四、方案生成
结合思维科学如设计科学、人工智能、物元分析等新学科的成果和实际工作经验，笔者提出在水工程文化规划、初步设计中采用如下方法生成、比较方案。
首先将设计目标的控制因素分解成不相关的独立“文元”，然后对文元进行增、减、扩、缩、组、分、置换、分形八种变换最终生方案群。在方案生成过程中，依文元的重要程度进行排序，边生成、边比较、边剪枝、边缔选，逐步细化，最终找到一个较优并为决策者“满意”的方案，从而完成可行性、初设阶段方案生成、比较、选择的全过程。
水工程文化设计工作可分为可行性、初设、技施阶段。从三阶段设计内容看，可行性、初设是方案设计，而技施阶段则是参数设计。初设就是要进行方案比较，方案比较贯穿在初步设计的全过程中，方案设计是设计中最关键的阶段，具有决定意义。方案不好，方向不明，起点不高，基点不准，结构设计、施工设计、参数设计再完善也于事无补。
（一）方案生成的基本思路
运用诺贝尔奖金获得者赫伯特·西蒙创立的设计科学的基本原理，水工程文化方案设计将遵循以下原则：
原则1：方案设计不谋求最优而寻求满意。寻求满意，意味着寻求在当时看来比较满意的方案。这种思路通常不是先把一个个方案都构造出来，然后挑选一个，而是先构造一个方案看是否满意，若满意，就停止搜索。若不满意，再构造下一个方案。若找了许多方案仍不满意，就需降低自己的满意标准。显然寻求满意者的最后选择，往往取决于他构造方案的顺序。满意的标准与决策者的好恶有关，决策者可以是个人，也可以是群众。
原则2：抉择者根本不用去寻找一切备选方案，只考虑在作抉择时看来最有关系的少数几个方案。抉择者对备选方案的价值考虑，是受到注意力支配。对备选方案优劣的衡量，不是依照某个囊括全部价值的效用函数，而是依照抉择发生时某几个最迫切需要来进行。
抉择者不会将一切可能的后果认真考察一番，只对备选方案的后果有着一般的了解，可能会对一两个重要后果认真思考，也可能预料少数几个偶然事件发的可能性。
原则3：启发式搜索法。采用试错加推理的混合策略对方案进行索，整个方案搜索过程可看成“手段”和“目的”构成的树状过程。在该进程中，任何一个子目标对上一步搜索而言是目标，对下一步而言则为手段。目标或手段的选择，都是根据一定的启发信息作出的。
这些启发信息包括先前已有的知识和经验以及搜索进展中的既得信息。如随着搜索进展，可能发现前面选定的某个子目标无助于问题解决的总目标，则放弃该目标，退到前一个出发点，重新考虑可能的策略，并记下这一次失败，以免重犯。
（二）方案的生成、比较、选择
方案生成是方案设计的关键。方案生成的原则首先应保证不漏掉真正有价值的方案，避免出现“矮子里拔将军”及在非优区里盲目搜索的情况；其次方案群不应过于庞大。前者要保证寻优，后者要提高搜索效率，降低搜索代价、费用和时间。
1.“满意”方案的可行域
根据由西蒙的有限理性说提炼出的方案设计的原则1、原则2，设计目标的几个主控因素经几种主要变换生成的方案群，即可构造包含“满意”方案的可行域。
考虑到人们在抉择时注意力的维持与转移，价值观的形成与运用，抓住主控因素就能找到“令人满意”的方案。将主控因素依重要性排序，对最重要的主控因素先变换生成方案，如果“满意”，则对次要因素不再变换生成方案，即停止搜索，以节省寻优的时间和代价，最终提高搜索效率。
主控因素的确定，在对事物认识比较清楚时，可依据经验和规范，当对事物不太熟悉时，可利用功能—技术分析法加以确定，主控因素应相互独立、不相关的，否则生成的方案是相互重复的。
2.主控因素的变换方法
对主控因素即“文元”进行增、删、扩、缩、组、分、置换、分形八种变换，目的是保证方案群中能包含有创新性的方案。
