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摘要 大型基础设施的可持续性研究 管理科学与工程专业硕士研究生毛晔指导教师：张星副教授 摘要 交通、能源、水利等大型基础设施为生产和生活提供基本条件，是国家和地区生 存和发展的基础，在国民经济中具有非常重要的地位。因此，其可持续性问题是非常 值得研究的。 本文首先建立了基于时间维、领域维和影响维的大型基础设施可持续性研究的三 维框架。时间维反映了基础设旌在短期、中长期和未来的发展历程；领域维是指基础 设施的可持续性涉及经济、技术、环境等多个领域；而影响维则涵盖了基础设施的建 造运营与社会政治、经济、文化以及自然环境之间的相互影响。 论文着重分析了可持续大型基础设施所具有的可建造性、可维护性和适应性特 点，以及影响大型基础设施可持续性的经济、技术、管理、社会和环境等五大因素。 论文提出把可持续性作为基础设施投资决策的一个重要依据，并在分析了大型基 础设施具有灰色系统特征的基础上。依据灰色系统理论，将灰局势决策方法应用到大 型基础设施投资决策中，实现对诸多可持续性影响因素的量化处理，为决策者提供定 量依据。 最后对正在进行拓宽改造的沪宁高速公路进行实证研究。 关键词：大型基础设施可持续性三维模型灰局势决策 东南大学硕士学位论文 r e s e a r c ho ns u s t a i n a b i l i t yo f l a r g ei n f r a s t r u c t u r e g r a d u a t es t u d e n t ：m a oy e i n s t r u c t o r ：a s s o c i a t ep r o f z h a n gx i n g a b s t r a c t l a r g ei n f r a s t n l c m r e ，s u c h a s t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m sa n dw a t e rc o n s e r v a n c i e s ，i s n e e d e df o rt h eb a s i cf u n c t i o n i n go fac o m m u n i t yo rs o c i e t y t h r e ed i m e n s i o n a l i t ym o d e lo fs u s t a i n a b l el a r g ei n f r a s t r u c t u r e i n c l u d i n gt i m e ， c a t e g o r ya n di n f l u e n c ei se s t a b l i s h e di nt h i sp a p e r d i m e n s i o n a l i t yo ft i m ee x p r e s s e st h e p r o c e s so fd e v e l o p m e n tw h i l ed i m e n s i o n a l i t yo fc a t e g o r ym e a n st h a tt h e s u s t a i n a b l e s y s t e mi n v o l v e ss o c i e t y ，e c o n o m ya n de n v i r o n m e n t ，e t c t h e i n f e c t i o nt oe a c ho t h e r b e t w e e ni n f r a s t r u c t u r ea n de n v i r o n m e n ti sd e s c r i b e db yd i m e n s i o n a l i t yo f i n f l u e n c e t h r e em a i nc h a r a c t e r i s t i c s o fs u s t a i n a b l e l a r g ei n 缸s 缸1 j c “i r e i n c l u d i n g c o n s t r u c t a b i l i t y , c a p a b i l i t yo fm a i n t e n a n c ea n da d a p t a b i l i t y , a sw e l l a sf i v em a i nf a c t o r s a f f e c t i n g i t s s u s t a i n a b i l i t y , s u c h a s e c o n o m y , t e c h n 0 1 0 9 y ，m a n a g e m e n t ，s o c i e t ya n d e n v i r o n m e n t ，a r ea n a l y z e d t h et h i n k i n go fr e g a r d i n gs u s t a i n a b i