Тихомирова Е. Г., Семин Е. Г.

Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет

Синергетическая модель градоформирования в условиях устойчивого экологически безопасного строительства

В науке об экономике городов и регионов предложено множество моделей для объяснения настоящих и прогноза будущих процессов градоформирования.

Наиболее прогрессивным является подход, называемый пространственным динамическим приближением, развиваемый Бекманом, Пуу, Зангом. В основе этого подхода находится проблема эволюции внутренней структуры городов, связанная с синергизмом, теорией хаоса, неравновесной термодинамикой.

В.-Б. Занг делает акцент на растущем разнообразии процессов пространственного и временного плана при определении городской системы, характерной для нашего времени. Одним из подходов к характеристикам процессов градоформирования как настоящим, так и будущим является неоклассическая экономика города. Сущность данного метода заключается в анализе равновесных состояний, где изначально предполагается их устойчивость.

Для Занга характерно синергетическое трактование процессов градоформирования.

Вообще, главная идея синергетики – допущение принципиальной возможности внезапного установления порядка (организации) из беспорядка под действием процесса самоорганизации.

Синергетический подход акцентирует внимание на том факте, что реальные процессы развития города, в частности, неравновесны и нелинейны. Основное внимание в синергетической модели градообразования уделяется таким факторам, характеризующим город, как его нестабильность, многообразие путей изменения и развития, раскрываются условия существования и устойчивого развития сложных составляющих городской системы, что позволяет отслеживать их скачкообразные изменения, катастрофические ситуации и т. д.

Город как сложная система, характеризующаяся устойчивым неравновесным состоянием, может быть назван открытой (диссипативной) системой. Главная особенность синергетического подхода – изучение ситуаций неравновесности.

Согласно синергетическому подходу применительно к городским образованиям следует выделить следующие ключевые идеи:

- город как открытая геоэкологическая система в процессе своего изменения рано или поздно оказывается в состоянии неравновесия («точках бифуркации»);

- поведение городских систем определяется нелинейными уравнениями, а характер и направление дальнейшего их изменения неопределены;

- возможность самоорганизации системы, то есть в ходе развития вполне возможно возникновение устойчивых структур, как результата взаимного влияния различных составляющих и элементов градоформирования;

- нельзя сказать, что образовавшиеся после перехода «точки бифуркации» новые формы и структуры, прочно зависят от характеристик изначальной структуры.

Основное свойство синергетической модели градоформирования – это непрерывный процесс создания и распада открытых, относительно устойчивых систем. Направленность и результаты этих процессов возможно спрогнозировать на основе вероятностных теорий – теорий случайных процессов, теории нелинейных колебаний и волн, термодинамики неравновесных процессов и т. п.

Согласно модели города, предложенной Зангом, где в основу положено пространственное распределение населения и некоторые другие характеристики города, экономическая деятельность концентрируется в отдельных его точках. Население и социо-экономическая деятельность, по данной модели, определяются неравномерностью распределения в пространстве и времени.

В модели же предлагается рассмотреть для простоты лишь две группы. Делается предположение о существующем взаимодействии между этими группами и влиянии характера их отношений на распределение населения. Эти отношения могут носить дружелюбный, недружелюбный либо «нейтральный» характер. Раздельное и совместное существование зависит от вышеперечисленных отношений следующим образом:

, (1)

, t > 0, r Є W,

где a, b, c, di (i=1,2) – постоянные , W – область, примыкающая к деловому центру.

Слагаемое в уравнении отражает энтропийный фактор расселения населения, он определяет склонность людей проживать в менее заселенных местах, в домах повышенного комфорта, вблизи метро и т. д. Кроме того, параметр может зависеть от неизвестных функций и независимых переменных, одной из которых может быть введенная нами шероховатость λ, определяющая диффузионное сопротивление. При этом шероховатость λ должна зависеть от специально введенного критерия, значение которого может определять «проницаемость региона», например, район Чернобыля, где невозможно проживание человека, либо условия Крайнего Севера, о. Шпицберген, где пребывание может быть временным. Векторность проживания (пребывания) в таких зонах характеризуется значительными материальными издержками

λ = f (La)

Составляющая определяет реакцию населения на экономические условия. рассматривается как «физическая» вместимость города в точке r. «Физическую» вместимость можно считать однородной в пространстве, если - константа, если же становится больше нуля, то рассматриваемое место проживания приобретает статус более привлекательного для населения. Миграция населения прекращается при равенстве нулю , а также при условии того, что члены - и энтропийный фактор пренебрежимо малы.

Множитель - скорость установления равновесного распределения;

составляющая - - служит для измерения взаимодействия групп (характеризует социальное взаимодействие и никак не связана с экономическими факторами);

коэффициент демонстрирует характер отношений между группами (может быть и нулевым, и положительным, и отрицательным).

Система при необходимости может быть расширена, причем различными путями, один из вариантов – деление населения на большее число групп (N>2). Аналогично исходной модели пространственное и временное распределение населения можно представить следующим образом:

, (2)

В это уравнение введена предложенная нами шероховатость , которая учитывает риски и экологическую комфортность проживания.

Рассмотренное является основой создания высокоэкологически обоснованного качества жилья.

Кратко основные принципы, положенные в основу концепции устойчивого экологически безопасного строительства (УЭБС), можно охарактеризовать так:

- максимальное снижение негативных воздействий (загрязнение, вибрации, ЭМ-поля, сверхнормативный шум, учет геопатогенных зон, выделения радона и др.) на естественные экологические системы и природные ландшафты на всех стадиях жизненного цикла объекта (ЖЦСО);

- внедрение строительных материалов и технологий, характеризующихся экологической безопасностью;

- стремление к снижению негативного воздействия на биоту в процессе строительства и урбанизации;

- применение экологически безопасных архитектурных и планировочных решений; признание важности эстетической составляющей градостроительного комплекса; осуществление экологической реконструкции городской среды;

- принятие мер по снижению количества отходов при строительстве, рециклинг;

- широкое применение энергосберегающих технологий при строительстве зданий и сооружений, исключение теплопотерь и снижение энергопотребления при эксплуатации этих объектов;

- осуществление добычи и переработки естественных строительных материалов с применением малоотходных и безотходных технологий;

- наделение зданий и сооружений биопозитивными свойствами, создание здоровой искусственной среды обитания;

- рекультивация подвергшихся строительной деятельности территорий;

- осуществление экологического мониторинга строительства (CALS-технологии и др.) на всех стадиях ЖЦСО;

- применение для производства строительных материалов и изделий экологически безопасного техногенного сырья;

- экологическое сопровождение, заключающееся во всеохватывающем экологическом контроле всех технологических решений, принимаемых на различных стадиях ЖЦСО.