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篇(1)

【關(guān)鍵詞】生態(tài)水利工程；概念；設(shè)計原則

0.前言

水利工程作為一項綜合性工程，其修建主要目的是為了開發(fā)使用水資源及消除水害。根據(jù)服務(wù)對象將水利工程進行劃分，水利工程主要存在目的有防洪、農(nóng)田、水力、港口與航道、排水與供水、環(huán)境及海圖圍墾等工程，即集發(fā)電、灌溉、供水和防洪為一體綜合工程項目。修建水利工程需對魚道、水閘、渡槽、渠道、堤、壩、進水口和溢洪道等建筑物進行修建來實現(xiàn)既定目標，而水利工程的修建在給人們生活帶來利益的同時，也不可避免存在諸多不利影響，對生態(tài)環(huán)境造成不同程度的損害。因此，設(shè)計水利工程時務(wù)必要統(tǒng)籌兼顧環(huán)境、社會、經(jīng)濟等因素，保持水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的平衡，以可持續(xù)發(fā)展觀為導向，引進生態(tài)水利工程概念，探究生態(tài)水利工程設(shè)計原則，促進人與自然和諧共處。

1.生態(tài)水利工程的概念

隨著生態(tài)環(huán)境被人們?nèi)找嬷匾?，生態(tài)學概念已被逐步引用到各行各業(yè)。生態(tài)水利工程作為一門正在發(fā)展探索新學科，它是在水利工程學科基礎(chǔ)上發(fā)展，主要探究的是水利工程建設(shè)在合理利用水資源和滿足人們各類需求前提下，統(tǒng)籌兼顧生態(tài)健康及可持續(xù)發(fā)展，并以結(jié)合生態(tài)學理論、原理和技術(shù)方法來確保生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益的和諧共存。[1]生態(tài)水利工程大體包括四個內(nèi)容：（1）生態(tài)水利工程在開發(fā)水利途中，要首先考慮生態(tài)系統(tǒng)，以不影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境為導向，將水利工程結(jié)合到當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)里，將水利工程看作生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺重要部分；（2）由于傳統(tǒng)水利工程在建設(shè)途中，會嚴重影響著當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，基于此生態(tài)水利工程建設(shè)在進行時，要防止建設(shè)途中對生態(tài)環(huán)境的相關(guān)影響；（3）在生態(tài)水利工程施工完畢并投入運行后，要按照當?shù)厣鷳B(tài)規(guī)律調(diào)節(jié)控制水資源，避免強制性打破原有生態(tài)規(guī)律現(xiàn)象發(fā)生，這要求生態(tài)水利工程運行不僅要滿足實際情況，還需綜合考慮當?shù)氐纳鷳B(tài)規(guī)律以及水利資源的調(diào)配方法；（4）在選擇生態(tài)水利工程建設(shè)地址時，要將對生態(tài)系統(tǒng)的影響大小放在首要地位，選址選在對生態(tài)系統(tǒng)有著較小影響作用的地方，如此一來就可減少建設(shè)途中和今后生態(tài)水利工程在運行時對生態(tài)系統(tǒng)影響程度。

2.生態(tài)水利工程的設(shè)計原則

2.1安全、經(jīng)濟性原則

生態(tài)水利工程作為綜合性、復雜性工程，治理河流時，要在符合水文學、工程學規(guī)律基礎(chǔ)上，確保工程建設(shè)耐久、安全和穩(wěn)定。建設(shè)生態(tài)水利工程要以設(shè)計規(guī)范為標準，嚴格遵守，保證工程能抵抗侵蝕、冰凍、干旱、洪水等災害。[2]對生態(tài)水利工程進行設(shè)計時，要以河流斷面為設(shè)計依據(jù)，并統(tǒng)籌兼顧河流泥沙沖刷能力和運輸能力，探索河流變化中規(guī)律特征，確保生態(tài)水利工程耐久和持續(xù)性。因無法事前把握生態(tài)演替過程，工程設(shè)計具備風險性，故而設(shè)計要遵守風險最小、利益最大設(shè)計原理，利用經(jīng)濟工具分析生態(tài)水利工程，以檢測和評估生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合河流生態(tài)體系自復能力，設(shè)計投入最少，產(chǎn)出最大技術(shù)方法。

2.2河流環(huán)境多元化原則

河流中存在不同類型植物與動物，只有保障河流環(huán)境多元化才能確保生物維持多樣化。生態(tài)環(huán)境多樣化不僅包含河流形狀，還包括土壤情況。河流的生態(tài)系統(tǒng)主要由氣、水相結(jié)合，具備縱向滲透性和橫向生物多樣性，而水陸與水氣間密切關(guān)系組成了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，因河流系統(tǒng)的異質(zhì)性，使得水文脈沖、水質(zhì)、水深、水溫、流速和流量處在不斷變化中。[3]又因河床材料的異質(zhì)性，使得生態(tài)環(huán)境具備多樣性特點，進而河流周圍生物群落在朝著多樣化方向不斷發(fā)展。而科學技術(shù)發(fā)展的突飛猛進，擴大了水利工程建設(shè)規(guī)模，大規(guī)模河流治理工程，導致河流走向了渠道化、非連續(xù)化、單一化發(fā)展道路，生物群落種類在日益減少，河流生態(tài)系統(tǒng)在逐步退化?；谶@種情況，生態(tài)水利工程要將生物維持多樣化看作設(shè)計原則，并在設(shè)計途中，保護河流原有多樣化物種和生態(tài)環(huán)境，降低河流渠道化、非連續(xù)性特征，確保生物群落生存環(huán)境良好。

2.3生態(tài)系統(tǒng)修復原則

河流在與周圍鄉(xiāng)村、城市、森林、田地構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的同時，自身也為河流生態(tài)體系?；谶@種背景，河流是生物生存重要場所，河流生態(tài)系統(tǒng)不僅包括生物系統(tǒng)和水文系統(tǒng)，還包含人造工程設(shè)施系統(tǒng)等。河流始發(fā)地到終點站所有地帶地下水和地表水構(gòu)成了水文系統(tǒng)，水文系統(tǒng)與生物系統(tǒng)一起構(gòu)成河流自然生態(tài)系統(tǒng)。此外，人類活動和人類工程設(shè)施會對水域生態(tài)系統(tǒng)造成一定影響，一旦水域生態(tài)體系遭到危害，就需整合性探究各類影響因素，在充分利用河流自身修復能力、整個水域修復能力基礎(chǔ)上，清晰掌握生態(tài)系統(tǒng)中各要素特點，根據(jù)要素間共同作用來歸納河流系統(tǒng)綜合修復方案。

2.4生態(tài)系統(tǒng)自我恢復原則

生態(tài)系統(tǒng)自我恢復力主要表現(xiàn)在適應(yīng)生態(tài)發(fā)展上，即為適應(yīng)生態(tài)環(huán)境，在生態(tài)環(huán)境選擇中存活物種，尋找能促進其生存的能源條件和生存環(huán)境。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)自我恢復力，自然界在選擇適應(yīng)生態(tài)發(fā)展物種基礎(chǔ)上，構(gòu)建合適生態(tài)體系。對此，生態(tài)水利工程設(shè)計要有效控制河流，結(jié)合生態(tài)理念，以自然觀念為導向，促進河流其自我修復力的充分發(fā)揮，確保人與自然和諧共處，并根據(jù)建設(shè)地址實際狀況，參照河流自然、美學價值來制定設(shè)計方案。具體設(shè)計中，要以大尺度景觀作為基礎(chǔ)，避免短時期、小尺度景觀，大尺度對河流自我修復有著重要影響，而小尺度景觀對河流自我修復不利。[4]景觀整體性要求著眼于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，掌握不同生態(tài)體系各要素間作用，來提出整體性、綜合性修復河流生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方案。

2.5反饋調(diào)整原則

設(shè)計生態(tài)水利工程雖在結(jié)構(gòu)上與河流生態(tài)系統(tǒng)相統(tǒng)一來確保生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，但具體執(zhí)行中，卻不可一味按照既定目標來執(zhí)行，要根據(jù)自身特性來不斷發(fā)展。河流生態(tài)在修復中難免會遭受人類干擾，對此可采取監(jiān)控技術(shù)，監(jiān)控生態(tài)變量，促進生態(tài)走向良好發(fā)展方向。因生態(tài)、社會系統(tǒng)在時間和空間上都存在不確定，且生態(tài)系統(tǒng)不僅會受到自然系統(tǒng)影響，還會受到人類系統(tǒng)影響，生態(tài)水利工程設(shè)計發(fā)生轉(zhuǎn)變成為了必然，要求采取反饋調(diào)整方法，按照既定流程來設(shè)計。 生態(tài)水利工程建設(shè)中監(jiān)測要貫穿始終，成為工作開展基礎(chǔ)，并按照完整歷史數(shù)據(jù)和監(jiān)測資料來有效評價，追蹤河流生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能，預測發(fā)展方向。評價中可采取參數(shù)比較方法，可通過比較河流初期狀況，或其他條件類似生態(tài)水利工程，來得出評價結(jié)果。

綜上所述，隨著人們對環(huán)境保護的日益重視，生態(tài)理念被融入到了各行各業(yè)。由于傳統(tǒng)水利工程建設(shè)重點放在了人類生活便利上，忽視了對生態(tài)環(huán)境的負面影響。對此，生態(tài)水利工程概念的提出成為了必然，它轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)水利工程設(shè)計理念，在水利工程建設(shè)中融入了生態(tài)學原理，講究的是人與自然的和諧發(fā)展，并以可持續(xù)發(fā)展觀為導向，制定生態(tài)水利工程設(shè)計原則。

【參考文獻】

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[2]武慶玲，劉春秀.生態(tài)水利工程設(shè)計初探[J].輕工設(shè)計，2011，（06）：123-123.

