趙 敏,黃川友,甘 蓉

(四川大學(xué)水利水電學(xué)院,四川 成都 610065)

TRIZ理論在水資源可持續(xù)利用中的應(yīng)用

趙 敏,黃川友,甘 蓉

(四川大學(xué)水利水電學(xué)院,四川 成都 610065)

將TRIZ理論中的沖突解決原理應(yīng)用于水資源可持續(xù)利用研究,通過建立并定義水資源單元、生態(tài)環(huán)境單元、經(jīng)濟單元、人力資源管理單元、技術(shù)創(chuàng)新單元的矩陣元素,尋找各單元間的沖突并建立沖突矩陣,以西藏林芝地區(qū)水資源可持續(xù)利用為例,根據(jù)TRIZ理論中40個創(chuàng)新原理重新定義矩陣元素,并進(jìn)行論證分析,找到解決該地區(qū)水資源可持續(xù)利用問題的方案。

TRIZ理論;沖突;水資源;可持續(xù)利用

水資源是人類生存發(fā)展不可或缺的自然資源。時空分布不均勻和人口數(shù)量劇增造成了水資源短缺,人類不合理的開發(fā)利用致使水資源遭受破壞與污染,由水資源問題引起的環(huán)境生態(tài)及社會經(jīng)濟問題也日益嚴(yán)重。因此,探討水資源可持續(xù)利用問題具有重要意義。

1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)主席Brundtland 夫人在世界環(huán)境與發(fā)展委員會上所作的題為“我們共同的未來”的報告中提出了“可持續(xù)發(fā)展”概念[1],其實質(zhì)是處理好人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟的關(guān)系，促進(jìn)其協(xié)調(diào)發(fā)展。水資源是生態(tài)環(huán)境維持正常狀態(tài)的基礎(chǔ)條件,也是經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。水資源可持續(xù)利用的目標(biāo)是根據(jù)可持續(xù)發(fā)展理論,依托生態(tài)和經(jīng)濟系統(tǒng),支持和維護(hù)自然與社會的可持續(xù)發(fā)展,其中心任務(wù)是開發(fā)利用水資源、保護(hù)環(huán)境、發(fā)展經(jīng)濟,永續(xù)地滿足當(dāng)代人和后代人用水的需要[3]。

水資源的可持續(xù)利用涉及生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟領(lǐng)域,人類既希望有充足的水資源保證社會經(jīng)濟發(fā)展，又希望有良好的生態(tài)環(huán)境,在這個進(jìn)程中解決水資源在可持續(xù)利用中存在的沖突問題具有重要意義。筆者利用TRIZ理論中的沖突解決原理，分析水資源利用中存在的沖突并獲取相應(yīng)的解決方案,為水資源的可持續(xù)利用提供一定的參考。

1 TRIZ理論

1.1 介紹

TRIZ(俄文字母對應(yīng)的拉丁字母縮寫)譯為解決發(fā)明創(chuàng)造問題的理論,是由前蘇聯(lián)G. S. Altshuller自1946年開始研究并領(lǐng)導(dǎo)前蘇聯(lián)的研究機構(gòu)、大學(xué)和企業(yè)組成的研究團(tuán)體分析了世界近250萬份高水平發(fā)明專利創(chuàng)造出來的理論體系。TRIZ理論的主要內(nèi)容包括產(chǎn)品進(jìn)化理論、分析、沖突解決原理、物質(zhì)場分析、效應(yīng)、發(fā)明問題解決算法ARIZ等[4]。

