对洪水灾害系统工程的理论体系探讨

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1、洪水灾害系统工程的理论体系探讨金菊良1，魏一鸣2，丁晶3(1.合肥工业大学土建学院，安徽合肥230009；2.中国科学院科技政策与管理科学研究所，北京100080；3.四川大学水电学院，四川成都610065)摘要：作为一门新兴交叉综合性工程技术学科，洪水灾害系统工程在人口、资源、环境、经济与社会区域可持续发展战略研究中具有重要意义。根据洪水灾害系统工程的基本概念，指出洪水灾害系统工程的实质就是处理各种洪水灾害系统问题的方法论，进而提出了洪水灾害系统工程新的理论体系，它由洪水灾害系统优化方法、洪水灾害系统建模方法、洪

2、水灾害系统预测方法、洪水灾害系统模拟方法、洪水灾害系统评价方法和洪水灾害系统决策分析方法组成。该理论体系在其它自然灾害系统工程研究中也具有参考应用价值。关键词：洪水灾害；系统工程；理论体系；方法论作为涉及自然、社会、经济等众多因素的复杂系统，洪水灾害（FloodDisaster）就是指大气环境和降水环境的异常不规则运动所引起的洪水，给人类正常生活、生产活动带来的损失与祸患[1，2]。洪水灾害是水利科学界通常所说的水灾和涝灾的总称。洪水灾害的载体（水）在自然，承受者都为人类社会和与人类社会关系密切的生态系统（称为承灾

3、体），所以洪水灾害既有复杂的自然属性，又有明显的社会属性[3]。随着人类社会经济的迅速发展，洪水灾害所造成的各种损失与日俱增，为协调人与水的关系，近年来人们在总结经济发展与洪水灾害相互竞争的历史经验中提出了洪水管理这一新的防洪减灾策略，它的重要工作之一就是洪水灾害系统工程（FloodDisasterSystemsEngineering），后者是对洪水灾害复杂系统进行科学规划、最优设计和优化运行管理的一门新兴交叉工程技术学科，在减轻洪水灾害损失的理论研究和工程实践中都具有重要意义[2，4，5]。由于洪水灾害系统工程研

4、究内容的庞杂性和实际应用的广泛性，目前关于洪水灾害系统工程的基本概念尚未统一，也没有建立具有系统性和可操作性的洪水灾害系统工程的理论体系[1，2，4，5]。为此，本文在文献[1-3，5]的基础上，试从方法论的角度论述了洪水灾害系统工程的基本概念，进而探讨了洪水灾害系统工程的理论体系的基本内容。1洪水灾害系统工程的方法论1.1系统工程的方法论从系统的组成角度看，系统是由两个或两个以上相互联系的要素组成的、具有整体功能和综合行为的集合[6-8]。该定义规定了组成任何系统的3个条件：①组成系统的要素必须两个或两个以上，它

5、反映了系统的多样性和差异性，是系统不断演化的重要机制；②各要素之间必须具有关联性，系统中不存在与其它要素无关的孤立要素，它反映了系统各要素相互作用、相互激励、相互依存、相互制约、相互补充、相互转化的内在相关性，也是系统不断演化的重要机制；③系统的整体功能和综合行为必须不是系统各单个要素所具有的，而是由各要素通过相互作用而涌现（emerge）出来的。与系统要素相关联的其它外部要素的集合称之为系统的环境，它是研究对象全空间R中系统集合S与非系统集合F的过渡集合E，它们之间存在如下关系：R=SEF，SF=（空集）。系统的

6、边界把系统与系统的环境区分开来，环境的边界把系统的环境与非系统集合区分开来。系统的边界和环境的边境具有弹性和动态性，是随着系统的演化而不断变化的，反映了研究系统的不同时间、不同条件和不同要求，由此决定了系统的层次性，即一个系统既可以向下分解为一系列子系统，又可以向上隶属于更大的系统[4，6-11]。基金项目：国家自然科学基金重大项目（50099620），教育部优秀青年教师资助计划（教人司[2002]350），安徽省优秀青年科技基金项目，国家自然科学基金项目（40271024）.从系统与系统环境的相互作用的角度看，系

7、统是由系统输入、系统转换和系统输出组成的集合。系统输入是环境对系统的激励，系统输出是系统对环境的响应，系统转换是以系统输入为定义域、系统输出为值域的映射。系统输入可以是物质变量、能量变量和信息变量，相应的系统输出也可以是这三类变量。根据系统与系统环境的相互作用，运用系统输入—系统输出不同的关系分析，形成了系统优化、模拟、预测、评价和决策分析等一系列处理一般系统问题的方法。“工程”的本义是指服务于特定目的的工作程序[7，9]，据此，系统工程（systemsengineering）就是服务于一般系统的开发设计、组织建立

8、和运行管理的工作程序的一门工程技术学科，它包括运筹学（operationsresearch）、系统分析（systemsanalysis）、系统研究（systemsresearch）、费用效果分析（cost-effectivenessanalysis）和管理科学（managementscience）等中可用于工程实践的各种定量方法和定性定量集成方法。系统工程的