篇(2)

【關(guān)鍵詞】水利設(shè)計；生態(tài)化理念；應(yīng)用

中圖分類號：TV 文獻標識碼： A

一、前言

生態(tài)化理念在我國越來越受到重視，在水利設(shè)計環(huán)節(jié)中生態(tài)壞理念的應(yīng)用廣泛，本文就該部分內(nèi)容進行了探討。

二、水利工程設(shè)計環(huán)節(jié)的分析

水利工程應(yīng)用過程中，特別容易出現(xiàn)不合理的工程設(shè)計，從而影響日常生產(chǎn)活動， 當代社會如果不能滿足工程設(shè)計和發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的要求，很難避免一些不良影響，如過度使用地下水、樹木的過度砍伐、污水排放，這都是需要引起我們注意的問題，人與自然的和諧共處，從而使生態(tài)問題得到改善。生態(tài)水利工程的應(yīng)用，可以解決環(huán)境問題在日常工作的過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，并實現(xiàn)社會經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)，以解決在水利工程建設(shè)的過程中出現(xiàn)的各種問題。人與自然之間的生態(tài)和諧理念的概念主要是人與自然的和諧，從而實現(xiàn)社會的綜合效益。人與自然的協(xié)調(diào)問題涉及范圍廣，不僅體現(xiàn)在一個應(yīng)用程序?qū)用嫔?，更需要引起我們的注意的是自然環(huán)境的有效轉(zhuǎn)換。在應(yīng)用的過程中，必須進行進一步的完善水利工程設(shè)計環(huán)節(jié)中生態(tài)化理念。提出一些實際有效的生態(tài)補償措施，這也是我們經(jīng)常提到一個新的生態(tài)概念。這個新概念打破了征服自然的發(fā)展觀，提倡人與自然之間的和諧共處，水利發(fā)展的過程中重視水利工程的需要和適應(yīng)的自然承載能力。目前在我們的大多數(shù)城市濱水區(qū)建設(shè)的過程中，河流是一個呼吸通道，城市河流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成城市的生命線?，F(xiàn)代城市生態(tài)因子相對密集，景觀特征更突出，居民最感興趣的娛樂場所是城市河兩岸。

三、人們對生態(tài)化理念的重視

我們所說的生態(tài)平衡是指系統(tǒng)中的許多因素可以共存，和諧的生態(tài)系統(tǒng)指的是一種和諧、自然的和諧狀態(tài)。除了自然事物之間的和平共處，人們也要與自然和諧相處，我們才能真正實現(xiàn)社會和諧。人與自然之間的和諧，體現(xiàn)在方方面面，不僅體現(xiàn)在自然的認識過程中，在改造自然的過程中也應(yīng)該時刻加以重視。同時，人與自然之間的和諧的也是當前社會提倡以人為本和社會和諧的重要前提。在七十年代，水利設(shè)計環(huán)節(jié)中國內(nèi)外學者和人們就開始注意河水利建設(shè)的生態(tài)問題，并提出了一些切實有效的措施對生態(tài)進行補償，這也是我們經(jīng)常提到一個新的生態(tài)概念。這個新概念打破了征服自然的發(fā)展觀，提倡人與自然之間的和諧，水利發(fā)展的過程中同時重視水利工程的需要和適應(yīng)的自然承載能力。

目前我過大多數(shù)城市濱水區(qū)建設(shè)中，河流是一個城市呼吸的通道，城市河流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成城市的生命線，使現(xiàn)代城市增加了很多生態(tài)因子，還增添了許多景觀功能。城市娛樂項目中人們最感興趣的地方就是河的兩邊。不僅城市河流是防洪、水上運輸和存儲等的基本功能的通道，同時也可以滿足人們景觀欣賞、娛樂和其他需要。城市河流形成是由自然因素和人為因素兩個部分構(gòu)成。在城市河流中各種動植物和微生物的特點各異，各種生物的組成一個完整的生態(tài)體系彼此依賴。面對各種生態(tài)問題，為了進一步改善流域水環(huán)境問題，水利部門通過相應(yīng)的良好的生態(tài)補償措施，在盆地的一部分加強管理，例如塔里木河生態(tài)等問題。在很多污染嚴重的河流進行合理調(diào)度，在某種程度上，取得了良好的效果，水利工程設(shè)計環(huán)節(jié)中注重生態(tài)化理念的實施的好處更加明顯，同時也使盆地目前我國逐步惡化生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中有了相應(yīng)的改進。隨著水利生態(tài)工程技術(shù)的發(fā)展，近年來，很多技術(shù)在水利工程建設(shè)也得到了很好的實踐，并得到相應(yīng)的結(jié)果。

四、目前水利工程建設(shè)中的生態(tài)問題

目前隨著我國水資源短缺及極端天氣頻繁出現(xiàn)，水利工程在社會經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展中起著舉足輕重的作用。但與此同時，我們也必須重視水利工程建設(shè)帶來的生態(tài)環(huán)境問題。生態(tài)理念應(yīng)用于水利設(shè)計中即是指在水利設(shè)計過程中重視自然環(huán)境和社會環(huán)境的生態(tài)保護和生態(tài)發(fā)展觀念，這就要求水利工程在滿足基本功能性要求的前提下，盡量減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，同時更要發(fā)揮出保護、恢復自然生態(tài)的作用，實現(xiàn)傳統(tǒng)水利向生態(tài)水利的轉(zhuǎn)變。

水利工程建設(shè)構(gòu)建了防洪治澇體系、實現(xiàn)引清調(diào)度、調(diào)節(jié)水量、提供清潔能源和調(diào)節(jié)氣候環(huán)境，推動了國民經(jīng)濟生產(chǎn)的同時保障了人民財產(chǎn)安全。但同時水利工程建設(shè)對我們的生態(tài)系統(tǒng)也帶來了一定的負面影響，破壞河道形態(tài)的自然性，改變了河流系統(tǒng)的生物多樣性等。針對目前我國水利工程建設(shè)中出現(xiàn)的生態(tài)問題，生態(tài)化的水利工程隨之應(yīng)運而生。隨著生態(tài)水利技術(shù)的日新月異，生態(tài)化水利工程不僅僅造福人類的社會發(fā)展，而且在確保高質(zhì)量，低消耗的高科技手段的前提下，實現(xiàn)與自然和諧的生態(tài)平衡狀態(tài)。

水利設(shè)計一直在水利工程建設(shè)中起著重要的指導作用，對水利設(shè)施與水利工程切實的發(fā)揮出防洪抗災、蓄水灌溉、航運發(fā)電等重要作用起著直接的影響。重視水利設(shè)計與生態(tài)理念的融合是實現(xiàn)水利設(shè)施以及水利工程與自然生態(tài)和諧發(fā)展的必要途徑。尤其是當前我國的水資源開發(fā)和利用面臨著水資源短缺和水質(zhì)污染雙重困境，在水利設(shè)計中重視生態(tài)理念的應(yīng)用，能夠使水利工程的規(guī)劃、設(shè)計更加具有科學性、合理性、生態(tài)性，從而減少對周圍生態(tài)環(huán)境的破壞，緩解水資源短缺與水污染在經(jīng)濟發(fā)展方面所起到的制約作用。同時在水利設(shè)計中重視生態(tài)理念的應(yīng)用是貫徹和落實科學發(fā)展觀的必然要求，是實現(xiàn)水利設(shè)計科學性發(fā)展的必然要求，所以水利設(shè)計中重視生態(tài)理念的應(yīng)用是水利設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。

