基于自组织分析的鞍山城市空间发展战略研究

孙 贺, 夏灵安, 李 洋

(东北大学 江河建筑学院, 辽宁 沈阳 110819)

鞍山是全国重要的钢铁工业基地,在国家振兴东北老工业基地和辽中南城市群建设中,城市空间发展面临着新的机遇和挑战。探讨未来鞍山城市空间发展战略,为城市可持续发展建立新的城市空间秩序,是一项亟待研究的课题。系统自组织理论是20世纪六七十年代自然科学的新成果,成为探索复杂性问题的一种有效方法[1],它为鞍山城市空间发展战略研究提供了新的思路。

一、 城市空间发展、系统自组织理论及应用

1.城市空间发展与系统自组织理论

(1) 城市空间发展。城市空间是指在特定地理边界约束下,一些功能完善、特征明晰及结构有序的要素之间相互作用而形成的空间集合,它是人类在城市活动中塑造和改造的结果[2]。城市空间发展是指城市在内外发展作用力的驱动下,城市空间的拓展和演化,包括城市用地规模的扩大、纵向沿空中和地下的伸展、空间要素的增加以及城市结构与形态的转变等方面,体现了城市空间在地域整体性、功能综合性以及动力内生性的协同发展[3]。

(2) 系统自组织理论。自组织是物理学概念,即从外部对系统注入能量,系统内部诸要素通过相互作用而自发地形成某种秩序和模型[4]。耗散论和协同论均是关于开放非平衡系统的自组织理论。耗散论揭示一个远离平衡的开放系统,通过不断地与外界进行物质和能量等交换,达到从混沌到有序的状态;而协同论研究开放系统中子系统之间的竞争和协同运动,探寻有序与无序的转化规律。突变论虽然本身不是系统自组织理论,但由于其揭示了连续作用可能引起系统突变,从而有助于我们对系统有序与无序转化方式和途径的多维理解。

2.城市空间发展研究中自组织理论的应用

(1) 城市空间发展与自组织理论的关联。城市是一个开放、复杂的巨系统。城市空间发展的过程和现象无论如何复杂,其演化与发展都具有明显的自组织特征。这种自组织性通过物质形态和意识形态共同作用于城市空间,形成城市空间的自组织演变规律[5]。城市空间系统在新物质、能量和信息的连续作用下,通过城市空间内部子系统之间的竞争与协同,经历多种集聚、蔓延与跨越,促使城市空间结构更新与突变,使城市空间从无序到有序程度提高,进而又演化为包括有序结构的非平衡混沌。城市空间系统既是城市各系统发展的载体,又是城市各种系统发展的结果。

(2) 城市空间发展研究中自组织理论的应用状况。近年来,我国城市规划领域应用自组织理论研究城市空间发展取得了一定的进展。以东南大学段进教授为核心的学术团队开辟了我国城市空间自组织研究的先河[5];张勇强研究了深圳城市空间发展自组织过程,指出深圳城市空间的快速健康发展是自组织与他组织共同作用的结果,以此建立寻求自组织与他组织同向复合的规划理念,为我国城市总体规划提供了基于自组织的理论与方法[6];曹伟等通过考察厦门、福州两个城市,以空间形态的演变为主线,梳理城市空间及建筑发展的历史过程,并将城市空间实际发展图景与城市规划设计理想进行叠合分析,推动解决快速城市化进程中城市建设所面临的问题[7];段进等对鄞州城市空间发展演化的分析,提出城市空间自组织需要强势的约束与引导,城市空间形态设计需要动态的干预与修正[8]134。以上研究为我国基于自组织理论研究城市空间发展提供了有益的借鉴。

二、 鞍山市城市空间发展的自组织解析

1.鞍山市城市空间发展自组织演化过程分析

城市空间发展的自组织过程是渐变和突变的统一。鞍山因钢铁立市,城市空间的拓展也紧紧围绕钢铁工业发展,布置工业、生活及相关配套用地,城市空间发展呈现出鲜明的自组织演化图景,见图1。

图1 鞍山城市空间发展自组织演化[8]135(a)—建市初期; (b)—20世纪80年代; (c)—20世纪90年代; (d)—21世纪初

(1) 沿路发展与南北推进。20世纪初日本攫取鞍山铁矿开采开始建市,初期基于钢铁工业生产、运输及相应配套设施的考虑,城市沿沈大铁路两侧发展,工业集中在北部,生活居住集中在南部,形成了生活和生产南北两区,初步确立了城市的中心。至解放初期,城市已初具规模,建成区28.2平方公里。

