21世纪环境岩土工程展望 方晓阳

21世纪环境岩土工程展望

En viron mental geotechnology-perspective in the21st cen tu ry

方晓阳

(美国麻省州立大学环境工程和科技中心)

文摘论述了对环境岩土工程进行评价的重要性,同时讨论了常规岩土工程方法不适用研究土与环境相互作用问题的原因。阐述了笔者于80年代末提出的粒子能场理论,并特别强调其在敏感性生态岩土工程方面的应用:1土的干湿、胀缩和冻融循环机理;o土的污染和清污机理及过程;?放射性核废料和氡气的控制。最后,用两个最具挑战性的环境岩土工程为例来说明环境岩土工程问题的关联性和复杂性。

关键词污染,清污,生态,环境,岩土工程,核废料,氡气,太阳能中图法分类号T U411,T U46+2,X5,X7

作者简介方晓阳,男,著名研究教授,博士,美藉华人。曾在普灵顿大学和理海大学工作,现在美国麻省州立大学环境工程和科技中心工作。80年代初,与人合作开发出第一个有害有毒场地识别和表征专家系统;1986年组织召开了第一届环境岩土工程国际学术研讨会;1989年提出用于评价土-水-污染物相互作用的粒子能场理论,并研制出利用太阳电磁波激发技术的土清污系统,

获得美国和其他国家专利。

Hsai-Yang Fang

(C en ter for Environm en tal Engin eerin g,Science and Tech nology,Univer s ity of M ass achusetts-Low ell,Low ell,M A01854-2881,USA) Abstract T his paper ex plains w hy the enviro nmental aspects o f geo techno lo gy urg ently ne ed to be ev aluate d.A lso discusse d is why the cur re nt appr o ach in ge ote chnical engine ering is no t ef fective f or study ing the soil-env ir o nm ent inter action.R ef ineme nt of part icle-energ y-f ie ld theo ry pr opo sed in late1980.s by the author is made with spec ial e mph asize s on the a pplica tio ns to sen-sitive ec olog ica l geo techno lo gy,such as:(1)mechanisms o f w et-dry,sw ell-shr inkag e and fr eeze-thaw cycles o f so il;(2)so il contam inatio n a nd decont amina tio n mechanisms and pro cesses;(3)contr o lling the ra dioa ctiv e nuc lear w aste s and r adon g as.F-i na lly,two mo st challeng ing env ir onm ental g eo technica l pro jects as e xam ples ar e used to illustr ate ho w interdisciplinar y a nd co m-plex nat ur e of envir onmenta l ge ote chnical pr o blems w ill be.

Key words co ntamination,dec ontam ination,eco lo gy,env ir onment,ge otechno lo gy,nuclea r w astes,r adon g as,solar energ y

1引言

岩土工程本来就很复杂,随着人口增长、生活水平的提高和工业化进展,将变得更加复杂。大量以前认为不合适居住和其他工程的土地也被利用,而使空气、水和土地受到污染。在各种环境条件下,目前用于分析土性的土力学原理和方法已受到挑战。因此,环境岩土工程发展迅速,它是一门交叉科学,覆盖了在大气圈、生命圈、地水圈、岩石圈及地质微生物圈等各种环境下土和岩石及其相互作用问题。地质微生物层是指树根特性和细菌活动及其对水土体系工程性质有影响的土层。

自从第一届环境岩土工程国际学术讨论会于1986年召开以来,环境岩土工程得到迅速发展,不仅覆盖了传统岩土工程问题,而且延伸到[1]:1有害有毒废料控制,o湿地、海岸边、疏浚和海相沉积物,?干旱和沙漠地区,?敏感性生态地质环境及考古技术。在环境岩土工程领域,现在主要有两个分支:地质环境工程和生态环境工程。地质环境工程主要强调有害有毒废料控制系统的管理和修正、填料场的选择、填料的稳定分析和土清污技术。生态岩土工程研究环境岩土工程的敏感性生态和地质方面。

当前岩土工程计算方法主要有:1阿太堡界限和比重等土质参数对同一种土在任何条件下都假设为常数,o用荷载作为破坏控制标准,?通常任意假设土的应力应变关系,?土的含水量只包含重力水(自由水),而不包含其他孔隙水,如环境水(双电层水、结合水、渗

到稿日期:1999-01-01

第22卷第1期岩土工程学报V o l.22N o.1 2000年1月Chine se Journal o f G eo technica l Engineer ing Jan.,2000

1

透水),?在分析和计算中,只考虑了土体静水势能,而未考虑热势能和电势能问题。因此,我们提出了一个分析各种环境条件下土性的统一方法)))粒子能场理论[2]。本文的目的是推进粒子能场理论在各种环境条件下水土性质的应用。

2 粒子能场理论

2.1 假设和方法

粒子能场理论创建于80年代末,包括基本粒子、粒子系统和能场三部分,该理论的假设有:1物质世界由像原子、离子和分子的粒子组成,粒子依据其电磁力和结构,可能相互吸引或排斥,o键能(如离子键、共价键、化学键)和链(如阳离子、水偶极、对称阳离子)控制粒子间的应力-应变-强度特性和耐久性,能(动能、势能、热能、电能、磁能和放射能)使粒子产生相互运动,?粒子系统可以是固态(吸力>排斥力时)、液态(吸力U 排斥力时)和气态(吸力<排斥力时)。

粒子系统是指粒子群性状,能量变化是粒子运动的主要原因。能源可以从面力和体力获得,由面力和体力(如重力)产生的能源包括势能、动能、热能、电能、磁能和放射能。能场是指一个能量对另一个能量的反应场,也可以说成是能量的影响领域,粒子能场是粒子面力和体力作用的集合。

2.2 粒子能场和粒子性质

(1)能场:从实用上讲,能场或粒子能场由机械能场(势能和动能场)、热能场、电能场、磁能场和放射能场五部分组成。除机械能场外,均归纳为多介质能场,电能场是所有能场的中心。

(2)粒子间强度和键:在组成粒子的原子和分子中存在两种键,即主键和次键。所有粘土粒子都带有电荷,当两个粒子面面排列时,在负电荷面和介于可交换阳离子之间存在吸引力。如果相邻面的原子非常接近,而使其外电子层重叠,就会产生排斥力。当各种吸引力和排斥力叠加后,

就得到净相互作用力。

图1 能场的相互关系及其连接

Fig.1 Interr elatio nship of ener gy field and its linkages

(3)各种能场的连接:各种能场的连接如图1所示,表1给出了分析各种能场粒子性状所需的定律、理论和原理。由于环境条件的变化,土的性质也会变化,就应采用不同的分析方法。

表1 分析各种能场下粒子性质所用定律和理论 T able 1 L aw /theo ry for evaluation of particle behavior in

various energy fields

环境区 各种能场的主要组成

分析时所用定律和理论I

机械能场(势能和动能):荷载,变形,速度,加速度,重量,质量,波,声,流体运动牛顿定律,虎克定律,运动定律,达西定律II 热能场:水合作用,湿润热,运动扩散力,热导和热阻,热渗透

热动力学定律,富里叶定律,一般气体定律I II

电能场:极化作用,质子迁移,电动力,电导和电阻,电泳,电渗透安培定律,库仑定律,焦耳定律,欧姆定律I V 磁能场:电磁作用,强磁性,电磁感应,电磁波法拉第定律,雷兹定律,比奥-萨法特定律,高斯定律

V

放射能场:衰变作用,放射性,核反应,基本力

原子物理学,核物理学

2.3 能场和环境

控制物态变化的三个基本热量变化是:熔化热(从固态到液态)、升华热(从固态到气态)和蒸发热(从液态到气态)。当物态变化时,物质就会吸收或释放能量(如图2所示)

。

图2 热能场作用下的物态

F ig.2 State of matter in thermal energy field

(1)固-液-气相界面:固-液-气相物态包括干湿循环、冻融循环、胀缩循环和氡气。用图3来说明干湿循环和胀缩循环的界面机理。干土变湿(膨胀)是多介质能场作用的结果,而湿土变干(收缩)仅是热能场作用的结果,因此,胀缩循环是不同能场作用的结果,

从而不可逆。同样道理,冻融循环也有不同机理;氡气未经过液态阶段而从固态直接到气态的变化也与此类

2

岩 土 工 程 学 报 2000年

似。图3同时表明,对同一种土,含水量相同时,其工程性质不一定相同,而取决于水流方向。细粒土,特别是污染土[3]

的水流运动一般属于物质迁移运动。

图3 细粒土的水流动方向和体积变化的关系 Fig.3 Direction of water flow affects volume changes of

fine-grained soil

(2)破坏前和破坏阶段的关系:大多数岩土工程问题主要考虑荷载作用下的破坏,但荷载不是唯一的控制因素[4]。两种不同情况下破坏前和破坏的相互关系如图4所示。可看出,破坏前条件下材料的使用期限是可控制的,