五、生態(tài)理念在水利工程中的應(yīng)用

1、河道改造工程

在河道的建設(shè)的設(shè)計中，生態(tài)化理念的應(yīng)用對人們的生活環(huán)境及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了很深的影響。在我國生態(tài)化河道的建設(shè)的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用改善了很多生態(tài)問題，也使人們的生存環(huán)境得到了很大的改善。

2、堤岸工程建設(shè)

目前評估體系是針對單一的經(jīng)濟的技術(shù)，為了改變這這樣的情況，我們需要對健全的環(huán)境效益方面的評價指標予以重視，所以環(huán)境效益以及經(jīng)濟效益在堤防工程的設(shè)計中都必須進行考慮。工程設(shè)計人員應(yīng)該對周圍環(huán)境進行充分的了解，認識到如果想保持河流的自凈能力，必須使完整的生物組織系統(tǒng)得到保障。但是水體在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的作用常常受到忽視。工程設(shè)計人員在對水利工程進行設(shè)計的之前要與當時的實際情況相結(jié)合，當?shù)亓饔虻脑鷳B(tài)生物組織群落必須經(jīng)過全面的調(diào)查和分析，保留珍貴的數(shù)據(jù)信息，為解決生態(tài)問題提供數(shù)據(jù)支持。河道點的建設(shè)管理和統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計是水利設(shè)計環(huán)節(jié)中的目標，工程設(shè)計人員需要依據(jù)景觀生態(tài)學原理進行設(shè)計。堤岸建設(shè)的設(shè)計需要保持堤線和堤型的多樣化，這樣才能更好的保持生物物種的多樣化，如果河流形態(tài)過于單一對生物多樣化非常不利。在水利設(shè)計環(huán)節(jié)中要對自然水面和陸地原有的交錯形態(tài)進行保持，大型的自然滯洪區(qū)要重點保留。

六、結(jié)束語

加強對水利設(shè)計環(huán)節(jié)中生態(tài)理念的研究與重視，可是使水利設(shè)計和生態(tài)系統(tǒng)都得到完善，是我國可持續(xù)發(fā)展基本戰(zhàn)略的體現(xiàn)，也是非常具有現(xiàn)實意義的研究。

參考文獻：

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[3] 王文鵬. 水利設(shè)計環(huán)節(jié)中生態(tài)化理念環(huán)節(jié)的應(yīng)用分析[J].經(jīng)驗交流.2013（6）：66-69.

篇(3)

[關(guān)鍵詞]橋梁概念設(shè)計、應(yīng)用及展望

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0196-01

一、前言

從現(xiàn)階段橋梁發(fā)展現(xiàn)狀來看，21世紀將迎來世界橋梁更大規(guī)模的建設(shè)。橋梁具備產(chǎn)品的一般屬性，可以將產(chǎn)生于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的概念設(shè)計移植于橋梁工程。現(xiàn)在，對橋梁概念設(shè)計研究早已引起了世界各國的關(guān)注，尤其在歐美等發(fā)達國家，橋梁概念早已成為實踐的對象，而在我國處于初步階段，對其研究具有顯著理論意義和實踐價值。

二、橋梁概念設(shè)計的特點

橋梁概念設(shè)計牽涉多個學科，多個領(lǐng)域，由建筑師、環(huán)境工作者、景觀工程師、地質(zhì)工作者、環(huán)保工作者等相關(guān)專業(yè)人員組成團隊合作的結(jié)果。

（一）創(chuàng)新性。創(chuàng)新性即橋梁結(jié)構(gòu)體系和造型設(shè)計的獨創(chuàng)性和原創(chuàng)性，創(chuàng)新是橋梁設(shè)計的靈魂，是橋梁發(fā)展的動力。設(shè)計人員不僅應(yīng)具有創(chuàng)新的意識，還要有創(chuàng)新的能力，要勇于突破定勢思維，打破傳統(tǒng)觀念和經(jīng)驗的束縛，充分發(fā)揮主觀能動性和想象力。設(shè)計人員應(yīng)具有扎實的力學知識，在尋求創(chuàng)新的同時，還應(yīng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理。除了創(chuàng)造力之外，設(shè)計者還應(yīng)具備創(chuàng)造精神和創(chuàng)造人格。設(shè)計者應(yīng)該對人們不斷變化的觀念有敏銳的洞察力，并能較準確預測橋梁概念設(shè)計發(fā)展趨勢。

（二）協(xié)調(diào)性。橋梁建設(shè)是一個多學科、多領(lǐng)域?qū)I(yè)人士合作的復雜過程，橋梁與自然或人工環(huán)境、人文環(huán)境等得協(xié)調(diào)一致。因此，設(shè)計中需要考慮的因素很多，不僅需要考慮橋梁建設(shè)、使用過程中的各種影響因素，還需要考慮橋梁達到使用年限后的問題，各種因素應(yīng)該在概念設(shè)計階段就提出來，并協(xié)調(diào)好各因素間的關(guān)系，不能等問題出現(xiàn)后再想解決的辦法。

（三）適應(yīng)性。橋梁與環(huán)境相互關(guān)系大致可以分為如下情況：橋梁與環(huán)境相互融合，橋梁成為環(huán)境不可分割的一部分；橋梁凌駕于環(huán)境之上，這種情況適合地勢平坦、單調(diào)的環(huán)境，或橋梁起路標和象征作用的情況；將橋梁隱藏于環(huán)境之中，這種情況適合周圍環(huán)境非常優(yōu)美時，而橋梁的介入會破壞優(yōu)美的自然環(huán)境。值得一提的是，當橋位附近有已建橋梁時，新橋概念設(shè)計必須考慮到已建橋梁，新橋與已建橋梁是相互補充、互為印證的關(guān)系，不能形成彼此獨立的局面。當既有橋梁使用價值和概念設(shè)計價值較高時，新橋概念設(shè)計應(yīng)從屬于舊橋，無論在結(jié)構(gòu)形式、色彩及建設(shè)規(guī)模上都不應(yīng)該有明顯差異。

三、概念設(shè)計在橋梁工程中的應(yīng)用

由于受到經(jīng)濟發(fā)展、交通運輸、建筑材料、施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計理論綜合影響，橋梁概念設(shè)計的發(fā)展在不同歷史階段呈現(xiàn)出不同的特點，概念設(shè)計思想也應(yīng)該與時俱進。

（一）古代橋梁。古代橋梁大致指19世紀中葉以前所修建的橋梁，建橋材料以天然的或加工過的木材、石材為主，即竹索、藤索、鐵索、鑄鐵，乃至鍛鐵。這些橋梁的設(shè)計和施工完全依靠建造者的經(jīng)驗，沒有力學知識的指導。在橋式方面，有梁、拱和索橋三大類。當時技術(shù)落后，工具簡陋，不會修建深水基礎(chǔ)，施工周期也長。因此，這一時期的橋梁不存在概念設(shè)計的問題。

（二）近代橋梁。隨著冶煉業(yè)的發(fā)展，18世紀中期開始采用鑄鐵建造橋梁。由于鑄鐵性脆，受拉強度低而受壓強度高，故鑄鐵主要是用以修建拱橋。在19世紀，鋼鐵等高強材料的大規(guī)模使用，導致產(chǎn)生了新的設(shè)計方法和設(shè)計原則。在混凝土技術(shù)的應(yīng)用方面，19世紀60年代法國園藝家蒙耶發(fā)明了用金屬條加固混凝土制成鋼筋混凝土的方法，后來法國工程師尤金?弗蘭西涅（1879年一1962年）發(fā)明了預應(yīng)力混凝土技術(shù)。隨著鐵路和汽車的相繼出現(xiàn)，陸地交通運輸對橋梁有了更高的要求。橋梁的跨度變大、橋面更寬、承載能力也更大，需要根據(jù)不同的實際情況選擇建橋材料和跨越體系，于是有了橋梁選型的最初實踐，從工程技術(shù)角度為橋梁概念設(shè)計的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

（三）現(xiàn)代橋梁。近年來，橋梁概念設(shè)計在標志性橋梁方案比選和人行橋的造型設(shè)計中得到了充分發(fā)揮。隨著橋梁作為建筑的美學價值越來越為人們所重視，概念設(shè)計更加廣泛，作為橋梁前期設(shè)計的重要階段逐漸得到業(yè)內(nèi)的普遍認可和應(yīng)用。在國外，瑞士的圣尼伯格橋、德國斯圖加特市的內(nèi)森巴赫山谷高架橋、丹麥的大貝耳特橋、澳大利亞墨爾本的韋伯橋、美國波士頓的邦克山橋、西班牙塞維利亞的Barqueta橋、日本熊本縣的牛深橋等，均經(jīng)歷了橋梁概念設(shè)計階段。在國內(nèi)，橋型方案競賽已成為許多橋梁招標過程中的重要環(huán)節(jié)。如天津的大沽橋、昆明草海大橋等。

