水工地质的系统工程分析理论

摘要:从系统理论的思想出发, 结合水利工程特点, 提出了水工地质系统工程的概念并阐述了系统目标, 建立了水工地质系统工程三维结构与活动矩阵的组织管理方法模型。本文所指水利工程, 系指大中型引水灌溉工程, 其规模大, 线路长, 各类渠系建筑物齐全, 地质环境、工程地质条件复杂多样, 工程耗资巨大, 是一般工程无法比拟的。在水利工程勘测设计中引入系统科学的思想, 用系统工程理论分析研究勘测设计问题, 对提高整体工作效益和管理水平, 搞好水利工程建设具有重要意义。

关键词:水工地质 系统工程三维结构 活动矩阵

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

1 系统工程的基本概念

系统工程是以系统为研究对象的工程学。系统和工程有其特定的含义。系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成, 具有特定功能的有机整体。一般分为总系统、分系统、子系统三类, 其大

小是相对的。作为一个系统, 应具有以下四个特征。(1) 系统至少由两个或两个以上可相互区别的要素组成;(2) 系统内的要素是相互作用而又相互联系的;(3) 系统为了达到规定的共同目标, 要将系统内的要素组成一个有机整体;(4) 系统要经常保持和适应环境的变化。所谓工程, 是指为完成某项任务提供的决策、计划、方案和工作顺序等, 以保证任务完成得最好。系统工程是按照系统科学的思想, 运用信息论、控制论、统筹学等理论, 以信息技术为工具, 用现代工程的方法去解决和管理系统的技术。它既是现代科学的重要组成部分,又是一门新生的关于组织领导的技术科学。

2 水工地质系统工程的概念

2.1 水工地质系统及其目标

水利工程地质勘测是为了修建各类建筑物组成的引水线路。这些建筑物及其地质环境由许多部分组成, 如建筑物形式, 结构类型, 应力条件, 建筑材料, 地质环境涉及的区域地质条件, 建筑物所处的工程地质条件(地基、围岩等) , 具有特殊意义的软弱岩带, 构造带, 地下水等。勘测设计具有共同的目的, 即使修建的水利工程长期安全运行, 改造利用地质环境达到减灾防灾、增加效益的目的。勘测设计两大主体及其各部分相互作用相互依赖, 目的一致明确, 组成一个有机整体即系统, 并具备系统的基本特征。为了明确水工设计和工程地质勘测在水利工程勘测设计中的龙头地位, 兼顾水利工程地质工作与其它行业地质工作的区别, 将上述系统定名为“ 水工地质系统” 。系统目标为: 利用及改造地质环境达到减灾防灾、增加效益, 使修建的水利工程长期安全运行, 发挥预期的工程效益。

2.2 水工地质系统工程

明确水工地质系统的概念和目标是为了研究系统。研究内容主要包括:

(1) 把系统看成依一定秩序相互联系的可用定量方法描述的一组事物。主要描述方法是数学模型, 即用变量描述系统的状态, 用数学方程式定量反映各变量之间的相互关系,用递推方程描述系统状态的发展趋势, 找出影响事态发展的因素, 分析因素的主次作用,以防止出现灾难性势态, 引导系统的发展达到预期的系统目标。如目前流行的各种工程地质专家系统。

(2) 综合应用水利工程技术, 地学及其应用技术, 管理技术及管理经验, 提供可靠的决策保证, 如工程地质风险决策思想。

(3) 合理制定系统运行目的, 明确最优计划指标体系。

(4) 研究计划指标体系的最优工作方案和工作顺序。

(5) 利用计算机进行信息处理, 使上述内容标准化、程序化、运行表达计算机化。水工地质系统工程的概念可归纳为: 依据系统工程理论,以信息技术为工具, 综合应用水利工程技术, 地学及其应用技术,现代管理技术及经验, 研究管理水工地质系统的技术。

2.3 缺乏系统工程思想的表现

在并非少见的工程地质勘察报告中, 工程的客观地质环境条件十分清晰, 地质测绘、勘探试验工作做了不少, 但主要的工程地质问题分析不够, 紧密结合工程必须的结论性意见难以定论。建立系统工程的概念, 在真实反映地质环境条件的基础上, 掌握分析有关建筑物的各项资料, 结合建筑物对地质环境的要求, 研究两者之间存在的关键工程地质问题, 作出判断, 提出建议, 确定合理的参数和改造地质环境的措施等。将水工建筑物与地质环境有机地联系起来进行研究, 是保证系统目标实现的系统工程分析方法。反之, 也有一些设计人员, 不重视地质工作, 不熟悉自己承担设计任务的主要工程地质问题, 不分析掌握工程地质报告的内容, 只要几个地质数据就做出了设计, 由此造成的设计修改、工期延误、工程事故时有发生, 甚至将责任推给工程地质人员。

3 水工地质系统工程的组织管理方法

各种现代管理技术发展过程中, 都试图找到一种能够处理所有问题的标准和方法,这种想法是不现实的, 也是不可能的。各种方法都有相互吸收与兼容的思想, 全面质量管理及《G B / T 1 9 0 0 o 一1 9 0 0 4 》的出发点就是系统理论, 但又将系统工程作为其管理方法的一种。尽管没有一种通用并最完善的标准方法, 但各种管理方法都体现了一种能适应各种不同问题的思想方法。按系统工程的思想方法, 提出水工地质系统工程的三维结构, 由时间维逻辑维和知识维组成的主体空间结构(见图1 ).时间维(工作阶段)表示系统工程按时间排列的工作顺序, 共7 个阶段; 逻辑维(思维步骤)指在每一工作阶段应遵循的思维程序, 共7 个步骤:知识维(专业知识)是为完成上述各阶段和各步骤所需的专业知识、技术素养及工作衡量标准。若将上述时间维与逻辑维归纳起来, 用平面表示, 即形成如表1 所示的水工地质系统工程活动矩阵。矩阵中的每一项, 表示一组具体活动。矩阵中所列的各项活动是紧密联系而又相互制约的，（表1）水工地质系统工程活动矩阵， 为使系统在整体上取得效益最优, 应使

各阶段, 各步骤的活动形成循环。

图l 水工地质系统工程三维结构图

4 建议

建议有更多的专家领导开展水工地质系统工程研究, 特别是开展模型应用化和计算机化研究, 使之达到实用水平, 将水利工程勘

测设计工作推动到一个新的理论高度。

参考文献

焦军毅：《提高设计工作经济效益的几点思考》

何国伟：管理工程学概论. 上海科学技术出版社,1992

漆富冬. 浅论坝工地质系统工程研究. 工程地质,1992.