【正文】 ，取得多項突破性的理論研究成果和應(yīng)用技術(shù)成果。 “十五 ”“211工程 ”子項目論證報告 及擬購儀器設(shè)備清單 二○○二年十月 目 錄 一、子項目論證報告 重點學(xué)科建設(shè)項目論證報告 水文水資源及水環(huán)境 ………………………………………………………… ..1 巖土工程及地質(zhì)災(zāi)害防治 …………………………………………………… ..9 水工結(jié)構(gòu)工程 ………………………………………………………… .……… .19 河湖及近海的水環(huán)境治理與修復(fù) ...……………………………………… .… .32 近海和海岸帶開發(fā)利用及保護(hù) ..……………………… ………………………4 2 水力學(xué)及水利水電工程 ..……………………………………………………… 53 校內(nèi)公共服務(wù)體系建設(shè)項目論證報告 數(shù)字校園（一期） …..………………………………………………………… 61 工程訓(xùn)練中心 …..……………………………………………………………… 67 分析測試中心 …..……………………………………………………………… 72 大型儀器設(shè)備論證報告 儀器設(shè)備裝備總論（一期） …..……………………………………………… 75 二、“十五”“ 211 工程”擬購儀器設(shè)備清單（單臺件≥ 10 萬 元） ... 76 1 重點學(xué)科建設(shè)項目論證報告（之一） 水文水資源及水環(huán)境 一、項目定義 項目名稱：水文水資源及水環(huán)境 所屬領(lǐng)域：本項目屬基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)一級領(lǐng)域中的土建水利二級領(lǐng)域。 近年來，國家加大了對水文學(xué)及水資源學(xué)科的投入，特別是在“ 211 工程”一期的支持下，本學(xué)科的基本科研條件得到了改善，大大縮短了與國際先進(jìn)水平的差距，促進(jìn)了學(xué)科的總體發(fā)展水平，取得了一批國內(nèi)領(lǐng)先、 在國際上有一 3 定影響的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究成果。 ④ 水環(huán)境演變規(guī)律與保護(hù) 探討土壤侵蝕與流域產(chǎn)流、產(chǎn)污、產(chǎn)沙規(guī)律，建立區(qū)域和大尺度的生態(tài) 水文模型，研究污染物在流域生態(tài)環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)換、歸趨規(guī)律。進(jìn)一步加強同兄弟院校和研究院所的合作和交流。 1952 年水文學(xué)家劉光文教授等創(chuàng)建了我國第一個水文專業(yè)，并于 1955 年招收研究生，是我國第一批培養(yǎng)研究生的學(xué)科點。 4. 特色鮮明的科學(xué)研究 在“九五”期間，主持與承擔(dān)多項國家自然科學(xué)基金、國家科技攻關(guān)專題、“ 863 計劃”、“ 973 項目”等重大課題研究及大量與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)緊密相關(guān)的科研和生產(chǎn)項目，尤其在流域水文模型、大尺度水文模擬、數(shù)字水文、洪水預(yù)報方法、防洪風(fēng)險 分析、可能最大降水與古洪水、水資源評價與合理配置、水資源規(guī)劃與管理、水資源高效利用、水環(huán)境保護(hù)及 3S 技術(shù)應(yīng)用等方面，取得一些具有一定國際影響或處于國際前沿的重要成果，為我國水利事業(yè)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了貢獻(xiàn)。 在地下洞室、壩基、高邊坡、基坑、堤防等工程中，都不可避免地遇到滲流問題，由于滲流而引發(fā)的破壞性事件也屢見不鮮。 3. 國內(nèi)水平 在本項目所涉及的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，從總體上看我國在巖土體的基本理論、數(shù)值分析方法研究方面與國際水平差距不大。充分 發(fā)揮學(xué)科傳統(tǒng)優(yōu)勢，開展巖土體原位測試技術(shù)、軟土地基處理新技術(shù)、新設(shè)備和新工藝研究。 5. 形成的能力 (1) 人才培養(yǎng)能力 到 2020 年，人才培養(yǎng)能力形成年招收 60 名碩士生、 30 名博士生和 6 名博士后或國內(nèi)外高級訪問學(xué)者的能力。