四、橋梁概念設(shè)計的展望

創(chuàng)新是橋梁設(shè)計的靈魂，是推動橋梁事業(yè)蓬勃發(fā)展的原動力。好的橋梁概念設(shè)計構(gòu)思必須以結(jié)構(gòu)合理為前提。

（一）耐久性設(shè)計理念?；诮Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的新概念設(shè)計理念認為橋梁耐久性的保證是需要橋梁設(shè)計、施工、運營和維護各個階段共同努力的結(jié)果。橋梁的使用期成本一般遠遠高于其初始建設(shè)成本，因此初始建設(shè)費用雖然較高，但使用期費用較低的設(shè)計方案應(yīng)當被重視。長期以來，我國橋梁設(shè)計中對于耐久性僅作構(gòu)造上的考慮，而沒有進行專門的耐久性設(shè)計，這樣做既與國際結(jié)構(gòu)工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢相違背，又不符合結(jié)構(gòu)動態(tài)和綜合經(jīng)濟性的要求，并且導致了當前結(jié)構(gòu)使用性能差、使用壽命短和工程事故頻發(fā)的不良后果。我國正處于橋梁建設(shè)的高峰期，橋梁耐久性問題必須得到足夠的重視，在生命期內(nèi)的結(jié)構(gòu)必須具有可檢性、可換性、可修性、可控性、可強性和可持續(xù)性。

（二）橋梁生態(tài)設(shè)計理念。橋梁生態(tài)設(shè)計利用生態(tài)設(shè)計的思想，在橋梁規(guī)劃和設(shè)計階段，綜合考慮與橋梁有關(guān)的生態(tài)環(huán)境問題，設(shè)計出既滿足人類需求又與環(huán)境和諧共存的橋梁。橋梁生態(tài)設(shè)計的本質(zhì)就是運用生態(tài)思維，將橋梁的設(shè)計納入“人-橋-生態(tài)環(huán)境”系統(tǒng)，進行優(yōu)化設(shè)計并最終得到與環(huán)境成為有機結(jié)合體且具備可持續(xù)發(fā)展特性的橋梁。

（三）多目標優(yōu)化在橋梁概念設(shè)計中應(yīng)用。變厚度法其基本思想是以基結(jié)構(gòu)中單元厚度為設(shè)計變量，以結(jié)果中的厚度分布確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式，是尺寸優(yōu)化方法的直接推廣。優(yōu)點是方法簡單，一般用于處理平面彈性體、受彎薄板、殼體結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化問題，但不能用于三維連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化。均勻化法基本思想是在拓撲結(jié)構(gòu)的材料中引入微結(jié)構(gòu)，其形式和尺寸參數(shù)決定了宏觀材料在此點處的彈性性質(zhì)和密度，利用Bensous-an等人發(fā)展的一套基于攝動理論周期性結(jié)構(gòu)分析方法，來建立材料微結(jié)構(gòu)尺寸與材料宏觀彈性性質(zhì)之間的關(guān)系，具有較嚴格的數(shù)學基礎(chǔ)。變密度法基本思想是人為地引入一種假想的密度可變的材料，材料物理參數(shù)與材料密度間的關(guān)系也是人為假定的。該方法在多工況應(yīng)力約束下平面體結(jié)構(gòu)、二維連續(xù)體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)碰撞、汽車車架設(shè)計等問題上得到成功應(yīng)用。優(yōu)化時以材料密度為設(shè)計變量，這樣結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化問題被轉(zhuǎn)換為材料最優(yōu)分布問題。

五、幾點建議

文章總結(jié)了橋梁設(shè)計概念，并且引入耐久性設(shè)計、生態(tài)設(shè)計、全壽命設(shè)計、多目標優(yōu)化等橋梁概念設(shè)計理念，提出以下幾點建議：

（一）在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想指導下，吸收橋梁生態(tài)設(shè)計和全壽命設(shè)計等全新的橋梁設(shè)計理念，并以此為概念設(shè)計的指導思想在全行業(yè)范圍內(nèi)將橋梁概念設(shè)計制度化，規(guī)范化，全面推進概念設(shè)計的應(yīng)用和發(fā)展。

（二）橋梁作為公共建筑承載著越來越豐富的文化心理需求，做好橋梁造型和景觀的設(shè)計顯得尤為重要和緊迫。由于絕大多數(shù)橋梁由政府投資建造，其消費者往往不是某些人，而是社會大眾，因此橋梁概念設(shè)計理論需要更新。

篇(4)

一、重視案例教學,增強學生對制藥工藝綠色化的感性認識

采用綠色工藝、實行清潔生產(chǎn)是制藥工業(yè)的發(fā)展趨勢和必然選擇。為增強學生的感性認識,授課中可以適時引入幾個經(jīng)典案例配合理論方面的講解,以期達到事半功倍的效果。美國女生物學家RachelCarson1962年出版了題為SilentSpring的專著。她告誡人們,DDT等農(nóng)藥的使用導致鳥類數(shù)量急劇下降,使萬物復蘇的春天居然聽不到鳥鳴,成為“寂靜的春天”。該書揭示了環(huán)境問題的嚴重性,吹響了環(huán)境保護的號角。為了從化學和化工的源頭防止污染,以原子經(jīng)濟反應(yīng)為核心的綠色化學應(yīng)運而生。本案例可以讓學生體會傳統(tǒng)制藥業(yè)忽視污染控制、破壞生態(tài)環(huán)境,竟成了催生綠色化學、綠色過程工程的重要因素;綠色化學是化學發(fā)展的必由之路,綠色過程工程是過程工業(yè)發(fā)展的必由之路,從而產(chǎn)生學習綠色過程工程原理與技術(shù)的自覺性。1984年12月3日凌晨,作為農(nóng)藥生產(chǎn)原料的光氣溢出到印度博帕爾市(Bhopal)的人口密集地區(qū),導致32萬人中毒、2500人直接死亡的嚴重后果,業(yè)界由此得到一個減免使用劇毒原料的警示信號。調(diào)查顯示在事故發(fā)生時,冷卻系統(tǒng)、溫度指示器、燃燒塔都不能起作用,這表明事故還與設(shè)計錯誤、疏于管理等有關(guān)。此案例讓學生體會到要提高工業(yè)過程的綠色度,一方面要采用無毒、無公害的合成或天然原料,從源頭上盡量減少甚至杜絕污染和危害;另一方面,必須從工藝和設(shè)備兩方面著手,大力研究和開發(fā)從整個工程鏈中消減污染的綠色工程技術(shù),并強化生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理,提升員工素質(zhì)。20世紀50年代,沙利度胺曾作為鎮(zhèn)靜劑用于緩解孕婦妊娠反應(yīng)。1961年發(fā)現(xiàn)服用外消旋的沙利度胺(反應(yīng)停)的孕婦產(chǎn)下了四肢呈海豹狀的畸形兒,累計致畸案例多達17000例,成為20世紀醫(yī)藥界最大的藥害事件。后來的研究表明,沙利度胺的致畸性是由(S)-異構(gòu)體引起的。此案例能讓學生體會產(chǎn)品的綠色化是綠色過程工程的重要指標,綠色化工產(chǎn)品應(yīng)對人類和環(huán)境無毒無害;若對映體具有不同的藥理活性,開發(fā)單一旋光異構(gòu)體藥物符合綠色過程工程原理。

二、用綠色過程工程原理引導學生改變傳統(tǒng)的工程觀念,培養(yǎng)學生的“當代工程觀”

