【正文】 為解決水工結構工程的安全問題，評價和提高工程的安全承載能力，提高和發(fā)展安全監(jiān)控技術乃是當務之急，特別在安全分析評價和饋控理論、高新監(jiān)測設備研制和應用、工程安全遠程監(jiān)控技術、結構損傷病變仿真和檢測、工程健康診斷和壽命評估、工 程風險評價等方面，急需加強試驗研究，以促進理論研究發(fā)展。因此模型試驗、現(xiàn)場觀測、數(shù)值分析作為科學研究的三個重要方法，仍然是水工結構學科發(fā)展缺一不可的 手段。因此，在混凝土水工建筑物的抗震計算中，應明確規(guī)定混凝土抗拉強度的標準值及其相應的安全準則。為了優(yōu)化設計，在確保安全的條件下節(jié)省工程造價，研究新的計算理論、完 善現(xiàn)有的設計方法、并付諸實際工程應用，將具有重要的理論意義和實際應用價值。另一方面，已建的水工結構工程普遍面臨著由于材料劣化而導致的結構耐久 性問題，面廣量大的已建結構需要維修、加固和改造，修復新材料、新技術的研究極為迫切。 水工建筑物的施工在基本建設中占有重要地位，它關系到工程質量及社會 22 安全。目前，安全監(jiān)測分析和評判已由一維單測點向三維多測點方向發(fā)展，由離線人工進行管理和分析，逐步向在線自動實時或及時綜合評判發(fā)展，同時在安全風險分析評判中更多地注重對生態(tài)環(huán)境以及社會各方面的影響，而智能化、網絡化將是今后發(fā)展的趨勢，而這方面國際上也才起步?？傮w上看，我國在模型試驗加載及測試設備等方面與國際水平差距較大，在測試精度和自動化程度方面尤為明顯。 與工程實際相吻合的材料劣化機理、測評技術是國際材料界近年研究的熱 23 點問題之一，世界各國對此十分重視，美國、加拿大、日本和英國等國的研究水平較高。就壩基巖體的滲流特性和滲透系數(shù)張量確定的理論和方法，美國 Neuman院士、法國的 Louis和德國 Ewert教授以及 Wittke教授等人理論和試驗方面的研究都取得了大的發(fā)展。目前，這些課題的研究在國內正在開展，有些尚屬探索起步階段，這些研究的開展具有重大理論和實際應用價值，將為保持和發(fā)展本學科該領域在國內外的優(yōu)勢，促進水工建筑物安全監(jiān)控數(shù)字化、智能化目標的實現(xiàn)起著關鍵作用，將產生顯著的社會經濟效益。在理論研究的基礎上，研制針對水工結構特點的操作方便的計算分析和設計軟件非常必要。就裂隙巖體的滲流特性和滲透系數(shù)張量確定的理論和方法，國內近年來對前者研究較多，但是對滲透系數(shù)張量確定還研究得很少，和國外一樣還沒有提出一種成熟的理論和現(xiàn)場試驗方法， 嚴重阻礙了計算先進理論和方法的工程運用能力，使得工程建設浪費很大和仍然經常出現(xiàn)這樣和那樣的工程滲流問題。 2. 具體指標 (1) 主要指標 更多地承擔國家科技計劃、自然科學基金、國家科技攻關項目等國家級項目，其中爭取承擔國家自然科學基金重大或重點項目 23項；獲國家、省部級二等以上獎 34項； “十五 ”期間培養(yǎng)博士研究生 100名左右、碩士研究生 400名左右，積極引進高層次人才，爭取聘上 1名長江學者；科研經費總量 5000萬元左右，科研成果轉化效益超過 2億元人民幣；出版高水平的教材和學術專著 10余部；發(fā)表高質量論文 300篇以上，其中三大檢索論文數(shù)占十分之一左右。 主要建設內容包括： 新智能監(jiān)測技術； 水工建筑物安全遠程監(jiān)控網絡技術； 損傷病變檢測及仿真技術； 安全分析、評價和饋控； 健康診斷和壽命評估技術； 工程安全風險評價技術； 現(xiàn)場檢測理論、方法和技術。 主要建設內容包括： 對大型地震模擬振動臺進行改造、全面維護和率定 ,保持和擴大我校在結構抗震研究領域中的優(yōu)勢。 