l i t ya sa ni m p o r t a n tb a s i so fd e c i s i o n - m a k i n go f l a r g ei n f r a s t r u c t u r ei sb r o u g h tf o r w a r di nt h i sp a p e r b a s e do nt h et y p i c a lg r e yc h a r a c t e r so f l a r g e i n f r a s t r u c t u r es y s t e m ，g r e yg r o u pd e c i s i o ni ng r e yr e l a t i o n a ls p a c ei sa d a p tt o d e c i s i o n m a k i n go fi n v e s t i g a t i o no fl a r g ei n f r a s t r u c t u r e b yt h i sw a y ，c h a r a c t e r sa f f e c t i n g s u s t a i n a b i l i t yo fl a r g ei n f r a s t r u c t u r ec a r lb eq u a n t i t a t i v e l yd e s c r i b e d ，w h i c hc a nb eh e l p f u l f o rd e c i s i o n m a k i n g i nt h ee n d ，h u n i n gf r e e w a yw h i c hi sb e i n gr e c o n s t r u c t e di ss t u d i e d k e y w o r d ：i n f r a s t r u c t u r es u s t a i n a b i l i t yt h r e ed i m e n s i o n a l i t ym o d e l c h a r a c t e ri n f l u e n c e g r e yt h e o r yd e c i s i o n - m a k i n g i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：造日期：池：i 。彳 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借 阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理。 研究生签名：童生导师签名： h u 舌 刖吾 交通、水利等大型基础设施在社会政治、经济、文化发展中所处的重要地位是毋庸置疑的。 总揽古今中外，人类社会对于大型基础设旋的投入不遗余力。都江堰、京杭运河等等历经岁月沧 桑，凝聚了一代又一代人的智慧和财富的宏伟工程，见证了人类征服自然、改造自然的伟大历程， 至今散发着璀璨的光芒。 在惊叹前人智慧和工程宏伟的同时，不能不思考这样个问题：为什么都江堰经历了2 2 0 0 年的风风雨雨，至今对社会政治经济发挥着重要作用，而反观现代有些大型基础设施，投入运营 仅仅十数年，使用功能就大幅降低，需要投入巨资进行改扩建，或者进行大修，甚至面临被废弃 拆除的命运? 这个问题对于正在进行大规模基础设施建设的中国来说，显得尤为重要。大型基础设施建设 需要耗费的社会资源和资金投入是惊人的，对于社会和环境的影响是巨大的。那种迅速丧失适用 性的项目所造成的负面影响是严重的，付出的代价是惨痛的。 本文研究的目的是探讨大型基础设掩在投资决策、建设、运营等阶段在经济、技术和管理方 面具有的特点，其可持续性的内涵以及影响大型基础设施可持续性的因素。 投资决策在很人程度上决定了项目的属性和成败，因此，本文在分析大型基础设施可持续性 的基础上，试图找到这样一种方法，它能够帮助决策者在决策阶段就把可持续性因素加以充分考 虑，以确保大型基础设施的可持续性。 以沪宁高速公路为基础构建实证研究平台，其原因有二： 一是沪宁高速公路是联系苏沪两地的黄金通道，在华东地区的社会政治、经济、文化发展中 发挥着重要作用，这种作用决定了其作为大型基础设施的典型代表性。 二是沪宁高速公路是江苏省第一条高速公路，从项目立项到现在己近2 0 年，并己运营1 0 年 时间，目前正在进行由双向四车道到双向八车道的拓宽改造。沪宁高速公路经历了决策、建设、 运营、维护、改扩建的全过程，这使之成为较好的研究对象。 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 大型基础设施可持续性是指大型基础设施自身具备的随着时间的推移，在安全、有效、耐久 的基础上，随着社会、经济的发展而发展，长期保持使用价值的性质。大型基础设施在社会发展 中起着重要的作用，在国民经济中具有举足轻重的基础地位。我国政府正在投入巨资进行交通、 能源、水利等大型基础设施建设，如三峡工程、南水北调工程以及众多的港口、机场、高速公路、 铁路等等，以此推动经济和社会的快速发展。