工程觀念的強弱和趨向直接決定著研究和工程技術(shù)人員的實踐能力,教學中應(yīng)加強學生的工程觀教育,培養(yǎng)學生的責任意識和工程思維。工程觀是人們關(guān)于工程活動的基本理念,是認識和進行工程活動的指南。在當代學科交叉滲透的趨勢下形成的當代工程觀是對傳統(tǒng)工程觀的揚棄和超越。[4]傳統(tǒng)工程觀以科學理性和技術(shù)理性為主導,而對人文理性和生態(tài)優(yōu)化較為忽視。當代工程觀把工程理解為生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的生態(tài)社會現(xiàn)象,視生態(tài)環(huán)境為工程活動的內(nèi)生因素,工程活動不但受生態(tài)環(huán)境的制約,而且應(yīng)按照生態(tài)規(guī)律重塑生態(tài)活動的方式。[4]這與綠色過程工程的內(nèi)涵一致,強化綠色過程工程教學,有利于貫徹當代工程觀教育,有助于培養(yǎng)對可持續(xù)發(fā)展具有強烈責任意識并具有良好創(chuàng)新素質(zhì)的未來建設(shè)者和管理者?；瘜W制藥工藝學是研究、優(yōu)選符合大規(guī)模藥物生產(chǎn)的工藝路線和工藝條件,從而以最安全、最經(jīng)濟、最切實可行的方式完成藥物制備的一門學科。生產(chǎn)工藝研究按研究階段可分為實驗室工藝研究、中試放大研究和工業(yè)生產(chǎn)工藝研究。該課程與生產(chǎn)實際緊密相關(guān),適宜強化工程觀念教學。朱宏吉、元英進等指出,[5]制藥工藝學可指導學生完成制藥工程課程設(shè)計最基本、最核心的內(nèi)容,即工藝計算和工藝流程的組織,使學生將符合GMP要求的制藥車間工程設(shè)計基本原則、制藥設(shè)備選型與設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)合起來。筆者認為,通過本課程的學習,學生還應(yīng)該學會按當代工程觀的要求,根據(jù)經(jīng)濟合理、技術(shù)可行、環(huán)境友好的原則,選擇、優(yōu)化藥物及中間體的制備工藝。實踐表明,強化綠色過程工程教育,對學生在制藥工程課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文中選擇、設(shè)計綠色工藝具有非常突出的指導作用。據(jù)眾多學習過本課程的畢業(yè)生的反饋信息,不論他們是否從事制藥業(yè),都能自覺運用綠色過程工程的觀念開展工程項目的開發(fā)、評價和實施,學生畢業(yè)后體會到了學習綠色過程工程原理的更大收獲。

三、強化綠色過程工程教育的教學設(shè)計

經(jīng)過多年的摸索,緒論部分教學中引入生命周期評價(LCA)、[6]原子經(jīng)濟性(AE)、[7,8]環(huán)境因子(EFactor)、[8-10]環(huán)境商(EQ)四個概念是必要的和可行的。[8-10]生命周期評價(LCA)是一種評價產(chǎn)品、工藝或活動,從原材料采集,到產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、銷售、使用、回用、維護和最終處置整個生命周期階段環(huán)境負荷的過程,是從“搖籃”到“墳墓”的過程。它首先辨識整個生命周期階段中能量、物質(zhì)的消耗以及環(huán)境釋放,然后評價這些消耗和釋放對環(huán)境的影響,最后辨識和評價減少這些影響的機會。生命周期評價是實施綠色過程工程的重要工具。掌握生命周期評價的概念有助于學生從產(chǎn)品整個生命周期綜合思考新產(chǎn)品設(shè)計、新工藝開發(fā)和舊工藝改造,生命周期評價的概念為在授課過程中灌輸、剖析綠色過程工程原理提供了線索。傳統(tǒng)化學采用收率作為評價某化學反應(yīng)過程或某一產(chǎn)品合成工藝優(yōu)劣的標準,這種做法已沿用了上百年。只注重收率往往會忽略合成中使用或產(chǎn)生的不必要的化學品,收率指標難以反映廢物產(chǎn)生數(shù)量的多少,不足以完全反映原料的綜合利用效率。欲充分利用資源和消減廢棄物排放,只有使反應(yīng)物分子中的原子盡可能多的進入目標產(chǎn)物中。B.M.Trost于1991年提出了原子經(jīng)濟性(AE)概念,[7]為評價化工過程提供了強有力的工具。原子經(jīng)濟反應(yīng)處于綠色過程的核心地位。R.A.Sheldon提出了E因子和環(huán)境商(EQ)兩個概念分別用于快速評價反應(yīng)過程中廢物產(chǎn)生的數(shù)量和廢物對環(huán)境產(chǎn)生的潛在影響。[9]R.A.Sheldon給出了傳統(tǒng)制藥業(yè)的E因子范圍常在25~100kg/kg,[8]遠高于煉油和大宗商品生產(chǎn)行業(yè),這說明制藥業(yè)實施綠色過程工程技術(shù)任重道遠且正當其時,強化綠色過程工程教育是制藥業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)在要求。緒論部分在介紹綠色過程工程內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,著重辨析上述四個概念,生命周期評價為綠色過程工程教學提供了線索,其余概念則可直接服務(wù)于每一部分教學。依據(jù)制藥工藝學主要講授內(nèi)容,總體教學設(shè)計如圖1所示,綠色過程工程教育是一個線索分明、重點突出的有機的整體。期望學生能夠?qū)W會科學的研究方法。例如,熱力學以經(jīng)驗概況的熱力學第一、第二定律為基礎(chǔ),經(jīng)過嚴密的邏輯推理,建立了幾個熱力學函數(shù),通過“狀態(tài)函數(shù)法”,即在相同的始終態(tài)間,能動地設(shè)計可計算的過程,解決了化學反應(yīng)的方向和限度問題。理想氣體、理想溶液是實際氣體、實際溶液的理想化模型,實際氣體通過逸度、實際溶液通過活度進行相應(yīng)校正,可以簡單地解決熱力學、動力學問題。

(一)通過公式的推導過程,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)倪壿嬎季S物理化學課程公式繁多。對于有代表性的公式,授課中用板書逐步推導,一方面有利于學生理解和記憶,另一方面能教會學生處理問題的方法,培養(yǎng)嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力。例如,在化學熱力學公式的推導過程中,每一步都可能引入限制條件,這種條件也是該公式的適用條件,使用過程中必須注意。在授課過程中,我強調(diào)它們之間的邏輯關(guān)系,注重學生思維的梳理。

篇(5)

關(guān)鍵詞:可持續(xù)發(fā)展;生態(tài)公路;內(nèi)涵;特征;建設(shè)

公路作為國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,其建設(shè)已對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了巨大的促進作用,但也對環(huán)境產(chǎn)生了一些負面影響,如建設(shè)中改變了原有的地形地貌和自然景觀,運營過程中產(chǎn)生的各種環(huán)境污染及生態(tài)環(huán)境干擾等問題。公路環(huán)境問題的根源是單純追求經(jīng)濟效益,對環(huán)境的重視不夠,對公路所產(chǎn)生的環(huán)境問題估計不足。一方面是如火如荼的公路建設(shè),一方面卻是公路建設(shè)對環(huán)境的負面影響。在此背景下,“生態(tài)公路”的理念應(yīng)運而生,同“生態(tài)城市”、“生態(tài)建筑”一樣,這一名詞的出現(xiàn)反映了社會對公路建設(shè)與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的要求[1]。生態(tài)公路的出現(xiàn),是公路建設(shè)領(lǐng)域的一大進步,表明人類對環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注,同時也使人類看到了未來生態(tài)環(huán)境的希望。因此對生態(tài)公路的建設(shè)進行具體探討具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。

一、生態(tài)公路概念解析

(一)生態(tài)公路概念界定

生態(tài)公路是以生態(tài)學理論為指導建設(shè)的公路,“生態(tài)”二字喚起一種新的生態(tài)意識,是人類在向自然生態(tài)系統(tǒng)學習的過程中把生態(tài)學思想注入到公路建設(shè)體系中。從生態(tài)學的角度來看,公路作為按人類的需要而建立起來的人工生態(tài)系統(tǒng),是對原有自然生態(tài)系統(tǒng)的一種入侵和擾動,形成了以交通運輸為主體的新的生態(tài)系統(tǒng)。它是一個開放的不完整的生態(tài)系統(tǒng),生物因子主要由消費者構(gòu)成,非生物環(huán)境主要由人類為了滿足自身需要而建造的人工構(gòu)造物所組成,這樣的系統(tǒng)是不能自身維持的,它只有從其他系統(tǒng)輸入能量,才能維持其自身的運行。所以只有用生態(tài)學的理論與規(guī)律指導公路這一人工生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè),才能夠使公路的發(fā)展與環(huán)境相協(xié)調(diào)[2]。

生態(tài)公路主要指明了未來公路的發(fā)展方向,與其說它是一類型概念,不如說是一個評價性的概念。它不是指某一種、某一類公路,而是指一種公路建設(shè)和營運的理念,是公路建設(shè)的方向和目標。因此,可以將生態(tài)公路定義為:在尊重自然的前提下,將人、自然和公路有機結(jié)合,運用生態(tài)學的原理,不以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價進行建設(shè)和營運,強調(diào)人、自然與公路的和諧相處,形成生態(tài)、環(huán)保、安全、舒適、經(jīng)濟、景觀和諧的可持續(xù)的公路發(fā)展模式[3]。

(二)生態(tài)公路概念的內(nèi)涵

生態(tài)公路真正的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在宏觀和微觀兩個層面。

1.從宏觀來講,生態(tài)公路是由生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟和建設(shè)技術(shù)等多種構(gòu)成因素相互作用、相互影響、相互制約而成的綜合體,是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在公路領(lǐng)域的具體體現(xiàn),與區(qū)域的環(huán)境承載力相適應(yīng)。

