海洋环境观测前景范文

导语：如何才能写好一篇海洋环境观测前景，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：海洋浮标　海洋生态系统健康　动态监测　海洋管理

中图分类号：TP27

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）007-096-02

随着环境监测技术和管理需求的不断发展，海洋环境监测已经逐步从费时费力的现场观测往自动在线连续监测的方向发展，我国海洋环境的在线自动监测系统也不断得到管理部门的重视和认可。与此同时，由于海洋环境水质评价自身的缺陷以及污染物的不断增加，海洋和环境管理对于环境评价也由原来的水质评价往生态系统健康等环境综合评价方向发展。因此海洋自动监测系统如何在海洋生态系统健康监测中发挥作用，对海洋环境保护和管理有着重要的现实意义。

1 我国海洋多参数在线连续监测浮标现状

海洋多参数自动在线监测系统是一个以在线海水分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术、无线传输技术以及相关的专业分析软件所组成的监测体系，该系统具有投资经济、功能强大、数据量大、响应及时、公正客观、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。为了实现对调查船难以做到的海洋环境长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测，国内外上世纪80 年代开始将资料浮标作为海洋环境监测的一种常规手段。尤其是在上世纪90年代，随着现代海洋环境自动监测技术的迅猛发展，在直接毗邻经济告诉发展都市的近海港湾，针对海洋污染或生态环境的水质自动监测网络纷纷成立，据统计1992年9 月一个月内, 全世界通过ARGOS 定位和数据传输的在用的锚碇浮标就达352 个。

多参数浮标主要由仪器设备载体、能量供应系统、海水水质分析仪器、数据采集与传输系统、岸站监控中心、安全防护系统、固定锚链系统等六大部分组成。从上世纪90年代开始，我国开始引入YSI等国外多参数浮标，我国部分海域开始布设多参数自动监测浮标。“九五”和“十五”期间，依托863等科技攻关项目的支持，我国开始自行研制海洋自动监测技术取得了较大进步，如“无人自动监测站与生态浮标系统”等，涌现了一批海洋自动监测科技成果。近年来随着监测数据技术集成技术的发展，多个自动监测浮标/探头集成性越来越高，自动监测浮标所囊括的监测项目得到不断补充，项目包括气象、水文、水质以及生态等方面。多参数浮标已经发展成为集成了传感器、数据处理、数据通讯等多项高新技术的测量项目齐全的海洋自动观测系统。

单个多参数浮标只能监控一个较小区域的海洋环境变化。近岸海域环境复杂多变，因此单靠一个或少数几个浮标难以监控较大或整个海区的海洋环境变化，需要建立多个浮标组成的自动监测网络系统。2004年起，厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门湾陆续投放了5台海洋水质连续在线自动监测浮标，被成功应用于厦门同安湾赤潮短期预报，并取得了较好的效果，为自动监测系统在海洋生态灾害防治应用积累了经验。2008年起，广西北海海洋环境监测中心站陆续在广西近岸海域投放了16台海洋生态多参数在线自动监测浮标，形成了当时国内规模最大的海洋自动监测网络系统，为较为准确的监控广西近岸海域生态环境变化提供了良好平台。

自动监测系统应用中最关键的是传感器。以目前国内常用的海洋生态监测浮标系统为例，其可以监测海水的几个方面：(1)温度、盐度、pH、溶解氧、溶解氧饱和度、浊度、电导率、氧化还原电位和光合有效辐射等基本物理参数；(2)氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等营养盐化学参数；(3)叶绿素和蓝绿藻含量等生物参数；(4)风速、风向、气压、气温、湿度、雨量、光照度等气象参数；(5)流速、流向、非方向波等水文动力学参数。此外国内外还在生态浮标上积极探索和应用COD、BOD、硫化物、浮游生物类群以及生物传感器等，拓展生态浮标的监测项目，为多参数自动监测系统的应用拓展提供了基础。

2 海湾生态系统健康动态监测发展概况

由于海洋水质评价方法的局限性以及海洋生态环境的被重视程度提高，海洋生态系统健康评价近年来不断受到科学家以及政府部门的重视，成为了海洋生态学和海洋管理的热点问题和发展趋势之一。然而由于海洋生态系统以及海洋环境本身的复杂性，海洋生态系统健康的概念一直处在争议当中，未能达成共识。祁帆等（2007）在综述了前人观点后提出了健康海洋生态系统的概念，指在特定的自然边界范围内，可维系其正常的结构和功能的海洋生态系统。

目前，海洋生态系统评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。相对而言，指示生物法比较简便，但容易遗漏重要信息，难以反映复杂的海洋生态系统；指标体系法可以更综合地反映海洋生态系统的健康状况。其中海洋生态系统健康评价尤其侧重在：(1)评估海湾富营养化状况；(2)评估入海污染物；(3)赤潮等生态系统病症等方面。

许多国家以及我国相应启动了海洋生态系统健康评价项目。随着海洋生态系统健康评价在海洋研究与管理领域中被越来越多的应用，海洋生态系统健康中关键指标的动态监测将会被逐渐重视和应用。如澳大利亚开展了“生态系统健康监测计划”，对河口生态系统健康进行评估和监测。可以遇见，在当前以及未来的一段时间里，我国将逐渐重视海洋生态系统健康评估，并对其进行动态监测。由于海洋生态系统健康评估体系囊括很广，采用船只航次调查将会较大的费时费力和费财，从经济角度上来看操作性较难。因此，从指标体系中选择部分重要指标，采用生态浮标系统进行连续动态监测，进而指示生态系统健康的变化情况，将为海洋生态系统健康动态监测提供了一个可行方向，有较大的应用前景。

3 多参数浮标在海湾生态系统健康动态监测中的应用

篇2

关键词 海洋环境污染 海洋灾害 海洋工程与海洋环境相互作用

随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。

鉴于黄河三角洲海岸线不断依退所带来的国土面积减少、陆上设施受到威胁甚至破坏、对黄河三角洲湿地自然条件的毁灭性破坏等一系列问题，也是非常迫切需要研究的课题。此外，长江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸开发、滩涂围垦和岸滩保护及整治工程对水域影响所引起的环境问题及其对策，也是需要重点研究的课题。

篇3

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征

对各类污染物的作用机理和规律研究以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。

90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。

人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。

篇4

关键词：遥感技术 水污染监测 大气污染监测 地面污染监测

中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0128-02

步入21世纪以来我国的经济步入高速发展阶段，由于经济结构的不合理在经济发展过程中引发的一系列环境问题也愈发突出，环境监测是环境保护的重要手段。环境监测的基础是环境分析，伴随着遥感技术的飞速发展，遥感技术发展迅速，越来越广泛的应用环境监测领域，现已能测出水体的多种水质参数，如泥沙含量等；能测定大气湿度、气温、以及多种物质的浓度分布，如NOx、PM2.5等；可调查土地利用情况、大型环境污染事故和区域生态情况等[1]。环境监测过程中，遥感技术在水环境污染检测、大气环境污染检测、地面污染及土地利用发展监测等方面有广泛的应用[2]。

1 遥感技术

1.1 遥感技术的原理

远距离不直接接触物体的遥感技术也可以识别、测量并分析目标物质，它利用的是物体反射或辐射电磁波的固有特性。遥感技术的分类方式有按遥感平台分类和按传感器的探测波段分类两种：其中遥感平台包括航空遥感（分为气象卫星遥感和陆地卫星遥感）、航宇遥感、地面遥感、航天遥感。传感器的探测波段包括多波段遥感、微波遥感（1mm～10m）、红外遥感（0.76～1000um）、可见光遥感（0.38～0.76um）、紫外遥感（0.05～0.38um）。

与光学遥感相比较，微波遥感对地球覆盖层的穿透能力较红外波段强，其特点是能全天时和全天候观测、含有幅度、特征信号丰富、极化和相位，其中全天时和全天候观测能力是光学遥感不具备的。在不同的环境监测领域可使用不同的遥感监测技术[3]。

1.2 遥感监测技术的应用

遥感如今已深入到多种领域的应用中，如渔业、农业、林业、地质、地理、海洋、气象、水文、城乡规划、环境监测、地球资源勘探、军事侦察、土地管理、室内测量、海洋、陆地、大气信息的采集以至全球范围的环境变化。遥感方法的选择应具有针对性。可采用近红外、可见光遥感技术监测温室效应、大气污染、固体废弃物污染和水质污染等；热红外遥感技术则通常用来监测大范围地表的温度状况；要想获得某一地区的夜间资料或云雨较多地区的资料、或者某些目标隐藏在林下、埋藏于地下则宜选用微波遥感，因为从波长来分析，与红外波相比，微波的波长要长得多，所以微波的散射较小，减少了在大气中的衰减，云、烟、雾、雨对其基本上没有限制。

2 遥感技术在环境污染监测中的应用

2.1 水环境污染监测领域

污染水与清洁水的反射光谱特征研究是水体遥感监测的基础。总的来说，清洁水吸收光的性能较强，这是因为清洁水具有较低的反射率。故水体在一般遥感影像上表现为暗调。可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术进行水质监测。在污染物种类繁多的江河湖海各种水体中，通常将其分为热污染、富营养化、海洋石油污染和固体漂浮物等几种类型，以方便使用遥感方法对各种水污染物进行研究。

在富营养化的水体中，其程度可通过叶绿素浓度来反映，浮游生物迅速繁殖，水体兼有植物和水两种光谱特征，光谱曲线随浮游植物的含量的升高越近似于绿色植物的反射光谱。叶绿素主要吸收红光、蓝光而反射绿光。在可见光波段0.44Lm（蓝光）和0.65Lm（红光）处有两个吸收带，但在0.55Lm（绿光）附近有反射率为10%～20%的一个波峰。一般采用0.45～0.65Lm附近的光谱线段调查水体中悬浮物质的数量及叶绿素含量[4]。

海洋环境恶化的重要原因是海洋石油污染和向海洋倾倒废弃物。每年全球超过一千多万吨的石油及其制品排入海洋，这对海洋生态来说是严重的灾难。此外，附近大量的农田化学肥料、城市生活废水和工业污水也随河流汇入海洋，扩大了海洋污染范围，恶化了生态环境，使环境质量下降。应用海洋遥感卫星可以为海洋环保部门提供必需的资料和数据，因为遥感能大范围搜索石油污染和化学污染并估算污染的范围及其扩散情况，从而为海洋环保部门提供了必需的数据和资料[5]。

