超级工程概论

胡文瑞

中业于东北石油大学，中国工程院院士，教授级高级工程师，博士生导师，国务院有突出贡献专家，第十届全国人民代表大会代表，中国共产党第十六次全国代表大会代表。曾任长庆石油勘探局局长、长庆油田公司总经理、中国石油专业公司总经理、中国石油天然气股份有限公司副总裁、中国石油企业协会会长、中国矿联合会副会长、中国石油和化学工业联合会副会长、中国企业技术创新斤委员会副主任委员、中国工程院工程管理学部第七届主任。全国企业现代化管理创新成果审定委员会主任。全国五一劳动奖章获得者。主要研究方向是非常规油气肋探开发、新能源、工程管理与造物实践。

王基铭

毕业于华东化工学院，中国工程院院士，教授级高级工程师，博士生导师，炼油、石油化工及工程管理专家。曾任上海石化董事长，上海赛科石油化工有限责任公司董事长，中国石油化工集团有限公司副总经理，中国石油化工股份有限公司副董事长、总裁，中国可持续发展工商理事会执行理事长，中国工程院工程管理学部第五届主任，第十届、第十一届全国政协委员。现任华东理工大学理事会名誉理事长、中国石油化工集团有限公司科学技术委员会顾问、中国企业联合会特邀副会长中国可持续发展工商理事会会长。中国石化大型装备国产化的杰出推动者和重大贡献者。主要研究方向是炼油化工产业智能化和煤化工产业化。

刘合

毕业于大庆石油学院，中国工程院院士，教授级高级工程师，博士生导师，能源与矿业工程管理专家。曾任大庆油田副总工程师和中国石油勘探开发研究院副总工程师。现任国家油气战略研究中心副主任、国际石油工程师协会(SPE)专家咨询委员会委员、国际燃气联盟(IGU)执委。国家科技进步奖特等奖(1项)、二等奖(4项)，国家技术发明奖二等奖(1项)获得者;光华工程科技奖、孙越崎能源大奖获得者。主要研究方向是采油工程技术及装备研发、工程管理创新与实践。

唐立新

毕业于东北大学，中国工程院院士，IEEE Fellow，教授，博士生导师。现为东北大学副校长，第十四届全国人民代表大会代表、东北大学控制科学与工程(工业自动化)国家一级重点学科负责人、智能工业数据解析与优化教育部重点实验室主任、工业智能与系统优化国家级前沿科学中心主任和首席科学家。兼任国务院学位委员会第八届控制科学与工程学科评议组成员、教育部科学技术委员会人工智能与区块链技术专业委员会副主任、国家工业互联网战略咨询专家委员会委员、中国金属学会副理事长、中国运筹学会副理事长兼智能工业数据解析与优化专业委员会主任。2017年获全国五一劳动奖章。主要研究方向为工业智能与系统优化理论方法。

