摘要：水利建设是国民经济基础设施建设的一个重要方面，水利工程师要掌握许多现代科学技术知识，还需要从更高层次上进行全面综合的思考。本文作者从50多年水利水电建设生涯中的经验出发，对水利建设中的若干方面从哲学的高。
关键词：水利建设 哲学思考
第一个问题叫照镜子的哲学
也就是《红楼梦》里说的，镜子要正反两面都照的意思。拿水利来说，人类治水已有长远的历史。尤其是中国，水旱灾害特别严重和频繁，从有记载的大禹治水起，中华民族的文明发展史几乎就是一部治水史。这里既有成功的经验，也有失败的教训。
在初期，人们对于浩淼洪水或长年久旱几乎束手无策，只能逃避。避之不及，就成为浮尸饿殍。其后，随着科技和生产力的发展、经验的积累，人们开始要制服水：开渠、打井、修堤、筑坝，工程规模和作用不断扩大，到上世纪达到高潮。在这场较量中，人类似乎取得了重大胜利。就以我国来说，50年来在防洪、灌溉、供水、发电等各方面都取得了惊人成绩，但也出现了一系列失误，一定具体说，50年中我们修了26万km的江湖大堤，保证了黄河、长江安澜；建了8.5万座水库，打了数百万眼机井，全国供水量从1949年的1000亿m3增加到现在的5600亿m3/年，保证了工农业发展；灌溉面积发展到5374万hm2，以有限的耕地养活了12亿多人口，GDP产值超万亿美元；开发了八千几百万千瓦的水电，正在进行宏伟的西电东送工程；现在建设中的三峡水利工程是世界上最大的水利枢纽，今年将开始发挥效益；更多的工程包括著名的“南水北调”正在开工或筹备、规划之中；水坝的高度已达300m量级，似乎已经做到“人定胜天”的程度了。但是，在胜利的影子下，清醒的人们看到一些引人深思的问题。
建了大库、修了长堤，洪水得到控制，但是堤防愈来愈长，河床不断淤积，过流能力不断缩减，出现小洪水高水位的局面。1998年黄河在花园口的洪水流量仅7600m3/s，水位比1958年的22300m3/s还高0.91m.长江也是一样，一逢汛期，险情迭出，动辄要几万甚至几十万人上堤抢险，这样的“水涨堤高”有一个尽头吗。
供水量成倍递增，经济大发展，但付出的代价是：水资源过度开发，低效利用、浪费严重，河道断流干涸、地下水位大幅度下降。我国要赶上发达国家水平，GDP还得增加10倍以上，又从哪里去取得所需的水呢。来源：考试大
河道的梯级开发和渠化，带来了巨大效益，但对某些河道，天然洪水消失了，鱼类回游通道截断了，一些物种灭绝了，有些水库淤积了。
最严重的还是水环境的被污染。有人形容为“有水皆污，无河不干”。说我们的开发是“吃祖宗饭，断子孙粮”。现在世界上有一些组织和人士反对建一切水坝和水利工程。我们坚决反对不顾国情、因噎废食的偏激言论和做法，但认真总结经验教训，改进工作，避免失误是完全必要的。
我想正确的态度就是要记住老子的一句话：“福兮祸所伏”。世界上的事物总有两面性。大自然经过千百万年的演变，维持着相对平衡的形态。修建水利工程，特别是大型工程必然会打破平衡，引起一系列扰动，经若干年后再达到新的平衡。在扰动过程中，总是有得有失，天下没有尽善尽美的好事。问题是要科学、公正地评判是非得失，而且必须在长期和全局的立场上予以衡量。对“失”还要进行最大可能的消除或补偿。这就是水利工程师的责任。
必须反对本位主义和短期观点。现在要建工程都得先做“可行性研究”，但一般对工程效益总是反复论述，对副作用总是避重就轻。这是难免的，官员们要体现政绩；业务部门要发展自身；设计公司、施工商要揽活吃饭。要他们完全放弃地方、本位、近期观点也是过苛。只有上帝才考虑全面。这个上帝就是国家、政府和超脱的科学团体。
下面这些问题要特别重视：
修建防洪水库控制洪水时，下游不能无限制地侵占行洪空间。要认识到人不能消除洪水，必须学会与洪水共处，将必要的行洪空间留给洪水。
在解决工业、农业、城市生活需水时，不能“以需定供”敞开供应，不应低价、无偿供水。利用地下水必须保持长周期内抽取和回蓄的平衡，这是个大原则。在缺水地区，要维持一定的短缺压力，就是要实行高价供水，不要去“为民造福”。否则，大供水就意味着大浪费、大破坏、大污染。今天一些地区水资源被严重破坏，浪费水的社会习气得不到扭转，水利工程师在无意中也起了作用。来源：www.examda.com