20世紀(jì)90年代末,TRIZ理論從前蘇聯(lián)傳播到歐洲、美國、日本、韓國等地。該理論廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域,用來解決各種沖突問題,為工程技術(shù)的發(fā)展與提升做出了很大貢獻(xiàn)。世界上許多成功的公司，如福特、三星、西門子等，都利用TRIZ理論來進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新并創(chuàng)造了可觀的收益。TRIZ作為一種在技術(shù)領(lǐng)域被學(xué)界高度認(rèn)可的創(chuàng)新方法,在近年來也逐漸被應(yīng)用到管理領(lǐng)域[5]。程文亮等[6]利用 TRIZ 理論在管理創(chuàng)新體系框架開展研究,推動了管理領(lǐng)域的創(chuàng)新?！胺堑洹逼陂g,新加坡研究人員利用TRIZ理論提出了預(yù)防、檢測和治療疾病的方法與措施,該國政府采用后收到非常好的防治效果。目前,TRIZ理論的應(yīng)用范圍已經(jīng)由工程技術(shù)領(lǐng)域拓展到自然、社會、管理、教育、生物等領(lǐng)域。

1.2 TRIZ問題的解決方法

TRIZ理論中,技術(shù)沖突解決問題的途徑一般為:分析問題,把待解決的問題轉(zhuǎn)化為技術(shù)沖突,構(gòu)建沖突矩陣后,針對問題模型,找到39個通用工程參數(shù)、40條發(fā)明原理或根據(jù)這些創(chuàng)新原理重新定義可行的方案,將其應(yīng)用到問題中并確定最終的解決方案。

技術(shù)沖突是指一個作用同時導(dǎo)致有用和有害兩種效果,也可指有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致一個或多個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞,主要表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的沖突,如系統(tǒng)A得到改善導(dǎo)致系統(tǒng)B變得更差。在工程技術(shù)領(lǐng)域,TRIZ理論提出由39個通用工程參數(shù)來描述技術(shù)沖突。

解決技術(shù)沖突主要依賴于沖突矩陣的建立及沖突解決原理的提出。沖突矩陣是一個40行40列的矩陣,第一行表示沖突中受到惡化的39個通用工程參數(shù),第一列表示沖突中希望改善的39個工程參數(shù),剩余的39行39列的矩陣則表示解決沖突的方案。

2 TRIZ理論的應(yīng)用

2.1 水資源可持續(xù)利用研究中的沖突解決過程

圖1 水資源的可持續(xù)利用中沖突解決過程

將TRIZ理論應(yīng)用于水資源的可持續(xù)利用研究,根據(jù)TRIZ理論技術(shù)沖突解決過程(圖1)，進(jìn)行水資源可持續(xù)利用研究,具體過程如下:

步驟1：在水資源系統(tǒng)中選擇水資源單元、生態(tài)環(huán)境單元、經(jīng)濟單元、人力資源管理單元、技術(shù)創(chuàng)新單元5個參數(shù)單元作為需要優(yōu)化的參數(shù)單元,組建沖突矩陣;

步驟2：找出各參數(shù)單元存在的沖突,確定改善單元及惡化單元,建立一個6行6列的矩陣;

步驟3：選擇40條發(fā)明創(chuàng)造原理中合適原理重新定義作為每個單元的矩陣元素;

步驟4：尋找解決各個沖突的創(chuàng)新原理,查找創(chuàng)新原理的詳解并應(yīng)用到具體問題中;

步驟5：通常選定的發(fā)明理論往往有多個,盡可能地把所選定的原理都應(yīng)用到解決矛盾沖突中,然后判斷所確定的解決方案是否能解決實際問題。若能解決實際問題,則該解決方案作為最終解決方案;若所有可能的解決方法都不滿足,則返回步驟2,重新尋找沖突、定義矩陣元素以不斷優(yōu)化整個沖突解決過程,直至能解決實際問題,確定最終方案為止。

2.2 參數(shù)單元沖突解決原理的定義

為解決5個參數(shù)單元間存在的沖突,筆者選擇40條發(fā)明創(chuàng)造原理中合適原理重新定義作為每個單元的矩陣元素,具體見表1。

2.3 水資源可持續(xù)利用沖突矩陣的建立

根據(jù)2.1水資源可持續(xù)利用沖突解決過程,從表1中選取矩陣元素，經(jīng)5個步驟進(jìn)行選取后得到?jīng)_突矩陣(表2),沖突矩陣第一行表明受惡化的參數(shù)單元,第一列表明希望改善的參數(shù)單元,兩個單元行與列交叉處對應(yīng)的矩陣元素為推薦解決沖突可采用的發(fā)明原理序號。

