1、基于切克兰德方法论的三峡工程分析1.理论介绍1.1“调查学习”法软系统方法(SSM)英国的切克兰德把 OR、SE、SA 和 SD 所使用的方法论叫硬系统方法论，并在 1981 年自己提出一种软系统方法(SSM)“调查学习”法。Check land 认为，完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问题或“软科学”问题，会碰到许多问题。提出了：（1）良结构系统：指偏重工程问题、机理明显的物理型的硬系统 （2）不良结构系统：指偏重社会问题、机理尚不清楚的心理和事理型的软系统 弄清关联因素问题现状说明 建立概念模型 改善概念模型 比 较实 施切克兰德的“ 调查学习” 方法流程图切克兰德的“调查学习”软方
2、法的核心不是寻求“最优化” ，而是“调查、比较”或者说是“学习” ，从模型和现状比较中，学习改善现存系统的途径。1 . 不良结构问题提出2 . 问题的表示3 . 有关系统的基本定义4 . 概念模型4 a . 公式化系统概念4 b . 其他系统思考5 . 模型与问题的比较6 . 可行满意解7 . 采取行动改善实际问题现实世界系统思考1.2 工作过程切克兰德提出的软系统工程方法论的主要内容和工作过程如下图所示：问题及其环境的识别与表达建立概念模型(目标系统概念化)根底定义比较，寻求改善途径选择设计实施评估2.三峡工程简介三峡工程是世界最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程。坝址位于长
3、江三峡西陵峡河段，控制流域面积达 100 万平方公里，年平均径流量 4510 亿立方米。坝址河谷开阔，基岩为坚硬完整的花岗岩体，具有修建混凝土高坝的优越地形、地质和施工条件。三峡工程是具有防洪、发电、航运等巨大综合效益的多目标开发工程。三峡工程由拦河大坝及泄水建筑物、水电站厂房、通航建筑物等组成，采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”的实施方案。拦河大坝为混凝土重力坝，泄洪坝段居中，两侧为电站厂房坝段和非溢流坝段。坝轴线全长 2309.47 米，坝顶高程 185 米，最大坝高 181 米。水库正常蓄水位高程 175 米，总库容 393亿立方米，其中防洪库容 221.5 亿立方米。经国家
4、正式批准的三峡工程初步设计静态概算（1993 年 5 月末价格，不包括物价上涨因素及施工期贷款利息）为 900.9 亿元。其中枢纽工程投资 500.9 亿元，水库淹没处理及移民安置费用 400 亿元。由于三峡工程施工期较长，考虑物价上涨及施工期贷款利息等因素，估算动态总投资为 2039 亿元。3.基于切克兰德方法论的三峡工程分析3.1 三峡工程是个不良结构三峡工程不仅仅是个经济系统，也是个社会结构。在三峡工程的规划建设、运行、更新等阶段中，三峡工程涉及到的不仅仅是经济问题的处理，更重要的是各种社会问题的综合。比如移民问题、生态环境、人文景观与经济效益的综合关系，往往不是简单的函数关系，更重要的
5、是各种复杂问题的交织，涉及到我们的历史和三峡相关地区的生态环境及整个国家的整体规划建设，必须要慎重对待，而不是简单地将它作为一个经济问题来考虑。因此，三峡工程是个不良结构。3.2 三峡工程的问题展示3.2.1 三峡工程现状三峡是由瞿塘峡，巫峡和西陵峡组成。三峡水电站，又称三峡工程、三峡大坝。位于中国重庆市到湖北省宜昌市之间的长江干流上。大坝位于宜昌市上游不远处的三斗坪，并和下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。它是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题，使它从开始筹建的那一刻起，便始终与巨大的争议相伴。三峡水电站的功能有十多种,航运、发电