在对水体热污染监测中，热红外图像能定量解译并反映热污染区的温度特征。在热红外波段，由于水体的热容量大，特征明显，其遥感影像辐射低，色调暗。热红外波段影像可以识别与周围水体有显著温差的热污染水体。

2.2 大气污染监测领域

利用气象卫星，大气遥感可以定期监测大气温度及水蒸汽垂直分布情况。通常不可能用遥感手段直接识别的物理量如气溶胶含量和各种有害气体是影响大气环境质量的主要因素。有些微量气体分子的辐射和吸收光谱是固定的，如二氧化碳、水汽、甲烷、臭氧等。所以可反演推算大气的吸收、辐射及散射光谱[6]。通过遥感图像可以直接分析出大气气溶胶的分布和光学厚度，而大气污染的程度和性质只能利用间接解译标志来推断，这是因为有害气体通常不能在遥感图像上直接显示出来。

用雾、霾和沙尘天气的遥感目视解译作为例子。遥感信息的传输规律和介质的特性密切相关，雾、霾、沙尘的物理特性决定了其辐射传输特性，在传感器的各通道上，他们具有出不同的波谱特性，所以要想监测雾、霾、沙尘的特性，我们首先应该了解他们在物理性质上差异，并且清楚波谱特性受物理特性的影响情况，然后再选择选择合适的遥感通道。

雾的粒子由水滴或冰晶组成，它具有较大的粒子尺度和充足的水汽含量，已经达到了饱和状态，这主要是因为雾是由靠近地面的水汽凝结或凝华形成的。因为液态水或冰晶组成的雾的散射基本上不受波长的影响，所以在遥感图像上雾主要是乳白色或青白色，它具有显著的日变化和明显的雾区与晴空区的界限。霾主要由各种污染物组成，如大量极细的尘、硫酸盐、硝酸盐、碳氢化合物等，细粒子气溶胶污染是霾天气的本质。霾是非水溶性的，这是由于干粒子的存在使得水汽含量不能达到饱和状态，由上述多种污染物形成的霾，包含大量的散射波长较长的光，所以在遥感图像上霾主要是黄色或灰色，与雾相比，没有明显的日变化和显著的与晴空区的界限。刮大风时，地面的各种沙尘物质被风卷起，从而形成了沙尘天气，黄土高原、蒙古高原、西部沙漠、沙化农田以及中亚沙漠是导致中国沙尘性天气形成的主要沙尘来源，因此分布尺度跨度大的一些粒子比如粘土、硅酸铝、石英等是决定沙尘质的主要物质。由于沙尘天气主要发生在水汽含量非常小、饱和状态非常低的沙漠及附近的半干旱地区，所以沙尘粒子一般具有较长的散射波长，在遥感图像上主要是黄色或深黄色。

大气卫星都携有探测大气反射、辐射的红外通道，这使得气象卫星能够对雾霾类天气进行监测。通过这些探测，土壤、植被、水体等下垫面对太阳辐射的反射辐射和自身的发射辐射都能被遥感到。

2.3 地面污染和土地利用发展监测领域

在污染区的作物与正常生长区的作物相比，其生长会发生特殊的变化从而具有不同的光谱表现并可利用间接解译来确定地面污染。我们可以定期地监测地面的情况得知土地利用方式的变化，从而使资源管理更加便利。由于人工建筑物的形状和规则反射率较高使得其特别容易测定[7]。因此在城市规划中，通过遥感图像，各类普遍问题如都市扩大的速度和规模等和各类特殊问题如隔热不佳的建筑物的热损失等都能被准确地跟踪并解决。此外，森林砍伐和牧场开垦的速度和规模也可以用遥感来监视[8]。

以城市热岛效应为例，由于工业的发展，某些企业成为热污染源，使得城市市中心的温度大都高于郊区。地物的辐射温度，如NOAA气象卫星AVHRR的第4、5通道、Landsat-TM的第6波段，先用热红外遥感测定，然后推算出地表温度，进而热源就能根据热效应的差异而有效地被探测出。要想详细反映热污染在该城市的分布状况，分析人口密度、城市布局、建筑物类型等受城市温度和其他热能消耗的影响，分析城市热岛的时空分布、热岛成因、热岛强度等特征，首先利用光学技术或计算机对热图像进行密度分割，然后对比几个同步的实测温度，画出准确的城市等温线[9，10]。

3 国内发展现状和展望

目前，遥感技术在中国的应用较少，大部分的遥感图像仍需要从外国购买。此外，中国的遥感图像分析，现在只能达到定性阶段或初步的定量阶段，由于现在我国的国家环境遥感系统平台不完善，不能共同享有各地的环境遥感数据和其它成果，遥感监测技术发展迟缓。中国虽是后来者，但是现在遥感技术发展迅速，在环境监测领域逐步受到重视，应用也更加广泛，我国在这些方面也体现出了优势。我国通过遥感技术对环境进行监测，重视遥感技术与GIS和GPS系统的集成是其中一个最主要的特点。当前国内的遥感技术主要应用在监测机动车排气，小城镇环境，大河流域水质，矿区环境污染，各地区生态环境，内陆湖泊水质，森林火灾、海洋赤潮和沙尘暴等领域。

随着不断发展的遥感技术，以及国产卫星数据质量的逐步提高，其在环境监测领域的发展非常迅速，前景广阔。通过强化3S技术和遥感定量监测与GIS集成分析信息的系统建立，管理、查询、分析遥感动态监测数据以及实时监测和预警突发性环境污染事故等功能将会最终实现。

参考文献

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[3] 孙家柄，舒宁，等.遥感原理方法和应用[M].北京：测绘出版社，2003：411-417.

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[6] 徐静茹.遥感技术在大气环境监测中的应用研究[J].资源节约与环保，2014（4）：97.

[7] 韩燕，崔玉民.浅谈遥感技术在环境监测中的应用[J].阜阳师范学院学报（自然科学版），2007（1）：42-45.

[8] 屈冉，王昌佐，刘慧明，等.缅甸与我国接壤地区森林砍伐遥感监测分析[J].环境与可持续发展，2012（5）：98-102.

篇5

关键词：海洋类高校；复合型人才；培养模式

作者简介：杨松（1977-），男，辽宁辽阳人，大连海洋大学教育技术与计算中心，副教授；李莉（1972-），女，辽宁锦州人，大连海洋大学理学院，讲师。（辽宁 大连 116023）

基金项目：本文系2012年度中华农业基金项目（项目编号：NKJ201203004）、辽宁省计算机基础教育学会项目（项目编号：LNAFCE201213）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0025-02

一、海洋特色的战略意义

“国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要”把海洋发展战略作为国家发展的重大决策，表明海洋经济在国民经济和社会发展中扮演着日趋重要的角色。开发利用海洋资源属于知识密集型、技术密集型的课题，其完全依赖于海洋高新技术的研发和复合型人才的培养。目前，全球陆地资源面临枯竭，但海洋资源丰富；我国的海洋开发程度和水平较低，严重滞后于发达国家；新产业对海洋高新技术及人才的需求量日益增加，这些现状要求把培养海洋类专业人才作为一项紧迫的战略任务。为此，国内各海洋类高校要肩负起培养高层次海洋科技人才、推进海洋科技创新、服务海洋资源开发利用的历史使命，要充分发挥其在人才培养中的基础作用，建立和健全复合型人才的培养体系，为实现“科技兴海”提供必要的科技和人才保障。[1]

大连海洋大学是我国北方地区唯一一所以海洋和水产学科为特色、“农、工、理、管、文、法、经”等学科协调发展的地方性多学科高等院校。进入21世纪后，学校在规模、教学条件等方面得到一些发展，但由于观念、资金和师资等方面的原因，学校的总体办学实力与综合性大学相比仍存在较大差距。要想在激烈的高校竞争中获得一席之地，要想在人才培养中脱颖而出，必须以鲜明的时代特色求生存促发展，这也是地方性海洋高校发展壮大的一条必然出路。

近年来，大连海洋大学明确以“海洋”为核心的发展战略，提出以“海洋”为特色的人才培养模式、课程体系设置及教学措施等相关建议，把培养具有海洋专业知识、综合素质的复合型人才作为培养目标，以满足社会对海洋类专业人才的迫切需求。本文在借鉴国内外诸多高校人才培养模式的基础上，结合大连海洋大学目前的改革情况谈谈对地方性海洋高校复合型人才培养模式的几点思考。

二、学科专业建设

1.建设思路及总体目标

高校的学科专业建设是一项系统工程，必须在高校目标定位的框架下进行。[2]大连海洋大学未来发展的定位是“海洋特色”，在学科专业建设上制定了“控制规模，适度发展，注重内涵，严抓质量”的发展思路，紧密围绕海洋开发和利用的需要，调整优化各专业布局，适度增设一些与海洋发展前景相关的新专业，以形成数量适宜、结构合理、优势互补、交叉渗透的多学科专业体系。并计划在国家“十二五”规划实施期间将学校专业建设的重心转移到内涵建设，努力提高现有重点学科、重点（特色）基地建设水平，逐步形成了“农、工、理、管、文、法、经”和谐发展的人才培养体系。目前，学校有省部级重点学科4个、国家级特色专业3个、省级本科特色（示范）专业4个、本科专业达到47个，学科建设保持着持续、良性的发展势头。

2.培养方案的制订

人才培养方案是一所学校的教育思想和教育理念的集中体现，是人才培养模式改革的出发点和落脚点。[3]大连海洋大学在专业培养方案的制订上紧密围绕着专业学科的基本问题和发展主线，注重基础理论知识和基本技能的传授，注重学科内在发展规律及与海洋学科间的关联，注重科技创新思想和综合应用能力的培养。同时，培养方案还要兼顾鲜明的时代特色，每隔两年时间要进行调整，保证其满足社会发展对人才的需求。