一旦材料达到破坏点后人们已无能为力。

图4 荷载作用下土的三个基本破坏条件示意图Fig.4 Schematic diagram of three basic failure condit ions of

so il subjected to an applied load

2.4 各种能场下粒子性质

(1)机械能场

当前岩土工程的理论和方法主要是根据机械能

(势能、动能和动荷载)确定的,的确,机械能对岩土工程性状起着重要作用,但机械能只能决定问题的短期性状。

(2)环境(热-电-磁-放射)能场

随着时间的推移,土的性质不再只是由机械能场控制,环境因素(如温度变化,干湿、胀缩、冻融循环,污染等)将改变土粒子性质,因为热-电-磁能场与自然环境关系密切,所以它们也会影响土的性质,且这种影响是长期的。

a)热能场 在水土体系里热能场有三个基本特征:1湿润热力和运动扩散力,o热转换作用,?物态。

当土变湿时,湿润热是吸水物质的热转化,这种现象发生在细粒土中,特别是胶体中。运动扩散力由形成连接力的结构产生,可用不可逆过程的热动力学估算。在大多数土中,热转换过程是传导或对流或两者兼而有之。热一般垂直向地面运动,而不是向下运动。在不扰动条件下,固体粒子、液相和气相是分散排列的,而在重塑条件下则是以絮凝结构排列,现场条件下的土处于两者之间。

b)电能场和电磁能场 水土体系中电能起着重要作用,基本特性有:极化作用、质子迁移、电粘滞作用、电动作用和电磁能。

c )放射能场 与放射能场有关的岩土工程问题有:核废料的处理、放射性和有毒氡气的控制、核能的利用和C 射线的利用。

(3)多介质能场

a)电粘滞作用(图5(a)) 在水力梯度(势能)作用下,水流进带负电荷的粘粒土孔隙中是热电能场作用结果,可交换阳离子在下游分开而形成势流,而势流对可变换阳离子产生了电延滞力。Fang [5]用这个概念解释土体内部开裂机理。

b)热电作用(图5(b)) Seebeck 于1822年发现了直接把热能转变为电能的方法,即热电作用。

c)电磁作用(图5(c)) 热电能与自然水土体系密切相关,由于水土与环境关系复杂,热电能在这体系中的分布是随机的,离子运动方式也是随机的。当水土体系通电后,粒子保持随机运动,但能场边界会改变。由于这个原因,当两个或多个运动电荷作用于这

体系时,热电能可能转变为电磁能。事实上,水土体系也可能本身就有电磁能。

2.5 粒子能场理论的应用和评述

(1)应用 粒子能场理论可用来识别和表征岩土工程问题的每个阶段,有下列三个应用领域:1问题的识别和分类(表2),o修正室内和现场试验或理论和试验结果,?预测长期性状。

3

第1期方晓阳121世纪环境岩土工程展望

图5 多介质能场下土的性质

F ig.5 Soil behavior in multimedia energy field

(2)评述 粒子能场理论覆盖了岩土工程问题和方法的大部分领域,目前的机械能场方法只是其中的一部分。图6为对土性相对影响的比较,图7为环境对土的利用期限的影响。机械能控制影响土性的主要因素,但只是短期影响,而环境因素是长期影响。粒子能场理论是将无关的群体、能场和各种环境连接为一

个有关的系统的桥梁。

图6 土性相对影响的比较

Fig.6 Schematic compariso n of relative effects on soil per for -

mance

图7 荷载/环境因素对土的利用期限的影响

Fig.7 Effects of load/env ironmental factors on the useful life

of soil

表2 用粒子能场理论识别环境岩土工程问题

T able 2 Ident ification of some environmental g eotechnical

problems based on par ticle -ener gy -field t heory

问 题

粒子能场 备 注1透水性 宏观粒子势能

达西定律

微观粒子多介质能质量传递现象(能传导)o体变 缩热能图3

胀

多介质能?吸着作用 吸收作用动能类似浸透作用

吸附作用多介质能?压实 干边机械能含水量与密度的关系

湿边多介质能?固结 主固结机械能太沙基理论

次固结

多介质能?超固结压力 荷载引起机械能卡萨格兰德方法

环境引起多介质能

图8

?应力-应变-时间关系 应力软化多介质能 应力硬化多介质能 蠕变

多介质能à破坏准则 破坏前多介质能图4

破坏阶段机械能莫尔-库仑准则á摩擦力 宏观粒子机械能粒状土 微观粒子多介质能粘土?液化 宏观粒子机械能粒状土 微观粒子多介质能粘土

l

v 土压力 主动机械能朗肯和库仑理论

被动多介质能 静止机械能 l

w 滑坡 破坏前

多介质能图4(b)和图9 破坏

机械能

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岩 土 工 程 学 报 2000年

3敏感性生态岩土工程

地球环境有四个层次:大气圈、生命圈、地水圈、岩石圈,它们相互关联,形成正常环境,统称为生物圈。生态岩土工程是环境岩土工程的一部分,通常有三类问题:1与地质、气候有关的问题,如泥流、沙漠、湿地,o与健康有关的问题,如酸雨、核废料;?与文化有关的问题,如考古。它们对生态环境因素相当敏感,都直接或间接地与环境岩土工程有关。

3.1敏感性生态岩土工程问题的自然和人为因素

(1)自然因素

与岩土工程有关的地球变暖和温室效应应包括:大气温度上升、海水位上升和干旱等。地球变暖也与厄尔尼诺现象有关。据1998年记载,厄尔尼诺现象引起下列不正常现象:1暴雨引起的山洪和泥石流;o沿海岸线高潮海浪;?严重干湿和冷热循环引发干旱和冰雹;?飓风和雷暴雨的袭击;?干旱加雷暴雨引发的大火。

(2)人为因素

a)酸雨酸雨主要由燃煤电厂、汽车尾气和工业设施的各种污染物散发到空气中而产生。这些排放物主要为二氧化硫、氮和其他气体,由氧和水汽化物组成,在空气中形成硫酸、碳酸、盐酸和其他酸性物质。

b)酸矿物质排放矿井中的硫化铁被氧化成硫酸,硫酸溶解在水中,从矿井中排出,这些酸性水流入溪流、湖泊或地下,从而引起水土污染。酸矿物水是一种化学复合液,没有定量的成分,主要传递和沉淀溶液中的无机物。这些酸性矿物水处于碱性到强酸性之间。矿井中不可溶的固体小颗粒通过水流流出矿井,大颗粒则沉淀下来,使水流变缓,更小的颗粒则悬浮在水中相当长时间,然后排到水库或井中。

c)海洋污染物和疏浚材料1995年国际保护组织和世界银行建议全球通过必要的海洋保护,努力保持海洋生物多样化。疏浚材料是海相沉积物,是承载力、抗剪强度和渗透性低的超饱和、超软弱细颗粒淤泥质粘土,含有大量的有机物、原油沉淀物、海洋残余物、气体和气泡、有害有毒污染物。

d)放射性核废料和氡气放射性核废料和氡气是生态岩土工程问题的主要部分,将在下文中讨论。

3.2敏感性生态岩土工程问题的遗传诊断

本文所用的/遗传诊断0一词定义为材料下列方面的检验和评估系统方法:1矿物成分,o可交换离子的类型和浓度,?材料对环境的敏感性和分解可能性,?环境历史,?强度历史,?目前的荷载和环境条件。可用粒子能场理论来识别和表征这个问题的每个阶段。因为传统的岩土工程方法不能有效地分析某些敏感性生态岩土工程问题,所以,遗传诊断是一个有效的方法。

(1)抗剪强度分析

土的应力-应变-强度不是固定不变的,如果环境条件改变,随从弹性到塑性条件变化,也随软化或硬化条件变化,因此,应力-应变-时间关系不能概括为一个数学模式,也不能随意假设为弹性、塑性或粘弹性。可用遗传诊断方法来理解和解决环境条件下土结构问题的基本稳定性。环境条件下抗剪强度分成原材料固有抗剪强度和当前环境条件下引起的抗剪强度两部分,前者由矿物结构、粒子大小和形状、粒子间的连接强度决定;而后者则由下列环境因素引起:1干湿循环和冻融循环,o淋溶作用,?吸附作用,?可交换离子,?地质微生物因素。

(2)沉降分析和先期固结压力

在传统的沉降与时间曲线中,太沙基固结理论只考虑了机械能场中的荷载,而没有考虑多介质能场中的生物和物理-化学因素,后者对超固结粘土更为关键。

如果最大的粒间压力大于当前上覆压力,则称为先期固结压力或过去压力,地质作用、孔隙压力的改变、土的结构和环境条件均会引起预固结效果。估算先期固结压力的方法均从机械能出发,而不问其产生的原因。超固结粘土形成原因目前还不太清楚,也没有有效的方法可用。从图8可以看出,荷载引起的超固结压力大于环境引起的超固结压力,而且后者所需时间更长。另一方面,开始破坏所需时间表明,环境引起破坏时间更长。在这两种情况中,确定开始破坏时间的方法也将不同,换句话说,在加荷情况,应该采用机械能场准则,如果考虑环境因素影响,则应该采用多介质能场准则。

(3)土坡稳定和滑坡

地基稳定是多介质能场作用的结果(见表2),下面的例子比传统土坡稳定更为复杂。

a)泥流泥流是一种重要的滑坡类型,引起泥流的原因和破坏机理复杂,是一种没解决好的滑坡问题。传统的极限平衡或极限分析方法不适用分析泥流。图9从粒子能场理论观点说明泥流的破坏机理。

b)泥石流泥石流和泥流相似,泥流是对细粒土而言,泥石流则包括碎石、砾石和漂石等大颗粒材料。泥石流的特点特别,在特殊的地理、环境条件和气候出现。

c)固化泥流固化泥流有两种:1由于暴雨上部土变湿,下部土仍处于干燥状态,引起干湿界面滑坡,o上部土融化,下部土仍处于永久冰冻状态,引起融冻界面滑坡,这两种类型的破坏面均在界面上。湿土区深度可按Beattie等建议方法[6]计算;冻土深度可用Stefan和Berggren方法计算或用电阻法测定。

