调水工程课题及相互关系分析

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：调水工程的规模越大，所涉及的学科就有可能越多。下面我们根据戈罗彪夫Г·Н·教授所划分的这些子课题，结合其他学者的研究成果，简要地介绍这些子课题的内容，并提出一些新的问题。图1-1调水工程各课题的结构示意图1.技术工艺主课题实现调水和保证其发挥作用的工程系统。该课题与经济效益问题密切相关。该课题是研究自然资源与大型调水工程之间的关系。

本质上，调水工程是将两个以上的流域耦合成一个水资源大系统［2］，这就必然涉及许多学科的课题：在自然科学方面，它包括地形、水文、水质、水资源、生态、环境和水利工程；在社会科学方面，调水包括政治、行政、经济、规划和法律。要把这些学科的课题集成在一起研究，以便确定最佳的调水工程方案。由此可见，调水工程是个系统工程。调水工程的规模越大，所涉及的学科就有可能越多。因此，国际应用系统分析研究所的戈罗彪夫Г·Н·教授［3］把水资源区域再分配这个总课题分成三个主课题（技术工艺、社会经济和自然生态环境保护）。它们的目的各不相同。技术工艺是研究调水工程的最佳设计方案并保证方案的实施；社会经济是研究水资源调配对全社会的利益，这时它不仅用金钱来表示调水工程的经济效益，而且要研究调水工程对其所涉及地区的社会进步所能做出的贡献；自然生态环境保护是研究保护自然生态环境的最佳条件、促进自然生态平衡发展的措施。这样，为了解决调水这个总课题，就必须要采用系统方式。调水工程的实施历史也反映了这种情景。首先研究和讨论的是水资源再分配的技术工艺和工程方案，然后关注它的经济效益，现在必须要把它们与自然生态环境保护问题紧密地联系在一起。

在调水工程的三大主课题中，每一个主课题又可分成若干个子课题，而每个子课题还可分成若干更小的课题。本节先把调水工程这个总课题分解到如图1-1所示的一级、二级子课题，然后再把主课题与子课题之间的关系表示出来。下面我们根据戈罗彪夫Г·Н·教授所划分的这些子课题，结合其他学者的研究成果，简要地介绍这些子课题的内容，并提出一些新的问题。

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图1-1　调水工程各课题的结构示意图

1.技术工艺主课题

实现调水和保证其发挥作用的工程系统。这个主课题可分成配水技术、技术进步、用水、资源消耗等子课题。

（1）配水技术子课题。该课题是在具体的水文地理条件下，研究调水工程的技术方案，通过多种技术方案的比较，最终确定最佳的技术方案。

（2）技术进步子课题。调水工程的建设已有5400多年的历史了。不要说5400年，就是100年前的水工建筑物也显然是老化了。科学技术在不断发展，最近100年来更是突飞猛进，技术进步必然带动调水工程的发展。这就产生了新的问题：在调水工程的设计中如何考虑技术进步的因素。

（3）用水子课题。由于调水的直接和间接作用、经济的发展趋势以及技术进步，该课题研究用水的需求结构和用水量所要发生的变化。

（4）资源消耗子课题。指劳动力资源、基建投资、能源、材料以及实施调水工程所必需的一切的总和。在评价未来要实施的设计方案时，这个子课题是非常重要而且是决定性的。

2.社会经济主课题

可分成经济效益、经济后果、社会结构、社会福利改善等子课题。该主课题是研究调水工程的经济效益和社会效益。

（5）经济效益子课题。该课题是社会经济主课题的重要组成部分，是工程设计审查时的重要标准。世界各国公认的跨流域调水工程的经济分析准则就是对工程进行效益-成本费用分析。在别无其他方法可用的情况下，通过效益-成本分析，可以从各种抉择中找出对社会最有利的投资优化方案。

但是，采用这个“标准”来“衡量”巨型调水工程的经济效益是否够了呢？在经过较长时间演化过程中会表现出什么样的后果？如何评价设计中没有考虑的其他观点，包括自然生态环境保护的作用和后果的不确定性？

（6）经济后果子课题。该课题与经济效益问题密切相关。会产生以下问题：主要和次要后果是什么？它们对地区、国家和国际范围内会带来什么影响和后果？

（7）社会结构子课题。指无论是在调水工程的施工期间，还是在运行时，调水工程都将产生很大的影响，有可能导致社会结构发生变化，更有可能产生许多反馈关系，这对调水工程的其他课题也将产生很大的影响。