公路生態(tài)環(huán)境是一個包含了社會、經(jīng)濟、自然環(huán)境在內(nèi)的復合環(huán)境系統(tǒng)。它圍繞環(huán)境主體,人類建立起的,具有多種組合,并通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞于主體,然后產(chǎn)生相互聯(lián)系的復雜系統(tǒng)。與公路相關(guān)的居民因生產(chǎn)、生活活動而形成的社會實體及其氛圍(如思想、文化),構(gòu)成了社會環(huán)境,而與經(jīng)濟產(chǎn)出有關(guān)的要素體系構(gòu)成了經(jīng)濟環(huán)境(如產(chǎn)地、市場等)。所以,生態(tài)公路是從生態(tài)觀點研究公路系統(tǒng)與社會、環(huán)境和經(jīng)濟的宏觀關(guān)系,對公路進行合理布局,使區(qū)域公路發(fā)展在區(qū)域環(huán)境承載力的容許范圍之內(nèi),實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的綜合效益最大化。

2.從微觀層面看,也就是從公路實體的角度分析,生態(tài)公路是以生態(tài)學原則為指導,以生態(tài)環(huán)境和自然條件為取向,所進行的一種既能獲得社會經(jīng)濟效益,又能促進生態(tài)環(huán)境保護的邊緣性生態(tài)工程和建造形式。這一定義闡明了一個基礎(chǔ)(生態(tài)學)、一種取向(生態(tài)環(huán)境和自然條件)和兩個功能(經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境保護),并在此基礎(chǔ)上形成兩個實體(生態(tài)工程和建筑工程)形態(tài)。

總的來說,生態(tài)公路是生態(tài)與公路建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物,其發(fā)展應(yīng)遵循自然生態(tài)規(guī)律與區(qū)域公路的發(fā)展要求,生態(tài)公路是建立在發(fā)展與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上,以生態(tài)系統(tǒng)(自然)的良性循環(huán)為基本原則,綜合考慮決策、設(shè)計、施工、運營、管理的全過程,在一定區(qū)域范圍內(nèi),結(jié)合環(huán)境、經(jīng)濟和社會發(fā)展狀況而建立起來的公路系統(tǒng)。

(三)生態(tài)公路概念的特征

在實踐中,生態(tài)公路往往容易被簡單地濫用。有的公路具有生態(tài)公路的部分特征,而簡單地冠以“生態(tài)公路”的稱號,因而許多以“生態(tài)公路”為名的公路建設(shè)項目陸續(xù)出現(xiàn),“生態(tài)公路”逐漸成為一個繼“景觀公路”之外的一個時尚的公路裝飾用語。因此,關(guān)于生態(tài)公路的特征有必要分析理解。生態(tài)公路的特征體現(xiàn)在以下幾個大方面:

1.生態(tài)性。生態(tài)性是生態(tài)公路最基本的特性,也是它存在的基本條件。生態(tài)公路的生態(tài)性主要表現(xiàn)在公路具有良好的生態(tài)位,良好的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,良好的景觀效果和以綠化為主的結(jié)構(gòu)模式等。

2.雙重性。生態(tài)公路是人工生態(tài)系統(tǒng)的一種,是以汽車運輸活動為主題的結(jié)構(gòu)物,但也包含很多自然組分,如地形、地質(zhì)等,并對公路的是生態(tài)特性、生存發(fā)展產(chǎn)生重要影響及制約作用。它是人工與自然的結(jié)合體,具有二者的雙重特性。

3.安全高效性。“生態(tài)”一詞本身就代表著和諧與健康,生態(tài)公路自然也應(yīng)是和諧健康之路。因為公路的基本職能就是為運輸服務(wù),所以這種“和諧健康”首先就應(yīng)是公路系統(tǒng)的運輸環(huán)境的和諧健康。因此,生態(tài)公路必然要求行車安全舒適、運輸高效便利。生態(tài)公路基礎(chǔ)設(shè)施為貨流、客流、能源流、信息流、價值流的運動創(chuàng)造必要的條件,從而在加速各種流的有序運動過程中,減少經(jīng)濟損耗和對公路沿線生態(tài)環(huán)境的污染。

二、生態(tài)公路的建設(shè)原則

生態(tài)公路是一個復雜的社會、經(jīng)濟和自然復合的公路生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)公路建設(shè)不僅要體現(xiàn)人類活動與地域環(huán)境的不可分割性,而且能夠全面考慮區(qū)域內(nèi)部與外部的各種關(guān)系,盡可能不破壞區(qū)域內(nèi)的土地、環(huán)境和棲息者的自然屬性。因此建設(shè)生態(tài)公路應(yīng)遵循如下原則:

(一)原生態(tài)的最大保護原則

生態(tài)公路的建設(shè)要遵循保護原生態(tài)環(huán)境的原則,能采取保護措施的要盡最大力度進行保護。因為原生態(tài)環(huán)境是經(jīng)過千百萬年的的自然演變而逐漸形成的,具有最穩(wěn)定的自然結(jié)構(gòu),更是最適宜植物和野生動物繁衍生息的環(huán)境。原生態(tài)環(huán)境一旦破壞就會改變自然和諧發(fā)展的基本條件,必須經(jīng)過長時間的演化和適應(yīng)才能達到新的平衡。

(二)生態(tài)環(huán)境的最快恢復原則

公路的建設(shè)往往受到地質(zhì)、地形、水文生產(chǎn)力水平、生產(chǎn)工藝等各種條件的制約,使公路在建設(shè)中迫不得已對沿線的生態(tài)環(huán)境造成一定的影響,如植被破壞,水土流失,土地分割等。生態(tài)公路的恢復原則就是要在現(xiàn)存條件下綜合運用各種工程措施、生物措施、農(nóng)藝措施、管理等措施,對已造成的破壞采取最快最大可能的恢復,以便最快的恢復到自然平衡狀態(tài),并對占用土地進行補償。

(三)可持續(xù)發(fā)展原則

可持續(xù)發(fā)展實質(zhì)上是社會系統(tǒng)和自然環(huán)境系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展的問題。生態(tài)公路建設(shè)的最大不同就在于它不再盲目地割裂人與自然的關(guān)系,而是將人類納入到整個自然生態(tài)系統(tǒng)之中。人類為了自身的發(fā)展,對自然的改造必須是以尊重自然和自然規(guī)律為前提的。因此在遵循可持續(xù)發(fā)展的原則建設(shè)的生態(tài)公路,本身就是一種可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)物[6]。

三、生態(tài)公路建設(shè)實現(xiàn)的措施

公路建設(shè)在時間上有著明顯的階段性特征,從規(guī)劃、設(shè)計、施工,到運營、管理、養(yǎng)護,每階段都有自身的工作任務(wù)和方法,各階段之間又彼此聯(lián)系、相互影響、形成環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系。生態(tài)公路要實現(xiàn)最終的建設(shè)目標必須從總體上實行全過程控制,使生態(tài)公路的思想理念滲透到各階段工作中,詳細地制定各階段的目標和評定標準,分階段驗收、層層把關(guān)。生態(tài)公路建設(shè)的實現(xiàn)是通過對公路工程項目整個壽命期內(nèi)各階段的控制實現(xiàn)的[7]。

(一)生態(tài)規(guī)劃:要求在自然綜合體的天然平衡情況沒有重大變化、自然環(huán)境不遭破壞和一個部門的經(jīng)濟活動不給另一個部門造成損害的情況下,應(yīng)用生態(tài)學原理,合理安排自然資源的利用。生態(tài)規(guī)劃的特點和科學內(nèi)涵是:以人為本,以資源環(huán)境承載力為前提,強調(diào)系統(tǒng)開放和優(yōu)勢互補,實現(xiàn)高效、和諧、可持續(xù)。

(二)生態(tài)設(shè)計:利用高新技術(shù)、現(xiàn)代化手段和方法,合理確定路線走向、技術(shù)等級及建設(shè)方案,宜橋則橋,宜遂則遂,盡量避免高填深挖,盡量少占用土地、草地和森林。對于公路穿越或涉及一些特殊的、敏感的生態(tài)因子,如濕地、自然保護區(qū)、森林、水源區(qū)等,應(yīng)采用對環(huán)境影響最小的公路建設(shè)方案,并按照敏感生態(tài)因子的具體特點,研究和采取相應(yīng)的保護措施;在確定取棄土點,采石場、廢棄物堆置場和攪拌站位置時,應(yīng)考慮到塵埃和其他問題對環(huán)境敏感地區(qū)的影響;應(yīng)合理設(shè)計服務(wù)區(qū)和收費站污水處理方案;在有較多動物出沒的路段,設(shè)計專門的動物通道,并注意與周圍環(huán)境的銜接。