改造 “九五 ”“211工程 ”建設的擬動力液壓伺服加載系統(tǒng)。理論水平達到國內領先水平，部分國際一流，特別在高壩的破壞機理，分析理論與方法，高效優(yōu)化設計，抗震分析，水工混凝土裂縫機理及抗裂技術，巖體滲透系數(shù)張量的確定，以及超大型地下洞室 的工程應用等研究方面取得突破性進展。逐步建立多因素協(xié)同作用下水工 混凝土耐久性與劣化理論及評價方法。建立水工數(shù)值分析中心，購置高性能計算軟硬件設備，開發(fā)國內一流、國際先進的分析軟件，使研究中心總體上達到國際先進水平。 5. 形成的 能力 (1) 人才培養(yǎng)能力 到 2020年，在人才培養(yǎng)方面形成年招收 100名碩士、 30名博士和若干名博士后或國內外訪問學者的能力。 四、建設總經費 建設總經費： 1000萬元。 2. 人才培養(yǎng) 近 50年來，學科培養(yǎng)的各層次專業(yè)技術人才活躍在全國各地大中型水利水電建設領域，大部分一直戰(zhàn)斗在工程建設和管理的第一線，發(fā)揮著重要的作用。 3. 科學研究和學術交流 改革開放以來，先后承擔并完成了許多自然科學基金（包括國家重大項目 1項、重點項目 2項）、國家科技攻關以及長江三峽、二灘、小浪底等一大批國家重大水利水電工程的科研項目，累計科研經費達 8000多萬元，取得了大量科研成果及顯著的社會和經濟效益；先后獲得國家科技進步特等獎等省部級以上科技獎 67項，國家發(fā)明專利 1項；發(fā)表數(shù)千篇高質量學術論文，出版專著 30余部。 “水工結構工程” 建設項目總投資為 1000萬元，其中中央專項資金為 700萬元（國家計委 350萬元，財政部 350萬元），全部用于購置儀器設備；學校自籌資金為 300萬元， 213萬元用于購置儀器設備， 87萬元用于學術交流、學科隊伍以及網絡、圖書等建設。 二、項目背景 1. 項目意義 環(huán)境問題是當今人類社會面臨的最重大問題之一。為此，世界各國無論從政治、經濟和社會，還是到人才培養(yǎng)、學科建設和重大科技研究課題的確定等都充分體現(xiàn)對生態(tài)和環(huán)境保護的高度重視。人類活動 33 的加劇，導致生態(tài)系統(tǒng)脆弱，生態(tài)功能衰退，特別是土地開發(fā)、城市擴展、水利工程建設、污染物質大量排放等嚴重地破壞了自然生態(tài)系統(tǒng)。 3. 國內水平 我國十分重視水生態(tài)與環(huán)境保護問題，相繼制定和頒發(fā)了一系列水生態(tài)與環(huán)境保護的法律法規(guī)，并在水環(huán)境保護及生態(tài)保護方面進行了卓有成效的研究。在水生態(tài)修復方面，重污染水體的生態(tài)修復、河網面源污染控制及生態(tài)修復、河口生態(tài)修復及穩(wěn)性構建等方面取得了一定的研究進展。 （ 2）通過本項目的建設，使學科的基礎設施建設得到進一步的加強，繼續(xù)改善學科發(fā)展必備的軟、硬件設施；形成具有高水平的科研和教學隊伍，造就出在國內外有影響的學術帶頭人；使本學科成為全國水環(huán)境保護和生態(tài)修復方面高層次人才培養(yǎng)的教學示范基地及重要的生態(tài)和環(huán)境保護 科研基地和實驗中心。本方向的主要研究內容有： a.自然和人類活動脅迫作用下水環(huán)境系統(tǒng)演變規(guī)律及趨勢； 因素、形成機理及趨勢預測； 境容量及承載能力； 生機理及底泥釋放規(guī)律研究； ； 波浪作用下的污染物環(huán)境行為研究。 