)業(yè)格局，汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值一度占到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的80%。城市建設(shè)用地仍然沿著谷地發(fā)展，局部丘陵地段也根據(jù)需要，拓展為建設(shè)用地。

圖2 據(jù)點(diǎn)—觸角發(fā)展示意圖

（二）帶狀組團(tuán)發(fā)展期（1995—2007）

在《十堰市總體規(guī)劃（1997—2010年）》中，規(guī)定了城市用地布局結(jié)構(gòu)，十堰市發(fā)展沿老白公路呈帶狀組團(tuán)式分布，近期形成西部組團(tuán)、中部組團(tuán)和東部組團(tuán)，為帶狀組團(tuán)式布局，整體格局呈現(xiàn)一城三組團(tuán)。西部組團(tuán)以發(fā)展中小型工業(yè)為主，完善基礎(chǔ)設(shè)施；中部組團(tuán)是中心城區(qū)及二汽總部所在地，不安排新的工業(yè)用地，局部調(diào)整工業(yè)與居住用地；東部組團(tuán)是重要發(fā)展區(qū)，主要發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)、科研文教。組團(tuán)間留有大片隔離綠帶，每個(gè)組團(tuán)各自形成完善的生產(chǎn)和生活服務(wù)配套設(shè)施，整個(gè)城市呈現(xiàn)帶狀組團(tuán)式的發(fā)展模式［5］。至2007，十堰市的空間形態(tài)，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展勢(shì)頭，飛速發(fā)展，城市的內(nèi)部建設(shè)用地得以充分利用，城市土地開發(fā)潛力釋放殆盡，已達(dá)到了建設(shè)開發(fā)的瓶頸階段。

圖3 十堰市組團(tuán)網(wǎng)狀分布圖

（三）網(wǎng)狀組團(tuán)發(fā)展期（2008－今）

2007后，為突破建設(shè)用地的瓶頸，十堰市開始了大規(guī)模的“向山要地”的工程，在張灣區(qū)啟動(dòng)土地整理項(xiàng)目，開發(fā)低丘山體，建設(shè)獨(dú)特的“工業(yè)梯田”。同時(shí)重點(diǎn)發(fā)展北部的三門組團(tuán)、鄖縣組團(tuán)、長(zhǎng)嶺組團(tuán)及均縣組團(tuán)等，構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)狀大格局，很好解決了發(fā)展空間的問題。

三、耗散結(jié)構(gòu)視域下十堰市空間演變的動(dòng)力——系統(tǒng)要素的非線性耦合

（一）空間系統(tǒng)的自組織

圖4 十堰市空間演化的動(dòng)力機(jī)制

1.產(chǎn)業(yè)與土地的非線性作用

主要體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展與土地供給量上?；仡櫴呤?0多年的發(fā)展歷程，產(chǎn)業(yè)需求街供給關(guān)系可大致表達(dá)為“基本滿足—內(nèi)部挖潛—向山要地”。二汽最初的空間布局充分利用山谷平坦地段，根據(jù)平戰(zhàn)結(jié)合、“山散洞”的三線建設(shè)方針，按生產(chǎn)工藝流程，分片成組的分散布置，局部丘陵地段也根據(jù)需要，拓展為建設(shè)用地［6］。至90年代，隨著蘇聯(lián)的解體，世界格局發(fā)生了翻天腹地的變化，原有的工業(yè)布局方式，已經(jīng)不再適合城市未來的發(fā)展，居民生活方式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)生活質(zhì)量的追求上，這就需要對(duì)原有城市用地進(jìn)行重組，增加公共服務(wù)設(shè)施用地，和城市公園綠地的比例。2007年城區(qū)推動(dòng)大規(guī)模低丘緩坡綜合開發(fā)，通過向山要地來解決發(fā)展空間的“瓶頸”，至2013年，城區(qū)共新增建設(shè)用地4.5萬畝，引進(jìn)項(xiàng)目近300個(gè)，占地3萬余畝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值3800多億元［7］。

