系统工程在农水上的应用

系统工程在水利领域的应用及其前景系统工程来原于系统思想, 所谓系统思想是把系统作为一个概念, 并以此作为思考问题的出发点。这种系 统思想, 既不是人类生来就有, 也不是象国外所说那祥是二十世纪四十年代突然出现的东西。系统概念或系统思想来源于人类社会生产实践经验。人类自有生 产活动以来无不在同自然系统打交道, 古代农事、工程、医药、天文知识和成就,都在不同程度上反映了朴素的系统思想的自发应用。例如：在 2000 年以前, 战国时期李冰设计建造了伟大的都江堰灌溉工程, 包括“ 鱼咀” 岷江分水工程、 “飞沙堰” 分洪排沙工程、 “ 宝瓶口 ” 引水工程三大主体工程和 20 个附属渠堰工程, 工程之间的联系关系, 处理得恰到好处, 形成一个协调运转的工程总体, 这是目前中外闻名的一个非常成功的系统工程实践。系统工程应用于水利工程, 大体上开始于五十年代中期。首先是美国 , 到五十年代末六十年代初苏联和日本也开展水资源系统分析的研究。至于我国, 在五十年代末, 六十年代初, 也已开始引进了这方面的技术, 当时中国科学院和水利电力科学研究院已联合编译了一本“运筹学在水文水利计算中的应用” 这 本书。另外 , 中国科学院还出版了许 多有关这方面的书籍如“ 线性规划的理论” 等。可是以后随着 “ 文革” 的到来就中断了直到打倒 “ 四人帮” 以后,系统工程才在各个领域中推广应用, 到现在变成了热门科学系统工程用于农田水利, 是当前农田水利生产实钱中规划设计施工管理运行的需要以及今后进一步发展提高的需要所决定, 根本的问题。核心的问题是为了提高农田水利工程的经济效益, 为了加速水利建设的步伐。众所周知, 农田水利发展到今天, 已变得越来越复杂, 综合性越来越强, 例如原来单一灌溉水源逐渐发展为多种水源的联合开发利用单一枢纽的灌概工程, 已发展成蓄、引、提、大、中、小联合运行的灌溉系统原来单纯依靠排水沟和排水闸进行排水的系统, 现在已发展成为撇洪沟、湖泊、河网、排水闸和抽排站联合工作、蓄泄兼筹的排水系统, 而月灌溉排水不统的规划设计的效率、精度和管理水平要求也越来越高。如何经济合理地布置这些工程措施和确定它们的规模尺寸？如何使之扩建改建？如何运行管理？这都不是通过简单的计算和方案比较所能确定的, 须要一种从全局、从整体出发,能考虑系统中所有因素的联系和约束, 能够求解复杂问题的最优化技术, 而系统分析正是这种有力的工具。而且水资源的开发利用, 已变得越来越紧张,许多地方出现了严重缺水的情况, 也出现了水资源很不合理的情况, 而且水资源的开发已经从单纯的对水量、水能的要求发展到对水质的控制, 从水资源的综 合利用发展到水源和环境的保护以及发展旅游等方面, 所以也需要利用系统工程的办法, 研究水资源的最优开发利用方案。另外, 我国目前拥有的建设资金还是十分有限的, 如何合理地使用这些有限资金, 使之最大限度地发挥经济效益, 这也是摆在我国面前的问题, 需要学习掌握一些先进的技术去解决。在国外, 系统工程在水利工作包括农田水利方面的应用和研究是相当普遍了, 从规划到管理、从设计到施工、从河流开发到地区性建设、从防洪 发电到农田水利工程, 从灌溉到除涝排水, 几乎每个领域都推广了系统工程的应用, 具体在农田水利方面的应用和研究是相当普遍了, 从规划到管理、从设计到施工、从河流开发到地区性建设、从防洪发电到农田水利工程, 从灌溉到除涝排水, 几乎每个领域都推广了系统工程的应用, 具体在农田水利方而有：1.灌排系统最优规划；2.灌排工程最优规模的确定；3.灌排系统的最优扩建改建；4.灌排系统的最优运行管理；5.水库群的最优规划与调度；6.