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第1期方晓阳121世纪环境岩土工程展望

图8 超固结粘土形成机理

F ig.8 M echani sm of o ver consolidated clay

deposits

图9 用粒子能场理论解释泥流破坏机理

Fig.9 M udflow failur e mechanism ex plained by the part icle -energy -field theor y

(4)人工土

天然土经常并不能适应建筑目的,否则会引起过早破坏或渐进破坏,人工土的原理和方法见图10[7]。该方法的关键在于控制土元素的离子替换或增减以满足工程需要,采用洗选方法把天然土变成等离子土(纯土)。 天然土和等离子土之间特性差异的试验包括[8]:阿太堡界限、渗透性、抗剪强度和固结。这些资料可用来选择适当的土中等离子类型以满足各种工程应用目的,这样的改良土适于有害有毒控制设备、止水工程,

同时也能用于土体加固和注浆。

图10 人工土的原理和方法

F ig.10 T he co ncept and approaches for man -made soil

4 核废料和氡气及污染和清污机理

4.1 放射性核废料(1)核废料来源

在所有自然或人造废料中,放射性核废料的性质不稳定和不可预见,因而也最复杂。在分解过程中可改变形态和性质,它不仅自身是污染物,且很容易污染周围环境。为了有效控制这类废料,必须了解放射性与环境相互作用机理,特别是与土-岩石-水体系的相互作用机理。自然和人为因素是核废料的两个主要来源,自然因素主要来源于铀,人为因素是采矿、核电厂反应堆和核武器,其中核电厂是主要来源。

表3 放射性核废料和普通废料特性的比较

T able 3 Comparison of general characteristics between r adioact ive

nuclear waste and common w aste

特征

放射性核废料普通填埋式城

市固体废料

(1)矿物结构的稳定性不稳定稳定(2)有害是是 有毒是可能是 强烈

有时一般不(3)衰变过程

复杂相当简单

(4)与环境的相互作用尚未很好了解了解比放射性

材料好得多

(5)认识

少较多(6)当前研究

少先进(7)对人类健康的影响大小(8)控制方法

少已有

(2)有效控制核废料方法欠缺的原因

除核废料的不稳定性和不可预见性外,影响核废料控制的另一个重要因素是公众缺乏了解和觉醒,也

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岩 土 工 程 学 报 2000年

无法可依,只是政府行为。表3列出了放射性核废料和普通填埋式城市固体废料的一般特性的对比。

(3)放射性废料与环境相互作用机理

原子核由质子和中子组成,尽管一个元素的所有原子核的质子数相同,但放射性同位素中子数不同。原子量总是小于中子、质子和电子质量之和,失去质量的能当量称为核的连接能。连接能越大,核就越稳定。核不稳定时,就会衰变成稳定状态。在衰变过程中,核放射随时间减少,每种核放射由半衰期决定。有五种放射衰变作用:C衰变、A衰变、B衰变、电子俘获和发射。放射性原材料是从铀衍生的,而铀来源于火成岩,铀转化为镭需很长时间。已提出从岩石和矿物中释放铀、镭和氡气的机理。

(4)核废料控制方法评述

a)贮藏50年内放射程度将减少50~100倍,通过把核废料贮藏在安全地方以减少放射程度。

b)固化发展把核废料转变成固体的技术,以减少其活动性和扩散性。

c)隔离把核废料贮藏在隔离人类的地方,如深海底、矿井底、遥远的不毛之地和沙漠地区。

d)安置把核废料安全运输和安置在贮藏室内。为了开发有效放射性废料处理系统,必须考虑下列三个基本准则:1废料必须安置在隔离的贮藏环境里;o装运箱和外包装材料必须保障放射性原子核不渗漏;?岩层应该不可渗漏。

在研究核废料和周围岩石相互作用时,最感兴趣的是确定什么岩石对核废料的反应小和敏感性差,能保持不渗漏状态。研究表明,有效的是硅酸盐类岩石。核废料与地下水和有关的岩土工程性质的相互作用及放射性废料先进处理技术得到很大发展[9,10]。

4.2有害有毒放射性氡气

无色无味的放射性有毒氡气来源于岩层铀和镭的分解,渗入土水体系中,最终扩散到大气中。氡气任何时候都会与岩土、矿物质、土水和空气相互作用,是个典型的多介质能场问题。氡气是惰性气体,因此缺乏正常化学和生物反应能力,它的分子只有一个原子,不与其他元素相混,但是,最近研究发现[11],在土、水和空气中可找到氡气,并受温度、pH值、离子交换反应、氧化还原反应等环境影响。

(1)氡气与环境的相互作用氡气具有独特的性质,其原体是固体元素镭,氡本身是气态,其裂变物钋和铅也是固体。镭的半衰期是1620a,而氡气只有3.8d。氡从岩层中释放而渗入土-水-空气体系分三个阶段:1氡从原体岩转移到变质岩;原体岩是火成岩,变质岩有石灰石、大理石等。o氡通过A反冲作用从岩石和矿物中释放。?氡通过吸附作用与尘埃和悬浮物相互作用,含氡尘埃和悬浮物是复合粒子,要用粒子能场理论来分析其性质。

(2)氡气的性质和调节方法在六个惰性气体中,氡的原子数最大,但电离能最小,这就是氡气不稳定和易与土-水-空气体系混合的主要原因。惰性气体原子量和原子数与电离能的关系如图11所示。控制放射性有毒氡气的方法有被动法和主动法[12,13]。被动法试图把氡气保存在贮藏室内,主动法是阻止氡与地岩接触或控制氡-水排出系统[1]

。

图11惰性气体原子量和原子数与电离能的关系

Fig.11Atomic weig ht and atomic number vs.ionization ener-gy of noble gases

4.3土污染和清污机理

早期的污染土治理方法主要是从场地开挖和清除污染土,并把它们在填埋场里填埋起来。现在治理有害有毒废料场方法已有改进,重点是使用电动法、电化学法、电磁法或固化法在原地处理。

(1)影响空气-水-土污染的关键因素

1尘埃:尘埃是各种材料分解产生的,其成分复杂易变,有的是液态悬浮粒和烟雾,有的是固态烟尘,还有的是固体和液体凝聚物。o悬浮物:当尘埃吹落到水里时,就成了悬浮物。尘埃-悬浮物通过吸附与环境相互作用。

(2)污染和清污机理

所有固体或土矿物粒子都会吸附气体和溶解物,吸附特性取决于水土体系的粒子表面积、温度和压力。表面积越大,吸附能力就越强,所以细粒土比粗粒土吸附力强。温度降低和压力增大,吸附量就大。土污染和清污与吸附压力的关系如图12所示。从此可以看出,环境会影响吸附压力,其变化范围为6.25~2500 kg/cm2。许多情况下,吸附压力很大,很难将污染物和土粒子分开。污染和清污过程中的吸附压力也不同。大多数情况下,清污时需要大得多的压力才能将污染物和土粒子分开。

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第1期方晓阳121世纪环境岩土工程展望

图12 土污染和清污机理与吸附压力的关系

Fig.12 Soil contami nation and decontaminati on mechanisms as re -flected on the characteristics of adsorption pressures

(3)电动作用(线性一维电流)

用亥姆霍兹经典理论分析电动现象时必须注意下列局限性:1该理论基于胶体的双电层厚度,适用于孔隙较大和界面双电层扩散小的情况,o该理论只适用原状或重塑粉质粘土,不适用于垫层的混合均匀粘土

或有机质土。

图13 室内电磁作用示意图

Fig.13 Schematic diag ram of electromagnet ic process in labo -ratory condition

4.4 电磁作用及其应用

电磁能用于清除土污染的想法和理由是基于如下

物理原理:1根据库仑定律,静止的两个电荷之间存在大小相等的作用力,运动电荷作用力与静电荷作用力之间存在一个差值,总力可分成电荷力(取决于电荷大小)和电磁力(取决于电荷速度)两部分。o当磁力作用在运动电荷上时,就存在磁场,磁场吸引力等于作用于以1m/s 的速度垂直磁场运动的1C 电荷上的力。

根据物理原理和实用观点,电磁力会增加能场的影响面积,从而导致水土体系中更多的离子交换。已研制出测定水土体系电磁力的简单试验设备和方法[1]。把长约7.25mm 和15mm 的土样放在塑料管内,并一起放在两个电解槽之间(如图13所示),施加电流。图中阴影部分是电磁能场,水土体系的水将从阳极向阴极流动,并测记时间和出水量。电动和电磁作用的

主要区别(如图14所示)是:电动是一维线性电流作用,电磁是三维随机电流作用,其他特性见表4。图14还给

出了这两种方法的试验结果,它们存在明显的差别。

表4 电动和电磁方法的比较

T able 4 Comparison characteristics between electrokinetic and

electromag nitic processes

项目电动方法

电磁方法

基本理论欧姆定律,胶体化学理论法拉第定律,雷兹定律,比奥-萨法特定律土颗粒大小限制均质、极细粒土各种土饱水性视土的双电层厚度而定,最好饱和饱和或非饱和影响范围表层深层电驱动力低高能源

电电污染物的特性和识别

不能

能

图14 电动和电磁作用的室内试验结果比较

Fig.14 Co mparison of laboratory test results obtained from

electrokinetic and electromanetic processes

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岩 土 工 程 学 报 2000年

图15自清污方法控制海水入侵示意图

Fig.15A schematic diagram illustrates co ntrolling saltw ater intrusion based on sel-f decontamination concept