3.课程群建设

以往的专业课程体系建设比较简单，即设置若干门主干课，再围绕它们扩展体系建设。这种做法的弊端是：较少考虑课程间的关联性，造成有很多课程内容重复，浪费宝贵的教学资源；课程的教学处于封闭状态，学生无法建立课程体系间的联系；缺乏对课程体系的系统规划，严重影响学科建设的发展。为此，近年来大连海洋大学采取建立课程群的方式，有效解决课程设置与学科建设的问题。课程群是为了完善同一施教对象的认知结构，将专业培养方案中若干门在知识、方法和问题方面有逻辑联系的课程加以整合的课程体系。[4]课程体系的建设原则为：把建设重点从单一课程转到课程群，把追求单课内容严谨完整的局部优化转为追求课程群的全局优化，有针对性地将一个专业内单一的教学活动组合成不同的模块，并围绕教学目标设置教学内容、授课时数、授课形式及考核方式，优化教学内容体系，突出专业性、知识点的合理选取，坚持理论和实际相结合，强调学生动手能力和创新能力的培养。

为适应海洋类人才培养的需要，发挥大连海洋大学海洋技术特色，尽量将非海洋类学科专业与海洋应用领域相结合。为此，学校专门组建了很多海洋应用类课程群，例如海洋遥感观测、海洋信息技术科学、海洋生态科学、港口航道与近海工程、海洋环境治理、海洋水产食品等课程群，内容涵盖海洋生命科学、海洋资源开发利用、海洋环境和气候、海洋经济与文化等各个方面。通过课程群的建设努力把大连海洋大学建设成为面向21世纪的海洋科技人才的培养摇篮。

三、教学管理

教学管理是高校各项管理的核心。随着教学计划的调整、课程体系的优化，教学管理也必须创新，促进管理效率的提高。大连海洋大学实行课程群负责人管理制度，负责人要求具有高级职称和丰富的教学经验，能指导教学计划、教学大纲的制订，对教学过程进行有效监控，实现科学化教学管理。学校成立教学质量考核小组，由退休资深老教师组成，定期对中青年教师的教学进行考核，同时，安排学生作为教学信息员及时反馈教师的授课情况。组织教学效果评比，授课效果不佳的教师按教育部和学校的有关规定停止授课限期整改，合格后才能继续上岗。学校的各学院都成立学术质量评价小组，由学术骨干组成，负责课程设计、生产实习及毕业设计等大型学术实践活动的监控任务，按照学校制定的规范严格管理。

四、实验室建设

高校实验室为复合型人才的培养提供实验场所。为此，高校应该持续建设与完善一批先进、高水平的实验室来满足教学及科研的需求。目前，大连海洋大学建有国家级加工中心1个，农业部重点开放实验室1个，省级重点实验室7个，省级工程技术研究中心4个，省级科技服务中心1个，省高校重点实验室4个。学校逐年加大实验室科研费用的投入比例，购买必要的实验设备和材料，将有限的资金用到实处，发挥实验设备最大的科研效率和经济效益。同时，实验室应尽可能参与社会化服务，[5]为自身发展提供资金支持。此外，学校的实验室建立了完善的使用和管理制度，常年对学生开放，为学生实验、实习提供良好的教学科研环境。

五、高素质师资队伍培养

从教学水平、血缘结构、科研能力、创新意识、团队精神等方面考察教师的综合能力，注重师资队伍的建设和培养。提高师资队伍的整体素质可以通过人才引进和自身培养相结合的方法，学校制订优惠政策吸引国内外的高学历、有深厚科研背景的杰出人才。同时，聘请各专业领域内专家、学者作为兼职教授、客座教授等，积极拓展学校科学研究的领域。定期选拔责任心强、能力突出的青年教师到国内外高校或科研院所进行培训、进修等，在尽可能短的时间内提高其综合业务水平和科研创新能力。通过制订各项科研奖励政策，鼓励中青年教师申请与海洋学科交叉的科研基金课题，积极参与海洋热点问题研究，从而带动其他学科向前发展和教师科研能力的提高。近年大连海洋大学实施“青年英才工程”计划，累计共选出46名优秀青年教师，给予政策倾斜和资金资助，为青年教师的发展提供良好的外部环境。目前，在全校范围内共选拔47名45岁以下的学科带头人，评选出266名硕士生导师，逐步形成一支以学科带头人牵头、以中青年学术骨干为主体、具有稳定的科研方向和可持续创新发展的教学科研梯队。

六、学术研究

学术研究是一所大学存在之根本，学术研究为人才培养提供动力源泉。学术研究能力的培养需要日积月累的过程。大连海洋大学学生从入学伊始，在掌握本专业基础知识、专业理论的同时，对本学科的学术研究形成一定的认识，鼓励使用图书馆和资料室的资源，逐步培养学生的科研兴趣和学术研究能力。定期举办各类科研会议和讲座，让学生了解最新的学术成果和科研动态。学生可以成立科研兴趣小组，对本专业范围内的某些问题开展初步，并且安排学生收集整理科研资料、参与撰写项目申请书和科技短文等。教师在这一过程中应坚持启发诱导的原则，切不可大包大揽又不可放任自流。此外，教师要着重强调外语、数学、计算机对学术研究和人才培养的重要性，有针对性地进行强化学习。教师要帮助学生树立正确的科研价值取向，使学生认识到搞学术研究是提高自身科研训练能力、分析问题和解决问题能力的有效途径。

七、结束语

随着对海洋开发利用的不断深入，对海洋从业人员的专业知识和技术水平的要求也逐步提高，海洋类高校应肩负起海洋人才培养的重任。海洋类高校首先要确立“海洋”办学理念，以“海洋”特色学科为支撑，带动其他学科的发展，努力做好海洋科技人员的培养和储备，对于促进海洋经济与海洋技术的协调发展、保障我国海洋经济发展战略的顺利进行有着重要意义。

参考文献：

[1]林年冬.彰显海洋特色：地方海洋高校发展的战略选择[J].海洋开发与管理，2007，（6）：149-153.

[2]甘杰，杜环欢.地方高校目标定位与学科专业建设[J].中国电力教育，2009，（137）：22-24.

[3]杨德森，赵琳，朱志伟.在研究氛围中培养学生资助创新精神[J].中国大学教育2009，（1）：27-28.

篇6

[关键词]福建海上风能资源开发

风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。与陆上风电场相比，海上风电场具有风资源优越、环保、节约土地、规模大等优势，海上风电场建设将成为今后世界风电发展的重点。福建省海域广阔、海岸线长，全省海域面积有13.6万km2，海岸线总长6128km，风能资源丰富，风能理论蕴藏量大，开发海上风电具有得天独厚的条件。福建沿海受季风气候影响，风资源总体上丰富，其中闽江口以南至厦门湾部分位于台湾海峡中部，受台湾海峡“狭管效应”的影响，其年平均风速大（超过8.0m/s），风向稳定，是全国风资源最丰富的地区之一，厦门以南地区与闽江口以北地区近海风资源也较为丰富。福建省近海区域靠近电网负荷中心，接入线路短，施工交通条件较好，具有较好的海上风电场建设条件，适合大规模开发海上风电。

1国内外及福建海上风电开发现状

20世纪80～90年代，欧洲遵循从试验到示范、再到商业化的技术发展路线，分阶段开发建设了一批不同规模的海上风电项目。2000年，在海上风电开发进入商业化示范阶段以来，在大型示范项目的推动下，海上风电装机总量稳步增加。据统计，到2010年底全球海上风电装机容量已经达到211万kW，约占世界风电装机总量的1.5％以上。目前丹麦、荷兰、瑞典、英国、爱尔兰等国商业化运行的海上风电场达22座；德国、法国、意大利、比利时、日本也都建成或在建海上试验风电场；最近美国也开始重视海上风电的开发，并计划建成装机容量为42万kW的世界最大海上风电场。可以看出，海上风电呈现出了前所未有的强劲发展势头。

相对欧洲等发达国家，我国海上风电起步较晚，2005年国家《可再生能源发展“十一五”规划》中提出，要在苏沪海域和浙江、广东沿海，探索近海风电开发的经验，打造百万千瓦级海上风电基地。据此，广东、上海、浙江、海南、河北、山东等沿海省份都分别制定了海上风电发展规划。其中，以江苏省海上风电规划最具有代表性，根据其规划，到2020年该省近海风电装机容量将达700万kW，远期海上风电装机达1800万kW，江苏沿海将打造成风电“海上三峡”。近期，我国一些海上风电项目相继成型，河北、山东、江苏、浙江、广东等省的海上风资源测评工作陆续展开，我国第一个海上风力发电场――上海东海大桥风电场示范项目也顺利投入运营。另外，上海奉贤、南汇海上风电场以及江苏响水、浙江慈溪海上风电场等项目已开始前期筹备工作。

福建省作为我国海上风能资源较为丰富的地区之一，目前也在抓紧制定海上风电开发规划，预计在“十二五”期间，福建海上风电将取得突破性进展。

2福建海上风电开发面临的关键问题

2.1 海上风资源好，但风能资源可开发面积小

众所周知，受台湾海峡“狭管效应”影响，我省海上风电资源极为丰富，但由于福建沿海是我国较为发达地区之一，工业相对较为发达，因此，福建省海上风电开发用海受制约因素较多。据了解，扣除各种制约因素，目前福建省海上风能可开发面积较小，若不充分高效利用风能资源可开发海域，与江苏、浙江、山东等兄弟省相比，我省海上风电可开发容量相对较小。

2.2 外海施工条件恶劣，可施工窗口期短，且存在较大施工安全隐患

受台湾海峡“狭管效应”影响，福建沿海海域是全国沿海海洋气候最为恶劣的地区，冬季平均浪高在2.0m以上，7～9月多热带气旋，每年受热带风暴和台风影响平均5～6次，中心通过平均2次。夏季受热带风暴潮影响，浪高最高达8～10m。特有的海洋气候，使我省海上风电项目施工条件恶劣，

* 基金项目：中国政府/世界银行/全球环境基金中国可再生能源规模化发展项目（A2-B11.3-SG-2009-001）。

可施工窗口期短，造成项目施工成本较高，且易产生较大的施工安全隐患，这给我省海上风电项目的安全、高效施工提出了严峻的研究课题。

2.3 项目生命周期结束后拆除困难

海上风电项目在生命周期结束后，为使通航安全或海域其他开发使用，或恢复原有海洋环境，海上风机及基础需及时拆除，据了解，桩基础应使海底平面以下2～5m范围内的基础全部拆除，因此，由于外海作业困难，因此拆除难度大，拆除成本高。拆除问题是目前国内外风电开发商尚未解决的重大课题，如没有合理的拆除方案，不但造成风机及基础拆除成本高昂，而且也会对海上通航安全产生较大影响。