由于大型基础设施造价高昂，影响巨大，如何进行 适宜的项目建设，越来越成为人们关注的焦点。回顾古往今来的大型基础设施建设历程，可以找 到许多功在当代，利在千秋的典范。但是，也有不少项目留给人们的是或多或少的遗憾。 近五十年来，可持续发展的理念正在深入社会的各个角落，而社会的可持续发展，离不开大 型基础设施的持续发展。因而，发挥投资的最大功效，建设可持续大型基础设施是时代的要求。 然而，大型基础设施可持续性的含义、特征和影响因素迄今并没有得到系统和全面的认识，大型 基础设施可持续发展的理论和实践方法体系尚未建立。因此，大型基础设施可持续性是一个值得 研究的问题。 1 1 研究背景和意义 l ，1 1 现有大型基础设施建设与运营中存在的问题 1 1 1 1 投资决策失误多 长期以来，在我国大型基础设施建设领域，投资决策失误的问题大量存在，投资决策失误造 成的损失惊人，见诸媒体的投资决策失误案例不胜枚举。许多花巨资兴建的大型基础设施项目不 仅无法发挥经济效益为人民造福，反而成为国家和地方财政的沉重包袱，造成巨大的经济损失。 据世界银行估计，“七五”到“九五”期间，我国投资决策失误率在3 0 左右，资金浪费及经济损失 大约在4 0 0 0 - - $ 0 0 0 亿元叽 有些决策者缺乏必要的科学的投资决策知识，缺乏深入细致的调查研究，或者过分追求经济 增长速度，忽视经济增长的质量和效益，追求高标准、大规模，造成功能闲置。例如r 投资近5 0 亿元人民币兴建的中国第一条跨海铁路粤海铁路，现在成了令交通部门头痛不已的包袱。铁 路通车以来，直亏损，每天6 万元的收八连支付银行贷款利息都不够，平均每月承接运输量仅 为设计运量的2 ，每天4 班渡轮至少2 班空驶。投资近3 0 亿元建设的福州长乐国际机场，由于 建设规模过度超前目前旅客量和货邮量只达到设计规模的i 3 左右，航站楼和机场生活区大量 闲置，运营5 年累计亏损己达1 l 亿元。 2 第一章绪论 1 1 1 2 不适应迅速发展的社会经济需求 现代社会经济发展速度很快，在建成初期能够满足发展需要、提供优良服务的大型基础设施， 随着时间盼推移逐渐丧失了其对社会经济发展应有的促进作用，甚至由于自身规模的不足，对经 济发展起到限制作用。以公路项目为例，由于早期修建高速公路时对社会发展预测不充分，一些 运营量大的高速公路已经呈现出交通量饱和甚至超饱和的态势，这使得高速公路本身所应具有的 高速、快捷、畅通的服务优势大打折扣，于是在运营若干年后便不得不投入巨资进行拓宽改造。 又由于建造之初对日后伴随交通量的发展可能进行的改造考虑不充分，使得改造工程一方面严重 影响正常运营，例如沈大高速公路改造全线完全中断交通达2 年之久，沪宁、沪杭甬高速公路也 进行了部分封闭交通管制；另一方面，拓宽改造的投资增大，例如沪宁高速公路1 9 9 6 年建成双 向四车道总共投入6 2 亿元，2 0 0 4 年开始在原来基础上扩建一倍( 由四车道扩建为八车道) ，估算 造价为1 0 5 亿元，同样建设四个车道，现在的造价为原来的1 7 倍。我国部分高速公路改造情况 详址表1 1 。 表1 - 1 我国部分高速公路改造情况 建成通车拓宽改造 里程改造前 项目名称通车造价 开始 估算造价 ( 公里)运营时间 年份( 亿元)年份亿元) 沪宁高速公路( 江苏段)2 7 41 9 9 6 年 6 2 2 0 0 3 芷 1 0 5 8 正 沈大高速公路 3 7 51 9 9 0 定2 22 0 0 2 芷7 21 2 年 沪杭甬高速公路( 浙江段) 2 4 81 9 9 8 盎 2 0 0 3 年 5 76 伍 1 1 1 3 功能考虑多，负面影响考虑少 大型基础设施往往造成对自然环境的重大改变利影响，不适当的建设会对环境和社会造成严 重的负面影响。在以往的项目决策中，往往只看到项目可能带来的居大利益，而对其负面影响考 虑不周。这在某些大型水利电力设施上表现得尤为突出。 - - f 峡水库是我国在黄河上修建的第一座集防凌、防洪、供水、发电为一体的大型水利枢纽 1 二程，1 9 5 7 年投资近1 0 亿元开工建设，建成以后至1 9 9 0 年年底累计己发电l5 0 ：亿千_ i = 【= ， 并且使黄河下游设防标准由3 0 年一遇，提高到7 0 年一遇，减轻了_ f = ，游的洪水威胁。 但是，三门峡工程对上游( 主要是黄河最大的支流渭河) 造成的危害却非常严重。2 0 0 3 年8 月2 4 日至1 0 月5 日，渭河流域发生了5 0 多年来最为严重的洪灾，数十人死亡，5 1 5 万人口受灾，直 接经济损失达2 3 亿元。陕西省就此提出叫、水酿大灾”之说，矛头直指三门峡，2 0 0 4 年两会期间， 陕西省人大代表和政协委员分别联名提出停止三门峡蓄水发电j 。所有这一切，不能不说三门峡 是世界大型水电工程中，由于泥沙问题处理不当影响生态环境的典型教训。 东南大学硕士学位论文 1 1 - 2 大型基础设施可持续性的提出 国内外学者一般把国民经济基础设旋分为两类：生产性基础设施和社会性基础设施。前者一 般指能源、交通、邮电等设施，后者一般指商业、服务业、教育、科研、文化、体育、卫生等设 施。