根据对创造性思维的研究，从物元分析的观点看，任何目的和条件不相容问题的求解，可通过对目的、对条件或同时对目的、条件的三要素——事物、特征、量值进行八种变换而得出解答。从形态学的观点看，任何事物的功能都可分解成分功能，由分功能可找到功能载体，而对功能载体的材质、形态、结构分别进行四种变换，就能找到创造性的方案。
3.搜索程序
令人满意的方案的搜索过程呈树状剪枝。将主控因素依重要性排序后，每次仅变换一个主控因素，生成几个方案后进行剪枝筛选，将该主控因素确定，然后再对重要性稍次的主控因素变换生成方案、剪枝、筛选、确定，以此类推，各主控因素均确定后，“令人满意”的方案也就形成，搜索过程也就完成。
（三）案例
1.泰州引江河二期工程新闸美学设计方案的生成
设计者考虑到：原闸造型使用的是线条十分简洁的竖向“船帆”造型概念，使原闸造型既美观又有一定的文化内涵。因新闸与其并列，从美学的观念出发需考虑以下几点：①要与原闸造型文化内涵相呼应，但造型不能雷同。②原闸造型以竖向高耸线条美取胜，新闸最好采用横向美的造型为宜。③原闸天蓝色的基调系冷色调，新闸的颜色应与其接近和吻合。
方案一：仿中国人民海军的“泰州舰”外形，为闸首设计建筑造型。
方案二：参考四条不同的舰、轮的造型，分别为四个控制室设计。
方案三：闸首用“水浪”和海鸥造型。
方案四：以鲸鱼或海狮等海洋中典型动物为造型。
方案一抓住“舰”这个文元，在方案二生成时，对文元进行增加变换，由一舰变为四舰；在方案三、方案四生成时，对文元进行置换变换，将文元由舰变为水浪、海鸥，进而变为海洋动物。最终多数人对“泰州舰”造型方案表示满意。
2.成都梁江堰的“百水图”设计方案的生成
刘冠美设计的成都梁江堰的“百水图”以“水”为文元，对文元反复进行分解和组合变换，最终生成“百水图”（见图13）。
图13 清水河梁江堰百水图（左“治”右“水”）（刘冠美/摄）
首先将“水”这个文元分解为具象“水”和抽象“水”，进一步将具象“水”分解为气态水、固态水、液态水，进行剪枝筛选，舍弃气态和固态，取其液态；进一步将抽象“水”分解为书法“水”字和水的化学分子式，进行剪枝筛选，舍弃“水”的化学分子式的形态，取其书法形态；再将水的书法形态分解为政治家书法和艺术家书法，由政治家的书法手迹组合成“治”字篆形图案，由艺术家的书法手迹组合成“水”字篆形图案，由此总成为“治水”的大图案，而具象的水流自上而下形成水幕，在棕榈树掩映下的瀑布文化墙，别有一番哲理，水中有“水”、虚实结合、体象合一。文化墙过水时，水字的作者不显露；文化墙不过水时，水字的作者显露出来。
三块浮雕将百水图分成“治”“水”两大板块，用“水德淡中，泉玄内镜。至柔好卑，和协道性。止鉴标贵，上善兴咏。爰有幽人，拥轮来映”，对“水”的哲理进行注解；用“左水右台，抬水为治，筑坝兴利；厶有山形，山下开口，禹疏洪患，冰凿离堆，其源于斯”，对“治”的文字学本义进行注解：治国治家，理通治水，或堵或导，隔行不隔理。
水工程文化设计的可行性、初设阶段的主要设计任务是寻找一个“令人满意”的方案。利用设计科学、物元分析、工人智能、创造性思维等新学科的成果，提出的方案设计方法将为初学者提供有规可循的思路和程序，而不至于无从下手、无所措手足，将增加可行性、初设阶段设计工作的有序性，并为评价设计质量提供客观标准，同时为建立水工程文化方案设计的智能专家系统提供理论基础和模式框架。
[1] 俞孔坚，石颖，郭选昌.设计源于解读地域、历史和生活——都江堰水文化广场［N］.建筑学报，2003（9）.