(2) 西北扩展与带状生长。20世纪80年代,钢铁仍然是鞍山市的主导产业,工业区以鞍钢为基地,迅速向北、西扩展,并在东北和生活区南部出现了散点的工业区;生活区以铁路东侧为主,同时沿铁路线南北延伸,在生活居住区范围内出现了两个小型公园绿地;城市空间向西北拓展并沿南北向的道路骨架呈带状生长,工作、居住、交通与游憩(小型)的工业城市功能布局基本形成。

(3) 主体整合与东西拓展。20世纪90年代,城市主体仍然集中在沈大铁路两侧的带状区域内,但城市空间在不断整合,工业用地和居住用地进行了适当调整,生活配套设施进一步完善,城市公园绿地大面积增加,采矿区分布于城市的周边;同时城市空间发展东西向的道路骨架已拉开,城市呈现东西扩展趋势。20世纪90年代的鞍山城市空间布局中,工业、居住与游憩功能分区明确,交通联系紧密,空间布局考虑了风向影响与地形关系,体现出典型的工业城市布局模式,有力促进了鞍山社会经济发展。

(4) 交通拉动与填充生长。20世纪90年代末以来,鞍山城市空间受城市西侧沈大高速公路的拉动和经济开发区建设的推进,城市空间向东、西、南三方向拓展,同时带动居住、办公、商业、教育等设施的发展,城市空间发展呈现出填充生长的格局,原有城市空间格局被打破,形成环东山发展的态势。这样的城市空间演化一方面破坏了原有的生态绿地,改变了城市结构;另一方面形成了居住、工业以及商业用地混杂的局面,产生交通联系不便及生活设施配套不合理的现象;同时,各行政区内部出现的产业开发区也加剧了城市空间发展的矛盾。鞍山城市空间发展中新问题的出现,必然引发城市空间结构的相应调整,以保障新的城市空间系统良性运行。

2.鞍山市城市空间发展自组织动力机制分析

城市空间发展自组织的动力源于空间竞争和协同的双重作用。鞍山城市空间发展在外部均衡扩展和内部集约化重组的共同作用下面临着新的发展机遇。

(1) 区域整合发展的外部推力。国家经济的快速发展改变着我国的城镇化进程和城市的产业与空间结构发展。一方面,在全国城镇体系规划中,辽中南地区确定为全国五大城市经济区之一,是东北经济实力最强、城镇最密集的城镇群;鞍山作为辽中南城市群的中心城市,有丰富的钢铁、滑石和玉石等资源及钢铁、化工和装备制造业等相对完整的产业门类,在区域经济发展中,具有新的契机。另一方面,在振兴东北老工业基地战略提出后,国家“十一五”计划把东北单独列为国家的四大经济区之一,东北地区振兴进入实质性推进阶段;鞍山作为东北老工业基地的重要城市,其钢铁及装备制造等工业具有良好的发展基础,在东北振兴发展战略的推动下,具有良好的发展潜力。

(2) 资源城市转型的内部张力。鞍山是一座资源型的重工业城市,产业结构总体特征是第二产业占有主导地位,第三产业相对缓慢(见表1),内生动力不足,中心城区现代服务业中心的作用不突出,经济结构转型是城市实现可持续发展的必由之路。在世界范围内全球化、信息化以及国内的市场化改革日益深入的新背景下,鞍山要从城市未来发展环境和竞争压力的角度,改善过于单一的经济结构,将工业化与信息化相结合,走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路,同时增加产业结构多元化,发展综合经济功能,并在新的区域关系重构中确立自己的地位。

表1 鞍山市产业结构

注: 数据来源于鞍山市统计局。

在鞍山城市空间系统中,外部推力引发了空间的拓展与竞争,内部张力导致了空间的整合与协同。正是通过竞争与协同的双重作用,使得鞍山城市空间发展从一个平衡状态达到了非平衡状态,以至再形成另一个新的平衡结构的自组织过程。