具体而言，人们一般提到的基础设施是指生产性基础设施，包括电力、天然气、电信、供水、 排水、废弃物收集和处理、大型水坝、灌溉用运河工程、公路、铁路、城市交通、港口和水道以 及机场”】。 应该说明的是，本文研究的对象：“大型基础设施”，是指对社会经济起重要作用的“大型公用 土木t 程设施”，它们在形态与规模上占据很大的空间，同时，其影响范围往往具有区域性的意 义。 1 1 2 1 火型基础设施的地位和作用 大型基础设施是国家的经济命脉，可持续发展的依托，也是一个国家社会发展程度和人民生 活水平的标志，在改善经济生产能力方面起到中心作用。韦伯斯特的第三国际词典把基础设施定 义为个制度的支柱或基础框架”。也有专家在文献中有这样的描述：“没有这些基础设施，经济 就要停顿下来”；个国家基础设施的状况，反映着经济状态、稳定性以及人民的生活质量”口】。 ( 1 ) 大型基础设施是国家和区域赖以生存和发展的基础 大型基础设施是国家和地区经济圈形成的条件。国家和地区是以城市为中心节点的地域系 统。在城市的形成时期，城市对外交通和水源补给是极为重要的条件，一般都是先有交通，后有 城市。水运是城市形成的重要因素。由于水运的发展，在通航河流的河口或重要渡口，逐渐形成 居民点，并渐渐发展为早期的商业都会、港口城市。随着铁路、公路运输的发展，满足了那些没 有水运条件地区生产聚集的要求【b j 。 大型基础设施极大地推动了社会生产力的发展，进而影响着国家和区域政治、文化的发展历 程。例如，由于著名的都江堰的兴建，得以灌溉三郡，使成都平原出现“禾黍连云种”的丰收景象 使之变成“水旱从人，不知饥馑”的“天府之国”，造就了富饶的巴蜀之地，对我国历代政治、科学、 经济的发展产生了重大影响。在战国末年，秦国利用蜀地的富饶，取其布帛金银供给军用，得以 灭楚，最后统一中国，建立第一个封建集权制国家；蜀汉时期，“诸葛亮北征，以都江堰为农本， 国之所资”。由于灌区可以通航，发展了商业，使成都在很早以前就成为全国著名的繁华都市之 - - t 7 1 。 可以说，大型基础设施的影响是全局性的。高速公路缩短了城市之间时间和空间上的距离， 大大加强了地区经济圈的经济活力。有关数据表明，沪宁高速公路的开通，为江苏省特别是沿线 苏南地区的经济发展提供了良好的机遇，不仅为沿线赢市的经济腾飞注入了活力，还把沿线五市 连接成一个整体，形成了具有一定特征的“新苏南”经济板块。该区域经济总量对江苏省的贡献份 额( 沿线5 市国内生产总值占全省总量的比例) 通车前4 年仅提高0 1 个百分点，到通车后4 年 4 笙二兰堕堡 则提高了0 9 个百分点。沪宁高速公路的开通还增强了上海对苏南地区的辐射，加快了苏南地区 与上海经济发展的一体化进程。 由此可见，大型基础设施是社会经济的命脉，是国家和地区赖以生存和发展的基础。 ( 2 ) 大型基础设施是社会物质生产和人民生活的一般条件 大型基础设施成为社会物质生产和人民生活的一般条件，是随着生产力的发展，科学技术的 进步逐渐形成的。在社会发展的初级阶段，辅助和服务性的活动分散于个体的生产单位和生活单 位之中，与基本生产活动和基本生活行为融合在一起，成为个体生产、生活活动的组成部分。在 这种情况下，这种辅助和服务活动还不具备般”的性质。在社会经济发展的高级阶段辅助性 活动从个体的生产、生活单位中分离出来，成为社会独立的部门和行业，又以社会协作的方式， 参与各种生产、生活单位的活动过程。因此，它不仅是基本的生产活动，而且为基本生产活动提 供必不可少的条件，即一般条件。正如马克思所说：“广义地说，除了那些把劳动的作用传达到 劳动对象，因而以这种或那种方式充当活动的传导体的物之外，劳动过程的进行所需要的一切物 质条件都算作劳动过程的资料，它们不直接加入劳动过程，但是没有它们，劳动过程就不能进行， 或者不能完全进行”。随着社会经济的日趋现代化，社会经济各要素与这种一般条件形成了一种 须臾不可分离的关系。 ( 3 ) 大型基础设施是区域产生聚集效应的决定性要素 大型基础设施的存在和发展，一方面促进了社会化的高度专业分工，另一方面又把高度专业 化分工以后的各种生产、生活活动紧密联系起来。它在各生产单位和生活单位之间，迅速而适时 地传导着人流、物流，把地区空间内各个城市、乡村的社会经济要素联结成一个按一定规律高速 运转的有机体。在沪宁高速公路通车后，沪宁沿线地区崛起了一个新的经济带，其发展的速度和 规模都超过了在八十年代中后期形成的苏南沿江经济带。 苏南沿江经济带指扬中、武进、江阴、张家港、常熟、太仓，沪宁沿线经济带指武进、常州 市区、锡山、无锡市区、吴县、昆山，其中，武进兼具沿江和沿线区位。两个经济带的发展以1 9 9 6 年的沪宁高速公路通车划分为两个阶段，一个阶段是从1 9 8 0 年到1 9 9 5 年沿江经济带的崛起，第 二个阶段是1 9 9 5 年以后沪宁沿线经济带的崛起。 