3 研究實例

以西藏林芝地區(qū)為例,林芝地區(qū)位于印度阿薩姆平原與青藏高原的過渡地帶,該地區(qū)氣候類型較多,垂直變化懸殊,且林業(yè)資源、水資源、動植物資源都及其豐富,被譽為“西藏的江南”。根據(jù)《林芝地區(qū)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》,規(guī)劃一方面要求該地區(qū)繼續(xù)發(fā)展經(jīng)濟,另一方面需加強生態(tài)保護(hù)與建設(shè)。如何在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的條件下大力發(fā)展經(jīng)濟,經(jīng)濟單元和生態(tài)環(huán)境單元之間產(chǎn)生了沖突。

表1 參數(shù)單元矩陣元素定義

表2 水資源可持續(xù)利用沖突矩陣

根據(jù)2.1中TRIZ理論技術(shù)沖突在水資源可持續(xù)利用研究中的應(yīng)用過程,經(jīng)過步驟1至步驟5的篩選,最終確定了表2中的矩陣元素,采用生態(tài)環(huán)境單元惡化情況下希望改善經(jīng)濟單元、經(jīng)濟單元惡化情況下希望改善生態(tài)環(huán)境單元兩方面矩陣元素結(jié)合,提出的解決方案為創(chuàng)新原理序號1、3、6、8、9、10、15、20、23、24、25、27、34對應(yīng)的方案。

方案1：進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃。林芝地區(qū)已編制《林芝生態(tài)地區(qū)建設(shè)規(guī)劃》(2009—2020年)。

方案3：建立特殊生態(tài)保護(hù)區(qū)。林芝地區(qū)已建立以下自然保護(hù)區(qū):雅魯藏布大峽谷國家級自然保護(hù)區(qū)、察隅慈巴溝國家級自然保護(hù)區(qū)、西藏工布自然保護(hù)區(qū),主要保護(hù)珍稀動植物及生態(tài)系統(tǒng),同時還建立了濕地保護(hù)區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園等。

方案6：防止水土流失、創(chuàng)造景觀等。林芝地區(qū)除了現(xiàn)有劃定的自然保護(hù)區(qū)、濕地保護(hù)區(qū)外,可根據(jù)實地情況保護(hù)其他特殊生態(tài)環(huán)境,同時也可以打造寶貴的旅游資源。

方案8：避開風(fēng)險投資。林芝地區(qū)目前主要發(fā)展特色農(nóng)牧業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、藏藥業(yè),有序發(fā)展水電能源工業(yè),避開發(fā)展重度污染環(huán)境的產(chǎn)業(yè),以減少或者避開破壞生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險投資。

方案9：用綠色GDP代替單純的GDP。過去為了GDP的增長,以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價,建議以后將生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣考慮到GDP的增長中。

方案10：設(shè)置生態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。在林芝地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展過程中,根據(jù)生態(tài)環(huán)境容量設(shè)置生態(tài)預(yù)警系統(tǒng),生態(tài)環(huán)境在還未受到破壞時就禁止過度利用,達(dá)到預(yù)先保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求。

方案15：根據(jù)各種動態(tài)信息決定投資項目。在林芝地區(qū)如需發(fā)展水電,需考慮到當(dāng)?shù)氐乃?、地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等,搜集各類信息后,對可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行評估，再決定是否投資。

方案20：加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)。良好的生態(tài)環(huán)境才能夠吸引投資者進(jìn)入林芝地區(qū),才能發(fā)展林芝經(jīng)濟。