水土资源最优开发利用；7.最优灌溉制度的拟定；8.最优灌水方法与最优灌水技术；9.工程最优投资分配等。在美国和日木等技术先进的国家, 自动化程度很高, 水利系统的自动控制相当普遍, 实际化自动化、自 动控制都离不开系统工程。所以一个国家的自动化和自动控制水平, 实际上反映了这个国家的系统工程应用的情况。近十年来, 系统下程在我国水电站的运行管理方而是走在头里的, 并己取得了显著效果。在农田水利和水利施工等方面, 现在也已在许多不同的领域中开展了起来, 并已取得了以下各方面的成果,诸如：（ 1）系统分折方法在南水北调东线规划工作中的应用；（2） 利用线性规划确定玗 区装机容量和留湖面积；（3）动态规划在海涂围垦最优规划中的应用；（4）南方汀区最优水面率的研究；（5）蓄、引、提相结合的水资源系统 最优规划方的研究；（6）洞庭湖好坑排涝最优规划,；（7）确定湖区水而率的线性规划模型及其求解方法；（8）地下灌排最优规划；（9）两级提水排水面积划分的优化方法；（10）引滦工程系统分析；（11）“ 海涂资源综合开发利用最优规划” ；（12）排水千道水位控制的优 化间题；（13）灌区地面水和地下水资源的最优联合开发；（14）应用大系统优化理论进行四湖地区除涝排水系统最优扩建规划；（15）长藤结瓜式灌溉系统的随机规划研究等。从理论发展而言, 系统分析技术亦在不断发展,日新月异, 目前已发展到了以下三个特点：（1）由单一工程和目标的优化技术发展到多目标的流域性的混合规划；（2）由一般的系统分析发展到大系统优化理论（大系统指规模庞大、结钩复杂、目标多样、因索众多的系统）；（3）由确定性规划发展到随机规划。在教学和科研方面, 现在各水利院校均设立了“资源系统工程” 专业, 或者“ 水资源系统分析” 等课程, 有的 还设立了“ 水资源研究所 ” 。同时最近许多出版社已出版了不少这方面的书藉的译著,可供学习和参考。总之, 系统工程在水利和农田水利方而的应用日前我国还处于开始的阶段, 前景宽广。把系统工程应用于实践, 在实践中 进一步发展系统工程理论,是今后两大迫切任务。要在水利方面开展系统工程研究, 我想是否应该学习掌握以下一些知识和采取以下步骤。需要学习和掌握的知识基本上有四方面：系统分析方法 或运筹学及有关理论基础； 水利专业 知识和经验； 水利经济计 算；电算技术。（一）对于大多数专业技术干部来说, 都有丰富的专业知识和实际经验, 对水利工作中的问题, 矛盾所在以及需要解决的课题是比较了解的, 在这方面有很好的优势。 一旦掌握了其它几方面的知识,定会把系统工程应用得很好。当然这里面也存在一个精于专业的问题, 专业知识愈精, 系统工程就应用得愈好, 愈能取巧, 所以学握专业知识这是第一步。（二）第二步就要学习系统分析或运筹学及有关基础理论, 这方面的知识当然很宽, 学下去也很深但作为开始阶段, 应当学习和掌握一些最基本的东西, 学了这些基本东西就要用, 然后在应用的过程中再逐步加深理论的宽度和深度这些基木知识大致有高等数学、线性代数、 计算方法、概率论和系统分析方法或运筹学等学习系统分析方面的知识, 可以自学, 也可参加一些短 训班。自学掌握不是不可能, 现在已有不少省、地、县从事水利工作的工程 师和技术员, 通过自学, 已基本掌握了这方面的知识, 并开始加以应用学习掌握系统分析的基本方法无疑是十分重要的, 因为这是我们研究的手段在基本掌握了系统分析方法后, 接下去就是要进行第三步工作, 即：（三）选择课题：在水利工程方面寻找研究系统工程的课题, 可以说并不难, 相反, 领域非常宽广, 因为水利包括农田水利工作中的优化问题多得很, 规划、设计、运行管理、施工、改建扩建, 不仅水利建设而且水利人才培养等方面 , 都存在优化问题。