2.4 项目开发成本高

据估计，风机基础施工和海上风机安装成本约占海上风电开发总成本的25%～30%以上，因此，权威专家一致认为，风机基础施工和海上风机安装是目前制约海上风电开发成本居高不下的重要因素，有必要对海上风机基础和安装技术进行深层次的探索和研究。

2.5 环保问题不容忽视

目前较为传统的海上风电施工作业方式是，利用大型打桩船、浮吊、运输船等船只在海上作业施工，大量尾气的排放和潜在的燃油泄漏问题将可能对海洋环境产生不利影响。

3技术解决路径

3.1 采用大功率风力发电机组，有效利用可开发海域

目前我省海上风电规划按3MW风机布置，总装机容量约为500万kW，但如果我省海上风电项目全部采用5MW以上大功率风机机组，粗估我省海上风电可开发装机容量可提高50%，使我省海上风电可开发海域得到充分高效利用。因此，在大功率风机技术成熟条件下，我省海上风电开发建设有必要推广使用大功率风电机组。目前，海上风机向大功率发展成为主流，国外repower等公司生产的5MW风机已在海上投入使用，国内湘电、华锐、金凤科技等公司研发的5MW以上海上风机相继下线，虽然国内5MW风机尚未投入使用，但这都使本项目采用大功率机组成为可能。

3.2 充分利用先进的研究成果，与科研机构合作，推动产学研结合，加强对我省海上风电基础设计、施工和风机安装等关键技术进行研究

目前，国内外科研机构都十分重视海上风电关键技术研究，已取得了阶段性成果，在众多的研究成果中，以天津大学道达海上风电研究院的研究成果最为突出。天津大学道达海上风电研究院是道达重工（集团）和天津大学联合成立的海上风电研究院，该院以杰出青年科学家练继建领衔，曹楚生、谢世楞、韩其为三位院士为顾问，已成功研制出具有自主知识产权的 “复合筒型基础与整机安装技术”（CBFI®），该技术是将风机基础施工及风机安装等大量工作移至岸边完成，用建造的特种船舶运至项目现场并利用负压施工技术一次性整体建设，大大缩短外海施工周期，降低外海施工隐患，在项目生命周期结束时，再利用正压技术将风机和基础整体拔出运至岸边处理，整个外海施工过程不需大量施工船只，不易造成环境污染，据估计该项技术可使海上风机基础和安装节省成本约30%～50%，具有世界领先性。目前，其采用湘电2.5MW风机建设的1台试验样机已在江苏启东成功投入使用，现正进行原型观测和各项试验。可以预见，该设计和施工技术具有较好的应用前景。

4几点建议

4.1 确立海上风电在我省未来能源战略中的重要地位，制定发展目标。鉴于福建海上风能资源丰富，在福建缺油少煤等先天不足条件下，充分利用风能资源尤为重要，但我省陆上风资源开发利用具有较大的局限性。因此，建议把海上风电作为我省未来风能利用的重要方向，确立其在我省能源战略中的重要地位，制定出中长期发展目标。

4.2 借鉴上海、江苏、广东等兄弟省份经验，做好海上风资源详查和开发专题规划。由于海上风电投资风险大，做好风资源评估和规划尤为重要，建议由行业主管部门主导，尽快完成近福建海上风电规划工作，规划要做到有限资源充分合理利用。

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[关键词] 地质 学科发展 福建省

1 前言

地质学是研究地球的科学。主要研究地球（主要是岩石圈）的物质成分、物理化学性质、结构构造、地球形状及表面特征、地球的生成和历史、地球上生命的发生及演化、地壳运动的形成和发展，以及进行上述研究的相关科学。

地质学和其它学科一样，是人类在长期的生产实践和科学探索过程中逐渐发展起来的。其研究的内容十分广泛，形成了许多分支学科，研究地壳物质组成及变化规律的有结晶学、矿物学、岩石学、矿床学及地球化学等；研究地壳构造、运动及地表形态的有构造地质学、大地构造学、动力地质学、地貌学等；研究地壳演变历史及古生物发展演化规律的有古生物学、地史学、地层学等；研究地下资源的找寻和勘探方法，以及地质环境评价和对策的有找矿勘探地质学、遥感地质学、水文地质学、工程地质学、探矿工程学、地球物理勘探学、地球化学勘查学、环境地质学、数学地质学、地震地质学等。

地质学历史悠久，作为一门传统科学，因其在矿产资源勘探等方面对社会发展所作出的巨大贡献而被全社会广泛了解。随着人类社会的发展，地质学的研究主题和理念也历经演变，现代地质学不仅要阐明固体地球的组成物质、控制物质转换的机制以及深入探索地球的演化历史，而且要通过获得的地球知识为人类社会的可持续发展服务。

人类生活在地球上，一切生活资料和生产资料都取之于地球。随着社会的发展和人口的急剧增加，当前社会正面临着人口、资源、环境、灾害等诸方面的严重挑战，地质学除为社会经济发展提供充足的矿产资源、能源以外，还必须参与解决人类生存和社会发展所面临的有关生态环境和自然灾害的许多重大科学问题。

2 福建地质工作进展及研究现状

地质工作在经济社会发展中占有十分重要的地位和作用，地质学与经济社会发展密切相连，它伴随着地质工作的深入而不断地发展。我省的地质工作始于1911年，至50年代初期，地质工作仍极为零星。但建国以来，福建地质工作从无到有，从小到大，从弱到强，有了飞速的发展。一批从基础地质调查研究与应用调查研究相结合、学科门类齐全的地质勘查队伍应运而生，广大地质工作者紧密结合国家和地方经济社会发展的需要，在基础地质、矿产地质、物化探、水文工程环境地质、地质灾害防治、农业地质、旅游地质等地质学的各个方面开展了大量卓有成效的工作。

2.1 基础地质调查

我省于上世纪50年代后期先后开展了1:20万、1:5万、1:25万等系统的不同精度的区域地质调查工作。1:20万区域地质调查工作至1977年已覆盖全省；目前全省已完成1:5万区域地质调查146幅，面积6.70万km2，占全省陆地面积的51.7%。1999年地质大调查工作以来，先后完成了1:25万三明市、上杭县、厦门市、东山县、龙岩市、邵武市、泉州市、莆田市、福州市、周宁县等幅区调工作，约占全省陆地面积的90%。区域地质调查工作显著提高了福建省的基础地质调查研究程度，在区调工作的成果上，先后编制了四代福建省1:50万地质图，并编制出版了《福建省地质志》、《福建省矿物志》等。对全省地层、岩浆岩、变质岩、地质构造及矿产进行了系统调研，获得了丰富的实际资料，建立了福建省地层系统和侵入岩序列，基本查明闽西北地区区域变质作用特征及全省区域地质构造特征。

2.2 矿产资源勘查

地质工作为国民经济建设提供了一大批矿产资源，奠定了我省工业发展的基础和布局。人类社会70%的一次能源、80%的工业原材料和70%以上的农业生产资料均来自矿产资源。截至2005年底，全省已发现各类矿产118种，已探明储量的矿产77种，其中能源矿产2种，金属矿产26种，非金属矿产47种，水气矿产2种。全省已探明储量固体矿产矿区数867处（含共生矿产），其中煤矿138处，金属矿379处，非金属矿350处。探明大型矿床50处，中型矿产107处。全省累计上储量表的固体矿产矿区635处，其大型矿区3个、大型矿区47个、中型矿区107个、小型矿区478个。探明的矿区按勘查工作程度划分，勘探矿区190处，详查矿区258处，普查矿区419处。已探明矿产保有量居全国前10位的矿种34种，居前5位的17种。全省矿产资源的特点可归纳为“三多、三少、一集中”。“三多”是非金属矿产多、金属矿产伴（共）生组分多、贫矿多。“三少”是金属矿产规模达大型、特大型的矿床少、富矿少、能源矿种少（已探明储量的只有煤2种）。

通过对我省成矿地质构造及矿产资源特点的不断认识，全省可以划分为闽西北成矿区、闽西南成矿区及东南沿海成矿区等主要的成矿区带，对各个成矿区带的矿产资源分布特点及成矿规律取得了大量新的认识，通过对上杭紫金山铜金矿、龙岩马坑铁矿、行洛坑钨矿、西坑铌钽矿等一大批典型矿床深入研究，建立了全省成矿系列和成矿模式。近年来，在政和―尤溪一带应用层控―叠改理论在中―新元古代马面山群中找到了峰岩等一批大中型矿产地；通过对推覆构造的不断研究，在闽西南大田―龙岩地区侵入岩下、老地层下、火山岩下等“三下”寻找煤、铁多金属矿产方面取得了较大进展，进一步丰富了成矿地质理论。

2.3 水文工程环境地质调查

上世纪70年代开展了全省1:20万区域水文地质调查及1:10万农田水文地质调查，加强了城市1:5万区调工作和经济发达地区的区域地壳稳定性研究。“六五”期间又开展了城市地质工作并带动了水、工、环地质工作的发展；“七五”期间水、工、环地质工作则继续为中心城市和经济开发区的建设服务，并加强了缺水地区的找水工作。已全部完成全省1:20万区域水文地质、工程地质调查。完成了全省地下热水的调查和龙岩、三明、永安、连城、福州、仙游等地的地下水勘查；为沿海缺水地区找到了一批水源地，初步缓解了这些地区的缺水问题。完成了全省76个县（市）城镇区及近郊环境水文地质调查，完成了部重点项目“闽南三角地区环境地质问题研究”、厦门岛、闽南金三角、马尾等地区的区域稳定性评价；开展了地方病，如地氟病、地甲病等与环境地质关系的研究；编制了全省矿泉水调查和系列图件，查明了福建矿泉水的资源分布规律，出露条件及水化学特征等，并探讨了矿泉水的成因和物质组分的来源，对矿泉水开发利用远景进行了全面规划。进行了福州、龙岩、东山及漳州等地不同类型的地下水动态长期观测和福州地热田回灌试验。

2.4 农业区划与专项地质调查

完成了全省64个县、市1:10万农业水文地质区划，为农田基本建设提供了较全面的农业水文地质资料；为沿海缺水的平潭、东山、漳浦、惠安等县进行农田供水勘察；开展专项农业地质研究与评价，对名优特农产品――永泰李农业地质背景研究、福鼎四季柚地球化学背景研究、新型高效有机稀土微肥扩大试验、无公害蔬菜产地环境评估部分配套分析方法研究。以上各专项研究从地质、水文、地球化学、生态环境等多学科来综合评价农业地质背景与改良方法，从而为提高农产品质量与产量，充分利用有限的土地资源和水资源，实现农业可持续发展提供科学依据。