表1 - 21 9 8 0 年1 9 9 5 年苏南地区江南沿江地区与沪宁沿线地区发展比较 g d p ( 亿元)人口( 万人) g d p p c ( 元) 区域 1 9 8 01 9 9 5年均增长1 9 8 01 9 9 51 9 8 01 9 9 5年均增长 沿线 6 2 7 21 0 3 1 7 52 0 5 3 5 8 3 8 66 6 9 4 41 0 7 41 5 4 1 21 9 4 3 沿江2 9 0 88 3 9 7 7 2 5 1 3 4 7 2 4 94 9 7 2 26 1 51 6 8 8 9 2 4 7 1 从表1 - 2 可以看出，在江苏沿线地区江南部分中，沿江轴线的发展速度比沪宁沿线快得多 两者1 9 8 0 年以来的年平均增长速度分别为2 5 1 3 和2 0 5 3 ，相差了近5 个百分点；1 9 8 0 年 东南大学硕士学位论文 沿江轴线的g d p p c ( 人均国内生产总值) 仅相当于沿线的5 6 5 8 ，但到1 9 9 5 年已经超过了沪 宁沿线9 5 8 。这充分表明，1 9 8 0 年1 9 9 5 年，江南出现了明显的经济重心向长江移动的迹象， 江南沿江轴线开始发育成一条较为充分的轴线。这个时期，长江作为黄金水道的优势得到充分体 现，而沪宁沿线之间的陆路交通只能依靠一些低等级公路维系。虽然经济发展的影响因素很多， 但交通基础设施的重要作用是不容忽视的。 表1 - 31 9 9 5 年2 0 0 0 年苏南地区江南沿江地区与沪宁沿线地区发展比较 g d p ( 亿元)人口( 万人) g d p p c ( 元1 区域 1 9 9 52 0 0 0 年均增长 1 9 9 52 0 0 01 9 9 52 0 0 0 年均增长 沿线 1 0 3 1 7 51 8 2 2 5 91 2 0 5 6 6 9 4 45 6 6 5 41 5 4 1 23 2 1 7 01 5 8 l 沿江 8 3 9 7 71 3 0 4 1 0 9 2 4 9 7 2 2 4 9 6 9 81 6 8 8 92 6 2 4 0 9 2 6 1 9 9 5 年以后，江南地区的经济轴线发生了根本的变化，表现为沪宁沿路轴线的崛起。从表 1 3 中可以看出，1 9 9 5 年2 0 0 0 年，沪宁沿路轴线和沿江轴线的年均增长速度分别为1 2 0 5 和 9 2 ，沪宁线超出了沿江线近3 个百分点。另一方面，g d p p c 水平由1 9 9 5 年沿江轴线高出沪宁 沿路轴线95 8 ，变为2 0 0 0 年的沪宁沿路轴线高出沿江轴线2 2 6 0 。这说明，从1 9 9 5 年沪宁 高速公路通车以来沪宁线经济带的年均发展速度和g d p p c 增长水平都明显超过沿江轴线。 可见，区域之所以产生聚集的整体效益，能够产生高于其它地区的经济效益、社会效益和环 境效益，正是由于大型基础设施的决定性作用。 1 12 2 对以往大型基础设建设水平的思考 战略家们相信，各种基础设施的发展，是建设工业大厦和增加农业产出的重要前提。因此， 二十世纪下半叶以来的大规模资源投入几乎都集中到基础设施的建设项目。纵观古往今来的众多 大型基础设施项目，有三个疑问浮现在我们的脑海中： 第一个问题：为什么始建于二千多年前的都江堰至今仍然发挥着重要作用，而同时期的灵渠、 广济渠却早已丧失使用价值? 这其中除了各自的自然地理因素之外还有什么原因使然? 第二个问题：为什么使用不足十年的我国许多高速公路，使用价值大为降低，不能适应现代 交通的需求，而过早进入全面大修和改扩建阶段? 第三个问题是：为什么有些投入巨资修建的大型基础设施项目，不但在经济上是失败的，而 且还导致环境灾难? 1 1 2 3 提出大型基础设施可持续性的背景 ( 1 ) 科学发展观成为人们的共识 可持续发展作为人类迈向新世纪的一种新发展观，已渗透到各个领域、各个学科、各个行业。 1 ：1 前，基础设施建设正成为我国经济发展中新的经济增长点，在可持续发展观指导下建设大型基 6 第一章绪论 础设施是建设一个可持续发展社会的条件之一。 ( 2 ) 现代社会经济快速发展 以往，社会发展缓慢，生活模式变化不快，人口不多、生产能力有限，对基础设施需求量不 大。基础设施一旦建成，可以长期有效地使用。但随着社会进步，节奏空前加快，大量的基础设 施会在很短时间内变得不再适用。让已有的设施可以通过自身的功能改进和更新，去不断适应新 的需要，在实现自身持续发展的同时，适应和推动社会的持续发展，是时代赋予的责任。 ( 3 ) 新的投资体制的要求 大型基础设施建设行为越来越是一种投资行为，项目法人制的普遍实施使得项目自身的投资 效益越来越受到关注。基础设施项目的建设投资的使用不再是无偿的，而且基础设施的管理维护 费用也需要从项目自身的运营收益中得到支付。在这种状况下，对提高投资决策和运营管理水平、 延长项目经济寿命、实现项目自身的可持续性的要求越来越高。 1 2 国内外研究现状 可持续发展是近年来国际经济管理领域研究的热点，并且这类研究已经扩展到经济的各个领 域和各个行业。目前许多有关可持续发展问题的研究目光更多地投向了宏观和中观领域( 尤其是可 持续发展评价理论的研究) ，而相对忽视了微观经济领域( 如项目) 可持续发展的问题。在已查阅的 大量国内外有关文献资料中，鲜见对项目层次可持续发展或可持续性问题的系统阐述和研究成 果，已有的研究尚不深入，也不系统。 1 2 1 国外研究现状 1 9 8 7 年，联合国世界环境与发展委员会经过对世界各地实地考察，写出了我们共同的未来 研究报告。第4 2 届联大通过了这个报告。