6、、种植等等。据三峡集团公司枢纽管理局介绍，2014 年一季度，三峡工程建设运行情况良好，三峡电站运行及检修工作同步进行，升船机等后续工程建设有序推进，抗旱、补水、航运、发电等综合效益显著发挥。今年 1-3 月份，三峡水库累计来水 386.3 亿立方米，较多年平均值偏多 13%;累计为下游补水 80 余天，补水 110 亿立方米。消落期间，三峡平均出库流量为6290 立方米每秒，比上游来水均值多 900 立方米每秒，平均增加下游航道水深约 0.8 米;葛洲坝下游庙嘴日均水位 39.43 米，有效抬升了长江中下游的航道水深。目前，已启动三峡水库 2014 年度生态调度、库尾减淤调度以及度汛方案编制
7、及报批工作，相关调度准备工作已就绪。三峡船闸在第一季度共运行 2525 闸次，同比上升 6.5%;通过船舶 1.03 万艘次，同比下降 2.2%;通过旅客 2.53 万人次，同比上升 132.8%;通过货物 2360 万吨，同比上升 11.2%。其中，过闸货运量创船闸投运以来同期最高水平。三峡-葛洲坝梯级电站共发电 153.21 亿千瓦时，比 2013 年同期增加3.03%。其中三峡电站发电 124.31 亿千瓦时，同比增加 2.27%，葛洲坝电站发电 28.90 亿千瓦时，同比增加 6.45%。三峡电站机组运行安全稳定，机组检修工作有序推进。升船机项目正在进行安全机构事故工况试验，上下闸首设
8、备及剩余机电安装有序推进。3.2.2 三峡工程存在问题三峡工程不单单涉及到工程，更重要的是在此过程中各种问题的交汇：移民问题、泥沙淤积问题、生态环境问题及人文环境问题等，因此，定义三峡工程不是良结构而是不良结构。（1）移民移民是三峡工程最大的难点，在工程总投资中，用于移民安置的经费便占到了45%。当三峡蓄水完成后，将会淹没129座城镇，其中包括万州、涪陵等两座中等城市和十多座小城市，会产生113万移民，在世界工程史上绝无仅有，并且如果库尾水位超出预计，还会再增加新的移民数量。移民的安置主要通过就地后靠或者就近搬迁来解决，但后来发现，水库淹没了大量耕地，从而导致整个库区人多地少，生态环境趋于恶化
9、，于是对农村人口又增加了一种移民方式，就是由政府安排，举家外迁至其他省份居住，目前已经有大约14万名库区移民迁到了上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、湖北（库区外） 、湖南、广东、重庆（库区外） 、四川等省市生活。为解决移民问题，政府在1980年代中期曾筹备设立三峡省予以统筹管理，但后来考虑到该地区较为贫困，新成立的省恐难以实现经济自立，并且湖北省抵制情绪严重，方案最终只得作罢。到了三峡工程正式开工后，为促进占库区移民总数85%的重庆市在移民问题上的积极性和主导性，中央政府决定推动重庆升格为直辖市，并在1997年3月14日由全国人大以88%的赞成票通过。重庆直辖市于当年6月14日正式成立