2.山—城關(guān)系的非線性作用

主要體現(xiàn)在各類土地用途的分類自適應(yīng)發(fā)展。依據(jù)《城市建設(shè)用地豎向規(guī)劃規(guī)范》（CJJ83－99）中對(duì)各類建設(shè)用地最大坡度的要求，工業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)用地不超過10%，居住用地不超過25%，公共服務(wù)設(shè)施不超過20%。各類功能依據(jù)各自特點(diǎn)，充分利用了十堰市有限的空間資源，如十堰市成規(guī)模的居住小區(qū)很少，很多住宅利用山體坡腳，開挖邊邊角角建設(shè)［8］。另外，由于十堰地處秦巴山脈，四面環(huán)山，在國(guó)家主體功能區(qū)規(guī)劃中初步被確定為限制開發(fā)區(qū)域，2012年初湖北省委、省政府正式把十堰建設(shè)鄂豫陜渝毗鄰地區(qū)區(qū)域性中心城市戰(zhàn)略上升為省級(jí)戰(zhàn)略，著力構(gòu)建“一核多支點(diǎn)”發(fā)展格局［9］，在搭建城市發(fā)展的大框架的同時(shí)，控制城市天際線及土地的開發(fā)強(qiáng)度，進(jìn)一步得以彰顯十堰的山城特色。

3.人地關(guān)系的非線性作用

主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一方面，居民對(duì)生活空間質(zhì)量需求的提升，使得與生活及就業(yè)等相聯(lián)系的基本配套功能，在空間中集聚發(fā)展。城市空間中也出現(xiàn)了大量除自然山體以外的人工綠地，截止2013年十堰市人均綠地率已經(jīng)達(dá)到了8.64m2，這還不包括市內(nèi)縱橫的山體綠地，并構(gòu)建了體育館，大型圖書館等一系列公共服務(wù)設(shè)施。工業(yè)廠房與居住建筑也逐漸改變過去混合布置的方式，通過自然山體或綠帶隔離。

另一方面，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，需要依據(jù)人口規(guī)模拓展建設(shè)用地，提供相應(yīng)的住宅、商業(yè)、教育等設(shè)施。截止2013年，十堰市城鎮(zhèn)化水平達(dá)51.5%，十堰市正在邁入快速城鎮(zhèn)化的階段。城市規(guī)模逐步擴(kuò)大，城市功能城市極化效應(yīng)放大，進(jìn)一步提高市場(chǎng)化、開放化程度，在更大空間更加有效地聚集和整合生產(chǎn)要素，推動(dòng)區(qū)域生產(chǎn)要素的優(yōu)化配置，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，帶動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)分工，與城市功能的提升。

“大人不華，君子務(wù)實(shí)”是天遼地寧的自然環(huán)境所涵養(yǎng)出的文化稟賦； “利無幸至，力不虛擲”是成長(zhǎng)在黑土地上了遼寧人民在長(zhǎng)期的勞作中所體悟出的樸實(shí)真理。 “干在實(shí)處，走在前列”，遼寧人民在始終根植于祖輩開拓的疆土，以勤勞務(wù)實(shí)的作風(fēng)、踏實(shí)拼搏的品質(zhì)，不畏艱難、敢闖敢試、開拓創(chuàng)新，克服自然的、人為的、經(jīng)濟(jì)的、技術(shù)的等方方面面的困難，取得了一個(gè)又一個(gè)的勝利。

4.區(qū)域節(jié)點(diǎn)的非線性作用

在十堰發(fā)展初期，由于城市功能的過分單一，加之區(qū)域關(guān)系聯(lián)系較弱，十堰與區(qū)域節(jié)點(diǎn)的關(guān)系是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)系”，隨著城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及城市功能的豐富與完善，其與區(qū)域的關(guān)系逐漸演變?yōu)椤懊鎸?duì)面的競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同關(guān)系”，空間中存在多項(xiàng)縱橫交織的線性網(wǎng)絡(luò)。近年來，為建設(shè)“區(qū)域性中心城市”，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展大格局，以增強(qiáng)城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力，逐步向東將六里坪組團(tuán)、武當(dāng)山組團(tuán)納入規(guī)劃區(qū)范圍，分別發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)、現(xiàn)代物流業(yè)及文化旅游，并進(jìn)一步向北拓展戰(zhàn)略空間，強(qiáng)化與均縣、青山、鄖縣等組團(tuán)的聯(lián)系。

（二）空間系統(tǒng)的他組織作用

1.政策力的推動(dòng)

十堰市是全國(guó)唯一同時(shí)享有西部大開發(fā)、中部崛起、振興東北老工業(yè)基地、扶貧開發(fā)等一系列優(yōu)惠政策的地區(qū)，隨著國(guó)家資金傾斜、產(chǎn)業(yè)扶持、項(xiàng)目支持等政策逐步落實(shí)到位，政策的放大效應(yīng)和推動(dòng)作用逐步顯現(xiàn)［10］。推動(dòng)了區(qū)域性交通設(shè)施及配套產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)，如武當(dāng)山機(jī)場(chǎng)及多條對(duì)外聯(lián)系的高速公路建設(shè)，在茅箭區(qū)以東興建了物流產(chǎn)業(yè)園區(qū)，白浪建設(shè)為汽車配套產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并投入千億巨資，削山建城，推動(dòng)城市向北拓展，將城區(qū)的發(fā)展推向更廣闊的腹地。