2.5 地质遗迹调查与地质公园建设

我省于1999年后全面开展了全省地质遗迹调查和参与地质公园建设工作，对全省主要的丹霞、喀斯特、火山岩、花岗岩地貌及各种构造地貌、海蚀地貌进行地质成因、自然景观和人文特色的综合调查，协助地方政府发掘地质遗迹，编制申报材料，先后成功申报了福建漳州滨海火山、泰宁大金湖、太姥山花岗岩、晋江深沪湾、宁化天鹅洞、屏南白水洋、德化石牛山等8个地质公园，紫金山和寿山等2个国家矿山公园及泰宁世界地质公园。

2.6 区域地球物理测量

先后完成了全省1:5万～1:20万航空磁测和航空放射性测量；完成1:50万重力测量和1:20万全省重力测量；完成了福建东部地区1:20万放射性（伽玛）测量；完成全省11条长2000 km的人工地震观测剖面，编绘福建省1:50万物探系列图件。物探工作还开展了爆破地震、微地震、大地电磁测深等，深部探测工作程度处于全国前列。还开展了福建地热地球物理研究、福建省上地壳―上地幔结构与深部构造背景研究。

2.7 区域地球化学测量与生态地球化学调查

完成了全省1:20万区域重砂、1:20万土壤金属量测量（7种元素）和1:20万水系沉积物测量（分析40种元素），编绘福建省1:50万元素地球化学系列图件。通过1:20万水系沉积物测量，发现40种元素地球化学异常17964处，多元素综合异常688处，通过查证，发现大量的铜、铅锌、金、银、钼、硫多金属等矿床。开展了福建省花岗岩岩石微量元素地球化学研究、福建省表壳元素丰度研究。

“十五”期间福建地勘局承担了中国地质调查局与福建省人民政府合作开展的“福建省沿海经济带区域生态地球化学评价”项目，这是以地学为主、多学科联合攻关、调查与研究结合的科技前沿项目。其获取的表层土壤、深层土壤、浅海滩涂表层沉积物、深层沉积物54种元素及其它高精度数据和调研成果，为地学、农学、环境学、生态学、生物学以至生命科学等各学科领域建立了大信息量的、内涵丰富的研究平台，并将为生态环境治理，优选、规划无公害农业生产基地，划分特色农作物种植的适宜区和限制区，调整农业布局和进行农业区划，发展海产养殖业以及城镇规划选区、优化人居环境提供科学依据，为我省生态省建设提供了系统、准确的基础性地球化学资料，必将产生极为重要的社会效益。

2.8 地质灾害调查与区划

福建省陆地面积12.14万km2，境内多山，群峰耸峙，丘陵起伏，素有“八山一水一分田”之称，山地丘陵占全省陆地面积的80％以上。由于省域降雨量大，台风、暴雨多，地质条件复杂，岩石风化强烈，山坡残积土层发育等特点，使我省成为全国地质灾害最严重的省份之一。我省自1996年以来，共发生重大地质灾害836处，因地质灾害造成380余人死亡，690余人受伤，直接经济损失高达14亿元，并具有点多、面广、危害性大、发生频率高等特征。地质灾害已经成为影响我省经济健康发展和社会稳定的制约因素。近年来，开展的县（市、区）地质灾害调查和区划，促进了我省地质灾害群防群测体系的形成，全省建立了地质灾害群测群防预警点5637处，为汛期和各次强台风期间预防地质灾害起到了良好的预警和预报作用。

总之，我省地质学的工作领域不断拓展，从资源保障为主的地质工作逐渐向资源、环境保障并重的多目标、多功能的地质工作转变，地质学在国民经济建设中的基础性、先行性作用得到了充分体现，为全省经济社会发展提供了全方位的服务。

地质学作为一门传统科学，在经历了板块构造理论革命后，正在面临新的发展机遇，对社会可持续的发展需求，在全球资源、环境变化、人类与自然协调发展等方面给地质学家们提出了许多前所未有的科学问题。随着地球科学各分支学科在各自领域的深化，并在系统性和整体性的高度上相互结合，形成了关于地球系统的新兴领域，成为地球科学发展所面临的重大挑战。面对地球科学发展的新趋势，地质学家将在地球环境演变的历史记录、地球生命与环境的协同演化、固体地球内部与地球表层的联系及其相互作用，以及现代地质过程与人类活动的互馈等领域作出独特的贡献。

3 福建地质学科发展展望

21世纪前半期是我省全面建设小康社会、加快社会主义现代化建设的关键时期，地质学不仅要致力于解决矿产、能源的需求，增加探明资源储量，提高资源对经济社会发展的保障能力；而且迫切需要进一步扩大服务领域，为国民经济和社会发展提供全方位的服务。当代地质学科正面临从传统地质科学向现代地球系统科学转变，已从供给驱动向需求驱动的转变，从由认识、找寻和利用自然资源为主要目的，转向以保持良好的生态环境、合理利用与保护资源、有效防御灾害为目的。因此，地质学科发展要制定全局性、长远性、前瞻性的科技发展战略，统筹规划、统一部署全省地质学科及其各分支学科的发展，促进地质学科体系的重大转变。地质学科各分支的发展必须与我省经济和社会发展相结合。矿产资源保障，地质环境监测与保护，地质灾害防治，以及基础地质研究水平的提升，是实现各分支学科发展的重要途径。现代地质学科的发展已经进入应用高新技术解决资源环境问题的新时代，现代高新技术的发展不仅正与地球科学的前沿融为一体，而且对地球科学的发展起到了先导作用，因此，应通过高新技术的应用，推动地质前沿学科的发展。

3.1 基础地质研究

21世纪，对地球的基本问题或者是说对地质学的重大基础理论问题的研究仍将是国际地质学界关注的焦点。我省对地层、岩石、矿物、古生物及地质构造等地球表层物质组成及作用机制的认识不断深化，通过对我省复杂的构造―岩浆活动所揭示的岩石圈动力学、壳―幔相互作用及大地构造域的转换和演化等仍是不断深入研究的热点。

（1）我省在地质学研究中具有得天独厚的地域优势，地质构造复杂、演化历史漫长，地质记录完整而丰富。基础地质调查将进一步加强区域地质的学科交叉与综合研究，并促进地层学、古生物学、沉积学、构造地质学、地质年代学，以及区域岩浆活动研究、变质地质研究等向新的水平发展。

（2）由于国际大陆动力学计划的提出和实施，赋于花岗岩研究以新的活力，其标志是将花岗岩的形成与壳幔作用联系起来，这将是21世纪重点研究的问题之一。20世纪80年代以来，我国在包括花岗岩在内的岩浆岩石学研究逐步走向与国际接轨，岩浆岩石学研究与其它学科交叉渗透，形成三个新的学科生长点：一是岩石大地构造学，着重研究岩浆作用与大地构造背景的关系，重建构造―岩浆的时空格局；二是岩石地球化学，以大量主元素、微量元素和同位素地球化学为基础，研究岩浆岩的成因和演化；三是岩石物理化学，模拟岩石的部分熔融作用和岩浆的结晶分异作用，重现岩浆的产生和结晶过程。我省不同阶段的岩浆岩分布极为广泛，出露面积约占全省的2/3，是中国东部环太平洋构造岩浆带的组成部分。因此，围绕大陆动力学这个优先领域，开展“岩浆系统”与“火山系统”的深层次研究是21世纪重点研究的问题。

（3）变质岩和变质作用是地壳深部在壳幔相互作用下，受深部热流影响而发生的岩石的固体重结晶直至部分重熔的调整作用，属于当代地壳动力学研究范畴。上世纪80年代以后，从以稳定状态为基础的热力学理论体系转向以时间为量纲的热流传递理论为基础的动力学体系，其代表为变质作用的P-T-t轨迹研究。目前P-T-t轨迹的研究仍处于起始阶段，但它的发展将把岩浆―变质―构造的三位一体组合的古老命题在热流传递机制理论中得到深入阐述。我省变质岩及变质作用的重大课题如前寒武纪变质作用的发生和发展会有所突破。

（4）华夏古陆研究。1924年Grabau提出“华夏古陆”后，这一术语不断被中外文献沿用。近10年来，全球Rodinia超大陆的研究再次把人们的目光引向了华夏地块，华夏地块开始在全球Rodinia超大陆中占据显著地位。伴随着扬子与华夏两大陆块被纳入中元古代Rodinia超大陆范围，一批与此超大陆的聚合与裂解有关的研究论著纷纷发表。然而，华夏地块在国内一直存在不同认识，其核心一是年龄，二是范围。相信华夏古陆的生成、裂解演化仍是今后一个时期地学研究的热点。

3.2 矿产资源勘查

随着国民经济的持续快速增长，人口的增长，人均资源消费水平的提高，城市和基础设施建设的开展，能源、建材、冶金、化工等重化工业的发展和一般加工工业对矿产资源的普遍需求，决定了今后一个时期全省对矿产品的需求仍处于强劲的增长阶段，矿产、能源仍是今后经济发展的重要物质基础。因此，在当今地表找矿难度愈来愈大的情况下，加大我省与特定成矿作用有关的矿床学理论、深部隐伏矿产预测、寻找隐伏矿产的综合勘查技术的研究是当务之急，深部找矿已经成为我省当前地质工作的一项重要而亟待解决的重大难题。

3.2.1 深部隐伏矿产预测理论与综合勘查技术方法研究

开展重要矿产资源深部找矿，是贯彻《国务院关于加强地质工作的决定》确定的“东部攻深找盲”战略方针的重要举措，是缓解资源瓶颈制约、增加重要矿产资源战略储备、提高资源保障能力的必然选择。国土资源部于2008年1月了《关于促进深部找矿工作指导意见》，意见认为促进我国固体矿产勘查向深部拓展，是实现找矿重大突破的必由之路。我省长期处于滨大陆边缘的构造环境，构造―岩浆活动极其活跃，深部具有良好的煤、铁、铜、铅锌等找矿前景。但是如何突破找矿“瓶颈”，开拓第二找矿空间，一是要开展深部重要矿产资源成矿规律研究、深部矿产勘查相关的成矿与找矿理论研究，拓展新的找矿方向和新的矿床类型，强化定位预测，为科学部署深部找矿工作提供依据；二是开展深部找矿关键勘查技术，要引进和利用先进有效的深部探测技术和仪器设备，针对深部找矿的具体情况，加强新技术、新方法的对比研究和有效性试验。