方案23：在生態(tài)環(huán)境方面加強對生態(tài)環(huán)境的監(jiān)督。林芝地區(qū)除了設(shè)立各種保護(hù)區(qū)外,同時逐步完善水資源監(jiān)測體系、地質(zhì)監(jiān)測體系,加大小流域綜合治理,以加強對生態(tài)環(huán)境的監(jiān)督;在經(jīng)濟方面做好數(shù)據(jù)調(diào)查并反饋信息,調(diào)查林芝地區(qū)歷年水資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等與經(jīng)濟發(fā)展之間數(shù)據(jù)情況,制定相關(guān)年鑒等資料。

方案24：發(fā)展相關(guān)的經(jīng)濟服務(wù)行業(yè)。林芝地區(qū)可設(shè)立專門的投資咨詢公司,主要針對林芝地區(qū)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè),方便外來企業(yè)進(jìn)行投資。

方案25：生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造商業(yè)價值。林芝依據(jù)現(xiàn)有的生態(tài)資源,大力發(fā)展旅游業(yè),打響雅魯藏布江大峽谷這一核心品牌;做大做強巴松措、易貢國家地質(zhì)公園、波密冰川群、烈山古墓群、色季拉國家級森林公園5大景區(qū)。

方案27：投資低損耗高回報產(chǎn)業(yè)。對于進(jìn)駐林芝地區(qū)的投資企業(yè),投資方優(yōu)先考慮生態(tài)環(huán)境損害小、回報率大的產(chǎn)業(yè)。

方案34：對惡化的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。對已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理,必要時制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的法律法規(guī)。

根據(jù)上述沖突解決方案,部分方案林芝地區(qū)已經(jīng)實施,其余方案是為解決林芝地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境沖突問題時提供參考。水資源可持續(xù)利用中劃分的5個單元之間沖突問題的解決方案可以不斷地創(chuàng)新和完善,從而使得TRIZ理論在水資源可持續(xù)利用研究中更加成熟。

4 研究意義

目前,在水資源可持續(xù)利用領(lǐng)域研究的主要方向是水資源可持續(xù)利用評價的方法,常用的方法有模糊集理論方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論方法、灰色系統(tǒng)理論法、數(shù)理統(tǒng)計方法等[8]。這些方法大多數(shù)是通過建立水資源可持續(xù)利用的指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn),提出具體的評價指標(biāo)和等級標(biāo)準(zhǔn),最終判斷水資源是否處于可持續(xù)利用的狀態(tài)。水資源可持續(xù)利用評價方法的應(yīng)用都基于大量現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和復(fù)雜的計算過程,方法的應(yīng)用在各區(qū)域也有差異,如何選擇合適的評價指標(biāo)、評價方法是一個需要深入研究的問題,在整個研究領(lǐng)域還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或者達(dá)成共識。

筆者將TRIZ理論應(yīng)用于水資源可持續(xù)發(fā)展利用研究中,與以上研究的不同點在于雖然建立了相似的系統(tǒng)體系,但不是對水資源可持續(xù)利用進(jìn)行評價,也不需要具體的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行定量分析,而是通過對水資源可持續(xù)利用中存在的沖突定性進(jìn)行宏觀地分析,進(jìn)而通過矩陣給出具體的可參考的方法來指導(dǎo)一個區(qū)域的水資源可持續(xù)發(fā)展利用。這個研究方法具有廣泛的適用性,每個區(qū)域水資源可持續(xù)利用中可能存在的沖突側(cè)重點不一樣,但是都能參照本文方法來進(jìn)行分析,靈活選擇其中一種或者多種方法或者結(jié)合實際情況創(chuàng)新出其他方法來解決問題。

本文的研究的目的是使區(qū)域能達(dá)到水資源可持續(xù)發(fā)展利用,不僅立足于現(xiàn)狀,而且適用于該地區(qū)將來可能出現(xiàn)問題的解決,提前避免區(qū)域可持續(xù)發(fā)展利用中可能出現(xiàn)的問題或者減緩已存在的問題。