本方向的主要建設研究內容包括： ，建立污染控制系統(tǒng)模式； ； 污染控制對策； 、鎮(zhèn)水污染治理與控制技術； ；可能取得的重大科技成果為：太湖流域典型區(qū)域水污染控制成套技術。 本方向的主要建設 研究內容包括： 徑； ； 36 置庫及人工濕地技術 、經濟和環(huán)境效益的綜合評價體系。通過積極吸引國外留學人員回國，加強年輕教師培養(yǎng)。計劃每兩年舉辦或協(xié)辦 1次國際學術會議， 1 次全國性學術會議；每年邀請講學 1 人次，出國講學和交流2~3 人次。 “十五 ”期間爭取獲得國家與省部級以上科技進步獎 2 項，發(fā)表高水平學術論文 100 篇以上，國際三大檢索機構收錄的論文 20 篇，發(fā)表專著 5 部。 四、建設總費用 本項目所需經費主要用于：梯隊建設、儀器設備購置、實驗室改造和建設、示范區(qū)的建設。經過多年的建設，形成了生態(tài)與環(huán)境領域具有特色的 4 個研究方向，目前已擁有結構合理的學科梯隊、堅實的研究基礎和一流的研究設施。本學科點現(xiàn)有教師 51 人，其中教授 12 人，副教授 12 人，具有博士學位 10 人。 3. 培養(yǎng)人才的高質量 迄今為止，累計共招收博士生 26 名，其中畢業(yè)獲 得博士學位的有 10 名；招收碩士生 260 名，畢業(yè)并獲得碩士學位的有 120 名。 4. 特色鮮明的科學研究 97 年以來主持與承擔了國家自然科學基金、國家科技攻關和直接服務于國 40 民經濟建設的科研項目數(shù)幾百項，發(fā)表論文幾百篇，專著和教材 20 余部，獲部省級以上獎 20 項，參與國際學術交流 100 余人次。（ 4）水環(huán)境演變規(guī)律與調 控對策，研究自然和人類活動脅迫作用下，水環(huán)境演變規(guī)律及趨勢，提出調控途徑；研究水環(huán)境問題的主控因素、形成機理、承載力及趨勢預測；揭示陸域 河道 湖庫生態(tài)系統(tǒng)中污染物遷移轉化的關鍵過程及相互聯(lián)系，把陸域和水域作為整體，進行污染物遷移、轉換、歸趨
。（ 2）水環(huán)境保護與生態(tài)系統(tǒng)建設，其主要研究內容和特色為：從水的資源性和生態(tài)環(huán)境價值入手，研究水環(huán)境監(jiān)測、水質評價、開發(fā)利用、保護與管理及災害防治對策，研究水資源與社會經濟可持續(xù)發(fā)展的關系。其中多數(shù)畢業(yè)生已成為用人單位的骨干力量。 目前，青年教師中有 7 人在職攻讀博士學位。 2. 高水平的學術隊伍 通過 “211”一期工程的建設培養(yǎng)了一批年輕學術骨干。 1. 江河湖海水環(huán)境演變規(guī)律與調控對策 150 萬元 2. 河湖水污染控制理論與治理技術 200 萬元 3. 河湖水生態(tài)系統(tǒng)修復原理與應用技術 250 萬元 五、項目已有的優(yōu)勢和特點 1. 綜合的學科優(yōu)勢 河海大學環(huán)境科學和工程學科的發(fā)展可追朔到 70 年代， 1978 年，在張書農先生的倡議下，水利部于 1978 年批準成立了環(huán)境水利研究所，借助學校在水利方面強大的優(yōu)勢，環(huán)境水利學科得到了巨大的發(fā)展，同時也帶動了環(huán)境科學及 39 工程學科的發(fā)展， 在 1989 年 ~2020 年， 連續(xù)兩次 取得國家環(huán)保局新認定的甲級環(huán)評證書，評價范圍涉及水、氣、聲、固體廢棄物、生態(tài)等多方 面。 通過本項目建設，形成具有高水平的科研和教學隊伍。 ② 科研能力 形成承擔國家重大基礎研究“ 973”項目、國家高新技術研究“ 863”項目、國家自然科學基金重點或面上項 目和國家科技攻關項目等國家級層面科技計劃 38 的能力，在現(xiàn)有的基礎上，進一步擴大承接國家重點環(huán)保和生態(tài)修復工程科研項目的能力，整體上達到國際一流水平、部分國際領先水平。