基于霍尔三维结构的三峡工建

基于霍尔三维结构的三峡工程分析 1.霍尔的三维结构

霍尔三维结构又称霍尔的系统工程，后人与软系统方法论对比，称为硬系统方法论 Hard System Methodology,HSM)。是美国系统工程专家霍尔(A • D- Hall)于1969年提出的一种系 统工

程方法论。 霍尔的三维结构模式的出现，为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种 统一的思想方法，因而在世界各国得到了广泛应用。霍尔三维结构是将系统工程整个活动过 程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的 各种专业知识和技能。这样，就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构。 其中，时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间顺序排列的全过程，分为规划、拟定方 案、研制、生产、安装、运行、更新七个时间阶段。逻辑维是指时间维的每一个阶段内所要 进行的工作内容和应该遵循的思维程序，包括明确问题、确定目标、系统综合、系统分析。 优化、决策、实施七个逻辑步骤。知识维列举需要运用包括工程、医学、建筑、商业、法律、 管理、社会科学、艺术、等各种知识和技能。三维结构体系形象地描述了系统工程研究的框 架，对其中任一阶段和每一个步骤，又可进一步展开，形成了分层次的树状体系。 霍尔三维结构将系统的整个管理过程分为前后紧密相连的六个阶段和七个步骤，并同时 考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识。 三维结构由时间维、逻辑维、 知识维组成，如图示： 控制论 社会科学 工程技术 （1）时间维（工作进程） 对于一个具体的工作项目，从制定规划起一直到更新为止，全部过程可分为七个阶段： ① 规划阶段。即调研、程序设计阶段，目的在于谋求活动的规划与战略； ② 拟定方案。提出具体的计划方案。 ③ 研制阶段。作出研制方案及生产计划。 ④ 生产阶段。生产出系统的零部件及整个系统，并提出安装计划。 ⑤ 安装阶段。将系统安装完毕，并完成系统的运行计划。 ⑥ 运行阶段。系统按照预期的用途开展服务。 ⑦ 更新阶段。即为了提高系统功能，取消旧系统而代之以新系统，或改进原有系统，使之更 加有效地工作。 （2）逻辑维（解决问题的逻辑过程） 明确问题：收集资料（考察、测量、调研、需求分析、市场预测）了解系统的环境、目的、 系统的各组成部分及其联系等。 选择目标：提出目标，制定准则（标准） 系统综合：方案策略，对每种方案进行说明 系统分析：比较分析各方案一建模一计算或仿真 方案优化：选出待选方案集，交决策部门，同时最优化：单目标、多目标 作出决策：

知识维 规划阶 逻辑维

综 合

实 施 计 划

确 疋 时间维 决 策

方案阶段 研制阶段 生产阶段 安装阶段 运行阶段 更新阶段 付诸实施： （3）知识维 知识维是指在完成上述各种步骤所需要的各种专业知识和管理知识，包括科学学、基础 科学、工程技术、环境科学、计算机技术、数学、经济学、法律、管理科学和其它相关社会 科学等。

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•基于霍尔三维结构的三峡工程分析

3.1三峡工程的目标

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 地位和作用极为重要。三峡水库正常蓄水位175 m有防洪库容221.5亿立方 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： ① 千年一遇或类似1 8 7 0年特大洪水，经三峡水库调蓄后，枝城站相应流量不超过7 10 00〜7 7 0 00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4 5.0 m为避免荆江两岸1 5 0 0万人口和154万平方 hm耕地发生毁灭性灾害 提供了必要的条件。 ② 荆江河段防洪标准从十年一遇提高到百年一遇，对类似于1 9 3 1年、1 9 3 5年或19 5 4年洪水，经三峡水库调蓄后，可控制枝城站最大流量不超过5 6 7 0 0立 m/s；不启用

分洪工程，荆州市水位不超过4 4.5 m不启用分洪工程，可减少淹没耕地约6.4万平方 hm城陵矶地区，依照三峡水库不同的洪水调度方式，不同年份可减少淹没耕地3万〜10. 1 万平方hm ③ 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。 ④ 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。 ⑤ 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5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13座140万 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2 1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。 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400〜 1 0 0 0 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3 0 0万〜4 0 0万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0 .18〜0 .21/( kW- h)计算，每年售电收入可达181亿〜 2 19亿元，除可偿还贷款本息外，还可以向国家缴纳大量得税。

④ 具有显著的增值效应 按华中、华东地区1 9 9 0年每 kW- h电创造工农业产值6元计算，三峡水电站每年可以国 家增加工农业产值6218亿元提供电力保证。 ⑤ 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1.3 亿t，造成酸雨的二氧化硫约3 0 0万t和一氧化碳1.5万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： ① 万吨级船队可以直达重庆，年通航能力能够从现在的1 0 0 0万 t提高到5 0 0 0万t， 航运成本降低3 5%〜3 7%，年保证率为50%以上。重庆至宜昌6 5 0 km范围内，原有 急流淮、险滩、浅滩共13 9处，绞滩站2 5处，单行航行航段4 6处。葛洲坝水库虽淹没 了30余处险滩，仅改善了滩多流急的三峡河段约110 km的航道，尚有约5 4 0 km航道处 于天然状态，目前只能行驶1 5 0 0 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4 0%，宽度增加2倍，江水流速减缓5 0%，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5 8 6 0立方 m/s，比建库前天然情况下