前面已介绍了一些国内外曾经研究的各种课题, 其实尚未研究的更多所以在我们面前, 课题是很多的, 问题是如何选择建议可以考虑以下几点原则：1.结合当前经济建设的需要, 选择对生产最有意义、最迫切需要解决的课题。2.先易后难, 先简后繁, 或者把复杂问题先抓住主要矛后进行简化求解, 然后再深入完善不要嫌题目小和求解简单, 解决向题就行 , 这样就容易取得成果, 建立信心。3.会不会选课题, 当然和我 们学握专业知识的程度有关。选定了课题, 就耍反复深入思考, 坚定不移, 锲而不舍, 直至把程序编出, 算出成果并通过实践检验后修改执行。选择结合生产的课题, 有个好处, 即任务在身, 就有压力, 能调动积极性,什么事情都是逼出来的。4.学习与掌握电子计算机计算技术电算是现代计算工具, 也是用系统工程求解实际间题时必不可少的手段。现在从中央到地方, 已开始重视推广电算和微型计算机的应用这很好, 将给大家提供学习的条件和机会。学电算, 要学两门课, 一是算法语言, 二是计算方法。新华书店都有这些书可买到, 对尚未掌握电算的学生来说, 要通过短期培训或自学的途径去掌握它。学算法语言并不难, 国外中小学生都会的。专心致志地学土一、两个月, 就可以初步掌揖, 但学了一定要用 , 学不离手、曲不离口嘛,另外, 学会算法语言以后, 最好从详细地掌握一个现有的程序看别人编的程序也可以 入手, 一句一句地弄清楚, 毫不含糊, 在此基础上再动手自己编制程序目前我国竹多出版社郡出版了许多程序汇编的书, 其中系统分析方法的程序也不少, 这些都是很好的参考资料, 有的稍许改变即能为我所用。所以从学习现有程序入手来掌握电算方法是一个捷径。编制程序方法, 一般先要进行手算, 把手算的每一步详细弄清楚, 然后加以分析归纳成各种语句,编成框图和程序。编制程序要有点克服困难的决心和毅力, 但编制几个程序后, 也就慢慢掌握了。总的说, 会编程序并不难, 电算也并不难, 当然要编出一个很精练的通用程序就不容易。应用系统分析方法求解水利问题, 一般说来, 离开电算是不可思议的, 但是对于较简单的问题, 或者已化简成很简单的间题, 那末不用电算也可以,可以求得结果, 但这不是个长远之计。5.调查统计经济资料：统计和收集经济资料，是系统分析工作的重要组成部分系统分析离开了它, 只能是纸谈兵。收集和统计水利经济资料, 在我国目前情况下的确是一件不太容易的事, 如果说掌握系统分析理论和电算技术, 需要花上一年半载的话, 那末要获得比较正确的经济资料, 就可能要求更长的时间,因为有的还 要通过试验观测才能获得特别是我们过头二十年来受左的路线千扰, 很不重视经济效益问题, 缺乏现成的经济资料, 所以要推广系统工程的应用, 还得下功夫调查统计和试验分析有关各种经济资料和指标。正由于目前缺乏经济资料, 这方面存在的困难较大 , 因此人们往千、 对推一应用系统工程有些想法, 实际上我们过去也存在过这 些想法, 如：经济资料缺乏, 系统分析现在不好搞, 是否等儿年再搞；目守经济指标不正确, 系统分析方法再好,电子计算机算得再快, 也算不出正确的成果来；国外口前一些经济计算方法, 不一定竹合中国实际, 以 这些经济计算方法作为系统分析择优的目标参数, 不一定能解决中国的实际间题经济指标经常在变, 一个时期, 甚至每年都不一样, 这样算出的最优方案能管几年？系统工程的应用是多方面的，它的发展前景也是不言而喻的，特别是当代科学技术突飞猛进，世界经济技术迅速发展，推 动了系统工程的前进，人 们从社会实践中深化了对它的认识。 系统工程蕴含着多门学科知识