该报告在系统研究了人类面临的重大经济、社会、环 境问题的基础上，首次正式提出了可持续发展概念。1 9 9 2 年在里约热内卢召开的联台国环境与发 展大会，充分吸收了我们共同的未来中提出的可持续发展概念，指出了人类新的生存与发展 道路经济、社会、环境相互协调发展的可持续发展之路。r o s e l a n da n dm a r k 4 探讨了区域可 持续发展是经济、环境和社会目标的综合体1 ”。2 0 世纪9 0 年代初，以美国工程造价管理学界为 主提出了“j 程项目全面造价管理”( t o t a l c o s t m a n a g e m e n t ) 这一涉及工程项目战略资产管理、工程 项目造价管理的概念和理论。在1 9 9 1 年的美国造价工程师协会春季研讨会上，r e w e s m e y 在“9 0 年代项目管理的发展趋势文中提出全面造价管理的思想。以后，许多专业人士对此进行了广 泛的探讨和研究吼全面造价管理在( ( a a c e i 全面造价管理指南中的含义是：用于管理全部 战略资产投资的各种资源投入的全生命周期造价的实践和程序。用全面造价管理的观点看，工程 造价不再仅仅指项目建设期间花费在实体工群上的投资，还包括与工程相关的各项费用，包括了 项目策划、建设、运营等等阶段的费用。 7 东南大学硕士学位论文 1 2 2 国内研究现状 我国于1 9 9 4 年正式发布了中国2 1 世纪议程中国2 l 世纪人口、环境与发展自皮如。 2 0 0 1 年，中华人民共和国国民经济和社会发展“十五”计划纲要将人口、资源和环境作为单独 的一篇纳入纲要，并把可持续发展列为国民经济和社会发展的士要目标之一【i 。十六届三中全会 进一步明确提出了“坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全 面发展”；强调“按照统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、统筹人与自然和谐发展、 统筹国内发展和对外开放的要求”，推进改革和发展。可持续建筑的实质在于处理好儿方面的关 系，即当前与未来的关系、人与自然的关系以及发展经济与保护环境的关系。沙凯逊、邓晓红在 可持续建筑：原则与实施中提出可持续建筑的思想应贯穿建筑活动的全过程，即从项目构思、 可行性研究、设计、施工、使用、改建、直至拆除的整个生命周期。可持续建筑的目标必须通过 包括业主、设计者、承包商、开发商、制造商、教育单位、研究机构，政府、国际组织在内的各 个方面的共同努力才能实现。可持续建筑的概念可以表述为：建筑业的各项活动( 包括各类建筑 物和环境设施的选址、规划、设计、施工、运营、改建、拆除，以及所用建筑材料、构件和设备 的生产、运输、安装等) 既要考虑当前的需要，又要考虑未来的需要；不以牺牲后代人的利益为 代价来满足当代人的利益，也不以牺牲当代其它人的利益为代价来满足本地人的利黼；既要达到 发展经济和改善人们生活的目的，又要使对环境的负面影响最小【f “。单纯的技术观点是错误的， 可持续建筑的实施需要在社会、经济、技术和环境等四个方面综合考虑。陈荟云在项目投资现 代管理一书中指出：现代项曰投资管理的研究重点是投资决策、资金筹措、投资计划和使用、 投资成本控制、投资风险预测和处置、投资资产的形成和使用、最终投资资金的收回。一个完整 的投资管理的目标在建立资金的时间价值观念的基础上处理好项目全生命周期各个阶段的成本 效益关系、项目效益和生态环境效益的关系、建设阶段投资效益和投产后资产运营阶段的经济效 益的关系。 1 2 1 1 3 本论文研究的对象、方法、内容和结构 】，3 1 研究对象 可持续大型基础设施是一个凝聚经济、技术、管理的综合系统工程。本文的研究旨在将可持 续发展的理念引入到大型基础设旌建设领域中来，以提高项目投资决策的科学性。 1 3 2 研究方法 大型基础设施可持续性研究主要采用理论研究和实证分析相结合的方法。 1 3 2 i 借鉴国内外相关领域研究成果 通过收集和阅读资料，调查国内外相关领域研究现状，借鉴各参考文献在可持续发展领域、 第一童绪论 投资决策领域、项目管理领域、土木工程技术领域相关研究成果。 1 3 2 2 理论研究和实证分析相结合 将理论研究和具体项目案例分析结合起来，以系统论、技术经济学、可持续发展理论和工程 技术相关知识为基础，将它们与大型基础设施的特殊性结合起来，结合对典型案例的剖析，进行 理论和实证研究。 1 3 3 研究内容 论文分析了大型基础设施在社会经济发展中的重要作用，提出了大型基础设施可持续问题。 建立了基于时间维、领域维和影响维的大型基础设施可持续性研究的三维框架。时间维表示设施 在当前、现代和未来的功能延续，领域维是指大型基础设施的可持续性涉及经济、环境、社会等 多个领域，而影响维涵盖了设施的建造运营与外部环境( 包括社会、经济和自然环境) 之间相互 影响。在此基础上，论文研究了可持续大型基础设施可建造性、可维护性和适应性的特点，从经 济、技术、管理、社会和环境五个方面分析了影响其可持续性的因素。可持续大型基础设施系统 具有明显的灰性，是一个典型的灰色系统。论文把灰局势决策方法运用到投资决策中，综合考虑 了影响可持续性的诸多因素。