梯隊平均年齡為 39 歲，并且多數(shù)是來自國內(nèi)外著名大學(xué)的年輕博士，能夠博采和融合各家所長，具有很大的發(fā)展?jié)摿Αｍ椖繉⑨槍λそY(jié)構(gòu)安全工程，特高壩建設(shè)，高邊坡的綜合治理，超大型地下洞室和超長深埋高壓輸水隧洞的修建，水工結(jié)構(gòu)工程的新材料、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)與應(yīng)用等領(lǐng)域面臨的一系列科學(xué)技術(shù)難題進(jìn)行重點建設(shè)，由此，形成國內(nèi)具有顯著特色和先進(jìn)水平的學(xué)科隊伍，建立涵蓋整個學(xué)科領(lǐng)域的高層次人才培養(yǎng)和高水平科學(xué)研究基地，以適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的迫切需要。但目前的設(shè)計理論和計算方法顯得滯后。在結(jié)構(gòu)動力模型試驗方面，日本、美國及法國等近年來建造了超大規(guī)模的地震模擬振動臺，其中設(shè)備先進(jìn)的制造商當(dāng)數(shù)美國 MTS公司。就水工結(jié)構(gòu)現(xiàn)代設(shè)計理論及施工仿真技術(shù)而言，河海大學(xué)的理論研究達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，特別在高壩的破壞機理，高效優(yōu)化設(shè)計，抗震分析，滲流控 制等研究方面取得許多突破性進(jìn)展。針對高壩設(shè)計理論和分析方法，水工混凝土溫度控制及抗裂技術(shù)等關(guān)鍵問題，開展模型試驗研究。建成水工結(jié)構(gòu)綜合實驗研究中心，購置或研制新型原位實驗和監(jiān)測的儀器及其率定設(shè)備，高性能絕熱溫升儀，完善高壩靜動力試驗設(shè)備等，提高解決復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)問題與整體試驗研究水平。重視教材建設(shè)，出版各類教材數(shù)十種， 并獲得全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材特等獎等多項教材獎和教學(xué)成果獎。河流河網(wǎng)區(qū)普遍劣于 III 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，湖泊富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，海域赤潮時有發(fā)生。 35 本方向的特點在于研究和了解人類活動脅迫作用與區(qū)域水環(huán)境變化的互動規(guī)律（包括物理的、化學(xué)的、生物的以及社會諸方面的）；運用系統(tǒng)分析手段及環(huán)境治理技術(shù)，在滿足生態(tài)環(huán)境要求和財政經(jīng)濟(jì)能力的前提下，合理規(guī)劃社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和控制環(huán)境污染的措施，以達(dá)到相互協(xié)調(diào)的目的；運用衛(wèi)星遙感技術(shù)研究河口及近海水環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律及趨勢。 進(jìn)一步加強同兄弟院校和研究院所的校際交流；主辦和參加國際會議、邀請外國專家講學(xué)和出國講學(xué)等多種方式展開學(xué)術(shù)交流。現(xiàn)已形成一支理論基礎(chǔ)深厚、實踐經(jīng)驗豐富的學(xué)術(shù)帶頭人和學(xué)術(shù)骨干隊伍。（ 3）環(huán)境系統(tǒng)規(guī)劃與綜合評價，其主要研究特點為：既要研究和了解社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對環(huán)境產(chǎn)生的影響（包括物理的、化學(xué)的、生物的以及社會諸方面），又要合理規(guī)劃社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和控制環(huán)境污染的措施，以達(dá)到相互協(xié)調(diào)的目的。學(xué)校的環(huán)境工程學(xué)科于 1986 年開始招收本科生， 1993 年獲得環(huán)境工程碩士學(xué)位授予權(quán)，1998 年獲得環(huán)境工程博士學(xué)位授予權(quán)， 2020 年獲得環(huán)境科學(xué)碩士學(xué)位授予權(quán)，2020 年獲得環(huán)境科學(xué)與工程博士后流動站， 2020 年環(huán)境工程學(xué)科被批準(zhǔn)為江蘇省重點建設(shè)學(xué)科。在已有的基礎(chǔ)上，擬進(jìn)一步在以下幾個方面進(jìn)行重點建設(shè)： ① 水生態(tài)環(huán)境實驗室 、溫控系統(tǒng)的可調(diào)光照生物生態(tài)實驗房 ② 污染物化學(xué)特征及毒理分析系統(tǒng) ③ 生物生理實驗系統(tǒng) 鏡 37 ④ 水污染物遷移轉(zhuǎn)化測試系統(tǒng) 測試系統(tǒng) (4) 學(xué)術(shù)隊伍建設(shè)和學(xué)術(shù)交流 結(jié)合學(xué)校制定的吸引和培養(yǎng)人才的一系列規(guī)定和政策，努力使優(yōu)秀人才留得住、用得好、上得快。