4.5土自清污作用机理

自然界生态系统和环境循环一般是处于平衡状态的,同样,自然界水土体系具有自清污能力,包括沉积作用、中和作用、蒸发作用、渗透作用、吸附作用和抑制作用。水、地面和土体的自清污作用因素列于表5,如果污染量小于自清污能力,理论上讲污染对人健康没影响。

自清污系统的基本原理是保持自然生态系统或环境循环的平衡。以海水入侵作为一个自清污例子(图15)。如果渗入地下的雨水量等于或大于地下水输出量,那么海水与淡水交界面保持不变,这表明地下水将不被海水污染。

表5土自清污作用影响因素

T able5Factors for soi-l decontamination process

领域自清污作用

1空气中(大气圈)一些污染物被风吹走或暴雨冲走

o地面(生命圈)与树和植物相互作用,地表径流,蒸发

和蒸散,渗入地下

?土中(岩石圈)吸著作用,吸收作用,吸附作用,中和作用,离子交换,氧化还原反应,持着和淋溶作用

?水中(水圈)和其他离子中和作用,沉淀,冲走

?地质微生物圈一些污染物被细菌吞食和被植物吸收4.6太阳电磁能系统及其应用

热电、电动和电磁系统需要电源作为输入能,如果采用太阳能作为能源,将热能转变为热电能(如图5 (b)),再变成电磁能(如图5(c))。为了验证太阳电磁作用的可能性,进行了简单室内试验,其流程如图16所示。本项研究目的是:1提出热贮藏量原理,o开发廉价的太阳能接收和贮藏系统,?开发太阳能变成热电磁能的转换系统,?应用推广。

(1)太阳电磁作用

a)利用天然土作为太阳能接收和贮藏系统根据热贮藏量原理,Fang[14]提出利用天然土作为廉价的太阳能接收和贮藏系统,为检测热贮藏量和其他有关参数,给出了温度和时间关系示意图(图17)。

b)热贮藏量从图17可以看出,从a点到b点是加热过程,测出某一深度土体吸收的热能,$T1表示加热时间,从b点到d点地面不再输入热能,但仍能测出该深度处吸收的热能,$T2表示这段时间,从d 点到e点是释放阶段,$T3表示其时间,土的热贮藏量定义为b,c,d和e点下的面积。$T2和$T3越大,热贮藏量就越大。

c)电磁作用的发展(图13)增大电驱动力促使水土体系中的水、气泡或污染物排出,太阳能转化成热电能(如图5(b))和电磁能(如图5(c))

。

图16太阳电磁作用流程图

F ig.16F low diagram of solar-electro magnetic

process

图17热贮藏量原理

Fig.17T he concept of ther mal storage capacity

(2)试验研究和应用

a)试验研究试验研究包括两部分,一是通过不同土类、密度和厚度的组合,确定用何种土吸收太阳能,二是电磁作用如何使水土体系中水均匀分布。对于前者,使用红外线灯作为太阳能,Fang[15,16]完成了把土和地基结构作为太阳能接收和贮藏系统的基础工作,并进行了少量试验,典型的试验结果如图18所示。需进一步作下列研究:1各种土类、颗粒大小、土层厚度和含水量的组合,o各种加热强度,?其他环境条件(如风)。

b)转换系统用水、土或其他廉价方法把太阳能转换成热能,试验有待完善。

c)可能应用不仅在工程领域而且在医学领域有许多应用。与环境岩土工程有关的重要应用有:1除掉疏浚材料中多余水分和气泡以提高其密度、承载力和抗剪强度,o广大干旱和沙漠地区的灌溉。

9

第1期方晓阳121世纪环境岩土工程展望

图18土的热贮藏量试验结果

Fig.18T ypical labor ator y test results on t hermal storage ca-pacit y of soil

521世纪最具挑战性的环境岩土工程这里介绍的两个环境岩土工程不仅是交叉学科,而且全面反映了与环境的相互作用,相当困难,但最具挑战性,现在只是一个梦想,可能在21世纪变成现实。

5.1台湾海峡横跨工程

在半个世纪前就已提出兴建隧道、大桥或轮渡来连接大陆和台湾岛的横跨台湾海峡工程的构想。台湾海峡的宽度变化大,从厦门到高雄大约310公里。相当不利的环境条件有地震、火山活动、海啸、台风、暴雨、强海浪及复杂的地质构造和地理特点,如果能克服这些困难,兴建横跨台湾海峡工程,将获得巨大收益。清华大学21世纪发展研究会和台湾大学联合福建省海洋局和有关当局于1998年7月25~27日在厦门召开了横跨台湾海峡工程第一次正式可行性研讨会,于会代表不仅有技术人员,而且有政治、经济、财政和管理人员。

横跨台湾海峡是一项复杂工程,环境条件相当不利,覆盖了工程、政治、环境、经济和社会诸方面问题。技术方面问题有,施工阶段庞大的施工运作、巨大的材料供应和复杂运输体系,使用中冗长的日常维护和监测。有许多关于该工程的设想、建议和评价。笔者建议的方法[17]包括三个要素:1变以前单一运输目的为多目的系统,使该工程的目的多样化,o在施工中把整个领域分成分地带阶段观测,形成分地区阶段作业,?扩大海洋水界和土地开发,发展海洋集合体及多目的和多局面的专家系统。海洋集合体、附属工程和可行路线的关系如图19,20

所示。

图19海洋集合体和附属工程与跨海工程的相互关系

Fig.19I nterrelationship between ocean community,satellit e pr ojects and T aiw an Strait Cr ossing Route Pr

oject

图20建议的海洋集合体和跨海工程路线

Fig.20Pro posed ocean communities and crossing route for the T aiw an Strait Cr ossing Route Pr oject

5.2戈壁沙漠绿化工程

戈壁沙漠位于中国西北地区,是世界第二大沙漠,占地1295000平方公里。沙漠的主要环境问题有:热、风和水,沙漠绿化目的是使沙漠-水-环境的相互作用处于最佳状态,从而使广大的废地变成人类生存的有用农田。本文主要考虑沙漠水源和水的分布系统。已提出许多干旱和沙漠地区的取水方法,但它们不是太贵就是效果不理想,本文提出利用太阳电磁作用取水新方法。

利用太阳能溶化天山冰雪获取大量水以满足干旱和沙漠地区的灌溉需要,这是利用免费能源和水源及自动灌溉系统的唯一方法,它必须符合三个基本准则:1利用太阳能费用低和节约能源,o利用天山冰雪是无限的水源,?利用热电磁作用配给灌溉整个沙漠地区的水,具体应用步骤见表6。

根据初步调查,尽管不能得出普遍结论,但表明建

10岩土工程学报2000年

议方法耗时短、费用低、效果好。

表6太阳电磁能在戈壁沙漠的应用步骤

T able6A pplicatio n step of solar-electromagnetic system for the Gobi Desert

项目内容

太阳能(热能)(a)接收系统

(b)贮藏系统

(c)从太阳能到热的转换过程

太阳能融化冰雪过程(a)源头(天山)

(b)地点、位置和高度

(c)冰雪的类型和性质

(d)数量(最大和最小限制)

融化冰雪的控制和贮藏库(a)临时贮藏路径和地点

(b)永久贮藏地

(c)地面和地下贮藏地

(d)应急贮藏路径和地点

排水方法和运输系统(a)地面排水系统

(b)地下排水系统

防护、控制和反沙漠化措施(a)沙运动的防护

(b)融雪洪水

(c)雪崩问题

(d)泥流、泥石流和固化流

(e)监测系统和警报信号

(f)维护和管理

室内模型试验(a)太阳能接收和贮藏

(b)冰雪融化过程

(c)融雪贮藏

(d)灌溉系统

(e)控制浸溃系统

管理(a)计算机辅助设计

(b)专家系统

6结语

本文的目的是提出环境岩土工程的概貌及其在21世纪的应用。一些工作刚刚起步,尚未得出明确的结论,还需作进一步研究。但是,希望通过本文能使岩土工程师认识到环境岩土工程的重要性,也指出环境岩土工程是一门交叉学科,需从其他学科获得知识。利用台湾海峡跨海和戈壁沙漠绿化工程作为例子来说明环境岩土工程知识和方法是掌握土水环境性质的极为有用的工具。