3.2.2 构造域转换与成矿作用研究

我省位于欧亚大陆东南部中国东南活动大陆边缘内带，属华夏古陆的重要组成部分，是环太平洋中、新生代巨型构造―岩浆带中的重要成矿区之一，大地构造分区属古华夏构造域，包括华夏板块与东南沿海火山断坳带两个一级构造单元。经历了华夏古陆的形成与裂解、扬子与华夏板块的碰撞拼合、太平洋板块与欧亚大陆板块的相互作用。特别是燕山期中生代岩浆活动最为宏伟壮观。我省主要矿床成矿时代阶段性集中分布特征非常明显，成矿时代主要在新元古代(800 Ma左右)、志留纪(420 Ma左右)、石炭纪―二叠纪(300～350 Ma)、侏罗纪(200～180 Ma，154～135Ma)、白垩纪(125～96 Ma，92～70 Ma)。但其中中―新元古代、石炭纪―二叠纪、白垩纪这三期成矿几乎都和构造转换为拉张构造应力场相对应，我省煤、铁、铜、铅锌、钼、主要非金属等重要矿产成矿主要集中于这三个时期。中―新元古代古裂谷环境、晚古生代的裂陷环境及中生代早期及末期的伸展环境对应的成矿作用强度大、持续时间长。加强构造域转换与成矿规律研究，是我省下一步取得找矿突破的重要环节之一。

3.2.3 矿集区深部精细结构和含矿信息研究

通过对上杭、大田等主要矿集区深部构造的精细刻划、深部成矿物源总量的定量测算，以及矿化流体轨迹的确定，初步形成大型矿集区深部资源潜力评价的新思路和预测深部矿床的方法体系，为发展建立在高新技术和多源信息基础的现代找矿学奠定基础；也为在有市场需求和资源潜力的老矿山周围或深部探寻新的接替资源提供实用理论和技术。

3.3 防灾减灾与灾害地质学

地质灾害的调查研究是地质学最早涉及的应用领域。我省境内多山，地质条件复杂，是全国地质灾害最严重的省份之一，地质灾害问题受到了越来越多的重视。应用地质学的基本理论研究崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生机理，科学地预测和预防地质灾害，建立预警机制，确保人民群众的生命财产安全，具有重大意义。我省灾害地质学发展主要有以下几个方面：

（1）研究滑坡、泥石流等地质灾害的发生机理和动力学机制。

（2）开展科学的监测和预警，通过物理模拟、数值模拟建立主要类型滑坡的力学模型，使滑坡预测走向量化。在定量模型的基础上布设监测点，以高精度GPS测量、滑体深部形变及推力测量技术监测滑坡体的地表及深部微形变，实现对重大滑体微小变化的实时监测。利用信息技术建立通达省、县、专业监测点的三级灾害信息快速反馈预警系统，建立对滑坡体实时监测、定量预测、信息快速反馈的技术体系。

（3）掌握降雨的趋势与分布规律，有效地开展地质灾害的预警预报。随着气象预报技术的发展，特别是如夏、秋季节台风等大、中尺度天气系统的预测精度已可达到实用的阶段，这使得现阶段利用气象科学与岩土工程学的结合来作为地质灾害预警的尝试成为可能，因此开展通过降雨监测来预警地质灾害发生的研究并逐渐应用在防灾减灾工作上。

（4）加强对城市和海岸带等高人口密度地区活动构造与地震关系的研究。

（5）研究城市群和人口密集地区地质灾害风险评估和防灾减灾对策。

3.4 农业地质学

地质科学向农业拓展并交融渗透，构建出一门新的边缘学科――农业地质学。地质和农业各有其自身的内涵和发展轨迹，伴随研究的深入和学科的发展，土壤作为两个学科共同的研究对象，架起了地质与农业融合的桥梁。农业地质最早起始于农业土壤和农业供水等领域。20世纪70年代，地质科学向农业的拓展和应用逐步在我国兴起，主要集中在为农业服务的区域地质、区域水文地质、农药农肥矿产勘查等传统地质领域；80年代，发展为以地层、岩石和地貌等农业背景条件为研究对象的农业地质系统；90年代，随着我国建设可持续发展农业、农村经济及良好生态环境的新要求，国内逐渐开展了适宜种植的调查研究；直至在世纪之交开展了大区域的农业地质环境调查与评价工作，地质与农业两门古老的学科才真正走上了紧密结合的道路。

随着2002年我省沿海生态地球化学调查（国土资源部中国地调局与福建省人民政府合作项目）的启动，地质和农业的融合也不断地发展和深入。该项工作以区域地球化学野外调查为主，根据地球化学元素在土壤及浅层水中的分布情况，划分出有益元素分布区和有害元素分布区；通过开展区域地球化学评价，主要研究重要元素对农业环境影响，研究种植适宜性、土壤环境安全及治理等；同时进行特种经济作物专项调查，研究名优特农产品地质地球化学条件。通过对重点地区、重大农业地质环境问题调查、评价和研究，以及开展与效益农业、名优特农产品相关农业地质环境专题调查与研究，提出了改善农业地质环境质量的对策和措施，为农业结构战略性调整、农业区划和规划提供了决策依据，切实保障了农村经济快速、健康和可持续发展。未来农业地质学的研究将涵盖农业地质环境调查、农业生态地球化学评价、地区性农业结构调整、区域农业地质环境开发与农业生态地质工程，地质体有用性的发掘和合理开发利用是农业地质的持久性课题。

农业地质工作凭着自身的优势和潜力，面临着难得的发展机遇。展望我省农业、农村经济发展之未来，农业地质研究工作将在全面建设小康社会的进程中发挥举足轻重的作用。

3.5 城市地质学

城市地质学是一门关于在城市及周边地区或潜在城市化地区的特定空间范围内，综合考虑各种地质要素，研究其对城市发展所提供的资源、所施加的约束条件以及城市发展对各种地质要素所产生的影响，为城市规划、建设和管理服务的学科。城市地质学的核心内容是研究地质条件对城市发展的制约以及城市发展对地质环境的影响，其主要研究内容包括：（1）研究城市及周边地区或潜在城市化地区的工程地质条件，包括区域地壳稳定性、地基岩土工程性质、岩土体出露和埋藏条件、地下空间的可利用程度、边坡稳定性等，为城市工程建设、土地利用规划等方面提供服务；（2）研究城市及周边地区或潜在城市化地区的水文地质条件，如含水层结构、地下水储量及其分布规律、地下水水质、地下水运移规律、地下水资源脆弱性等，为城市供水、地下水污染治理等方面提供服务；（3）研究城市及周边地区或潜在城市化地区的地质环境条件，包括城市化进程中的固体废弃物、土壤污染、地下水污染等地质环境问题，城市用地地质环境适宜性评价方法，城市建筑材料、地热、矿产资源、地质旅游资源等评价方法，地质灾害发育条件和现状，地质灾害风险评价方法等，为城市资源开发、环境保护、防灾减灾等方面提供服务；（4）研究城市及周边地区或潜在城市化地区的地球化学场分布规律，为城市规划、土地利用等方面提供服务；（5）与城市地质工作有关的理论、技术、方法、政策、法规等方面的研究，如城市地质条件与城市可持续发展、城市地质遥感技术、城市活断层探测技术、城市地质数据库和信息系统建设、城市水资源管理政策、城市地质工作法规等。

纵观近10年来国外城市学的研究进展，城市发展中的地质环境问题仍是城市地质学的焦点问题，城市地质学与城市规划、土地利用如何结合是城市地质学的热点间题。三维地质建模、城市地下空间开发利用、地质灾害预警和风险管理、水土污染和地球化学安全等是城市地质学的前沿问题。

总的来说，城市地质学就是运用地质学知识解决城市发展和城市居民生活中所遇到的、与地质作用密切相关问题的一个新领域。1999年我国开始的国土资源大调查，将城市地质调查列为一项主要任务。中国地质调查局先后已经在北京、上海、杭州、南京、广州等城市开展城市地质调查试点。我省的城市地质调查和研究工作才刚刚起步。随着城镇化的快速发展，作为城市规划建设、城市可持续发展的基础性工作，城市地质学必将逐渐兴起并不断发展。

3.6 地质遗迹保护与旅游地质学

地质遗迹是指在地球演化的漫长地质历史时期由于内外动力地质作用，形成发展并遗留下来的不可再生的地质自然遗产。重要的地质遗迹是全人类的宝贵财富，是生态环境的重要组成部分。随着现代文明的日益普及，一方面，地质科学的发展为我们通过地质遗迹了解地质历史提供了更大的可能；另一方面，现代社会经济发展对自然资源的需求和破坏迫使我们必须加快对地质遗迹的保护和合理利用。为此，中国地质学家早在1985年就提出在地质意义重要、地质景观优美的地区建立地质公园的建议，以加强对这些地区的保护，并促进科研、科考工作的开展。2000年，国土资源部明确提出了开展地质公园工作的要求，使我国国家地质公园的建设和管理纳入了法制化的轨道，为以后的健康发展提供了有力的保证。

地质公园是以具有特殊科学意义、稀有性和美学观赏价值的地质遗迹为主体，并融合其他自然景观、人文景观组合而成的一个特殊地区，是以保护地质遗迹、开展科学旅游、普及地球科学知识、促进地方经济、文化和自然环境的可持续发展为宗旨，把一个区域上的重要地质遗迹点，结合生态系统，科学而系统地建成的一种自然公园。我省的地质遗迹保护和地质公园建设近年来取得极大进步，走在全国的前列，到目前为止已申报成功了1个世界地质公园和8个国家地质公园，部分公园已揭牌开园。

旅游地质学是以地球科学为基础，以地质遗迹和地质景观为主体，与旅游业相结合并服务于旅游业的地质学的新分支，它是自然科学和社会科学的结合。旅游地质学仍是在不断发展的新兴的地质学分支科学。加强对我省地质遗迹的地质学研究，提高了现代旅游的层次，提升了老景区旅游吸引力，促进了旅游业的可持续发展，旅游地质学的发展潜力巨大。