同時，在各主要研究方向上跟蹤國際最新發(fā)展動態(tài)，使學(xué)科水平總體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。因此，人類必需從原來的以經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變成以生態(tài)為導(dǎo)向，按照生態(tài)學(xué)的諸多原理，重新調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，重新審視經(jīng)濟(jì)觀點，重新研究對策。目前，已形成以院士和具有博士學(xué)位年輕教授為主體的全國一流的學(xué)科梯隊，形成了水工結(jié)構(gòu)安全工程、 水工建筑物的靜動力仿真模型試驗、水工結(jié)構(gòu)現(xiàn)代設(shè)計理論和分析方法等具有顯著特色的多個研究方向，形成了技術(shù)力量雄厚、多學(xué)科相互支持、共同發(fā)展的良好局面。解決已建的水工結(jié)構(gòu)工程普遍面臨著由于材料劣化而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)耐久性問題，研究已建結(jié)構(gòu)維修、加固改造、修復(fù)需要的新材料、新技術(shù)。并通過對結(jié)構(gòu)材料耐久性和有效壽命的研究，建立病害修復(fù)前后的安全度評估體系。高新智能監(jiān)測技術(shù)、病變損傷探測和仿真研究、遠(yuǎn)程健康診斷和仿真系統(tǒng)研究等是水工結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域前沿課題。 2. 國際水平 在水工建筑物安全檢測、監(jiān)測和控制方面，意大利、法國、奧地利以及美國、日本等國家開展研究較早。 在混凝土壩的動力分析中，當(dāng)強震作用時，重力壩的壩頂和壩踵部位將出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，而難以滿足設(shè)計規(guī)范中有關(guān)基本不出現(xiàn)拉應(yīng)力的要求；拱壩的地震拉應(yīng)力值更大，也將超過設(shè)計規(guī)范中基于經(jīng)驗性給出的允許應(yīng)力值的安全標(biāo)準(zhǔn)；大量動力分析結(jié)果表明，混凝土的抗 震強度驗算中，拉應(yīng)力值常起控制 21 作用。本子項目具有代表性儀器設(shè)備名稱如下：大型堆石體流變?nèi)S剪切試驗機、大型堆石體真三軸儀、巖土體微細(xì)結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)、全自動巖石 流變?nèi)S儀及剪切流變儀試驗系統(tǒng)、全自動多功能CPTU 車載測試系統(tǒng)一套、衛(wèi)星定位地面接收監(jiān)測系統(tǒng)。目前已擁有結(jié)構(gòu)合理的學(xué)科梯隊、堅實的研究基礎(chǔ)和一流的研究設(shè)施。 4. 學(xué)術(shù)隊伍建設(shè)和學(xué)術(shù)交流 通過重大課題研究建立具有學(xué)科交叉 及滲透能力的新型科研人才和學(xué)術(shù)帶頭人的機制，在本學(xué)科建設(shè)一支能適應(yīng)新世紀(jì)科技發(fā)展需要、學(xué)術(shù)思想活躍先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理、團(tuán)結(jié)合作的高水平的學(xué)術(shù)隊伍。 ③ 加強本學(xué)科在軟土和膨脹土微 細(xì)觀機理和力學(xué)特性方面的研究，發(fā)展軟土的結(jié)構(gòu)性理論和小應(yīng)變理論研究，促使軟土的基本理論達(dá)到巖土工程實踐的適用性。在土的力學(xué)特性方面，美國、日本和英國等國家水平較高，如日本東京大學(xué)在土體靜動力特性方面處于國際前言。在沿?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中又會遇到眾多復(fù)雜的軟土問題，特別是其流變特性、小應(yīng)變條件下的應(yīng)力應(yīng)變特性及結(jié)構(gòu)性等巖土工程課題。 1993和 1997 年被評為江蘇省優(yōu)秀學(xué)科梯隊。提出復(fù)雜水資源系統(tǒng)合理配置的理論與方法 ， 建立 7 區(qū)域水資源管理情景模擬系統(tǒng)。構(gòu)建新一代空間分布式數(shù)字水文模擬系統(tǒng)。 ② 水文不確定性理論及水災(zāi)害防治 開展水文不確定性理論、最大可能暴雨、最大可能洪水、古洪水以及感潮河流水文計算方法的研究。 2. 國際水平 水資源問題一直是國際社會普遍關(guān)注的熱點問題之一，國際上非常重視水資源問題，相繼開展了許多 前沿課題的研究。水資源短缺、水災(zāi)害加劇、生態(tài)環(huán)境惡化已成為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的極其重要的制約因素。 (3) 本項目實施后，將建成一支在水文水資源基礎(chǔ)理論研究及應(yīng)用研究方面具有原創(chuàng)能力的學(xué)術(shù)隊伍， 能持續(xù)跟蹤和引導(dǎo)本學(xué)科的發(fā)展方向。 ① 水文水資源信息技術(shù) 購置 ADCP 測流儀器設(shè)備，建立一套從水量到水質(zhì)的自動測報系統(tǒng)，購置地下水水位和水質(zhì)測驗設(shè)備，完善雷達(dá)測雨系統(tǒng)。注重學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，將本學(xué)科群建成為我國水文學(xué)及水資源領(lǐng)域的高層次人才培養(yǎng)基地，成為世界上有影響的水文學(xué)及水資源教育中心。 1997 年聯(lián)合國教科文組織通過專門議案，在我校設(shè)立國際水文水資源及環(huán)境培訓(xùn)與研究中心。承擔(dān)本項目的主干學(xué)科為巖土工程國家重 點學(xué)科，支撐學(xué)科為防災(zāi)減災(zāi)工程與防護(hù)工程、地質(zhì)工程和大地測量學(xué)與測繪工程，并以水利部巖土工程重點實驗室和江蘇省交通基礎(chǔ)技術(shù)工程中心為依托。 南水北調(diào)西線大型隧洞、西部大型水利水電工程，如：小灣水電站、向家壩水電站、龍灘水電站 、水布埡水電站、錦屏水電站等的建設(shè)，大都涉及到復(fù) 11 雜巖體的流變特性問題。 三、項目建設(shè)目標(biāo) 1. 整體目標(biāo) (1) 通過本項目建設(shè)，使河海大學(xué)巖土工程國家重點學(xué)科在巖土體強度與變形理論、巖土體微細(xì)結(jié)構(gòu)測試與力學(xué)特性、巖土工程測試與應(yīng)用新技術(shù)、環(huán)境巖土工程和地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測與防治等方面有較大的突破，為國家重大工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠的保障。 ③ 在環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與防治方面達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 16 通過本項目建設(shè)，形成具有高水平的科研和教學(xué)隊伍。在國家“六五”至“九五”期間， 研究了三峽、小浪底、天生橋等 10 余座特大型水利水電樞紐中的巖土工程問題，如大壩、高邊坡、地下洞室中的應(yīng)力、變形、滲流、穩(wěn)定、流變、抗震等。為解決水工結(jié)構(gòu)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(shù)乃是當(dāng)務(wù)之急，特別在安全分析評價和饋控理論、高新監(jiān)測設(shè)備研制和應(yīng)用、工程安全遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、結(jié)構(gòu)損傷病變仿真和檢測、工程健康診斷和壽命評估、工 程風(fēng)險評價等方面，急需加強試驗研究，以促進(jìn)理論研究發(fā)展。另一方面，已建的水工結(jié)構(gòu)工程普遍面臨著由于材料劣化而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)耐久 性問題，面廣量大的已建結(jié)構(gòu)需要維修、加固和改造，修復(fù)新材料、新技術(shù)的研究極為迫切。 與工程實際相吻合的材料劣化機理、測評技術(shù)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(nèi)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(yán)重阻礙了計算先進(jìn)理論和方法的工程運用能力，使得工程建設(shè)浪費很大和仍然經(jīng)常出現(xiàn)這樣和那樣的工程滲流問題。 改造 “九五 ”“211工程 ”建設(shè)的擬動力液壓伺服加載系統(tǒng)。 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(nèi)外訪問學(xué)者的能力。 “水工結(jié)構(gòu)工程” 建設(shè)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(shè)備；學(xué)校自籌資金為 300萬元， 213萬元用于購置儀器設(shè)備， 87萬元用于學(xué)術(shù)交流、學(xué)科隊伍以及網(wǎng)絡(luò)、圖書等建設(shè)。 3. 國內(nèi)水平 我國十分重視水生態(tài)與環(huán)境保護(hù)問題，相繼制定和頒發(fā)了一系列水生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，并在水環(huán)境保護(hù)及生態(tài)保護(hù)方面進(jìn)行了卓有成效的研究。 本方向的主要建設(shè)研究內(nèi)容包括： ，建立污染控制