10、，包括了原四川省的重庆、万州、涪陵和黔江四个地区的范围，因此它虽然被称为市，但实质上更接近于省。三峡工程实行“开发性移民”模式，即在移民的同时，也伴随进行大规模的基础设施建造和产业建设，根本目的是要改善民众的生活水平。其经费除了由三峡建设基金拨付外，三峡总公司在电站投产后的若干年内每年也要支付给地方政府一笔资金用于移民安置。此外，国家还要求全国的二十一个省市，每个省对口支援三峡库区的一个县。但目前的现状是，虽然移民城镇的基础建设较快，但是工业发展较差，大批搬迁的企业破产倒闭，库区整体呈现出一种产业空心化的状态，经济增长缓慢，失业率较高，并引发一系列社会问题，如导致数万人包围政府机关的“万州事件
11、” 。（2）泥沙淤泥和水位长江上游江水每立方米含沙 1.2 千克左右，每年通过坝址的沙量在 5 亿吨以上。在三峡工程未建前，这些泥沙大量淤积在曲折的荆江河段，抬高了河床水位，并危胁到整个江汉平原和洞庭湖平原的安危。当三峡水库形成后，受水势变缓和库尾地区回水影响，泥沙必然会在水库内尤其是大坝和库尾（回水的影响）淤积。不过乐观者认为，长江的含沙量有季节性差异，汛期江水中的含沙比例比枯水期来得大，因此三峡水电站可以采用“蓄清排浑”的方法来应对，即在汛期时加大排水量使浑水出库，在枯水季节大量蓄积清水，便可以减少泥沙在水库内的淤积，这种方式与目前水电站的一般运行方式基本一致，所以不用过于担心三峡的泥沙淤
12、积问题。他们认为在三峡蓄水的初期，排沙比例只有 30%至 40%，将发生轻度淤积，但主要是填充死库容，影响不大，随着水库运行时间的增长，排沙比例会逐渐提高，在 80 至100 年后，将基本达到平衡，不再出现新的淤积，旧有淤积也可以通过由临时船闸改建的泄沙通道和加强疏浚等方法清理。那时水库将依然保持 90%左右的库容，不会对发电、航运以及沿岸城镇尤其是重庆造成大的不良影响，而且随着长江上游植树造林、水土保持工作的进展，江水的泥沙含量也将缓慢下降。（3）对生态环境的影响三峡工程对环境和生态的影响非常广，其中对库区的影响最直接和显著，对长江流域也存在重大影响，甚至还有人认为三峡工程将会使得全球的气候
13、和海洋环境发生重大变化。库区人们对三峡工程影响环境的最大担忧来自于水库的污染。目前三峡两岸城镇和游客的排放的污水和生活垃圾，都未经处理直接排入长江。在蓄水后，由于水流静态化，污染物不能及时下泻而蓄积在水库中，因此已经造成了水质恶化和垃圾漂浮，并可能引发传染病，部分城镇已在其他水源采集生活用水。同时大批移民开垦荒地，也加剧了水体污染，并产生水土流失的现象。对此，当地政府正在大力兴建污水处理厂和垃圾填埋场以期解决污染问题，如果发现污染过于严重，也可能会采取大坝增加下泄流量来实现换水。三峡水库库容极大，因此必然会增加库区地震的频率。但支持工程的人士认为，当时论证坝址时，非常重要的一个考虑因素就是地质
14、条件，三斗坪附近的岩体比较完整，断裂少，历史上也极少发生有感地震，因此不大可能发生破坏剧烈的强震。三斗坪的上游地区，地质条件主要是碳酸盐岩，发生地震的可能性较大，但烈度估计最高也不会超过 6 级，而三峡的主要建筑物都是按照防7 级地震烈度来设计的。由于三峡两岸山体下部未来长期处于浸泡之中，因此发生山体滑坡、塌方和泥石流的频率会有所增加，这将是三峡工程所能造成的主要地质灾害。而工程的反对者们则质疑论证过程只考虑了地质的静态状况，没有考虑蓄水后可能带来的地质条件质变。根据葛洲坝水电站的运行经验，三峡工程将会对周边生态造成严重的冲击。因为有大坝阻隔，鱼类无法正常通过三峡，它们的生活习性和遗传等会发生