本文原稿为英文,由南京水利科学研究院土工研究所王年香博士翻译成中文。

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第1期方晓阳121世纪环境岩土工程展望

城市地下工程中的环境岩土工程问题

城市地下工程中的环境岩土工程问题 发表时间：2018-12-17T11:59:29.563Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：郑腾 [导读] 摘要：随着城市化进程的不断加快，城市环境下的岩土工程活动逐渐频繁，但是由于城市环境工程具有一定的特殊性，导致出现了严重的环境岩土工程问题，其中有以地下水污染和地面变形等问题比较影响。 1.太原理工大学建筑与土木工程学院山西太原 030024； 2.山西庆民房地产开发有限公司山西太原 030021 摘要：随着城市化进程的不断加快，城市环境下的岩土工程活动逐渐频繁，但是由于城市环境工程具有一定的特殊性，导致出现了严重的环境岩土工程问题，其中有以地下水污染和地面变形等问题比较影响。这些环境岩土工程问题不仅严重的影响到了岩土工程及周边建筑物的质量，还对国家及人们的经济造成极大的损失。本文就针对我国城市地下工程中环境岩土工程问题进行深入探讨。 关键词：地下；环境；岩土；工程 城市化是全球经济发展的必然趋势，为了满足城市化发展的需求，人类进行大量的城市环境岩土工程活动，以促进城市经济发展。但是由于在进行岩土工程时，因环境的特殊性以及工程特点，导致对环境岩土工程周边的环境、地面以及水资源造成严重的影响，出现一系列的城市环境岩土工程问题。而在所有岩土工程问题中又以水资源灾害最为严重，且影响更为广泛。水资源灾害问题已经成为全球问题，严重阻碍了市化进程，对城市经济发展造成严重损害地面变形以及水资源污染问题。已经成为了城市环境岩土工程的两大难题因此，为了解决这些岩土工程问题，政府必须加强对其的防治，尤其是地表环境岩土工程问题以及水问题的防治，以减少因岩土工程问题给人类以及社会造成的损害，实现水资源的可持续利用，保护生态环境，实现城市经济又好又快发展。 1、环境岩土工程研究内容的分类 环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类:1)环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。例如:抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。这些问题通常泛指为大环境问题。2)环境卫生工程。主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。3)人类工程活动引起的一些环境问题。例如在密集的建筑群中打桩时,由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响;深基坑开挖时,降水和边坡位移等。 2、环境岩土工程的研究现状 20世纪50年代至60年代公害事件的显现，人们不断探索，反思，并已取得了基本的共识。国外对环境岩土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，而国内则在此基础上有较大的扩展。就目前涉及的问题来分，可以归纳为两大类:第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要是由自然灾变引起的。例如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。这些问题通常称为大环境问题。第二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如城市垃圾、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害;工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工对周围环境的影响;过量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有关这方面的问题，统称为小环境问题。 3、地下工程中遇到的环境岩土工程问题 3.1地面沉降 地面沉降是指某一区域内由于自然或人类活动引起的地面下沉的现象，其特点是波及范围广，下沉速率缓慢，所以早期一般不易察觉，也不易引起人们的重视，它多发生在大中城市，对人们的生产、生活影响极大，已经成为一种严重的环境地质问题，影响和制约着当地国民经济的可持续发展。自20世纪80年代以来，我国地面沉降已由沿海城市向大面积区域性扩展，由于深部含水层开采量的增加，以及开采由浅部向深部发展，已形成以长江三角洲地区和黄淮海平原地区为中心的两大沉降区域。引起沉降的原因很多，除了活动断裂和构造沉降等自然因素外，还有地下工程开挖施工，基坑降水和抽汲地下水等人为因素。从全世界范围看，过量抽汲地下水引起地层压密、固结是造成地面沉降的主要原因。由于地面沉降具有不可逆性，一旦产生，其带来的破坏性后果是不可估量的。所以在工程降水前，首先要查明场地的水文地质条件、周围建筑物的分布情况及地下管线性质及分布范围，根据实际情况设计科学的降水方案与防范措施。如在基坑工程降水中设置竖向止水帷幕，实施坑内降水；井点降水应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水造成的累加沉降；采用井点降水与回灌相结合的技术，井点降水管井与需保护的建筑、管线间设置回灌井点、回灌砂井或回灌砂沟，持续、不断地用清洁水进行回灌，形成一道水幕，以减少降水曲面向外扩张，防止临近建筑物、管线等基础下土层因释放水而沉降。 3.2地下水污染 造成城市地下水污染除了生活污染及工业污染外，由下列的情况引起的水质污染也不容忽视：①长期超采地下水使潜水位下降，增加了包气带厚度，包气带岩土的矿化作用及氧化作用增强，使潜水含盐量增多。另外，潜水含水层变薄，水量减少，水稀释作用减弱，水中各组分浓度增大，因而矿化度升高；②由于城区下部承压水开采量大，形成降落漏斗，增加了水力坡度，加速地表水体对地下水的补给作用，致使地下水污染速度加快。受污染的潜水通过弱隔水层补给下部承压水，造成承压水污染；③建设工程施工引起的地下水污染；④工程钻探或建筑施工中使用的各类有机或无机的液体，导致水质的污染；⑤地下水开采引起水文地质条件改变，特别是多层组地下水混合开采，成井工艺不当，止水失效，以及废井使上层承压水向下渗，造成下层水质污染；⑥地下油库渗漏及城市排污管道损坏、泄漏引起地下水水质污染；⑦回灌水质不良引起人工回灌地区地下水污染。 3.3基坑开挖中的环境工程问题 ①支护结构发生变形和位移引起的环境效应：由于支撑物受弯破坏或锚杆体系抗拔力不足，拉杆自身断裂或拉杆及锚座的连接不牢导致支护结构自身破坏，导致边坡失稳支护结构发生变形和位移而引起邻近建筑设施破坏。②打桩对周围土工环境扰动影响问题：锤击沉桩施工过程中引起的桩身及桩周附近地基土体的强烈振动，这种振动在垂直和水平方向同时存在，在振动频率较低的地基土中，垂直振动比水平振动容易感受到，且垂直振动比水平振动所引起的危害影响更大；由于振动会以应力波的形式向更远范围的地基土体扩散传播，造成沉桩区及其邻近地基土的水平位移和竖向位移，从而影响周围建（构）筑物。 4、环境岩土工程的展望 20世纪90年代后，我国进入了大规模工程建设时期。从沿海地区开始，逐步向内陆扩展，高层建筑、地铁、道路、隧道等的建设以及城市化进程步伐的加快向环境岩土工程不断提出新的挑战。同时，环境的变化，地震、洪涝灾害的频频发生，温室效应的加剧，水土流失，土壤退化等大环境，也引发了一系列新的环境岩土工程问题。相对发达国家来说，我国的岩土工程工作者面临更为艰巨的任务。一方

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21世纪的科技

21世纪的科技、城市、建筑和人 人们曾经预言，21世纪是高新科技发展的一个鼎盛时代，微电子工程、信息工程、生物工程、材料工程以及纳米技术将有一个大的飞跃，由于这些高科技成果在各行业中得到应用，势必推动了各行各业的技术、产品的发展。 对世纪城市规划将引入生态平衡规划理论，将O2和H2O的生态平衡和可持续发展，作为城市规划的主要依据，可以预测，在21世纪上半叶，将以提高城市绿化率为主体，到21世纪下半叶将有一个城市人口大迁移和大疏散重大举措。现有的特大城市将成为古城而小村镇将星罗棋布。上半叶将以发展地铁、轻轨为主体交通，逐步实现高速列车（时速＞500公里）、轻轨和汽车（电动和燃气型）相结合的城市交通体系。 由于信息网络工程发展人们不必要每日上下班而奔波，多功能别墅已成为21世纪建筑的主体，公共建筑仅是少量，现有的无电梯多层建筑将在2030年之前拆除，现有的落后房型的高层建筑将在2050年之前拆除，人们将享受到大自然所赋予的充足的阳光、新鲜的空气和洁净的水。 21世纪对于人类500万年的进化史来说是一瞬间，21世纪开发人类右脑，将成为世界性运动，21世纪人类在文明素质有很大提高，科学技能、法律道德、环保意识都有进步。由于人们饮食更趋科学化和合理化，对饮水要求更卫生，并注重锻炼身体，

因此人们的身体素质要比20世纪有所提高，寿命更长．但水仍然是构成人体的主要成份。人体排泄物从质量上和数量上并没有改变． 2．建筑给水 1）用水量和水质 从宏观来说，21世纪人们用水量要有所增加，由于家庭游泳池、冲浪淋浴房、按摩浴池的普及、健身用水比例将有大幅度提高，家庭绿化、环境绿化率提高、绿化用水也有显著提高，预测在水源供应充沛城市2050年，人均最高日用水量可达500升/日，到21世纪末可达800升/日。 在一些边远水资源相对缺乏的地区，当地政府将根据水资源平衡的原则制订相应法律，限制用水，这种限制措施可能沿续到2080年，随着高科技在水处理方面的应用，城市复用水量也逐步提高，这种限制也随之放宽。21世纪的生活饮用水标准应比现在要高，达到直接饮用水标准。由于水环境资源的保护，作为生活饮用水的水源的等级大为提高，可望到2030年之前，按现有水处理技术不增加投入完全可以达到。由于在管道系统设计中大大加重给水管道系统防回流污染的措施，以及管道施工安装工人素质提高，规范操作大大避免了水质污染途径。 2）供水系统 由于供水系统信息网络化管理和遥测遥控元件的微型化和