不要认为通过工程把天然河道的径流调节到均匀下放，吃光喝干，就是最优方案。要认真研究一切副作用，必要时要泄放人工洪水，冲刷河床，形成瀑布急滩，要保证有一定水量返回大海。
建水利工程要和生态、环境、通航、旅游、文物等各部门协调，特别要重视污染问题。凡是水的污染未被处理、水的浪费未能解决的地方，原则上不应该再上开发性工程。
在干旱的内陆地区，不能任意蓄水、垦荒、栽树，搞人工绿洲。对大西北，只能适应自然条件，因势利导，保护改善环境，不要设想把它改造为千里塞外江南。“天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊”同样是必须保留的风光。
让我们记住“福兮祸所伏”这句至理名言，当然也应记住“祸兮福所倚”这句话。只要把过去的失误查清，从思想上、行动上、政策上有所改进，水利工程就能真正做到兴利除害，趋利避害，为民造福，在新世纪中还将以更大的规模开展，并取得新的成就。
第二个题目是坐飞机的哲学
如果有两架飞机，一架机龄很短，一架已超期服役，不久前还出过事故，您选坐哪一架呢，相信人们都容易作出选择。即使那架旧飞机的老板请了专家诊评，认为该机尚符合飞行条件，恐怕也不能改变您的决定，因为，坐旧飞机的风险性肯定较大。当然，如果任务紧急，又无其它手段，也只能乘坐旧飞机了。
水利工程中也存在“风险论”或“确定论”的认识问题。
很多年轻的工程师们总把工作看作是个“确定性”的问题。他们掌握现代化科技知识和手段，能进行复杂的分析计算试验，熟悉规程、规范和标准。但他们忽视了一点：许多基础性的资料、参数、假定、方法等都有相当的任意性，规范条文也只是已往经验的总结，不 存在绝对的正确性。
例如，在设计一座水坝时，我们无法查清地基中的一切情况，无法完全掌握材料的特性和反应，更无法预知建成后会遭遇什么样的洪水、会诱发多强烈的地震。举个例子，我们现在能对 拱坝在地震时的反应计算得很精确，连横缝的开合也可考虑，但一切结果都取决于所给的地震动过程，而这是不可知的。我们只能假设很多条过程线来做研究。在水工设计中，一定程度上还得依靠过去的经验和工程师的判断。所以，基于现代科学理论、通过现代手段分析试验、能满足规程和规范要求的设计在法理上是站得住的，但任何设计师都无权宣布他的设计没有风险。
我深感在水利工程的设计中，“确定论”的影响大了一些，这也许与学校教育有关。老师总是要学生求出一个确定的答案。有些领导还经常要求专家们下简单的结论，例如，“在这个坝址上能不能建高坝”，专家们也敢于做出确定的答案：“可以建多少米高的××坝。”对这样的问答，我总有些怀疑。随着科技发展和经济实力增强，不计风险与投入，似乎很难排除在某个坝址建坝的可能性，反过来说，不附加约束条件地肯定能够建坝也太简单了些。
事实上，不存在没有风险的设计或工程，只是风险性有高低，工程失事的后果有大小而已，这就要求决策者做全面衡量。仍以坐飞机为例，如果必须在最短时间内到达某地，其它交通工具都无法满足，机场上也只有一架飞机，该机又经过检定，那么乘坐这架飞机就是合理的决定。但如果并不存在这种紧迫需要，有很多交通手段或有很多架飞机可供选择，您又是携带全家男女登机，那么是否非得乘一架出过事的超龄飞机就值得深思了。
以坝址选择为例。如果我们要建一座兴利水库，有两个坝址可供考虑。甲坝址的地质条件差，附近有活断层，地震烈度高，但可获得较大库容，取得更多效益。乙坝址地质条件好，但位在上游，库容较小，应该选哪个方案呢。这个问题的本质是要在效益、代价和风险中进行平衡和选择。答案取决于具体条件，无一定之规。我们一定要弄清几个基本问题。例如，在效益比较方面，乙方案是否已不满足建库的基本要求，还是仅“相对较差”。在风险比较上，甲方案遭遇强震而溃坝的可能性到底多大，溃坝后果又如何。如果溃坝机率极低而且后果不严重（不死人或很少伤亡），工程风险问题在决策中就不必置于重要位置；相反情况，如垮坝要引起下游城镇毁灭、人民重大伤亡，风险问题就成为决策中的重大考虑因素。在这种比较中，没有绝对的标准，而是对效益和风险的权衡，技术经济比较也不是决定性因素。由于对风险的评估只能是个模糊概念，所以这类问题常难取得一致认识，最后的取舍往往取决于决策层的思维方式和协调结果。