2.規(guī)劃力的引導(dǎo)

（三）自組織與他組織的復(fù)合

從上圖我們可以看出，十堰市城市空間的整體格局與96版總規(guī)在空間的整體結(jié)構(gòu)上基本相同，但2013年建設(shè)現(xiàn)狀突破了1996版總規(guī)確定的遠(yuǎn)期規(guī)劃范圍，表現(xiàn)出了一定的滯后性，城市空間發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律性，使得城市空間的形態(tài)與規(guī)劃出現(xiàn)了一定的偏差，故而重新調(diào)整編制了《十堰市城市總體規(guī)劃（2010——2030年）》。新一輪的總體規(guī)劃在花果工業(yè)區(qū)、白浪工業(yè)區(qū)及新城片區(qū)有了較大的空間拓展，在功能上也表現(xiàn)為板塊功能的集聚，勢(shì)必影響系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的重組，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部的突變與重組。

圖5 2013年建設(shè)現(xiàn)狀與97版遠(yuǎn)期規(guī)劃對(duì)比

圖6 遠(yuǎn)期空間主要拓展組團(tuán)

四、耗散結(jié)構(gòu)理論視域下優(yōu)化十堰市空間發(fā)展的對(duì)策分析

1.擴(kuò)大開放是優(yōu)化十堰市空間有序拓展的前提條件。城市作為一個(gè)開放的巨系統(tǒng)，必須通過不斷與外界交換信息、物質(zhì)和能量，獲得發(fā)展的動(dòng)力，并使其在時(shí)間上、空間上或功能上轉(zhuǎn)變的有序狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)力、社會(huì)力、生態(tài)力等在開放系統(tǒng)中，會(huì)自發(fā)地迭代趨優(yōu)，表現(xiàn)出富含生命力的自組織特性。在具體操作上：一方面，要強(qiáng)化系統(tǒng)內(nèi)外的聯(lián)系通道，包括物質(zhì)性的區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施、信息、資本、政策等；另一方面，要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好區(qū)域間的競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同關(guān)系，培育競(jìng)爭(zhēng)力，并強(qiáng)化輻射帶動(dòng)作用。

2.積極培育區(qū)域產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)極，遠(yuǎn)離平衡態(tài)。由于非平衡態(tài)是有序之源，城市空間系統(tǒng)的有序發(fā)展，需要具有吸引力的極核帶動(dòng)，為非線性的耦合突變創(chuàng)造條件。

3.合理確定系統(tǒng)的宏觀結(jié)構(gòu)。城市結(jié)構(gòu)的形成與不斷完善，不受外力的安排與支配，是符合城市內(nèi)部自組織的穩(wěn)定存在［3］。因此，穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)骨架能夠促進(jìn)空間的有序優(yōu)化，如十堰市帶狀組團(tuán)或網(wǎng)狀組團(tuán)式的空間布局結(jié)構(gòu)，具有極大的靈活適變性，組團(tuán)間的生態(tài)隔離屏障，限定了各個(gè)子系統(tǒng)“漲落”的幅度，使其維持在可以承受的范圍內(nèi)，并不斷地向著有利于子系統(tǒng)發(fā)展的方向優(yōu)化。

4.增強(qiáng)近期建設(shè)規(guī)劃的引導(dǎo)，并建立滾動(dòng)規(guī)劃的自主調(diào)控管理機(jī)制。通過合理的“他組織”過程，不斷在新的起點(diǎn)上修正預(yù)測(cè)，引導(dǎo)空間的定向發(fā)展，努力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的他組織與自組織機(jī)理同向復(fù)合，保證規(guī)劃的延續(xù)性和可操作性。

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Dynam ic Mechanism of Urban Spatial Evolution from Perspective of Dissipative Structure

KONG Bo
（College of Civil and Architectural Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541006，China）

Methods of reasoning research and systematic analysis are used in this article to divide space evolution process of Shiyan into three stages，namely stronghold?tentacles development，ribbon?group development，mesh?group development.And it’s the self organization and external organization that drive space evolution process of Shiyan.Self organization finds itsway in industry?land re?lations，mountain?city relations，human?land relations and area node relations while external organization finds its way in incentive mechanism and plan from the government.

Dissipative structure；space evolution；incentivemechanism；Shiyan

TU984

A

2095?8153（2015）03?0038?05

2015?03?20

孔 波（1987－），男，桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院碩士研究生。