(三)生態(tài)施工:加強施工管理,采用先進的技術(shù)、工藝、材料、設(shè)備,降低施工噪音、揚塵,合理選用取料場和棄料場,合理處理表層熟土,合理用水和棄水,防止水土流失和水污染,減少臨時用地和對路域綠地的破壞。

(四)生態(tài)運營:加強植被恢復和全面綠化,建設(shè)良好的公路生態(tài)系統(tǒng)。施工臨時用地的植被恢復、取料場的復耕或造田還耕,在很大程度上可減少公路建設(shè)對環(huán)境的破壞;而全面的公路綠化,不僅可以保護路基、美化路容、改善景觀,還可以降低噪聲干擾、防止水土流失和環(huán)境污染。

(五)生態(tài)管理:落實“三同時”制度是加強公路交通環(huán)保工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié),要貫穿于公路交通發(fā)展的每個階段:在前期以落實環(huán)境評價制度的執(zhí)行為重點,認真作好公路選線的多方案環(huán)境綜合評價;在初設(shè)和施工圖設(shè)計階段,深化環(huán)境評價和水土保持方案;在施工階段,堅持“誰開發(fā),誰保護;誰破壞,誰恢復;誰利用,誰補償;誰污染,誰治理”的原則,搞好環(huán)保重點工程;在運營階段,進一步加強路域的全面綠化工作,加強路域環(huán)境監(jiān)測,評定敏感路段的污染程度,及時采取保護措施。

四、結(jié)束語

生態(tài)公路是系統(tǒng)生態(tài)學與公路工程學交叉結(jié)合、新發(fā)展起來的一門邊緣科學。它針對今天公路建設(shè)所面臨的如何最大限度地使公路建設(shè)與環(huán)境相互協(xié)調(diào),最小的破壞環(huán)境,從而獲得可持續(xù)發(fā)展這一問題提出了基本理論。

(一)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)公路建設(shè)的最大特點,是把公路建設(shè)當前與長遠的發(fā)展視為一個整體,把“自然、公路、人”看成是一個不可分割的有機整體,要求在公路建設(shè)的過程中,努力實現(xiàn)“自然、公路、人”的和諧發(fā)展,合理的生態(tài)公路工程建設(shè)將使人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境變得更加美好。

(二)在公路規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、管理過程中,應(yīng)充分尊重并應(yīng)用生態(tài)學原理,做到經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的統(tǒng)一。

(三)生態(tài)公路理論涉及多種學科,隨著各學科的發(fā)展,生態(tài)公路的理念必將隨之深入發(fā)展,因此對生態(tài)公路理念的探究應(yīng)是一個不斷增進的過程。今后將應(yīng)當進一步加強對生態(tài)公路的工程技術(shù)、設(shè)計規(guī)范、實施標準等的研究。

參考文獻:

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[2]吳鳴,曾偉波.公路建設(shè)的生態(tài)影響與生態(tài)公路[J].華東公路,2008,(1).

[3]黃小軍.生態(tài)公路研究與實踐[M].北京:人民交通出版社,2008.

[4]王玨.生態(tài)公路探索與實踐[M].北京:人民交通出版社,2007.

[5]胡晉茹等.公路建設(shè)的生態(tài)影響與生態(tài)公路建設(shè)[J].中國水土保持科學,2006,(12).

[6]梁立杰.生態(tài)公路理念及其評價體系研究[D].長安大學,2004.

[7]陳紅,梁立杰,楊彩霞.可持續(xù)發(fā)展的公路建設(shè)生態(tài)觀[J].長安大學學報,2004,24,(1)

[8]馮志高,吳鳴.可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)公路建設(shè)研究[J].學術(shù)論壇,2008,(18).

篇(6)

【關(guān)鍵詞】生態(tài)城市 生態(tài)足跡 影響因子 可持續(xù)性發(fā)展

【Abstract】The eco-city is a part of the ecological environment， the construct of Eco-city is within the carrying capacity of the urban ecosystem， use sustainable development theory， ecology and principles of ecological economics， to promote the transformation of economic growth mode and the improvement of environmental quality. And also seize the important part of industrial restructuring to give full play to regional ecological and resource advantages， and to enhance the city's comprehensive and sustainable development capacity .At the same time， ecological footprint can show the land area support and resources of the certain population. So，the ecological footprint can support the reliable analysis and basis for future development of the ecological city.

【Key word】 the Eco-city， the Ecological footprint， Impact factor， Sustainable development

一、生態(tài)城市

生態(tài)城市的概念是在70年代聯(lián)合國教科文組織發(fā)起的“人與生物圈”（MAB）計劃研究過程中提出來的，馬上得到全球的廣泛關(guān)注。一些城市生態(tài)學家認為生態(tài)城市是一種理想城模式，在這種模式中，技術(shù)和自然充分融合，人的創(chuàng)造力和生產(chǎn)力得到最大限度的發(fā)揮，而居民的身心健康和環(huán)境質(zhì)量得到最大限度的保護。這是按生態(tài)學原理建立起來的一類社會、經(jīng)濟、自然協(xié)調(diào)發(fā)展，物質(zhì)、能量、信息高效利用，生態(tài)良性循環(huán)的人類聚居地。①

生態(tài)城市的概念包括3個層次的內(nèi)容：第1層為自然地理層，是城市人類活動的自發(fā)層次，是城市生態(tài)位的趨適、開拓、競爭和平衡過程，最后達到地盡其力、物盡其用；第2 層是社會功能層，重在調(diào)整城市的組織結(jié)構(gòu)及功能，改善子系統(tǒng)間的沖突關(guān)系，增強城市這個有機體的共生能力；第3層即文化意識層，旨在增強人的生態(tài)意識，變外在控制為內(nèi)在調(diào)節(jié)，變自發(fā)為自為。

二、生態(tài)城市衡量指標

Yanitsky提出生態(tài)城市的衡量指標：一是生態(tài)滯竭系數(shù)，測度城市物質(zhì)能量的流暢程度；二是生態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)，測度城市的組織合理程度；三是自我調(diào)節(jié)能力系數(shù)，測度城市的生態(tài)成熟度。我國學者考慮經(jīng)濟環(huán)境與社會等諸多因素提出以下幾方面主要指：

1、高效益的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

即從自然物質(zhì)到經(jīng)濟物質(zhì)到廢棄物的轉(zhuǎn)換過程中，必須是自然物質(zhì)投入少，經(jīng)濟物質(zhì)產(chǎn)出多，廢棄物排泄少。該系統(tǒng)的有效運行是以合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和各產(chǎn)業(yè)的技術(shù)裝備深度為基礎(chǔ)的。②

2、高效率的流轉(zhuǎn)系統(tǒng)

以現(xiàn)代化的城市基礎(chǔ)設(shè)施為支撐骨架，為物流、能源流、信息流、價值流和人流的運動創(chuàng)造必要的條件，從而在加速流轉(zhuǎn)的有序運動過程中，減少損耗和污染。

3、高質(zhì)量的環(huán)境狀況

即由城市生產(chǎn)和生活而造成的大氣污染、水污染、噪聲污染和各種廢棄物都能按照各自的特點予以防治和及時處理、處置。

4、高水平的管理功能

生態(tài)城市通過其結(jié)構(gòu)，對人口控制、資源利用、社會服務(wù)、勞動就業(yè)、治安防災、城市建設(shè)、環(huán)境整治等實施高效率的管理，以保證資源的合理開發(fā)利用、城市人口規(guī)模、用地規(guī)模的適度增長，最大限度地促進人與自然、人與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的和諧。

三、生態(tài)城市建設(shè)的主要內(nèi)容

1、生態(tài)工業(yè)工程是根據(jù)生態(tài)學原理，按滿足可持續(xù)發(fā)展的要求設(shè)計工業(yè)系統(tǒng)以及工業(yè)系統(tǒng)和環(huán)境之間的物流和能源流 ，是循環(huán)經(jīng)濟理論在工業(yè)體系中的應(yīng)用形態(tài)之一。③

2、生態(tài)農(nóng)業(yè)就是按照農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物種共生、物質(zhì)循環(huán)能量多次利用的生態(tài)學原理，因地制宜利用現(xiàn)代科學技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)組合，充分發(fā)揮地區(qū)資源優(yōu)勢，依據(jù)經(jīng)濟發(fā)展水平及“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”的原則，運用系統(tǒng)工程方法，全面規(guī)劃、合理組織農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，設(shè)計生態(tài)農(nóng)業(yè)工程，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效持續(xù)發(fā)展，達到生態(tài)和經(jīng)濟兩個系統(tǒng)的良性循環(huán)和經(jīng)濟、生態(tài)、社會三大效益的統(tǒng)一。

