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众所周知,海洋功能区划是海洋管理的基础,尤其在近年我国陆海统筹与海洋强国战略背景下,海洋功能区划在指导与管制海洋开发利用实践活动等方面的战略意义更趋突显。随着《全国海洋功能区划(2011~2020年)》以及沿海省市县各级《海洋功能区划》相继颁布,我国海洋功能区划体系日益完善,有效地保障了海洋资源与生态环境的可持续发展。与此同时,一些深层次的问题却日益突显,作为协调各种用海方式的基础性制度,海洋功能区划本应在促进沿海地区经济社会与生态环境统筹发展中发挥重要作用,但实际上,近年研究却发现,海洋功能区普遍面临生态环境问题。不少研究针对特定地区或特定海洋功能区展开,对山东、江苏、等的研究发现,以往设立的海洋功能区划潜藏生态风险,海洋资源的过度开发使海洋生态容量与资源环境承载力严重下降,不仅无法满足原本的功能需求,其长期影响甚至在功能区划调整后也难以根除。对长江口、珠江口、渤海湾等的观察也发现,尽管港口航运、海水养殖、滩涂围垦等大部分资源开发性的功能区通常可达到海洋环境质量标准,但海洋保护功能区生态环境质量与要求相距甚远。海洋功能区的生态环境问题不仅大量体现在区域层面的研究中,全国沿海地区的综合评价结果同样令人担忧,对全国海洋功能区划的实施状况进行评价发现,在海洋功能区划推进下,海洋生态系统健康状况恶化趋势并未有效缓解。需要指出的是,尽管相关研究不同程度地反映出我国海洋功能区的生态环境问题,但囿于大部分研究或是聚焦较小空间尺度的实证分析,或是基于较大空间尺度的定性讨论,对全国范围海洋功能区与海域生态环境关系的研究仍有待进一步展开。基于此,本研究选取具有典型性的11类国家级海洋功能区,采用空间分析方法,分析110个国家级海洋功能区与海域生态环境的空间关联,探讨导致海洋功能区划陷入生态环境难局的主要症结,进而提出相应的策略建议。
2海洋功能区划与海域生态环境的空间关联
海洋功能区对不同类型功能区的海域生态环境进行严格限定,特定的海洋功能区必须满足相应的生态环境要求,因而海洋功能区与海域生态环境的空间关联分析至关重要。自2002年起,国家海洋局历年的《中国海洋环境公报》均高度关注“海洋功能区”的生态环境状况,成为本研究的重要支撑,文中采用的海洋功能区数据、海域生态环境指标等均来源于2013年《中国海洋环境公报》,在此基础上,将海洋功能区与海域生态环境质量进行空间叠加分析。尽管在全国尺度和大比例尺下,图像配准和投点可能存在一定误差,但并不影响本研究的基本判断。通过叠加比对发现,我国国家级海洋功能区与海域生态环境之间的空间关联主要具有以下特点:第一,海洋功能区大量分布于生态环境质量较差的海域。由于我国沿海地区用海活动高度集聚于近海,因而海洋功能区划主要在近海展开,大部分国家级海洋功能区分布于毗邻陆地的近海地区,而近海恰恰是我国海洋生态环境问题最为严重的海域。受此影响,不少海洋功能区与海域生态环境污染区域空间重合,某种程度上,较差的海域生态环境基底严重影响海洋功能区的正常运转。第二,以开发为主导的海洋功能区海域环境达标情况相对较好。海洋公园、滨海旅游度假区、海洋牧场示范区、集中集约用海区,以及因缺少相关标准而无法测算的海洋倾倒区、海洋石油探矿区域等是达标情况相对较好的海洋功能区,其共性特点就是以海洋资源开发利用为主要功能。出现这一情况的原因之一在于该类区块的功能实现往往对生态环境质量有一定要求,因而在功能区划定时就以一定的生态环境质量为前提。第三,以保护为主导的海洋功能区海域环境超标情况较为严重。海洋特别保护区超标最多。例如,80%的国家级海洋保护区超标,尽管海洋特别保护区的功能在于协调海洋开发与生态保护,但当前海洋特别保护区的规划和设立中,地方政府仍然更倾向于特别保护区的开发功能,加剧生态环境影响。又如,水产种质资源保护区的超标程度也达到65%,而这一功能区直接关系到人类食用水产的安全,在日后海洋功能区管理中应引起重视。当然,保护性的海洋共更趋超标情况严重的可能原因之一是出于引导、规制的作用,其标准大多较为严格,不过,如此高的超标比重必须高度警惕。综上,空间关联分析表明,我国海洋功能区面临的生态环境问题不容小觑,应当引起广泛重视,对海洋功能区划进行优化调适,为此,必须进一步对导致问题的主要诱因加以剖析,这也构成本文进一步研究的主要内容。
3海洋功能区划生态环境难局的双重维度
空间分析直观展现了我国海洋功能区不容乐观的生态环境质量,对其中关键因素的分析将主要从空间与体制这两个密切相关的维度展开。