5 結(jié) 語

將TRIZ理論引入到水資源可持續(xù)利用研究中,采用TRIZ理論的沖突矩陣及重新定義40個發(fā)明創(chuàng)新原理進(jìn)行水資源可持續(xù)利用研究。TRIZ理論本身涵蓋的內(nèi)容較多,是一種創(chuàng)新理論。因此,對于TRIZ理論中其他研究內(nèi)容,如物質(zhì)場分析、ARIZ、76個標(biāo)準(zhǔn)解和知識效應(yīng)庫等都有較大的研究意義,如能將其運用于水資源可持續(xù)利用的研究中,勢必能推動水資源可持續(xù)利用的發(fā)展。

水資源可持續(xù)利用的實現(xiàn)需要水資源系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、社會經(jīng)濟復(fù)合系統(tǒng)等的協(xié)調(diào)發(fā)展。本文選取參數(shù)單元時所涉及的資源、經(jīng)濟、社會各方面之間的沖突都極其復(fù)雜,未必能準(zhǔn)確地反應(yīng)各參數(shù)單元間的沖突問題。此外,通過40個發(fā)明創(chuàng)新原理所確定的解決沖突方案可能不夠全面,有待進(jìn)一步的分析研究。

[1] World Commission on Environment and Development. Our common future [M].New York:Oxford University Press,1987:3-15.[2] 夏軍.可持續(xù)水資源管理：理論·方法·應(yīng)用[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:12-16.

[3] 馮尚友,劉國全.水資源持續(xù)利用的框架[J]. 水科學(xué)進(jìn)展,1997,8(4):301-307.(FENG Shangyou,LIU Guoquan.A holistic framework for sustaining water resources utilization [J].Advances in Water Science,1997,8(4):301-307.(in Chinese))

[4] 徐起.TRIZ創(chuàng)新理論實用指南[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社,2011:2-16.

[5] 程文亮.基于TRIZ創(chuàng)新理論的戰(zhàn)略定位沖突解決矩陣研究 [J].科技管理研究,2011(24):159-164.(CHENG Wenliang.The matrix of strategic positioning for the conflict resolution based on TRIZ[J].Science and Technology Management Research,2011(24):159-164.(in Chinese))

[6] 程文亮,程志華,張東生.基于TRIZ的管理創(chuàng)新體系框架研究[J].科技管理研究,2011(2):23-57.(CHENG Wenliang, CHENG Zhihua, ZHANG Dongsheng.System framework of managerial innovation research based on TRIZ[J].Science and Technology Management Research,2011(2):23-57.(in Chinese))

[7] ZHANG Jing. Research on developing environmental protection industry based on TRIZ theory[J]. Procedia Environmental Sciences, 2010, 2:1326-1334.

[8] 尹志杰,管玉卉,胡曉雪.區(qū)域水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)評價的集對分析模型[J].水資源保護(hù),2010,26(4):28-33.(YIN Zhijie, GUAN Yuhui, HU Xiaoxue.Set pair analysis model for assessment of regional water resources sustainable utilization system [J].Water Resources Protection,2010,26(4):28-33.(in Chinese))

Application of TRIZ theory in research of sustainable utilization of water resource

ZHAO Min，HUANG Chuanyou，GAN Rong

(CollegeofWaterResourcesandHydropower,SichuanUniversity,Chengdu610065 ,China)

The author of this paper chose the conflict solving principle in the TRIZ theory to apply in the research of sustainable utilization of water resources, and set up and defined such five general parameter units as water resource unit, ecological environment unit, economic unit, human resource management unit, and technological innovation unit to find the conflicts between those units and establish a conflict matrix. Taking the sustainable utilization of water resources in Ningtri, Tibet as an example, the author redefined the matrix elements according to 40 innovation principles in the TRIZ theory, and found a solution to the problems of sustainable utilization of water resources in Ningtri, Tibet.

TRIZ theory; conflict; water resource; sustainable utilization

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.02.007

趙敏(1990—),女,助理工程師,碩士研究生,主要從事水環(huán)境資源開發(fā)利用與保護(hù)研究。E-mail:zhao_scu@qq.com

TV213.4

A

1004-6933(2015)02-0036-04

2014-10-29 編輯：徐 娟)