3.鞍山市城市空间发展自组织现实矛盾分析

鞍山城市空间发展在自组织机制作用下呈现出有序的状态,然而在内外驱动力作用下城市快速发展的进程中,鞍山城市空间发展也面临着空前的挑战。

(1) 城市空间发展的客观约束。从目前鞍山城市用地条件看,西北受市域边界限制,西南为水源保护和机场净空区,东南部为矿区、丘陵和山地,城市界线范围内土地面积仅624平方公里,可利用土地不足1/3,鞍山市特殊的自然地理环境以及可利用的有限土地资源,约束了城市空间发展(见图2)。鞍山城市空间发展始终受到行政区划的制约,始终没有摆脱单中心、圈层式的扩展模式;市区与市域面积之比仅为6.74%,而建成区面积所占市区面积已经达到近22%,同时要考虑基本农田保护、自然地形、矿区、交通基础设施分割等因素,城市与区域以及城乡关系薄弱,行政区划因素也构成制约鞍山城市空间发展规模与合理形态的一道门槛。

图2 鞍山城市空间发展的约束条件[9]

(2) 城市空间发展的主观需求。鞍山市作为具有百万人口的大城市,因长期持有“重生产、轻生活”的城建思路,城市的基础和生活设施严重滞后,截至2011年鞍山市建成区面积为165平方公里,其中工业用地占城市建设用地的33.3%,而居住用地占26.7%,导致生活居住用地严重不足,生活质量难以提高。因此,聚集人口和资本,促进城市工业集约化发展,进一步改善城市环境质量,确立鞍山在辽中部的中心城市地位是适应未来地区发展的基础;增强城市和地区的竞争力是城市未来发展的主题。为适应这一发展趋势,鞍山城市空间应作出相应的调整,使工业用地与工业总产值速度增长同步,提高居住、公共设施和绿地等生活用地的指标,并保障第三产业发展对土地的需求。

鞍山城市发展过程中面临的客观约束和不断增长的空间需求形成了鲜明的矛盾,使城市空间自组织呈现出涨落无序、竞争失衡的状态,单纯依靠城市空间自组织难以维系城市空间有序与和谐发展。

三、 基于自组织与他组织复合的鞍山城市空间发展战略构想

从区域发展的视野出发, 处理好经济发展的结构性矛盾, 选择适宜的城镇化发展模式, 建立社会、经济与环境协同发展的新秩序, 提升城市竞争力, 是鞍山城市发展的目标; 而优化城市功能格局, 构建相应的城市空间结构是实现这一目标的基本保障。 未来鞍山城市空间发展需在自组织的基础上, 充分发挥“他组织”——城市规划——的干预作用, 整合现有城市空间, 跨越市域行政区间的界限范围利用空间, 以满足未来城市发展需求。

1. “一主三副”:实现市域城镇空间结构重组

根据鞍山空间发展条件、需求以及影响等因素,确定“一主三副”的未来城镇体系空间结构。“一主”指以鞍山市为主的中心城市,是市域的功能核心;“三副”指海城市、台安镇、岫岩镇三个中心城镇,是鞍山地区主要城镇发展带和经济发展区的重要节点(见图3)。

(1) 强化中心,提升实力。鞍山市新城区由两个核心构成,即原鞍山市区与拟建于鞍海间汤岗子一带的新城;新市区发展商贸、文化、教育等第三产业,加快城市产业结构的调整和升级,促进城市活力;同时结合整个产业发展的需要,积极发展各类生产性服务业,强化区域服务功能,使其成为区域产业发展的组织核心,以支配经济活动的分布与组合。鞍山城镇地区分别以海城市、台安镇、岫岩镇为核心形成三个副中心,纳入到未来城市空间布局和功能调整的体系之中,走工业化、城镇化和农业现代化的发展之路;提升副中心城镇的实力,将其发展成为具有创新潜力的功能区,引进新产业和转移城市工业产业、保护生态和开发旅游地区、建设新型居住社区,打破行政区划,共享生活及公共服务设施、市政基础设施,形成城市之间、城镇之间和城乡之间的合作关系。

图3 鞍山市域城市空间发展战略示意图

(2) 整合城镇,重组空间。结合鞍山现有的中心城市和小城镇的结构关系现状,调整现有市域城镇体系,重组城镇空间结构,加强与完善城市的功能和空间系统,形成“一主三副”的市域空间布局,并以此为基础,形成“一带两线”的鞍山市域城镇空间体系。“一带”指鞍山-海城经济带,为贯穿鞍山市域南北的发展主轴,沿轴发展甘泉、南台、海城、西柳、耿庄等城镇走廊;“两线”中,一条为沿鞍岫铁路、海沟铁路、大盘公路的东西向次发展轴线,沿线形成西四、牛庄、东四、牌楼、偏岭、岫岩等城镇走廊;另一条为沿鞍羊公路的西北向次发展轴线,沿线形成腾鳌、高坨子、高力房、大张、台安等城镇走廊[10]。