城市岩土工程发展前景

城市地下岩土工程发展的背景 城市地下岩土工程是岩土工程的一部分，是城市可持续发展，特别是我国大城市可持续发展所面临的诸多问题之一，更是摆在岩石力学工作者面前的新课题和新任务。 1 城市地下岩土工程是新世纪城市建设的重要环节 随着国民经济的高速发展，我国城市化水平正在快速提高，从1990年的18.96%提高到199 7年末的28.9%。城市化水平的提高标志着城市工程建设的飞速发展。但是，我国城市建设基本上沿用“摊大饼”的粗放发展模式，给国民经济带来不应有的损失。主要是： (1)城市范围无限制地外延扩展，耕地损失严重。据卫星遥感资料判断和测算，1986～1996年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50.2%，有的城市占地成倍增长。另据预测，至2010年，我国城市总数将从1996年的640座增加到1 000座，其结果是占用了大量耕地。到下世纪中叶，我国城市化水平将提高到65%左右，这意味着城市人口将比1990年增加7亿多人，按每个城市人口用地100 m2计，将占用耕地1亿多亩。土地问题是我国可持续发展的关键，城市人口急剧增长与地域规模的限制已成为城市发展的突出矛盾，城市发展非走节约土地的集约化发展模式不可。 (2)城市人口密度大，形成了所谓的“城市综合症”。首先表现在城市交通阻塞，行车速度缓慢。例如北京市干道的平均车速比10年前降低50%以上，且正以年递减2 km/h的速度持续下降。上海、北京每公里道路的汽车拥有量相应为506辆与345辆，为发达国家大城市相应拥有量的1倍及至数倍。其次是，由于城市基础设施落后于城市面积的扩展和城市人口的增长，造成城市环境的恶化。当前我国城市环境形势日趋严重，大气污染日趋加剧，全国500多座城市大气质量达到一级标准的不到1%，酸雨面积超过国土面积的40%，重庆等城市尤为严重；城市污水80%未经处理排入江河；城市地下水受到污染；垃圾围城现象普遍；噪声污染普遍超标，建筑空间拥挤，城市绿地减少，生态恶化。 (3)城市总体抗灾抗毁能力偏低。在城市总体规划中，除防洪、防空外，目前尚缺少综合防灾的内容，城市基础设施的防灾措施处于空白。为了克服这方面的弊端，解决城市人口、环境、资源三大危机，医治“城市综合症”，实施城市可持续发展，世界发达国家都在把地下空间作为新的国土资源，开发利用城市地下空间，成为越来越受到重视的城市建设指导方针和发展方向。 城市功能空间能转入和宜转入地下的领域是很广阔的，包括商业、交通、部分市政设施、文化娱乐休闲、部分工业生产、仓储、防灾(避难)和救灾空间等。充分利用地下空间是城市立体化开发的最重要组成部分。它可以达到扩大空间容量、提高开发集约度、消除步车混杂、交通顺畅、商业更加繁荣，地面绿地增加，环境优美开敞，购物与休闲，娱乐相互交融的多

21世纪高新技术展望结课论文

21世纪高新技术展望结课论文——纳米技术的发展现状及应用前景 学院：专业： 学号：姓名： 联系方式：

摘要：由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景—— Abstract：Because nanoparticles of small size effect, surface effect, quantum size effect and macroscopic quantum tunnel effect Should be, etc., make them in such aspects as magnetic, optical, electric, sensitive take on the characteristics of the conventional materials do not have. soNanoparticles in magnetic materials, electronic materials, optical materials, high density material of sintering, catalysis, preach，Sense, ceramics toughening, etc have broad application prospects -- 正文：纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。 纳米技术(nanotechnology），也称毫微技术，是研究结构尺寸在1

环境岩土工程综述

课题名称：环境岩土工程研究综述 摘要：环境污染评估、控制、修复已成为我国环保领域的重大需求。本文对环境岩土工程进行了介绍，让读者了解其研究主要内容、进展状况以及研究方法，对之后的研究做到心中有数。 （一）前言 环境岩土工程师岩土工程与环境科学密切结合的一门新学科。它主要应用岩土工程的观点、技术和方法进行治理和保护环境服务。对于如今密集型人类生活和生产方式必然产生大量的废弃物，而地球岩土全是废弃物的主要及最终处置场所。因此，利用岩土工程的手段来解决水土环境污染问题是最为经济、最符合国情的途径之一（陈云敏，2012；张帆，2015）。 （二）研究主要内容及进展状况 环境岩土工程的目的是应用岩土工程能耐的原理和方法解决环境问题。我国环境工程研究及工程实践进展主要包括城市固体废弃物可持续填埋处置，废弃泥的工程特性、工程处置及资源化利用，土体和地下水污染评价与防治和土工合成材料在环境岩土工程中应用（陈云敏，2012）。 不同学者对环境岩土工程的研究内容有着不同见解。胡中雄等将环境岩土工程的研究内容大致分成三大类：第一类称为环境工程，指用岩土工程的方法来低于由于天灾引起的环境问题，如洪水、滑坡等；第二类称为环境卫生工程，指用岩土工程的方法来抵御有各种化学污染引起的环境问题，如城市垃圾填埋处理等；第三类是指人类工程活动引起的一些环境问题，如开外隧道引起的地面变形等（王帅，2015）。 罗国煜等在文献中提到，环境岩土工程包括区域性环境岩土工程和城市环境岩土工程。城市环境岩土工程问题包括三方面：（1）城市不稳定问题（地震、地面变形问题等）；（2）水资源短缺和环境水利问题；（3）采矿污染和废弃物污染问题。 此外，方晓阳主张应有两个主要分支：（1）地质环境（岩土）工程，主要强调有害有毒废料控制系统的管理和修正、填料场的选择、填料的稳定性分析和土污染技术；（2）生态环境（岩土）工程，研究环境岩土工程的敏感性生态和地质方面的问题。这其中由主要有三个方面的问题对生态环境因素相当敏感：（1）与地质、气候有关的问题，如泥石流、沙漠、实地；（2）与健康有关的问题，如酸雨、核废料；（3）与文化有关的问题，如考古、名胜古迹的保护等（李元松，2005）。 对于环境岩土工程如今的研究进展，以美国为代表的现房发达国家正发展可持续填埋技术。我国亟需开展填埋场孕育城市城市环境灾害机理、评估方法与可持续防控的科学基础理论研究，发展可持续填埋技术，以满足填埋场城市华景灾害防控、渗滤液减量、填埋气资源化的重大需求。

中国磁性材料产业现状及其发展展望(1)

中国磁性材料产业现状及其发展展望(1) 摘要：磁性材料是各种电子产品主要的配套产品，无论是消费家电产品和工业类如计算机、通讯设备、汽车，以及国防工业均离不开磁性材料。当前，中国各种磁性材料的产量基本上世界第一，成为磁性材料生产大国和磁性材料产业中心。中国磁性材料的中长期市场前景十分光明，中国的磁性材料产品在全球的地位必将进一步提高。必须加强科技创新力度、加强技术改造加强企业管理水平，调整产业结构和提高产品档次，使中国磁性材料从大国走向强国。本文着重从宏观角度分析了中国磁体产业整体情况，介绍了稀土永磁材料特别是中国钕铁硼烧结和粘结产业现状，以及中国新型的稀土永磁材料的研究开发情况，同时对我国磁体产业发展前景进行了预测和分析。 1 中国磁体产业的发展历程 目前，全球的经济已进入了一个信息时代，作为一种功能材料，磁性材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪30年代开发的铝-镍-钴永磁；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体，包括第一代稀土永磁－SmCo5和第二代稀土永磁－Sm2Co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平

均以每年10％的速度增长。中国磁体产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：由于投资小，设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小生产的模式。 1997～20XX的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。 20XX年起，中国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”，即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体；投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按现代化管理的理念，组织集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和磁体制备，投资显著降低，效益则大为提高；3）按资本运作的规律运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。 进入21世纪，发达国家的磁体生产由于成本过高，已难以为继，世界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企

环境岩土工程

关于污染与生态环境破坏问题和环境岩土工程问题的 理解 本学期，我们跟随王老师学习了《环境岩土工程》这门课程。在王老师的谆谆教导和循循善诱下，我们深入了解了当今全球以及中国范围内的环境问题，并且深刻体会到岩土工程与环境的紧密联系。是我们不得不感觉到保护环境和切身实践岩土工程中的保护环境问题。 污染与环境破坏问题和环境岩土工程问题是两类具体的环境问题。不过，虽然它们“自成一家”，看似井水不犯河水，实则不然。且不说，所有的环境问题都冠着环境这样一个大帽子。事实上，在岩土工程中，如果不注意或者不采取合理的方案，就会形成破坏环境问题的产生，继而导致污染环境，甚至造成生态问题。 首先，想要有一定深度的理解，我们必须深刻体会污染、生态环境破坏以及环境岩土工程的相关概念，理解它们的内涵。才能在此基础上，有所发展，并使之有所关联，也就是找到它们的内在联系。 污染，或许对地球上生存的每一个人来说，从来都不是一个陌生的词汇。污染，从生态学的角度而言，是指外来物质或能量的作用，导致生物体或环境产生不良效应的现象。具体来说，污染包括空气污染、重金属污染、土壤污染、水污染、光污染、噪声污染等等诸多分类。而更细致的划分，则有排气污染、燃烧污染，放射性污染、射频污染、白色污染等等。 生态环境就是“由生态关系组成的环境”的简称，是指与人类密切相关的，影响人类生活和生产活动的各种自然(包括人工干预下形成的第二自然) 力量(物质和能量) 或作用的总和。而生态环境破坏，大致分类细而言之：一、破坏环境：由于环境是生态系统的成分之一，它的改变会影响生态系统的稳定；二、破坏植被，以森林为主体的植被是陆地生态平衡的杠杆，地球上由于破坏植被导致的生态灾难最多；三、破坏食物链：破坏食物链打破生态平衡。 环境岩土工程是一门应用岩土工程学和环境工程地质学的理论和方法，研究解决与人类工程经济活动相关的环境地质问题，以便合理开发、利用、改造和保护工程地质环境的新兴学科。环境岩土工程已经在区域稳定工程地质评价方面处于国内领先水平。目前主要研究以下内容：①自然岩土环境对工程建设的适宜性；②工程建设活动对环境的影响，即岩土体对工程建设的敏感性。环境岩