3.7 环境地质学

随着人口剧增，社会经济的发展，科学技术的进步，人类面临的人口、资源、环境的压力是前所未有的。顺应时展的需要，地质科学衍生出许多边缘学科，其中，环境地质学就是从地质学脱胎出来的学科之一。经过几十年的努力，人们对环境地质学的涵义愈来愈有了比较一致的看法：（1）环境地质学是地质科学中的一门新兴的应用学科，是地质学的一个分支，也是与环境科学的交叉学科，是地质学家对环境觉醒的一个标志；（2）环境地质学是应用地质科学的理论与方法，研究原生的地质环境的基本特征、功能和自身演变规律的学科；（3）环境地质学更侧重次生的地质环境，即研究人类工程技术经济活动与地质环境之间的相互作用和相互影响；（4）环境地质学着力研究地质环境容量和开发利用潜力，为人类合理利用矿产资源，保护人类赖以生存的地质环境，为人类社会经济的可持续发展奠定基础。

我省一方面着力于“生态省”的建设，另一方面又要加强经济社会的发展，主体功能区、城市群、重要基础设施、重大工程的不断扩展和建设，二者之间的矛盾将愈来愈突出，环境地质学将在评估环境承载能力和地质环境容量、保持经济与生态平衡发展方面大有可为。

3.8 海洋地质学

我省海岛广布、海域面积广、海岸线绵长曲折多湾，伴随海峡西岸经济区建设和海峡两岸关系的不断改善，部署开展海洋地质调查，对合理利用海洋资源和保护海洋环境将是大势所趋。海洋地质学是以海水覆盖下的广大岩石圈为研究对象，包括海岛、海岸、海滩、大陆架和陆坡、以及广阔的深海海底。它是地质学的一个分支，是针对海洋区域的地质学研究科学。

我省未来海洋地质学的调查研究主要在三个方面：（1）海底矿产地质学，调查和研究台湾海峡石油、天然气资源的成因、分布特征和储量等（可与台湾地学机构合作）；（2）海洋工程地质学和海洋环境地质学，研究与海洋工程项目如港口、航道、海底管线、桥梁、隧道、人工岛、钻井平台等有关的海底地质物理力学性质，进行海洋工程地质条件的调查和评价，研究跟海洋环境保护与预测有关的环境要素，如海平面变化、污染、浅层气、侵蚀与淤积等；（3）海洋地质调查的技术、方法和手段等。

4 地质学科发展的对策与建议

地质学科发展要以需求为导向，以调查为基础，以高新技术为先导，发展以地球系统科学为核心的新思维观，促进地质科学学科体系的重大转变。

4.1 要进一步转变思维观念

地质学研究不能局限于传统领域，要主动融入经济建设，不断地拓展和创新，要有为全省经济社会发展提供全方位服务的整体意识。海峡西岸经济区建设对地质调查工作需求的重点，主要集中在保障国土资源安全的战略性矿产资源调查评价、保障生态环境安全的环境地质调查评价、保障重大工程建设安全所需的基础地质、工程地质调查、保障优化海洋开局、发展蓝色经济的重要港口、岛屿、海岸带地质调查，以及保障社会各界对地学知识与资料日益扩大的需求等。海峡西岸经济区建设的核心内容是构建九大支撑体系，其中需要地质工作提供全面服务的支撑体系主要有四个：竞争力强的产业支撑体系、现代化的基础设施支撑体系、可持续发展的生态支撑体系、统筹协调的城乡支撑体系。

4.2 要重视基础研究与应用研究有机的、链式的联系

地质学基础研究的原始创新是应用研究的新技术和新方法的源泉；而地质学应用研究又反过来促进基础研究的发展。因此，必须加强基础研究，如矿物学、岩石学、地层学、古生物学等具有奠基意义的分支学科的研究，以提高对各种地质体、地质现象及其形成、演化的认识，同时还要充分吸收和利用其他科学技术的新成果，包括社会科学的研究成果，以更全面、本质地认识地球历史和构造，为科学的发展，为人类更合理、有效地开发和利用地球资源，维护生存环境，作出应有的贡献。

4.3 要加强交叉学科和多学科研究

随着人类社会的发展和科学认识程度的提高，地球科学家们在诸如全球变化、社会可持续发展等领域中所面临的重大科学命题，已不是单一的学科所能解决的，往往要求综合性的、跨学科的研究工作。因此，采取交叉学科与多学科的途径来处理和解决复杂的对象是科技发展的一种重要途径和趋势，系统观的思维和综合与集成的方法论代表了地球科学的未来发展方向。

4.4 加强高新技术的应用和科研基础设施建设

一方面必须重视以新技术武装的野外考察、观测和探测，另一方面也必须重视实验室的测试、分析、实验。在今后一段时间内应不断加强探测、调查、分析、测试和实验等基础设施与仪器设备的建设。

4.5 加强与国内外科研、高校等研究机构的合作

现代高新技术的发展不仅正与地球科学的前沿融为一体，而且对地球科学的发展起到了先导作用。因此，加强科学技术创新力度，加强物、化、遥综合方法在找矿中的应用研究，加强科研与生产相结合，充分应用国内外科研、高校等研究机构的新理论、新成果，理解思路、不断总结，达到提高对我省地质的认识。实践已证明，产学研结合有利于找矿工作取得进展。

4.6 加强地质科技人才的培养和人才梯队建设

现代地质科学和地质工作对地质人才提出了更高的要求，地质工作者要具有为地质事业献身的科学精神，广博而扎实的科学知识，对外部信息的捕捉能力与科学的思维方式。加大人才的培养将为满足我省重大需求提供战略性、前瞻性的地质人才和知识储备。

4.7 现代地质学研究成果需充分借助于地理信息系统及互联网技术，加强信息传播与应用

在运用现有方法和技术的基础上，要加强地质研究成果的信息输出与表达方式研究，最好能够实现地学信息的“产品化”与“市场化”。在目前地质工作向需求驱动型转变的过程中，地质工作者更应当注重以人为本，更加重视地质研究成果的实用性、可视化及可重复性与多层次利用的问题，以此来赢得社会和用户的大力支持。

参考文献：

[1] 刘宝君, 李廷栋. 地质学的若干问题[J]. 地球科学进展, 2001, 16（5）.

[2] 姚玉鹏, 柴育成, 马福臣. 地质科学发展的新机遇: 对地质学发展趋势的思考[J]. 科学通报, 2006, 49（18）.

[3] 黄宗理. 关于现代地质工作的思考[J]. 中国地质大学学报(社会科学版)，2003, 3（3）.

[4] 孙成权, 曲建升. 国际地球科学发展态势[J]. 地球科学进展, 2002, 17（3）.

[5] 潘懋, 金江军. 城市地质学发展前景展望[J]. 城市地质, 2006, 1（1）.

[6] 麻志周. 地质学在农业上的拓展应用与展望[J]. 地域研究与开发, 2007, 26（3）.

[7] 哈承佑, 何庆成, 贾雪浪. 环境地质学的发展与挑战[J]. 地质通报, 2002, 21（3）.

[8] 舒良树. 华南前泥盆纪构造演化:从华夏地块到加里东期造山带[J]. 高校地质学报, 2006, 12（4）.

课题组成员：

1．林东燕，福建省地质矿产勘查开发局，高级工程师，在读博士。

2．陈润生，福建省地质调查研究院，高级工程师。

篇8

“中国高等学校十大科技进展”评选活动是教育部科学技术委员会于1998年开始创办的，每年组织评选一次，至今已评选12届，共有45所高校120个项目入选。获奖最多的单位是北京大学和清华大学。如今，“中国高等学校十大科技进展”已成为高校科技界的品牌，得到了广大专家学者的高度认可。

现将2009年度的10个入选项目介绍如下：

1　数字视频编解码技术研究与国家标准制定

数字音视频领域基础性国家标准《信息技术先进音视频编码》(简称AVS)十个部分2009年制订完成，每年能节省上百亿专利费，对我国音视频产业实现“由大变强”战略转型意义重大。

历经八年实践，AVS探索出了“技术、专利、标准、产品，应用”“相互促进的”“大团队、大循环”创新模式。北京大学、清华大学、浙江大学，武汉大学，华中科技大学、中国科学技术大学等高校和中国科学院计算技术研究所等科研机构与华为等通力合作，提出了50多项自主专利技术，制定出的标准复杂度低，方案简洁而性能与国外同类标准相当。2009年4月，欧洲信号处理学会《视频通信学报》出版了AVS专辑，10月，国际电信联盟(1TU)正式将AVS列为网络电视支持的视频标准之一。

AVS已成为国际范围该领域三大主流标准之一。我国以及美、欧、日，韩等国的十多家企业开发的AVS编解码芯片进入市场，上海、杭州、陕西、河北、新疆、青岛、无锡等地已经采用AVS开展数字电视播出，采用AVS的中国蓝光高清晰度光盘机已经批量上市，北京大学有线网对60周年国庆盛典进行了高清转播。在国家相关部门的支持下，AVS正在通过数字电视等视听产品迅速进入千家万户，成为支撑自主数字视听产业健康发展的重要力量。

2　抗病毒感染新型免疫分子机制的研究

我国是一个病毒性疾病高发的大国，乙肝病毒感染患者估计有1.2亿，SARS也曾于2002年在我国流行，HIV以及流感病毒爆发也时刻威胁着国民的健康。I型干扰素(IFNα/β)是治疗病毒性感染的重要分子，研究I型干扰素产生的分子机制将为寻求新的药物靶标和抗病毒药物提供指导。

该项目立足于1998年自主发现的一种新型免疫分子Nrdp1，研究了其在天然免疫中的作用和分子机制，利用动物模型(转基因小鼠)，细胞模型(巨噬细胞)和分子技术手段(基因克隆表达、相互作用分子、蛋白活性分析等)系统，深入，立体地进行了研究，首次发现Nrdpl抑制细菌感染引起的炎症因子分泌和肝损伤，促进IFNβ的产生和抑制病毒感染，提示Nrdp1在抗炎和抗病毒感染方面均具有极大的应用前景。