3、生態(tài)林業(yè)工程主要有流域生態(tài)公益林建設(shè)工程，實施退耕還林工程、村鎮(zhèn)綠化及平原農(nóng)田防護林體系建設(shè)工程和綠色長廊建設(shè)工程，實施水源函養(yǎng)林及自然景觀工程、生態(tài)林業(yè)基地建設(shè)和林業(yè)產(chǎn)業(yè)化工程。

4、生態(tài)水利工程就是要遵從人與自然和諧相處，堅持統(tǒng)籌兼顧、標本兼治、開源節(jié)流并重、 防洪抗旱并重的水資源開發(fā)利用原則，加快水利設(shè)施建設(shè)；既要治水又要規(guī)范人類自身的活動，既要防洪又要給洪水以出路，堅持綜合治理，在加強堤防和控制性工程建設(shè)的同時，進行平垸行洪、疏浚河湖，城市防洪與城市景觀建設(shè)緊密結(jié)合；在用水方面，強調(diào)生態(tài)用水，防止水資源枯竭，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、節(jié)水工業(yè)和節(jié)水服務(wù)業(yè)，建立供水、節(jié)水、中水回用和污水資源化的良性循環(huán)體系，提高水資源利用率，對因水環(huán)境惡化造成生態(tài)環(huán)境破壞的，采取節(jié)水、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)水等綜合措施加以預防和修復，使各水系能保持和恢復生態(tài)景象。

5、清潔能源工程主要是通過能源替代，開發(fā)使用新型能源，提高清潔能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重，提高能源利用效率。

6、生態(tài)旅游、景觀工程主要開展加強城市生態(tài)景觀建設(shè)，營造健康宜人的城市環(huán)境和加強自然生態(tài)體系建設(shè)，保障區(qū)域生態(tài)安全工作，建設(shè)一批生態(tài)旅游點、區(qū)。

7、生態(tài)文化工程主要開展以下工作，發(fā)展生態(tài)文化，承繼歷史文化和提高城市品位，建設(shè)生態(tài)社區(qū)、改善人居環(huán)境，引導綠色消費，完善文化管理組織機構(gòu)和普及生態(tài)文化等。

8、生態(tài)綜合治理與保護工程就是按照可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)先對市區(qū)環(huán)境進行綜合治理和保護及發(fā)送農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

篇(7)

關(guān)鍵詞： 現(xiàn)代生物科技專題 基因工程 細胞工程 胚胎工程 生態(tài)工程

新課程標本中的必修模塊是生物科學的核心，對于提高學生的生物知識必不可少，選修模塊能夠滿足學生的多樣化學習，為學生進一步學習生物科學知識奠定基礎(chǔ)。因此這就要求高中生物教師具備一定的專業(yè)知識技能和素養(yǎng)才能在教學中起到引領(lǐng)的作用。尤其是選修教材，可能對于部分教師來說自己都是摸著石頭過河，仍處于摸索之中。

選修課注重的是理解和應(yīng)用，理論結(jié)合實際，所以教師在講解的時候不需要過于深和專，只要學生能理解即可。每個工程的重點在于基本概念和原理的講解，比如生態(tài)工程的原理就是一個重點知識，要求學生在記住這幾個原理的同時學會應(yīng)用。在教學中還要注意知識點之間的銜接，比如基因工程和蛋白質(zhì)工程就是緊密聯(lián)系在一起的，動物細胞培養(yǎng)和動物組織培養(yǎng)的區(qū)別，等等。有些知識點是比較難理解的，比如胚胎工程——《受精階段》，所以教師要想辦法把這部分內(nèi)容以通俗易懂的形式呈現(xiàn)給學生。最重要的是要結(jié)合高考的要求，要求學生多做題，進行不定時的檢測等有針對性的強化訓練，以不變應(yīng)萬變。以下是我總結(jié)的每個專題的學習和教學建議，不足之處還請各位同仁批評指正。

1.基因工程

由于基因工程在必修教材的學習中已經(jīng)打下了一定的基礎(chǔ)，因此學生比較熟悉這部分內(nèi)容，學習起來也容易得多。本章教學既要使學生應(yīng)用已有的遺傳學知識解決新問題，又要啟發(fā)學生將理論知識應(yīng)用于實踐，懂得無論是獲得目的基因，還是進行蛋白質(zhì)改造，基因工程的最終目的都是造福人類。

本章的重點是基因工程的概念，工具和操作過程。在導入新課的時候可以從現(xiàn)實生活入手，例如：抗蟲棉在當今社會生活中的應(yīng)用，我們?nèi)粘Ｉ钪谐缘拇竺?、植物油等好多都是轉(zhuǎn)基因食品，引發(fā)學生的思考，從而得出基因工程的概念。基因工程涉及必修教材中DNA的結(jié)構(gòu)、復制、表達酶等基礎(chǔ)知識。所以在教學中教師有可以向?qū)W生提問：DNA是靠什么把一個個脫氧核苷酸連接起來的？要使DNA分子斷裂需要用什么處理？等有關(guān)的問題，既復習原來的知識，又可以引出基因工程的工具酶等。由于基因工程的操作過程比較抽象，學生難以理解，教師可以借助多媒體輔助教學，使學生加深對基因工程的理解。

2.細胞工程

細胞工程包含了植物細胞工程和動物細胞工程兩大塊。突出了細胞工程的發(fā)展和基本技術(shù)在實際中的應(yīng)用等方面的知識。重點在于微生物的細胞融合技術(shù)，植物體細胞培養(yǎng)，單克隆抗體的制備技術(shù)。本專題看似抽象神奇，但是也有很多我們熟悉的內(nèi)容。

在教學中教師要注意不同知識之間的銜接，例如：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的區(qū)別和聯(lián)系，動物細胞培養(yǎng)和動物體細胞克隆的區(qū)別于聯(lián)系，動物細胞融合和單克隆抗體的制備的區(qū)別和聯(lián)系，等等。高考中不可避免會考查到相關(guān)知識。單克隆抗體的應(yīng)用是個熱點問題，與當今社會的生物科學發(fā)展聯(lián)系緊密。學生要熟練掌握該項技術(shù)的原理和制備過程，因為這也是高考選修題的一個考點。

細胞工程是在學生學習必修一細胞與分子的基礎(chǔ)上進行的，教學中可以引導學生先回憶細胞有關(guān)的知識，從而引出細胞工程的內(nèi)容，對于比較抽象的部分盡量做到借助多媒體輔助教學，以動態(tài)直觀的形式呈現(xiàn)給學生，使其便于理解。不要采用“滿堂灌”的形式，給學生留出一部分的時間讓他們理解。同時對學生提出一些問題如：（1）植物組織培養(yǎng)的過程中影響脫分化和再分化的條件有什么異同點？（2）動物細胞融合和植物細胞融合常用的促融合因子是什么？（3）雜交瘤細胞的特點是什么？單克隆抗體的優(yōu)點是什么？（4）常用什么方法去除細胞壁？原生質(zhì)體和原生質(zhì)層有什么區(qū)別，等等。這樣可以培養(yǎng)學生分析解決問題和交流與表達的能力，也加深了他們對知識的記憶能力。

3.胚胎工程

本專題是在動物生殖與發(fā)育的基礎(chǔ)上，了解動物早期胚胎發(fā)育的規(guī)律，即哺乳動物胚胎發(fā)育的基本過程和胚胎工程的主要原理，技術(shù)，以及在生產(chǎn)上的應(yīng)用。同時結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)中的最新熱點，闡述了胚胎干細胞及其研究進展。本節(jié)的重點是胚胎發(fā)育的基本過程，胚胎工程的原理和技術(shù)。該專題對于學生和老師來說都比較陌生，所以教學中要從日常生活中學生已有的理論知識出發(fā)，激發(fā)學生的學習興趣。

受精過程的兩個階段是個難點，學生不容易理解，可以提出：必修教材中的受精過程，胚胎移植的基本程序，以及生理學基礎(chǔ)，要求學生掌握，教學中應(yīng)注意多舉例子來說明問題。關(guān)于胚胎分割應(yīng)強調(diào)分割的時期（桑葚胚或者囊胚）和注意的問題（胚胎分割時應(yīng)注意對內(nèi)細胞團均等分割且分割的分數(shù)不宜過多）。對于體外受精這部分知識，教師可以通過試管嬰兒的介紹很自然地引入，教授過程最好圖文結(jié)合，讓學生明確這是有性生殖過程。

胚胎干細胞的技術(shù)及應(yīng)用可以借助多媒體教學，同時讓學生通過閱讀教材總結(jié)交流三類干細胞的特點和功能。

4.生態(tài)工程