2. “轴向生长”:促进辽中南城市群协同发展

鞍山是沈大城镇带发展轴中部的重要城市,沈大区域经济的一体化发展趋势要求鞍山充分发挥自身的作用,构筑与区域发展轴协同的城市空间格局,促进辽中部城市群系统发展。

(1) 鞍海组合,轴向发展。沈大综合发展轴依次连接沈阳、鞍山和大连三大城市,鞍山通过聚集先进生产要素、承载高端生产和服务职能,可与沈阳、大连两大都市圈的辐射区域实现战略对接,共同促进辽中南城市群的发展。“鞍海组合,轴向发展”,建构大鞍山是市区空间拓展和应对区域竞争的最佳选择[10]。这样,鞍山可以充分利用沈阳的区域服务功能和大连东北亚航运中心的功能,依托两大城市在金融、外贸、人才、技术等方面的领先优势,发挥自身资源、产业优势,在原材料、钢铁制造业等支柱产业基础上,巩固钢铁之都地位,保持在东北地区钢铁产业中的优势;同时可以强化与沈大两市的产业配套,积极创造投资环境,强化市域产业、集聚人口与空间的协调发展,促进产业结构多元化,增强经济活力,提升鞍山在区域发展中的地位。

(2) 双核培育,两翼联动。发挥鞍山区域中心城市作用,需要具有较大能量级的核心区来辐射和带动。整合鞍山现市区与腾鳌经济开发区、汤岗子镇、大屯镇为城市的北部核心,南部以海城市区为发展核心,建构鞍海双核结构,实现城市空间拓展中的合作与优势互补,形成更大范围的城市核心区,这将聚合与释放出更大的能量,对辽中南城市群乃至东北地区施加强大的辐射与影响。鞍海双核组合形成的南北城市发展纵轴,将改善原有的城乡关系,实现东西两翼城乡经济联动发展;东翼以非金属矿产品加工、山区经济、旅游开发为主导产业,西翼农业及农副产品加工为主导产业,加强鞍山、海城为核心的鞍海经济带与台安、岫岩的联系,促进东西两翼依托鞍海经济带整体发展。在新的区域结构模式中,以综合交通促进轴向联系,通过产业分工与合作增强地区的聚集力和拉动力。

3. “一廊两带”:优化中心城市空间成长秩序

依据鞍山城市空间自组织发展和约束,以及由城市发展引发的空间需求,“一廊两带”的城市空间发展模式可以优化中心城市空间成长秩序(见图4)。

(1) 化环为轴,带状成长。未来鞍山城市空间规划摒弃环形同心圆模式,采用轴向发展,生活、生产、游憩三大功能平行布局,形成“一廊两带”的空间成长格局。中部以鞍海路为发展轴,串连新老两个城市核心,形成一条城市生活及公共服务走廊;西部沿沈大高速公路、哈大高速铁路已形成工业集聚的趋势,建立一条逐步自北向南推进的、由传统工业向现代制造业过渡的工业产业带;东部结合自然山体,利用良好的生态环境和景观资源,积极发展旅游游憩和少部分高档居住功能,形成一条城市生态、休闲带[10],并通过高效快速的交通体系强化这三组带状空间内部及相互联系。这种布局在空间结构上延续了城市传统的轴带平行布置的特点,三条轴带之间功能明晰、相互联动,既利于城市发展跨越单中心结构束缚,又利于城市空间的可持续生长。

图4 鞍山市区城市空间发展战略示意图

(2)再造中心,定向推进。鞍山主城区空间发展受限,城市空间发展跨越东西鞍山,在南部结合腾鳌、汤岗子组团发展城市新区,与老城区一起形成南北两个中心共同引领城市发展的空间格局;同时调整城市功能分区,即主城区保留商业金融中心、经济中心、交通中心,行政中心和信息中心迁至新区;使城市由单中心向多中心城市转化,实现集约化的城市空间发展。城市空间拓展采用“东控、南进、西拓、北调、中疏”的定向推进策略[10],“东控”即控制东部非旅游设施进入,保护生态环境;“南进”为沿鞍海路向南轴向发展,推进新城建设;“西拓”即结合城市工业用地调整向西拓展,建设鞍山西部工业走廊;“北调”为调整北部至辽阳市界的工业和居住用地平衡;“中疏”即疏导中心区人口,搬迁中心区工业,置换土地用于居住、商业和绿地。