到 2020 年，力爭聘任 “長江學者 ”1名，在國內外有一定影響的學術帶頭人 4 名左右，培育出2~3 支年齡結構合理、專業(yè)知識全面、高素質的可持續(xù)發(fā)展的學術梯隊，使 學科內具有博士學位的教師比例達 30%。 (3) 建設條件 為將學科建成國內高水平科學研究基地和培養(yǎng)高級專門人才教學基地，計劃在 “211 工程 ”“十五 ”期間，加強學科基礎設施建設，改善學科發(fā)展必備的軟、硬件環(huán)境。生態(tài)系統(tǒng)的日益退化已嚴重威脅著社會經濟的可持續(xù)發(fā)展和人類的生存環(huán)境。 ② 河湖水污染控制理論與治理技術 保護水環(huán)境已成為我國環(huán)境保護的中心工作。 (2) 主要研究方向和可能取得的重大科技成果 ① 江河湖海水環(huán)境演變與調控對策 開展人類活動脅迫作用下區(qū)域水環(huán)境演化過程及趨勢；湖泊水庫富營養(yǎng)化發(fā)生機理及演變規(guī)律；平原水網有機污染演變規(guī)律及控制原理；西部大開發(fā)中的水環(huán)境演變規(guī)律；河口及近 海赤潮發(fā)生機理等方面的基礎理論研究，并分別提出調控對策方略。 34 三、項目建設目標 1. 整體目標 （ 1）通過本項目的建設，使河海大學環(huán) 境科學與工程學科在江河湖海水環(huán)境演變規(guī)律與調控對策、河湖水污染控制理論與治理技術、河湖水生態(tài)系統(tǒng)修復原理與應用技術等方向有較大的突破，為國民經濟建設和可持續(xù)發(fā)展提供可靠的保障。部分成果在國內具有領先水平。 2. 國際水平 水生態(tài)和水環(huán)境問題一直是國際社會普遍關注的熱點問題之一，國際上非常重視水 生態(tài)、水環(huán)境問題，相繼開展了許多前沿課題的研究。工業(yè)廢水的壓力并未減輕，生活污水處理率很低，農業(yè)和農村面污染問題日益突出，水產和家禽養(yǎng)殖污染異軍突起，導致江河湖海水質狀況仍繼續(xù)在 下降。近 50 年來世界環(huán)境發(fā)生了諸多變化，如溫室效應、氣候變暖、冰山融化、江河斷流、森林砍伐、草場過牧、地下水下降、沙 塵暴肆虐、水土流失、水體污染等現(xiàn)象，如果再繼續(xù)下去，最終將導致人類走向衰敗。 32 重點學科建設項目論證報告（之四） 河湖及近海的水環(huán)境治理與生態(tài)修復 一、項目名稱 項目名稱：河湖及 近海的水環(huán)境治理與生態(tài)修復 所屬領域：本項目屬資源環(huán)境一級領域中的環(huán)境科學與工程二級領域。 4. 實驗基地 項目以教育部水利水電工程安全工程研究中心、水工結構實驗室和結構抗震實驗室為主要實驗基地，還有工程力學實驗室、結構工程實驗室、滲流實驗室和材料工程實驗室作為輔助實驗基地。所培養(yǎng)研究生的質量已達到國內先進水平，畢業(yè)的研究生大部分已成為單位的業(yè)務骨干或業(yè)務領導。 五、項目已有的優(yōu)勢和特點 1. 學科優(yōu)勢 河海大學水工結構工程是我國同類專業(yè)中建立最早、培養(yǎng)學生最多的學科，具有碩士、博士學位授予權、博士后流動站和教育部長江學者獎勵計劃特聘教授崗位， “九五 ”期間曾進行 “211工程 ”重點建設， 2020年成立教育部水利水電工程安全工程研究中心， 2020年被評為教育部重點學科。 6. 預期效益 通過項目建設集合本學科實驗研究力量，建成具有國內一流、國際先進水平的水工結構綜合實驗研究中心，成