15、变异。三峡完全蓄水后将淹没 560 多种陆生珍稀植物，但它们中的绝大多数在淹没线以上也有分布，只有疏花水柏枝和荷叶铁线蕨两种完全在淹没线以下，现均已迁植。三峡蓄水后，水域面积扩大，水的蒸发量上升，因此会造成附近地区日夜温差缩小，改变库区的气候环境。由于水势和含沙量的变化，三峡还可能改变下游河段的河水流向和冲积程度，甚至可能会对东海产生一些影响，并进而改变全球的环境。但是考虑到海洋的互通性，以及长江在三峡以下的一千多公里流程中还有湘江、汉江、赣江等多条重要支流的水量汇入，因此估计不会对全球海洋和气候环境造成较大的影响。而且环境的变化是由多种可变因素交织形成的，极其复杂，所以也无法确定三峡工程对环
16、境影响的明细程度。除了对环境的负面影响，在某种程度上，三峡工程也会对环境产生有益的作用。水能是一种清洁能源，三峡水电站的建设，将会代替大批火电机组，使每年的煤炭消耗减少 5000 万吨，并减少二氧化硫等污染物和引起温室效应的二氧化碳的排放量，间接实现了环保。三峡建成后，坝区附近的天气气候受到明显的影响，冷暖无常，破坏了几千年来的地质环境，进而破坏了微生物群体，所带来的无形损失不可估量。3.3 有关三峡工程概念模型的建立3.3.1 三峡工程的综合目标三峡工程作为一个经济系统，其主要的目标是防洪、发电、航运。（1）防洪。洪涝灾害历来是中华民族的心腹大患。在长江防洪体系中，三峡工程的战略地位和作用极
17、为重要。三峡水库正常蓄水位m，有防洪库容亿立方 m。对荆江的防洪提供了有效的保障，对长江中下游地区也具有巨大的防洪作用。具体表现在：千年一遇或类似年特大洪水，经三峡水库调蓄后，枝城站相应流量不超过立 m/s，配合荆江分洪工程和其他分蓄洪措施的运用，可控制荆州市水位不超过m，为避免荆江两岸万人口和万平方 hm 耕地发生毁灭性灾害提供了必要的条件。荆江河段防洪标准从十年一遇提高到百年一遇，对类似于年、年或年洪水，经三峡水库调蓄后，可控制枝城站最大流量不超过立 m/s；不启用分洪工程，荆州市水位不超过m。不启用分洪工程，可减少淹没耕地约万平方 hm。城陵矶地区，依照三峡水库不同的洪水调度方式，不同年
18、份可减少淹没耕地万万平方 hm。保障武汉地区防洪安全。由于上游洪水得到到效控制，可避免遇特大洪水时因荆江大堤溃决而威胁武汉地区的安全；同时由于三峡水库拦蓄洪水，相应减少了城陵矶附近地区的分洪量，提高了城陵矶以上洪水控制能力，配合丹江口水库和武汉附近地区分蓄洪区运用，从而提高武汉防洪调度的灵活性，对武汉防洪起到保障作用。同样，三峡水库对武汉以下地区防洪也是有利的。减轻洞庭湖区的洪水威胁。洞庭湖地区由于泥沙淤积，排洪出路不畅，现有湖区堤防虽不断加高，但圩垸防洪能力仍然较低。由于防洪战线长，高水位历时久，在长江上游和洞庭湖水系各河洪水来源不能得到有效控制前，湖区防洪标准很难提高，也无根本改善办法。三
19、峡水库建成后，能有效地控制上游来水，减轻洞庭湖区的湖水威胁，延缓洞庭湖的泥沙淤积；可对澧水洪水进行错峰补偿调节，减轻其尾闾的洪水灾害，并为松滋等四口建闸控制和洞庭湖的根治创造条件。由于三峡水库有巨大的防洪库容，将极大地增强长江中下游防洪调度的可靠性和灵活性，便于应付各种意外情况。长江干流到今还没有一个控制性的防洪水库，使中下游防洪的机动性和可靠性极差。有了三峡工程，一般洪水可由三峡水库拦蓄；若遇特大洪水需要运用分蓄洪措施时，也因有三峡水库拦蓄洪水而为分蓄洪区人员的转移、避免人员伤亡赢得时间，作用将是十分显著的。当然，长江防洪系统工程是一个系统工程，为了稳定长江河势，发挥防洪和航运效益，除了兴建