3.1空间维度:毗邻功能区相互掣肘
不同类型的海洋功能区在空间布局上却彼此交错叠合,但其功能取向却可能极具差异。一般说来,相近功能取向的海洋功能区,彼此功能冲突相对较少。例如,不少海洋自然保护区包含有水产种质资源保护区等,可以对生态环境和水产种质进行共同保护;又如,许多滨海旅游度假区往往又是风景名胜区,既起到风景保护功能又起到旅游开发功能,一些地方更将两功能区的管委会合署办公从而发挥集合作用;再如,不少国家海洋牧场示范区中又设有多个渔业增殖区,两者的功能取向都是为了鱼类增殖,因而可以共存。然而,倘若不同功能取向的海洋功能区空间叠合或毗邻,就有可能产生冲突,甚至加剧海洋功能区的生态环境问题。海洋倾倒区与其他海洋功能区的冲突较为典型。海洋倾倒区的功能在于协助管理倾倒疏浚物,而疏浚物本身就具有污染性,所以倾倒区应选址在水体交换活跃区,具有较强的自净能力和较大的环境容量。尤其重要的是,海洋倾倒区必须与海洋保护区等保护性的海洋功能区设置一定距离,后者对海洋生态环境特别是水质的要求极高。例如,对烟台市的海洋倾倒区研究发现,倾倒区与海洋功能区相距必须在2km以上,倾倒物才不会进入芝罘湾的海水养殖区、港区及海滨休养区沿岸和养马岛附近等[7]。如果海洋倾倒区与海洋保护区的距离过近,则可能导致灾难性后果。例如,珠江口原本设立有海洋倾倒区,伴随着港口海运等的迅速发展,倾倒物和疏浚量不断增多甚至存在乱倾倒现象,对海洋生态环境产生较大压力,特别是淇澳岛东南倾倒区与珠江口中华白海豚保护区相叠合,疏浚物增加海水浊度、影响白海豚种群的正常繁衍,最终该海洋倾倒区于2005年封闭。不仅如此,在一些海洋功能区密集交错的地区,功能区间潜在的空间冲突也应引起重视。山东省正是典型区域,沿海岸带分布的国家级海洋自然保护区、特别保护区和水产种质资源保护区等海洋保护区数量在全国名列前茅,占有较大比重。《山东半岛蓝色经济区规划(2011)》指出“重点打造海州湾北部、董家口、丁字湾、前岛、龙口湾、莱州湾东南岸、潍坊滨海、东营城东海域、滨州海域九个集中集约用海片区”,这些集中集约用海区大多邻近海洋特别保护区、自然保护区、海洋牧场等,尽管努力改变以往较为粗放的用海方式,但仍有可能对其他功能区潜藏生态环境影响。例如,规划指导下首个获批的烟台龙口湾港高端制造业聚集区,是全国获批的最大人工岛群项目,规划填海面积35.2km2,拟建造6个人工岛和1个突堤式人工岛,如此庞大的集中围垦和填海工程是否会对相邻的龙口黄水河口海洋生态国家级海洋特别保护区等带来影响,必须在长时间的海洋监测加以关注。
3.2体制维度:功能区管理尺度错位
海洋功能区分属沿岸区县级政区的不同专业部门管理,但大多数海洋功能区的管理都并非某地某业能够独立承担的,因而近年为化解地区之间、部门之间的体制摩擦问题,不少地方积极探索管理协调委员会、联席会议、联合执法等协调机制。然而,在协同能力方面,有的联席会议每年只会晤一次,缺乏长效机制甚至避重就轻;在执行能力方面,国家和地方众多相关法规条例相继出台,但滨海开发的利益驱动牵制了执法动力,有的城市虽然严格推行联合执法,却面临执法人员素质、执法装备、执法效率、执法方式等问题;在创新能力方面,相关技术创新的原始性、集成性及产业化程度较低,难以适应当前海洋功能区生态修复、整治、保护等的新变化与新要求,等等。与此同时,以往沿海城市的滨海地区大多是乡村和农场,社会诉求相对单一,近年人口与产业等不断向海集中,社会构成趋于复杂,随着海洋功能区划的确立,如何协调海洋产业、生态环保等与沿海社会治理间的关系问题突显。遗憾的是,目前不少地方重产业发展轻社会管理、重工程项目轻公共服务,难以回应日益多样的社会诉求。加之城市向海蔓延挤压滨海农民、渔民的发展空间,出现大量失地农民和失海渔民的就业问题。不仅如此,在海洋功能区规制作用以及近海生态恶化影响下,一些渔民远赴他国管辖海域捕捞,甚至导致国际纠纷。显然,上述问题不断累积,势必加剧海洋功能区划的生态环境风险,极有可能成为海洋强国战略的“生态羁绊”,优化海洋功能区的生态环境效应,迫在眉睫、刻不容缓。
4破解海洋功能区生态环境难局的策略建议
4.1促进海洋功能区划与城市规划等的衔接
沿海城市是海洋功能区编制的基本主体,海洋功能区划应努力实现三方面转变:首先,从重经济总量向重生态容量的转变,确立“反规划”理念,以海洋环境容量与陆域生态承载为双重约束,规范滨海新城、新区、开发区的开发强度,促进海岸带及近海资源的集中集约利用;其次,从重陆域协调到重陆海协调的转变,加强沿海城乡规划、海岛规划、海洋经济规划和海洋功能区划等的相互衔接与协调;再次,从重土地潜力到重综合潜力的转变,尤其是海洋功能区集中设置的深水岸线、海洋旅游、生态环保等多方面的潜力。