（8）社会福利改善子课题。该课题是调水工程的最终目标。

调水工程的政治和法律观念在许多国家也是非常重要的。但是，目前，国外尚未把这些部门的观念直接列入基本子课题。根据这个原因，在调水工程这个总课题中可以将它们忽略不计，实际上在这方面的研究只走出第一步。

3.自然生态环境保护主课题

包括人体健康、水文情况和气候、自然生态、自然资源等子课题。该主课题是研究调水工程对自然生态环境的影响，趋利避害，促进自然生态环境能够良性平衡地发展。

（9）人体健康子课题。这既是自然生态环境因素也是社会因素作用的结果。这两组因素的变化将影响人体的健康。

（10～11）水文情况和气候子课题。该课题描述水体和大气以及水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用过程。这里可以提出许多问题。水库是任何调水工程必不可少的组成部分。水库的形成与良田的损失、水质的恶化等有关。水量的再分配导致大气中水体交换过程的变化，亦即能引起气候的变化。但是，能变化到什么程度，需要进一步研究。

（12）自然生态环境子课题。自然生态环境（包括地理生物系统）是由许多相互关联的因素组成的。其中一个或一组的变化将导致自然生态系统中的其他许多变化。在评价调水工程时自然生态环境本身的自然发展也非常重要。这就产生了问题：如何测量自然因素？如何看待不可比现象？如何预测既在短期（施工）作用又在长期作用下自然生态环境的变化？需要研究哪些还没有考虑到的变化？

（13）自然资源子课题。该课题是研究自然资源与大型调水工程之间的关系。部分资源（木材、矿物资源等）将要用于工程建设中。由于建筑新的水库等因素，在短时间内一些矿场和油田、大面积耕种土地可能被淹没和损失，水质发生变化。长时间演化变化（例如生物产品产量的变化）能够观测到这些自然变化。这就产生了问题：在这种情况下怎样确定调水工程所引起的自然资源总损失？

首先，从以上所分解的子课题来看，仍不尽完善，还可以增加若干子课题，如在技术工艺主课题中还应增加施工技术子课题和运行管理子课题。施工技术子课题是研究调水工程各种建筑物的施工方法和施工技术；运行管理子课题包括多方面的内容［4］。在“软件”方面，主要有管理体制与管理办法、经济与财务、政策与法规等。在“硬件”方面，主要有输水工程管理、水量与水质监测、通讯及信息处理系统等。在自然生态环境保护主课题中至少还应增加两个子课题，一是自然生态环境预测评估方法子课题，因为预测评估方法是否得当将直接影响生态环境预测评估的结果；二是调水水质子课题，它是研究调水工程对水质的要求和输水过程中有可能影响调水水质的情况。

其次，这里所研究的每一个子课题还可以再分解成若干个小课题，这是显而易见的，因此不再赘述。

在与调水工程总课题有关的主课题之间有许多比值关系。整个课题可以看成是个三面锥体。它的每一个侧面都是一个主课题（技术工艺、社会经济、自然生态环境保护）。根据课题的聚合水平，每个课题的综合可以分支，而这些分支既在同一个主课题中又在各子课题之间具有许多联系。所以，调水课题实际上是跨学科的课题。

有人试图标出各子课题之间最重要的联系并评价它们的复杂性。结果用矩阵的形式表示（表1-1）。表中纵行的序号与横行的序号相同。其相关程度用以下方式表示：关系最密切的用***表示，而最不紧密的（但仍然有明显的关系）用*表示，介于两者之间的关系用**表示。

表1-1　调水工程综合评价中各因素之间的相互关系

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从矩阵分析中可以做出两个结论：在三个主课题中的每一个主课题范围内存在着稳定的相互关系，子课题之间的关系也很稳定。这样，如果利用鉴定式评审方式，作为认识和评估调水工程设计费用的工具，必须不仅要在一个知识领域，而且要在不同领域之间的初始相互关系上组织鉴定工作。

大规模调水工程设计的各方面评估问题是个非常复杂的问题，在实践中没有现成的方法实例，只能根据工程的原体条件和数据，分学科分课题地进行研究论证，然后综合各个课题的研究结果，进行综合评估。在综合评估过程中，现有的一些正反两方面的经验和实例是非常宝贵的。

调水工程课题及相互关系分析

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