展望二十一世纪

展望二十一世纪——汤因比与池田大作对话录 10 2017-11-23 11:33:31 大历史学家汤因比预言：中国文明将统一世界 1973年，英国著名历史学家阿诺尔德?汤因比与日本宗教和文化界著名人士、社会活动家池田大作，关于人类社会和当代世界问题的谈话，《展望21世纪--汤因比与池田大作对话录》，先后出版过英文、日文、德文、法文、西班牙文等多种文本。以下文字为池田大作为《展望二十一世纪》中文版出版20周年而作。 汤因比博士已去世30年（1889-1975年）此刻，感慨萦怀，想起和晚年的博士在他伦敦那整洁的住宅里交谈的那些黄金般的日子。如果他还健在，该多么高兴啊。对谈开始，眼镜后面总是面带微笑的博士的目光严肃起来，说：“开始吧，为了21世纪的人类，让我们交谈下去！”那是1972年，熏风吹拂、鲜花绽放的5月。博士83岁，浑身充满了沉静的热情，和44岁的我坦诚相对。谈得热火朝天的时候，恰好电视播报在英国召开首脑会议的新闻。博士看着，悠然说了一句话，至今在我胸中震响―― “可能我们的对话不惹人注意，但是将永远留存下去。”那时我倡议“日中邦交正常化”已4年。在东西冷战的旋涡中，各种既成势力对我的倡言施加压迫。然而，为了亚洲

与世界的和平，中国和日本非缔结友好不可，这就是我的信念。 汤因比博士非常了解我的这种行动。他露出慈父般的微笑，说：“因信念而遭受无端的责难是一种荣誉。浅薄的指责跟本质毫无关系。我们还是谈本质问题吧。”我们谈论的本质问题很广泛，概括起来，就是探究“何谓人”“何谓社会”以及“何谓生命与宇宙的本质”。这就汇集成了《展望二十一世纪》这本书。 博士用他那无以伦比的文明史巨眼俯瞰在薄薄覆盖地球这颗行星的“生物圈”中展开的人类史，遥望未来。博士集毕生学术之大成所说的警世词句须臾不离我耳畔。对于哲学告缺、迷失方向的现代世界，那些珠玑话语今天也深刻提示着根本价值观，即“为了创造新地球文明需要什么”，“为了可持续的繁荣，人类应该怎样生存” 对谈跨越了两年，总计10天，长达40个小时。我曾问：“如果再生为人，博士愿意生在哪个国家，做什么工作？”他毫不迟疑地回答：“我愿意生在中国。因为我觉得，中国今后对于全人类的未来将起到非常重要的作用。要是生为中国人，我想自己可以做到某种有价值的工作。” 在广大地域多民族融合、协调，一贯保持一个文明，对中国的这种悠久历史博士刮目相看。他还清晰论述了中华文明精神遗产的优秀资质，预言今后中国是融合全人类的重要

21世纪高新技术

（顶头写）高新技术是推动社会经济发展的强大动力 [内容提要]2l世纪人类进入了一个科技发展的新纪元，高新技术的发展引起的技术革命浪潮将对人类经济社会的发展产生巨大的影响。重视研究高新技术发展对经济社会变革的影响，对于中国在新世纪制定正确的科技发展政策，促进科技和经济社会的全面进步有着非常重要的意义。 [关键词]高新技术；技术革命；经济社会发展 一、21世纪高新技术发展大趋势 在2l世纪影响技术发展趋势的基本因素主要是：第一，技术自身自主的发展，这是最重要的因素；第二，科学发展状态对技术发展的巨大影响，科学发展的最新成就必然影响技术的发展方向和速度；第三，社会和经济发展的需求将技术发展的速度、方向和规模产生巨大影响。 根据以上影响21世纪技术发展趋势的基本因素，我们大体上可以推断高新技术发展的三大领域的大趋势。第一，以计算机为中心的信息技术革命将延续到2l世纪初期。全球“信息高速公路”浪潮的兴起将成为“世纪工程”。它将成为全球的神经中枢，使人类居住的地球就如同一个具有高度智慧的“大脑”。之所以出现这样的趋势，这是因为，其一，预计未来20年，半导体芯片集成度每18个月翻一番，价格减半的被称之为“摩尔定律”的发展趋势还会继续。而与之并行的处理技术难度使计算能力每两年提高一个数量级，预计到2005年计算能力将达到每秒千万亿次级。过去十年间，光纤的传输速率几乎每年翻一番，近两年达到每半年翻一番。其二，信息产业已成为经济增长的主要推动力。1995——1998年，信息技术及相关产业对美国国内生产总值增长的贡献率占l／3以上。据统计，1998年，全球电子产品市场规模为1．13万亿美元，2000年达到1．3万亿美元。其三，互联网和电子商务高速增长。全球互联网‘用户从1996年不足4000万户增长到目前的2．6亿户，预计到2005年将超过10亿户。目前全球电子商务市场贸易总额已达1500亿美元，预计到2003年将达到1．3万亿美元。未来10年，全世界国际贸易可能将会有1/3通过电子商务实现。第二，生物学世纪正处在创新浪潮中，生物技术将得到有史以来从未有过的大发展。生物学发展最引人注目的是，它不仅在了解生命，还在改造生命，定向进化成为生物技术的新热点。在自然条件下需要几年甚至几十年才能实现的事情，现在可以在几周甚至几天内实现。一系列大型计划如《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与预测计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的10年》、《生物多样性利用与保护研究》等的实现，特使生物技术崛起。现在生物技术研究成果不断涌现，应用速度加快。人类面临的一系列重大问题如人口膨胀、环境污染、粮食匮乏、疾病威胁等都紧迫地需要发展生物技术以求解决。围绕着生物技术的发展，环境保护技术、农业技术、生物——心理——社会技术等也将得到充分的发展，以致形成新的高新技术产业群。第三，以纳米科技为前沿和核心的新材料科技正在引发新的产业革命。纳米科技应用非常广泛。即将到来的微型化和分子电子装置浪潮——纳米技术，正在化学、物理学、生物学和电子工程学的交叉领域形成。这次浪潮的出现，将引发一场比20世纪末达到鼎盛的微电子装置更加引人注目的大规模行业变革。随着纳米科技的新发展，分子计算机、光子计算机、生物计算机、量子计算机在不久的将来就会出现。人们估计“后PC时代”正在到来。这是计算机技术发展的第三次浪潮的核心，它把计算机技术运用到各种日常和器具之中，同时使得它具有联网功能和高度智能化，这一趋势将从根本上改变现在个人计算机

浅谈环境岩土工程研究(一)

浅谈环境岩土工程研究(一) 摘要：本文简要论述了环境岩土工程的定义，环境岩土工程研究中的基本观点以及方法以及环境岩土工程的研究现状，并对我国环境岩土工程进行了展望。 关键词：环境岩土工程研究 随着经济和、工业的迅速发展，人们越来越意识到人类活动对环境产生的两个负面影响：环境污染和生态破坏。因此，应运产生了一门新兴学科——环境岩土工程学。它既是一门应用性的工程学，又是一门社会学。它把技术和政治、经济和文化相结合的跨学科的新型学科。 1.环境岩土工程定义 环境岩土工程（EnvironmentalGeotechnology）一词，源自1986年4月美国宾州里海大学土木系美籍华人方晓阳教授主持召开的第一届环境岩土工程国际学术研讨会，并在其著名的“IntroductoryRemarksonEnvironmentalGeotechnology”论文中，将环境岩土工程定位为“跨学科的边缘科学，覆盖了在大气圈、生物圈、水圈、岩石圈及地质微生物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用的问题”，主要是研究在不同环境周期（循环）作用下水土系统的工程性质。 2.环境岩土工程研究的内容及分类 环境岩土工程是研究应用岩土工程的概念进行环境保护的一门学科。这是一门跨学科的边缘学科，涉及面很广，包括：气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等等。 环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类： (1)环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。例如：抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。这些问题通常泛指为大环境问题。 (2)环境卫生工程。主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。 (3)人类工程活动引起的一些环境问题。例如在密集的建筑群中打桩时，由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响；深基坑开挖时，降水和边坡位移等。 3.环境岩土工程研究中基本观点及研究方法 3.1基本观点 (1)岩土实践的范围是地球表层,而地球对于宇宙来讲是一个子系统,它的变化受其他子系统的影响,它们之间有物质和能量的交换,是一个开放的系统; (2)资源是有限的。我们只有一个地球,并且随着人口的增长,资源与人口相比越来越小,所以我们应实施可持续发展战略,而不能盲目地掠夺式地利用,以防止对环境造成不利的影响; (3)人类无计划的活动会毁灭人类自身; (4)自然界在不断地变化,有一些直接危害人类,反过来人类要避开危害,就必须采取措施; (5)虽然岩土工程曾带来一些消极影响,但它是由于人类认识上的片面性和历史的局限性造成的, 所以从理论上讲,所有的环境岩土工程问题是可以解决的,但它依赖于人们环境意识的提高,岩土工程技术的进步和法制建设的健全。 3.2研究方法 环境岩土工程是一个系统工程。它涉及许多学科领域,所以在研究中应从学科间的交叉处着眼,以辩证的观点分析和解决问题。其次,应用岩土工程的观点去改善环境,使其更符合人类的生存需求。 4.环境岩土工程与相关学科的关系 与环境岩土工程相关的学科有:工程地质学、岩土力学、岩土工程学、地质工程、环境工程地质学。 工程地质学的基础理论是地质学,指导它的理论主要是自然历史观1它的基本理论是认为地质成因和演化过程决定地质体的工程特性,相应地在研究方法上就是从地质体局部特性的研