总序 

前言 

第1章 概述 002 

第2章 定义、特征与分类 008 

2.1 定义 009 

2.1.1 工程概念 009 

2.1.2 超级工程表述 010 

2.1.3 超级工程定义 011 

2.2 特征 012 

2.2.1 主体特征 014 

2.2.2 一般特征 022 

2.3 分类 026 

2.3.1 一般工程分类 027 

2.3.2 超级工程分类 028 

第3章 筛选标准与选取方法 034 

3.1 选取原则 035 

3.1.1 超大 035 

3.1.2 地标 036 

3.1.3 第一 036 

3.1.4 独特 036 

3.1.5 引领 036 

3.2 筛选标准 037 

3.2.1 标准确定 037 

3.2.2 具体标准 038 

3.3 投资折算 040 

3.3.1 重置成本法 040 

3.3.2 折现法 041 

3.3.3 比例估价法 041 

3.3.4 米价法 042 

3.4 选取流程 043 

3.5 选取方法 044 

3.5.1 认可法 044 

3.5.2 推荐法 045 

3.5.3 层次分析法 045 

3.5.4 打分法 050 

3.5.5 论证法 051 

3.6选取结果 051 

3.6.1.中国古代超级工程排行榜 051 

3.6.2 中国近现代超级工程排行榜 059 

3.6.3 世界古代超级工程排行榜 079 

3.6.4 世界近现代超级工程排行榜 087 

第4章 分布与演化 100 

4.1 分布 101 

4.1.1 地理分布 101 

4.1.2 时间分布 116 

4.1.3 行业分布 120 

4.2 演化 123 

4.2.1 关键要素演化 123 

4.2.2 地理变迁演化 127 

4.2.3 年代时间演化 137 

4.2.4 科学技术演化 139 

4.2.5 造物关联演化 148 

第5章 发展动力分析 160 

5.1 发展过程特征 161 

5.1.1 遗传与变异 162 

5.1.2 进化与退化 163 

5.1.3 新生与灭绝 163 

5.1.4 选择与适应 163 

5.2 演化动力学模型构建 164 

5.2.1 传统动力学模型 164 

5.2.2 动态多目标动力学模型 165 

5.3 外部效应分析 167 

5.3.1 政治环境 169 

5.3.2 社会环境 170 

5.3.3 经济环境 170 

5.3.4 文化环境 171 

5.4 动力分析 171 

5.4.1 社会需求拉动了超级工程 171 

5.4.2 经济发展推动了超级工程 172 

5.4.3 科学技术支撑了超级工程 172 

第6章 案例分析 176 

6.1 案例撰写模板 177 

6.1.1 工程简介模板 177 

6.1.2 工程背景模板 178 

6.1.3 工程价值模板 179 

6.1.4 工程启示模板 179 

6.2 撰写要点 180 

6.2.1 总体撰写要求 181 

6.2.2 工程简介撰写要求 182 

6.2.3 工程背景撰写要求 182 

6.2.4 工程价值撰写要求 183 

6.2.5 工程启示撰写要求 183 

6.3 典型案例分析 183 

6.3.1 石峁遗址 183 

6.3.2 万里长城 191 

6.3.3 都江堰 199 

6.3.4 港珠澳大桥 206 

6.3.5 青藏铁路 213 

6.3.6 西电东送工程 221 

6.3.7 埃及金字塔 228 

6.3.8 古巴比伦空中花园 236 

6.3.9 摩索拉斯陵墓 242 

6.3.10 圣保罗大教堂 247 

6.3.11 西伯利亚大铁路 253 

6.3.12 荷兰三角洲工程 258 

第7章 价值评估 268 

7.1 政治价值评估 269 

7.1.1 国家安全的价值 270 

7.1.2 国际影响的价值 270 

7.1.3 国内政治稳定的价值 271 

7.2 社会价值评估 271 

7.2.1 改善社会环境 271 

7.2.2 促进区域发展 272 

7.3 经济价值评估 272 

7.3.1 带动作用 272 

7.3.2 辐射作用 272 

7.3.3 推动作用 273 

7.4 生态价值评估 273 

7.4.1 观念转变 273 

7.4.2 价值体现 274 

7.5 科学价值评估 275 

7.5.1 飞行力学 276 

7.5.2 材料学 277 

7.5.3 管理运筹学 277 

7.5.4 高能物理 278 

7.6 技术价值评估 279 

7.6.1 共性关键技术 280 

7.6.2 世界领-技术 281 

7.7 文化价值评估 283 

7.7.1 民族文化 284 

7.7.2 地域文化 284 

7.7.3 艺术文化 284 

7.7.4 美学文化 285 

7.7.5 时代文化 285 

第8章 建造与运维 288 

8.1 决策 289 

8.1.1 决策特点 289 

8.1.2 可行性研究论证 292 

8.1.3 决策风险与应对 294 

8.2 设计 297 

8.2.1 总体设计重点关注的问题 298 

8.2.2 初步设计重点关注的问题 298 

8.2.3 施工图设计阶段重点关注的问题 300 

8.3 建设 300 

8.3.1 建设管理要求 300 

8.3.2 施工建设计划的制订 301 

8.3.3 施工中的控制管理 303 

8.3.4 验收与交付 304 

8.4 运维 306 

8.4.1 运维体制与机制 306 

8.4.2 运行管理 309 

8.4.3 效益实现 309 

第9章 认识与启示 312 

9.1 从工程认识论视角认识超级工程 313 