最后以正在进行拓宽改造的沪宁高速公路为例，进行实证研究。 1 3 4 论文结构和研究框架 本论文的结构和总体研究框架见图i i 所示。 变查盔兰堡主兰垡堡茎 绪论 研究背景与意义 研究内容国内外研究现状 研究的对象和方法 研究目的 提出问题 三维模型 基于时间维的可持续性 研究内容 基于领域维的可持续性 基于影响维的可持续性 研究目的建立可持续性研究的系统思维 凸 可持续性的特征及影响因素分析 可持续性的特点 研究内容 可持续性的影响因素 研究目的 对可持续性进行深入探讨 灰理论在大型基础设施投资决策中的应用 大型基础设施系统的灰性 研究内容 灰局势决荒方法 研究目的为投资决策提供帮助 实证研究 沪宁高速公路可持续性分析 研究内容 沪宁高速公路灰局势决策 研究目的具体项目可持续性研究 图1 1 论文结构与总体研究框架 0 第二章大型基础设施可持续发展的三维模型 第二章大型基础设施可持续发展的三维模型 2 1 三维模型的概念 大型基础设施的可持续发展系统既涉及自身安全、经济、耐久性，又涉及到与之相关的经济、 社会、环境等外部因素，而这两类因素又是相互影响、相互制约的。这两者共同形成了一个复杂 的系统，这个系统涉及现在与将来的时间因素，同时还体现了系统中各个领域的构成要素本身所 表现的状态、以及相互作用产生的影响和反应状况“。因此，要准确反映大型基础设施可持续性 的内涵，所构建的研究框架必须能综合反映时间、领域和影响三个方面的内容。基于这种思想， 构建了基于时间维、领域维和影响维的大型基础设施可持续性研究框架。如图2 - l 所示： 领域 影响 图2 1 大型基础设施可持续性三维模型 时间 从发展历程来看，大型基础设施的可持续性表现在设施使用功能的长期有效性，在建造当时、 运营初始的几年或几十年、以及此后的将来时期的功能延续。这种时间上的延续性用三维框图中 的时间维表示出来。可持续性概念框架涉及了经济、环境、社会的等多个范畴和领域将其作为 领域维，即大型基础设施的可持续性是“经济”、“社会”、“环境”在领域维的综合效应，是融“经济”、 “社会”、“环境”于一体的动态系统的表现。大型基础设施的建造运营与外界环境( 包括社会、经 济和自然环境) 之间必然不断地产生相互作用和影响。外部环境因大型基础设施的存在而改变了 其原有状态，同时也对大型基础设旋产生反作用使其状态、功能和适用性发生改变。三维框图 东南大学硕士学位论文 中用影响维表现这种相互的影响和作用。 建立了三维模型以后，可以看到，大型基础设施的可持续性不再是模糊、繁杂、相互孤立的 许多因子的无序组合，而是以时间维、领域维和影响维为主线，构成一个系统化的有机体为可 持续性研究指明了方向和重点。 2 2 基于时间维的大型基础设施可持续性 基于时问维的大型基础设施可持续性体现了近期、中远期以及未来各阶段的发展进程，可以 用图2 - 2 表示。 + 表示信息流 图2 - 2 基于时问维的大型基础设施可持续性 1 2 第二章大型基础设施可持续发展的三维模型 环境条件是指经济、社会和自然所能提供的资产和资源，大型基础设施从中获取诞生、生存 和发展的条件，并用这些资源来满足社会经济发展的需求。 进程指在自然条件的作用下产生的与大型基础设施有关的一系列活动。这些活动构成了持续 发展的各个阶段。进程包括： ( 1 ) 为了实现某种目标，使用自然和社会资源进行活动的过程，包括大型基础设施项目构 思、决策、建造、运营等等： ( 2 ) 与大型基础设施相关过程有关的社会、经济和自然环境的演化过程： ( 3 ) 进程还包括大型基础设施存在和发展的驱动力。这种驱动力有推动项目持续发展、永 葆生命力的正面动力，也有具有阻滞和破坏作用，使项目效率下降、功能丧失的反面动力。 在时间流上，大型基础设施的生存和发展分为近期、中远期和未来三个阶段，在每个阶段， 都存在各自不同的自然条件，这些自然资源和状态对大型基础设施发生作用，产生了一系列进程 在这一系列进程的影响下，分别对应于近期、中远期和未来这三个阶段的当前状态产生了不同于 原有自然状态的新的特点。反过来，社会、经济和自然环境的当前状态对大型基础设施发展的进 程产生反作用力。大型基础设施就在这些作用力的作用下，从一种状态发展到另一种状态，或者 从无到有，从有到进化，这就是可持续；也有可能从有到退化，从退化到无这就是不可持续。 “近期”时间段的进程包括大型基础设施从建设到运营的过程由于社会政治经济状态的某种 需要，产生了项目的构思；然后在自然条件和资源许可的基础上，进行项目的决策；一旦决定投 资建设，就进行了设计和建造，建漫完成厉开始运营。这个时间段可以是几年、十几年甚至几十 年，大致相当于项目的设计使用年限。 “中远期”是指人型基础设施运营一段相当长的时间后的阶段，这个时间段可以长达数十年， 甚至百年。在这段时问里，项目为社会经济提供基础性的服务，为了维持其正常运转，管理者 需要对设施进行维护。随着时间的延续，社会经济环境逐渐发生变化，大型基础设施自身结构也 逐渐损耗。当这种损耗积累到一定程度，严重影响该设施的功能，或者由于社会发展，该设施的 功能已不再适应经济发展的需要，这是，就进入了设施的改造或者消亡阶段。如果经过改造，可 以继续发挥应有的效用，那么，这项基础设施就可以继续步入下一个时期未来。 “未来”是指项目所处的很长时间以后的未来时期。可持续基础设施经过不断的维护和改造、 扩建、技术升级，在功能不断适应将来社会经济环境需求的基础上，寿命得以延续下去。 2 3 基于领域维的大型基础设施可持续性 基于领域维的大型基础设施可持续性就是将大型基础设施的发展演化看作是经济、社会和自 然环境在领域维的统一体，它是一个动态的系统。在图2 - 3 中，将大型基础设施项目本身盈利( 自 身的经济发展) 、项目所在区域经济发展和环境健康用三个不同的圆来表示，三者既相对独立又 相互作用。 项目自身盈利是针对大型基础设施运营的内部经济性而言，这种内部经济性的主体是项目的 东南大学硕士学位论文 投资、运营者。其第一层含义是：项目投资运营主体通过投资建设和运营，可以从该项目上获得 足够效益以收回投资，并且获得投资和管理运营收益。另一层含义是该设施运营产生的收益足以 维持该设施的日常管理维护，并为今后的升级改造积累资金。 区域经济发展 项目本身盈利 项目则务评价可行 收回投资 产生效益 可以依靠自身效益维持运营 区域经济增长 拉动经济圈 公平与参与 可持续 ，3 一 大型基础设施l 环境健康 承载能力 环境保护 节约资源 绿色运营 控制排放 图2 _ 3 基于领域维的大型基础设施可持续性 区域经济发展包括区域经济增长、拉动经济圈的形成和发展、公平与多方参与、个人受益、 市场繁荣、区域竞争力提高、技术进步等等许多方面。区域经济发展体现了大型基础设施所应具 备的对社会经济的推动作用，这也是基础设施项目实施的基本目标。对于社会经济的推动能力越 强、越持久，说明这一项大型基础设施对社会经济发展的适应性越强，它的使用价值保持的时间 也就越长。 环境健康包括环境承载能力、资源节约、环境保护、绿色运营、控制排放、废弃物处置等等。 在上个世纪我国的经济建设中，片面追求眼前的直接经济利益，投资决策考虑不全面，粗放式的 建设和生产造成资源的极大浪费和环境的严重污染。现在，人们已经意识到资源的有限性和可持 续发展的必要性，那种以长远利益换取眼前利益的低效率、先污染后治理的大型基础设施发展方 式理应遭到摒弃。 只有当同时满足项目本身盈利、区域经济发展和环境健康时，大型基础设施才是可持续的。 2 4 基于影响维的大型基础设施可持续性 基于影响维的大型基础设施可持续性更多地考虑了大型基础设施对于人类社会和自然环境 造成的影响、以及人类社会和自然环境的反应。图2 - 4 表示了大型基础设施与人类社会和自然环 1 4 第二章大型基础设施可持续发展的三维模型 境之间通过压力、状态、反应相互作用的关系。 大型基础设施首先是一个经济系统，而这个系统根据利益主体的不同有可以划分为两个子系 统：内部经济系统t , u # b 部经济系统。这两个系统的活动对人类社会产生影响，在这种影响之下 催生了种种与之相关的社会响应。另外大型基础设施建设遮营对环境系统产生影响，这种影响 有正反两个反面，一方面有助于人们战胜自然、改造自然，例如三峡工程对于长江洪水的抑制作 用，另一方面也可能对环境造成破坏。 压力 状态 反应 图2 - 4 基于影响维的大型基础设施可持续性 在大型基础设施的内部经济系统中，通过建设运营，融入了资本、成本、效益等等经济要素， 也囊括了基础设施的维护、改造等等经济活动，同时，技术也是系统中一个很活跃的因素。 在外部经济系统中，产业、资源、资本、劳动力、服务以及技术这些要素融合在一起共同 组成了区域经济的运行状态。 社会响应包括改革、体制、需求、政策、人文环境、科技以及持续发展意识。 环境系统包括资源、自然环境、能源等等。 内部经济系统、外部经济系统、社会响应和环境系统之j 葡相互作用，相互影响。大型基础设 施的建设运营改变了对区域经济、社会和自然的原有状态而后面三个系统共同对前者产生反作 用，从而决定了人型基础设施的可持续性。 1 5 东南大学硕士学位论文 第三章大型基础设施可持续性的特征及影响因素分析 3 1 大型基础设施可持续性的特征 3 1 1 可建造性 3 i 1 1 可建造性的概念 大型基础设施的可建造性的含义是项目构思在当前条件下，通过适当的努力，可以转变为现 实。在这个定义中，可建造性包括三方面的内容：经济条件允许、技术手段可行、资源条什充分。 如图3 - 1 所示。 弋 hh 技术可以支持、 “，“ 州n 叫羹奎煞， 大型基础设施 可建造性 ， 资源可以供给 人力充足 材料易得 一， 图3 1 大型基础设施可建造性 大型基础设施可建造的前提是经济上可以承受。一项大型基础设施的建造首先应该是适应当 时的社会经济发展水平的，否则，很可能变成劳民伤财的工程，成为经济发展的负累。经济的可 承受性首先要求项目的投入有较为明确的投资控制的目标，并且这个目标是不容易受到意外条件 干扰的。其次，这个投资额度要与建设者的财力相匹配，不会出现因超过经济承受能力而出现难 以为继的情况。 技术可以支持是大型基础设施得以建造完成的必要条件。要把项目构想转变为现实，需要依 1 6 第三章特征及影响因素分析 靠可行的工程技术来实现。技术可以支持一方面要求在当前的技术条件下，可以通过一定努力将 工程结构完成，另一方面还要求施工方便。2 0 世纪8 0 年代中期，美国建筑业就提出了