镁基复合材料的研究发展现状与展望

——颗粒增强镁基复合材料 课程名称：金属基复合材料 学生姓名： 学号: 班级： 日期：2010/12/26

——颗粒增强镁基复合材料 摘要：镁基复合材料具有很高的比强度、比刚度以及优良的阻尼减震性能，是汽车制造、航空航天等领域的理想材料之一。本文综述了颗粒增强镁基复合材料的研究概况，镁基复合材料常用的基体合金和常用的增强相。着重介绍了其制备方法、力学以及阻尼性能，并对它的发展趋势进行了展望。 关键词：镁基复合材料；制备方法；基体镁合金；颗粒增强体；性能 1.前言 与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有高的比强度、比刚度、耐高温、耐磨损耐疲劳、热膨胀系数小、化学稳定性和尺寸稳定性好等优异性能。金属基复合材料的增强体主要有长纤维、短纤维、颗粒和晶须等，其中颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点，已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向，正在向工业规模化生产和应用发展。颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等，其中铝基复合材料发展最快；由于镁的密度更低(1.74 g／cm3)，仅为铝的2／3，具有更高的比强度、比刚度，而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能，镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。镁基复合材料因其密度小，且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能，受到航空、航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视．自20世纪8O年代至现在，镁基复合材料已成为金属基复合材料的研究热点之一。颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续(短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比，具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易近终成型、易机械加工等特点，是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。 2．制备方法 2．1粉末冶金法 粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压，然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压，最后加工成型得复合材料的方法。粉末冶金的特点：可控制增颗粒的体积分数，增强体在基体中分布均匀；制备温度较低，一般不会发生过量的界面反应。该法工艺设备较复杂，成本较高，不易制备形状复杂的零件。 2.2熔体浸渗法 包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件，加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中，制成复合材料采用高压浸渗，可克服增强颗粒与基体的不润湿情况，气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下，不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。该工艺设备简单、成本低，但预制件的制备费用较高，因此不利于大规模生产。增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件中。由负压浸渗制备的SiC／Mg颗粒在基体中分布均匀。

展望21世纪美国的大国地位及中美关系

展望21世纪美国的大国地位及中美关系 随着奥巴马竞选总统连任成功，人们有理由相信未来四年美国对华政策的基本框架不会有根本性的改变，连续性要大于变化，未来中美关系还将是合作与竞争并存的状态。2012 年11 月15 日，在奥巴马即将飞赴亚洲参加东亚峰会之际，现任美国国家安全事务助理汤姆多尼伦阐述了美国的再平衡战略对华政策。他指出，如何处理好同中国重要而复杂的关系是奥巴马政府上台以来优先考虑和关注的问题。在他看来，美中关系既有合作，也有竞争的一面。美国持续一贯的政策是在这两者之间寻求平衡，既提高与中国合作的数量和质量，也提高与中国竞争的能力。与此同时，美国“寻求以健康而非破坏性的方式处理好我们之间的分歧与竞争。多伦尼表示，美国再平衡战略的一个组成部分就是“寻求同中国建立一种稳定而建设性的关系”。 中美之间既有利益交汇点，也有明显的分歧和矛盾。各种因素纠结其中，使得中美关系出现非常复杂的局面。未来有助于中美关系平稳发展的主要因素包括：首先，主观上中美两国决策层都认识到稳定的中美关系符合两国的根本利益、中美合作对于亚太地区乃至全球的重要性。随着中国国力的不断上升，美国上下日益认识到中国的重要性，发展对华关系符合美国的国家利益已成为两党主流共识。2012 年11 月20 日，奥巴马总统与温家宝总理在金边会晤。温家宝总理指出，中美关系长期健康稳定发展，不仅符合两国的根本利益，也有利于亚太地区乃至世界的和平、稳定与繁荣。奥巴马表示，“美方继续致力于与中方建设强有力的合作伙伴关系”。他提出，双方高层可尽快进行沟通，为下一个四年美中关系发展制定具体路线图。 其次，客观上随着中国综合国力的日益提升，中国的重要性日益明显，美国需要中国的合作。事实上，经过多年的发展，中美两国之间的共同利益不断拓展。随着中国国力的不断增强，两国关系愈发重要，已经远远超越了双边关系范畴，有着越来越多的地区和全球性的内涵。除了传统的安全威胁之外，中美两国还面对许多非传统安全的挑战，两国利益的交汇点在增多。中美两国无论是在双边问题上还是在多边层面上，都进行了卓有成效的合作，涉及国际反恐、军控与核不扩散、地区安全与稳定、打击贩毒和非法移民、能源与环保、气候变化等诸多领域。事实上，在许多涉及地区和全球的重大问题上，中美之间都会事先进行沟通和磋商，协调立场。 目前中美互为对方的第二大贸易伙伴。美国是中国最大的出口市场，中国是美国出口增长最快的市场。美国在华有巨额投资，截至2012 年9 月，中国持有美国国债11 555 亿美元，是美国海外第一大债权国。在当前美国经济复苏缓慢、失业率居高不下的情况下，推进对华经贸关系的发展对美国极为重要。奥巴马政府一直要求中国遵循国际规则，对华不断施压，但并不希望出现贸易战，因为那样只会两败俱伤。2012 年11 月27 日，美国财政部发布半年一次的《国际经济和汇率政策报告》，认定包括中国在内的美国主要贸易伙伴未操纵货币汇率以获取不公平贸易优势。 这是奥巴马政府第八次没有将中国定为“汇率操纵国”。这份报告之所以引人关注，主要原因有两点：一是因为大选期间共和党候选人威拉德尼（Willard Mitt Romney）曾一再宣称上任第一天就将中国定为“汇率操纵国”；二是奥巴马连任成功，这一表态在一定程度上体现了对华政策的连续性。 最后，中美之间的磋商与合作日益机制化，并能就出现的问题及时沟通，有助于减少双方的误判。自2009 年以来，中美元首会晤多达12 次，胡锦涛与奥巴马成为中美建交以来会面最多的中美最高领导人。中美两国领导人还多次通过书信以及电话方式就双边关系以及重大地区和国际问题进行交流。中美战略与经济对话至今进行了四轮，促进了两国高层战略沟通，加深了对彼此战略意图和政策的了解，有力地推进了互利合作，取得了丰硕的成果。

(中文)世界信息技术发展走势展望

世界信息技术发展走势展望 一、世界电子信息工业发展的新特点： 信息技术成为经济增长的主要推动力 信息技术(IT)是当前发展最迅速、影响最广的高新技术，它的发展和应用对国民经济信息化、国防现代化和社会生活的变革产生着深远的影响。 以美国经济为例。信息技术在美国经济增长中起主导作用。过去5年内，IT领域在美国经济实际增长中占四分之一的份额。信息产业在整个经济中的份额在显著增长，在经济中的重要性也在日益增长。1985年，美国信息产业在经济中占的比例为4.9％，随着PC在办公室和家庭中开始普及，1990年这一比例又上升到7.5％，1998年升至8.2％。与此同时，1994年以前，信息技术和产业对经济增长的贡献与其在经济中所占份额成正比，而1994年以后，其贡献就几乎是其在经济中所占份额的两倍。 市场竞争进一步激化，购并、结盟、合作指向新目标 在全球经济一体化的趋势下，出现了国家之间同行业的企业购并与结盟，目的是占领各国的市场；在技术融合和市场融合的趋势下，形成了计算机网、电信网和有线电视网三网融合的趋势，由此出现了不同行业之间的企业购并、结盟与合作，旨在开拓新的业务领域；而特别值得注意的是，今天的购并、结盟已不再是以增加市场份额为唯一宗旨，共同开发新技术、新系统以及制订标准已成为当今购并、结盟的重要目标和共同特征。 为争夺电子信息高科技优势，政府参与度和干预度增强 在电子信息技术迅速发展的今天，各国政府已视它为促进国家经济发展和国防安全的核心技术，对其发展在政策和财力上给予支持，在国际经济和外交斗争中给予保护，并直接参与组织制订和监督实施电子高科技的战略性发展计划，突出体现了电子信息技术发展的政府意图和争夺21世纪技术优势、保持和增强经济竞争力及国防实力的强烈意图。 二、21世纪初世界电子信息工业发展展望 21世纪，人类将迈入一个崭新的时代——知识经济时代。全球信息化和经济全球化将成为这一时代的主要发展潮流。 1997年3月26日，世界贸易组织(WTO)40个代表方达成《信息技术协议》，承诺在2000年1月1日前取消计算机、计算机软件、通信设备、半导体、半导体制造设备和科学仪器的关税，并允许部分发展中国家于2005年将上述信息产品关税减至零。1997年10月，WTO 在日内瓦召开“第二阶段信息技术协议”讨论会，准备将电视机、录像机、收音机、印制板制造设备、平板显示器、电容制造设备、音频设备等消费类电子产品也纳入《信息技术协议》零关税产品清单中，但准备在2002年1月1日才把这些产品关税降为零。《信息技术协议》的签署将使信息产品的生产与市场全球化，加剧全球信息产品制造商之间的竞争，使信息产品的性价比不断提高。 在全球信息化和经济全球化的推动下，21世纪信息产业将成为推动全球经济发展的支柱产业之一。 微电子技术与产品市场将持续高速发展 世界PC、网络相关产品、数字移动通信设备、数字音视频产品和汽车电子设备需求量迅速增加，使得全球半导体市场发展前景十分看好。据世界半导体贸易统计公司(WSTS)的预测，1998年～2002年全球半导体销售额的年均增长率将达到15.5％，2002年全球半导体