4. “文脉延续”:传承城市历史文化风貌特色

作为中外闻名的钢铁城市,鞍山城市历史虽然不足百年,但城市布局因其合理安排了生产、生活、交通和游憩功能而成为中国近代城市规划史上经典的工业城市布局案例,对于城市中具有历史价值的建筑与环境应积极加以保护。

(1) 保护旧城,维系肌理。鞍山市原有空间布局沿南北主干路分为三大组团,即人民路以北、建国路以西为工业组团,其余两个为居住组团;居住组团与周边山体保持着良好的视觉空间关系,采矿区分布在城市的周围。这种工业与居住合理分区布局方式,避免了二者间相互干扰,同时城市空间形态考虑了风向、地形的关系,保持了自然空间的可达性。在未来城市空间整合与拓展中,应发挥这种布局方面特点;在满足城市空间需求的前提下,保持鞍山市的城市肌理,在新城与旧城间建构有机的秩序。

(2) 保存遗迹,传承文化。在鞍山城市发展中呈现出许多具有历史意义的老建筑,如鞍钢厂区和矿区各个时期具有代表性的工业建筑、20世纪50年代的围合式居住建筑、汤岗子医院内保留了大量的近现代历史建筑、千山风景区中传统的宗教建筑等,这些历史建筑曾见证了中国近代以来的许多大事件,是城市文化的载体。在未来城市空间的调整中,应采取有力的措施保护这些建筑及其整体环境,以达到保护城市文脉,传承城市文化的目的。

5. “生态建设”:构建城市绿色环境景观系统

鞍山具有良好的自然山水资源,加强生态建设、构筑与城市生态相适应的生态景观系统,可以塑造未来城市山水格局,改变鞍山原有的钢铁城市形象,在区域生态格局中发挥作用。

(1) 生态保护,融入自然。利用鞍山的山水资源,保护自然生态环境,通过城市内部和外围生态空间体系化建设有效组织城市空间,提高城市空间的自然可达性,形成融于自然的城市特色。重点保护千山风景区、东山、西鞍山自然景观,将自然山体融入城市空间,构筑城市中及周边大尺度的绿心和绿廊,成为城市形态的有机组成部分;实施环境基础保护和改善措施,对周边矿山进行生态修复,特别是对尾矿坝进行整治,减少粉尘污染城市;严格保护生态基质,控制山体周边用地开发,增强其公共游憩活动功能,在鞍山城市周边形成大片的生态空间;采取环保措施治理水环境污染,使太子河鞍山段水质全面达标,南沙河、运粮河、杨柳河按水环境功能区达标,海城河和五道河水质明显好转。

(2) 生态营造,构筑网络。在保护鞍山自然生态的前提下,结合市域中山、田、城、河、路的自然特征,构筑“一带、一纵三横、一肺”的市域网络化的城市生态结构。“一带”为沿矿山、鞍辽市界、高速公路、杨柳河的环城林带;“一纵三横”为北胜利路、建国路、新华路的南北纵向林带以及环钢路、护路林带、沙河水上公园三条东西横向林带;“一肺”为玉佛山风景区(20平方公里),同时提高城市的绿化水平,力争2015年前,500米半径内建成一块3 000平方米以上的集中公共绿地。城市生态结构以山水为依托,以保护区、城市公园、集中绿地为重点,构建环城护林带、沿河绿化廊道、道路沿线绿化带以及农业用地等多层次、多功能城乡一体的市域生态网络,有效提升城市生态环境质量。

四、 结 语

作为辽中南城市群的中心城市,鞍山在东北经济振兴进程中正处于快速发展时期。本文在对鞍山城市空间发展自组织的分析与研究基础上,结合鞍山城市空间的现状及问题,充分发挥城市规划的干预和调适作用,并与城市空间发展自组织机制密切配合,寻求城市空间发展自组织与他组织的同向复合,提出了未来鞍山城市空间发展战略的思路,为未来鞍山的城市发展提供参考和借鉴。

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