9.1.1 从解决区域发展问题向回应人类重大问题转变 313 

9.1.2 从工程本体论向工程生态论的认知转变 314 

9.1.3 以工程归属评价向工程意义考察的价值转变 314 

9.2 从工程方法论视角认识超级工程 315 

9.2.1 经验法 315 

9.2.2 理性处理法 316 

9.2.3 经验法+理性法 316 

9.2.4 有限理性法+均衡法 316 

9.3 从工程本体论视角认识超级工程 317 

9.3.1 集成性 317 

9.3.2 技术集成体 318 

9.3.3 系统集成方法 318 

9.4 从工程价值论视角认识超级工程 318 

9.4.1 价值体系的多维性 319 

9.4.2 价值评估的合理性 319 

9.5 从工程美学视角认识超级工程 320 

9.5.1 统一 320 

9.5.2 和谐 322 

9.5.3 风格 324 

9.5.4 对称 325 

9.6 从伦理视角认识超级工程 327 

9.6.1 伦理观 327 

9.6.2 伦理责任 328 

9.6.3 伦理原则 328 

9.7 超级工程的哲学与管理启示 329 

9.7.1 哲学启示 330 

9.7.2 管理启示 337 

第10章 发展规律与趋势 346 

10.1 从需求看发展规律与趋势 347 

10.1.1 满足社会发展的需求 347 

10.1.2 满足人类精神文明的需求 348 

10.1.3 满足世界各国国防安全的需求 349 

10.1.4 满足区域经济可持续发展的需求 350 

10.1.5 满足太空探索的需求 351 

10.2 从演化看发展规律与趋势 351 

10.2.1 基于所处时代的政治需要 352 

10.2.2 科技进步的巨大推动作用 353 

10.2.3 规模、技术、功能是演化的体现形式 354 

10.2.4 未来超级工程的重点地区与领域 355 

10.3 从社会看发展规律与趋势 356 

10.3.1 满足国家和人民重大需求 356 

10.3.2 遵循创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念 357 

10.3.3 以人为本、科学高效的工程管理 358 

10.3.4 成为培育未来人才的重要摇篮 359 

10.4 从行业看发展规律与趋势 360 

10.4.1 能源行业 361 

10.4.2 水利行业 362 

10.4.3 建筑行业 364 

10.4.4 信息通信行业 365 

10.5 从技术看发展规律与趋势 366 

10.5.1 技术运用转向引导未来科技发展 367 

10.5.2 综合性、多功能的跨学科集成技术开发 367 

10.5.3 “全生命周期”综合决策 368 

10.5.4 设计、建设与人工智能等信息技术全方位融合 368 

10.5.5 材料的发展日趋活跃 369 

10.5.6 工程技术形成集成共生态 369 

10.5.7 行业技术与工程技术的颠覆创新 369 

10.5.8 科学技术化—技术科学化—工程产业化的未来导向 370 

10.6 从效益看发展规律与趋势 371 

10.6.1 古代超级工程的效益体现 371 

10.6.2 近现代超级工程的效益体现 372 

10.6.3 从效益看未来超级工程的发展 373 

参考文献 375 

总后记 404 

插图 

1 中国古代超级工程排行榜地理分布图 

2 中国近现代超级工程排行榜地理分布图 

3 世界古代超级工程排行榜地理分布图 

4 世界近现代超级工程排行榜地理分布图 

5 中国古代超级工程排行榜历史年代时间轴图 

6 中国近现代超级工程排行榜历史年代时间轴图 

7 世界古代超级工程排行榜历史年代时间轴图 

8 世界近现代超级工程排行榜历史年代时间轴图

第1章概述

工程是人类为改善自身的生存、生活和生产条件进行的各类造物活动。超级工程是指一类对自然环境、社会发展和人类未来产生特别重大影响的工程。超级工程建设规模大、技术要求高、时间跨度长、参与人员多、决策流程复杂，代表着其所处时代最先进的科学技术和生产力。超级工程的实施具有系统性、综合性和复杂性等显著特征，在战略决策、系统论证、技术方案、组织协调、工程施工、项目交付等各方面均面临巨大挑战，需要在科学、技术、管理等各层面实现大批量和大尺度的创新。从古至今，世界上有许多超级工程，中国古有万里长城、都江堰和赵州桥等，今有载人航天、大庆油田、三峡大坝、青藏铁路、西气东输、南水北调、港珠澳大桥和大兴国际机场等;国外有美国的胡佛大坝、金门大桥、阿波罗登月、曼哈顿计划，英国的英吉利海峡隧道，法国的卢浮宫，这些都是超级工程的典型代表。

超级工程研究受到世界范围内研究机构及学者的高度重视，例如在《牛津超级工程项目管理手册》中提到，超级工程是大型且复杂的商业冒险，通常耗资10亿美元甚至更多，需要多年的时间来开发和建设，涉及多个公共和私人利益相关者，具有重要的转型作用，并影响数百万人。然而10亿美元不是超级工程的限制因素，一般的定义是“超级工程是临时性的巨大项目，其特点是具有巨大的投资计划，巨大的复杂性，以及对经济、环境和社会的长期影响”。根据欧洲科技合作组织(由德国、英国、意大利等众多学者组成的学术联盟)的研究，超级工程的特点是“极端复杂(无论是技术方面还是组织方面)但长期不产生效益”。由于对社会、环境和经济的巨大影响及高成本，且受到公众的广泛关注，超级工程也可以被定义为“以物理形式存在，非常昂贵和公用的工程举措”。

……

本书以古今中外人类历史上重要的“超级工程”为对象，分析超级工程的建设背景、建设周期、实施运行、科技创新等内容，揭示超级工程的重要内涵，分析超级工程的共性特征与重要经验，阐述超级工程的演化过程和迁移路径，梳理超级工程与科学、技术、社会、管理、经济、生态的重要关系，总结超级工程的重要价值和启示，探讨发展规律和趋势，为国家未来重大战略工程决策提供依据与支持。