第三个题目叫做服中药的哲学
我在幼时依靠吃中药治病，长大后就改看西医、服西药了。印象中，中医、中药有不少迷信落后成份，许多理论也不够科学，而西医要科学可信得多。西药的研制更为严密，一种药有一种药的特效与功能，分子构造式明确，连进入身体后怎么吸收、怎么排泄也清清楚楚，这岂是将树皮草根一锅煮的中药可比的。但现在我的认识有些变化。西药虽然科学，似乎总缺少点“综合”和“辩证”的精神。中医中药虽“不科学”，但它的许多原则如“辩证诊治”、“全面照顾”、“君臣相配”、“因人因情增减调整”等等，实有深意。把两者长处结合起来，定能达到新的境界。
水利工程中也会出现要服中药的情况。
例如，在设计大坝混凝土标号时，我们把坝体划分为几区，分区提出要求：强度、龄期、抗渗性、抗磨性、耐久性、坍落度、水灰比等，看上去很科学，但这样得出的结果是：有时相邻区的混凝土性能相差悬殊：“抗磨混凝土”全面开裂；为了抗渗，水泥用量极高，与其它要求极不相称等，这些都不合理，会产生不利后果。这都是吃了“迷信西药”的亏，不少人不是为了要降低胆固醇拼命采取措施，反而把身体搞垮了吗。
再举个拱坝优化的例子，这里也有两种认识。按西医路线，首先建立一个目标函数（例如取为拱坝总体积或总造价），再确定拱坝设计和施工中必须满足的一些条件（称为约束条件），然后建立一个可描述拱坝体型的数学模式，其中含有若干设计变量，改变这些变量，可以得出不同的拱坝体型。最后运用数学规划方法，寻求一组能满足所有约束条件而使目标函数取最小值的设计变量，就找到了最优方案。其思路和技术路线是无可非议的，但有时优化得出的断面并不合理，而且视假定不同优化结果也不同，并无一个绝对最优解。其次，目标函数除了追求最小工程量外是否还应考虑点什么，这就出现多目标优化问题。例如，使工程量V和工程安全性K同时达到最合适状态。一般讲，随着V的增加K也增加，V和K之间的关系可以画成一条曲线，在K大于最低安全系数和V小于最大容许工程量之间的这一段是可行域，问题在于如何把性质不同的因素综合为一，来选出一个最优解。经济性和安全性毕竟不是同一性质的问题。再探究下去，所谓工程的安全性K又用什么衡量，难以找到一个合理、公认的评价指标啊。简单的数学寻优道路就走不通，这似乎是一个“模糊综合评价决策”问题，也许要根据大量分析计算结果开个会来决策，这就有些煎中药的意味了。
在论证三峡工程的可行性时，曾由加拿大的著名水电咨询公司在世界银行指导下进行独立的论证。我与加拿大专家相处几年，深感其水平很高，经验丰富，而且办事有效率、“科学化”，受益良多。但也感到他们在取舍、决策时过分重视经济效益分析，属典型的“西医”学派。建水利工程当然要讲究投入产出问题，但工程效益既有具体经济效益，也有社会效益。“减少城市和人民被淹的可能性”、“解除人们心理压力”、“保护珍稀物种”之类的效益，怎么能化成美元计算呢。加方专家主张减少三峡水库防洪库容，在遭遇特大洪水时让库区人民临时逃洪，事后补偿，这样可减轻移民压力，经济上也是有利的。其实，我们最初设想的就是这个方案，但在深入论证后，存在许多较难解决的问题（如逃洪区能否进行建设、如何发展、临时逃洪会不会死人……），最终认为，根据国情民意不宜采用。在交流中，加方专家很难理解和接受我们的看法。最后我只能说：“你们的分析很科学精确，但我们做决策时还得考虑更多的因素，要综合协调，好比用中药治病，得全面考虑病人情况，增减药味和用量。”加方专家组长听后苦笑说：“我干了一辈子技术工作，你却要我喝一服中国汤药！”也许这就是东西方文化的微妙区别吧。