该项目还分析了DNA病毒识别和清除的免疫机制的研究现状并提出了新的发展方向。该项目提出Nrdp1可能是一种新的抗感染治疗的药物靶标，而且病毒的识别和清除存在新的机制。相关研究结果分别于2009年7月以论文形式和2009年10月以述评形式发表于Nature/rnmuno/ogy杂志。目前针对Nrdpl的抗细菌感染和抗病毒感染活性新申请国家发明专利两项。Nature China为Nrdp1的研究发表了专题述评，认为该研究是当月自然科学的亮点之一，并且受到了国内外免疫学界的关注和好评。

3　天河一号高性能计算机系统

“天河一号”高性能计算机系统是国防科学技术大学于2009年9月自主研制成功的我国首台千万亿次高性能计算机系统，实现了我国自主研制高性能计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越，使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次高性能计算机的国家。

“天河一号”是国际上首台采用GPU和CPU异购并行体系结构的64位千万亿次高性能计算机系统，全系统包含6144个通用处理器和5120个加速处理器，内存总容量98TB，点点通信带宽40Gbps，共享磁盘总容量为1PB。系统峰值性能每秒1206万亿次双精度浮点运算，LNPACK实测性能563.1万亿次，居2009年度中国超级计算机前100强之首，对2009年11月17日国际TOP500组织公布的第34届世界超级计算机前500强第五、亚洲第一，对2009年11月20日国际Green500组织公布的世界最节能的超级计算机前500强第八。

“天河一号”高性能计算机系统作为国家超级计算天津中心的业务主机和中国国家网格主结点，面向国内外提供超级计算服务，将广泛应用于石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制，资源勘测和卫星遥感数据处理、金融工程数据分析、气象预报、气候预测、海洋环境数值模拟，短临时地震预报，新材料开发和设计、土木工程设计、基础科学理论计算等众多领域。

“天河一号”的研制成功，是我国高性能计算机技术发展的又一重大突破，是在国家“863”计划支持下，国防科学技术大学与天津市滨海新区密切合作，贯彻军民结合、寓军于民方针的成功实践，对促进国家科技发展和国防现代化具有重要意义。

4　禽流感病毒聚合酶关键亚基的结构与机制研究

近年来，由H5N1，H1N1等不同亚型流感病毒引起的疫情，对全球的人类健康造成了严重的威胁，带来了严重的经济损失。流感病毒聚合酶由PA、PBl和PB2三个蛋白质组成，是负责病毒基因组转录和复制的核心，一旦伴随着病毒侵入正常细胞，就开始利用正常细胞内的原料进行病毒基因组的复制。其中，高度保守的PA亚基由于参与到聚合酶的形成和基因组复制等核心的生命过程，因此成为认识聚合酶作用机制、开发广谱抗流感药物的重要靶点蛋白质。

饶子和教授研究组与中科院生物物理研究所刘迎芳教授研究组合作，2008年成功解析了PA C端结构域与PB1 N端多肽的复合物结构，揭示了流感病毒聚合酶的组装模式[Nature 2008 Aug 28；454(7208)：1123-6]。在此基础上，2009年又成功解析了PA N端结构域独立的晶体结构，首次提示了该蛋白典型的核酸酶结构特征，了原来公认的PB1行使核酸酶活性的观点，证实了核酸酶活性对于流感病毒复制的关键作用[Nature 2009 Apr 16；458(7240)：909-13]；通过进一步解析PAN与底物/抑制剂复合物的晶体结构，阐释了PA蛋白发挥功能的分子机制，发现了一系列对PA蛋白有良好抑制效果的抑制剂，为设计和开发针对流感病毒聚合酶的高效药物提供了重要信息，同时还应邀在Influenza；Molecular Virology一书中发表了相关综述。

5　微波通信用高温超导接收前端

高温超导滤波器具有常规滤波器无可比拟的近于理想

的滤波性能，可广泛应用于移动通信、军事通信、卫星通信等领域，大幅度提高灵敏度和抗干扰能力，市场前景巨大。但在该项目实施前，受到国外技术封锁，许多关键技术有待攻克，在我国没有获得实际应用。

清华大学物理系曹必松教授带领的团队经过十多年研究，发明了高性能高温超导滤波器、零下200度工作的低噪声放大器的设计制备技术和超导一金属接触电极制备工艺，研制成功了第一台适合于我国CDMA移动通信用的超导前端，在北京建成了我国首个高温超导移动通信应用示范基地并成功地连续运行超过三年，每天为十多万居民提供优质服务，使手机发射功率下降一半以上，大幅提高了基站的覆盖范围和通信质量，实现了高温超导在中国通信领域的首次应用和批量长期应用，使我国继美国之后，成为世界上第二个成功地将高温超导技术应用于移动通信的国家。

该项目关键技术指标处于国际先进水平。获得授权中国发明专利9项，授权美国发明专利1项，获2009年国家技术发明奖二等奖，2008年教育部技术发明一等奖，2007年信息产业部信息产业重大技术发明(十项之一)。该技术已与十多家用户签订了合同、协议，研制、生产超导前端并实现其在多种通信设备中的应用。

6　成年哺乳动物雌性生殖干细胞的发现及其生物学特性研究

上世纪20年代以来，科学家们一直认定：女性和绝大多数雌性哺乳动物卵母细胞的产生仅发生在胎儿期。出生后卵母细胞数目不再增加，只会不断减少，即出生后雌性哺乳动物卵巢内，没有生殖干细胞存在。上海交通大学生命学院吴际教授团队经不懈探究首次发现和分离出生后小鼠(包括成年小鼠)卵巢中雌性生殖干细胞，经摸索培养条件得到能长期自我更新的生殖干细胞株并鉴定和研究其生物学特性。然后将此细胞移植于不孕小鼠体内，证实能产生新的卵母细胞，与雄性后生出正常后代。这一发现改变了80多年生殖与发育的传统观点，开辟出一个崭新研究领域。该成果2009年5月发表在Nature Cell Biology上。受到国际学术界广泛关注，Science、Nature，NatureMedicine和众多杂志刊发评论文章，Nature China锵这一成果列入最新研究亮点，世界各媒体(路透社、《纽约时报》、《华盛顿邮报》。ABC News、The Tiknes等)纷纷报道。该成果能为动物生物技术和人类提供卯母细胞新来源，建立性细胞途径转基因动物和开发优良动物品种，对治疗卵巢功能早衰、不育症等雌性生殖细胞发生障碍性疾病，再生医学及抗衰老，避孕药开发，人口调控，濒危动物保存等都具有重要意义。

7　世界最早的带羽毛恐龙的发现

鸟类最早何时出现问题一直是鸟类起源研究最薄弱的环节之一，鸟类是否由恐龙起源也长期存在争论。沈阳师范大学古生物研究所课题组2009年10月1日在英国《自然》杂志报道了产自辽宁省西部建昌地区距今约1.6亿年的侏罗纪带羽毛恐龙――“赫氏近鸟龙”的新发现，其时代早于德国“始祖鸟”数百万年至1000万年。该化石属于兽脚类恐龙中的伤齿龙类，全身广泛被羽毛覆盖，特别是其脚部长有较长的正羽毛，证实了在恐龙向鸟类的演化过程中内部骨骼与体表衍生物之间的复杂配置关系，代表了目前世界上最早的长有羽毛的物种和最早的带毛恐龙。该成果首次揭示了世界最早的带毛恐龙早于“始祖鸟”已存在，首次提出了兽脚类恐龙分异的时间框架假说，解决了有关鸟类起源的“时间倒置论”等问题，为鸟类起源于恐龙提供了新的依据，并支持恐龙演化过程中曾存在“四翼”阶段的假说。该项成果代表了鸟类起源研究一个新的、国际性的重大突破，有力地推动了鸟类起源研究和恐龙演化研究，为全球鸟类起源研究做出了重大贡献，是2009年国际古生物学领域最重大的科学发现之一。

8　电力大系统安全域预警监控理论及其工程应用

电力系统作为国家的重要基础设施，保证其安全稳定运行意义重大，而发展先进的安全预警与监控技术是实现这一目标的关键。该项目旨在发展基于安全域理论的电力系统安全性综合预警与监控理论，方法与技术，并与已有理论和方法互为补充，构建科学的在线综合预警与监控系统，保障电力系统安全，稳定和高效运行。

该项目在理论研究方面，系统地发展了电力系统综合安全域理论，证明了综合安全域的一些重要微分拓扑学和非线性动力学性质，为其实用化提供坚实的理论保障；在技术研发方面，发明了安全域边界的快速求解、预想事故快速扫描和概率安全评估等多种实用技术，极大地提高了安全域的计算速度和在线安全监控的运算效率。该项目发展了高维安全域智能化降维方法以及多种安全域可视化展示技术；基于安全域理论研制了集在线安全分析、概率安全评估，控制方案优化、安全性信息可视化展示为一体的电力系统安全性预警与监控系统，提高了复杂电网的安全性运行水平，对防范大停电事故有积极作用。该成果已成功应用于国家电网公司调度中心等部门，社会效益显著。出版专著2部，申请发明专利19项，获软件著作权4项。

9　基于自旋的量子调控实验研究

将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想，而实现这一梦想的关键挑战之一就是量子调控的研究。中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室(筹)的杜江峰研究小组在基于自旋的量子调控实验研究方面通过采用磁共振技术对核自旋、电子自旋进行精密量子调控，在退相干研究、量子模拟和量子计算等研究方向取得了重要的创新性成果，推动了实用性量子计算机的研究。

量子系统不可避免的信息流失严重制约着量子计算的研究进程。杜江峰与其同事的研究[Nature 461.1265(2009)]表明，通过精巧的脉冲控制，可以使固态体系中环境对电子量子比特的不利影响被降到最小，大大减少量子体系中量子信息的流失，并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。同期发表的专文评述指出：“他们所使用的量子相干调控技术被证明是一种可以帮助人们理解并且有效对抗量子信息流失的一个重要资源……从而朝实现量子计算迈出重要的一步。”

与此同时，他们实验上第一次观测了一个复杂量子体系(同时包含二体和三体相互作用)基态的纠缠量子相变过程，采用量子纠缠见证的手段探测了由于三体相互作用导致的一类新的量子相变[Physical Review Lettersl D3，140501(2009)]，该成果被认为是对量子模拟实验研究的重要贡献。

10　双功能单分子器件的设计与实现

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队，利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙地对三聚氰胺小分子进行了单分子手术，将其从普通化工原料转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件，为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。这一成果发表在2009年9月8日的美国《国家科学院院刊》上。