20、三峡工程，营造长江中下游防护林工程，在金沙江河段及嘉陵江、乌江等支流修建水利枢纽外，还应坚持上下游、左右岸统一规划，并贯彻“蓄泄兼筹”的原则，加强堤防、分蓄洪和水库工程建设，走综合治理之路，才能最终实现长江流域的“标本兼治” 。（2）发电三峡水电站规模巨大，地理位置适中，将成为我国迄今为止发电效益最大的水电站。三峡水电站巨大的发电效益体现在以下个方面：支持华中、华东和广东地区的发展三峡水电站装机总容量、平均年发电量相当于建设座万 kW 级的大型火力发电厂，发电效益十分可观。兴建三峡工程对解决世纪初期一段时间内华中、华东和广东地区用电增长的需要，对促进华中、华东和广东地区经济发展将起到重要作用。
21、有利于全国电力联网 三峡水电站地处我国中西结合部，它所供电的华中、华东和广东地区，供电距离都在km 的经济输电范围以内。三峡水电站全部投入后，可以把华中、华东、西南电网联成跨区域的大型电力系统，可取得地区之间的错峰效益、水电站群的补偿调节效益和水火电厂容量交换效益。仅华中、华东两大电网联网，就可取得万万 kW的错峰效益，从而具备了北联华北、西北，南联华南，西电东送，南北互供，组成全国联合电力系统的条件。能创造可观的经济效益 三峡水电站若电价暂按（kWh)计算，每年售电收入可达亿亿元，除可偿还贷款本息外，还可以向国家缴纳大量得税。具有显著的增值效应按华中、华东地区年每 kWh 电创造工农业产值元
22、计算，三峡水电站每年可以国家增加工农业产值亿元提供电力保证。具有重大的环境效益清洁、价廉、可再生的水电替代火电后，每年可少排放形成全球温室效应的二氧化碳亿 t，造成酸雨的二氧化硫约万 t 和一氧化碳万 t，以及氮氧化合物等。可见，三峡工程也是一项改善长江生态环境的工程。（3）航运三峡工程位于长江上游与中游的交界处，地理位置得天独厚，对上可以渠化三斗坪至重庆河段，对下可以增加葛洲坝水利枢纽以下长江中游航道枯水季节流量，能够较为充分地改善重庆至武汉间通航条件，满足长江上中游航运事业远景发展的需要。三峡工程与葛洲坝工程联合运行，对长江上中游显著的航运效益体现在以下几个方面：万吨级船队可以直达重庆，年
23、通航能力能够从现在的万 t 提高到万 t，航运成本降低，年保证率为以上。重庆至宜昌km 范围内，原有急流淮、险滩、浅滩共处，绞滩站处，单行航行航段处。葛洲坝水库虽淹没了余处险滩，仅改善了滩多流急的三峡河段约km 的航道，尚有约km 航道处于天然状态，目前只能行驶t 级船队，严重阻碍了长江上游航运事业的发展。三峡工程建成后，可以淹没上述所有险滩，一年中有半年以上时间库区航道成为深水航道，航道水深增加，宽度增加倍，江水流速减缓，可满足万吨级船队对航道尺度的要求。经三峡水库调节，每年枯水季节平均下泄流量立方 m/s，比建库前天然情况下约增加立方 m/s，使中游航道水深平均增加m，有效解决了“中游水浅，上游滩险”的问题，扩大了重庆至武汉间航道通过能力，可满足长江上中游航运事业远景发展的需要，对促进西南地区国民经济快速发展有着重要意义。三峡工程建成后，由于长江上中游航道和水域条件的改善，将促进船型、船队向标准化、大型化方向发展；单位功率拖载量可由目前的t/kW(t/hp)增加到t/kW（t/hp） ；船舶运输耗油量可从目前的g/(tkm)，降低到g（tkm)。运输成本的降低，十分有利于充分发挥长江水运优势。在天然气情况下，重庆至宜昌间航道在一年内洪、枯水位最大变幅达m以上（巫山断面） ，给港口、航道建设和航标管理带来很大困难。三峡工程建成