4.2强化海洋功能区的规范引导与协同治理
规范引导与协同治理是优化海洋功能区划的重要支撑,一是从技术创新到集成创新,在不同功能区治理关键技术攻关的基础上,进一步推进管理、政策等集成创新等;二是从专项示范到综合示范,目前已有海洋功能区的水环境监测、综合管理等专项示范,但生态环境问题的复杂性要求加快建立综合示范点,示范产业方式、社会管理、考核指标、灾害应急等多方面内容;三是从项目主导到标准引导,项目主导注重海洋功能区管理的当地特色但推广价值有限,要在示范项目基础上,加快研制“海洋功能区划的标准和技术导则”并进一步推广,保证功能区管理的过程优化和质量控制;四是从部门规范到公民规范,将规范引导进一步落实到公民自身行为,有的国家颁布《海岸带公民指南》取得了很好效果,为此,要加强海洋功能区划的宣传教育与科学普及,增强公众的海洋生态文明意识。
4.3加强海洋功能区的法规与制度体系建设
辽宁省各地太阳总辐射年平均值为4195MJ/m2,其中最大值出现在大连,为5232MJ/m2;最小值出现在本溪的草河口,为4538MJ/m2[11]。太阳总辐射的分布主要受气候和地形影响,分布形势为由西至东减弱,与降水量分布相反。辽西和渤海湾东岸沿海地区太阳辐射量最大,辽北次之,东部山区为最小,即表现为西多东寡、南北高于中部的特征。分析显示,辽宁省太阳总辐射的逐月分布特征为5月最强,12月最弱。季节分布为夏季最大,春季次之,冬季最小,春、夏、秋、冬4季太阳总辐射量分别占全年总辐射量的31.2%、33.4%、21.3%和14.1%。
2海水养殖常用水体调温模式
2.1电加热与一般燃料加热相比,电加热可获得较高温度,易于实现温度的自动控制和远距离控制,产生的废气、残余物和烟尘少,可保持被加热物体的洁净,不污染环境,因此,广泛用于科研和试验等领域;但是,电加热的运行成本相对较高,能源热值为3.6MJ/℃,热转化效率在95%左右,因此在大型海水养殖生产系统中一般仅作为辅助加热手段。
2.2锅炉加热作为供热之源,工业锅炉日益广泛地应用于现代生产和人们生活的各个领域。按燃料和能源不同,工业锅炉可分为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、原子能锅炉、垃圾锅炉和余热锅炉等[13]。其中,燃煤锅炉投资和运行成本都相对较低,在海水养殖系统中的使用还是比较普遍的。但是,其缺点也很明显。首先,以煤炭、石油、天然气等为主的这些石化能源,资源是有限的,不可再生,终究要枯竭。我国人口众多,人均资源占有量低于世界平均水平,与经济发展和人们生活消费的需求相比,能源供应的缺口很大。其次,石化能源的不完全燃烧会造成大量污染物排放,对环境造成严重的污染。
2.3热泵加热热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术,利用少许的电力做功,就能够从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能,提供可被人们所用的高品位热能。以空气作为热源的热泵称为空气源热泵或气源热泵(airsourceheatpump,ASHP)。通常制作成能够供冷、供热的两用循环系统。ASHP需要依据给定的气候条件来设计,使其容量及效率在较宽的环境温度范围内达到保证。水源热泵(watersourceheatpump,WSHP)。通常以海水、河水、湖水及井水作为低温热源。由于水的温度变化较小,水源热泵的性能通常要比ASHP的性能好而且稳定。井水特别是深井水,是热泵系统比较理想的低温热源,在工程中采用较多。土壤热源热泵(soilheatpump,SHP)以大地作为其低温热源。通常是将制冷盘管埋入地下,盘管与土壤进行热量交换,热泵系统自成封闭式系统。其缺点就是造价昂贵,施工条件苛刻。
2.4太阳能加热太阳能热水系统是通过集热器吸收太阳辐射来制取人们在生活、生产中所需要热水的节能设备,由集热器、保温水箱、连接管道及控制系统组成。作为一种洁净的能源,太阳能既是一次能源,又是可再生能源,有着矿物能源不可比拟的优越性。经测算,太阳每秒能够释放出391×1023kW的能量,而辐射到地球表面的能量虽然只有它1/(22亿),但也相当于全世界目前发电总量的8万倍。因此,太阳能资源十分丰富,是可再生能源中最引人注目、开发研究最多、应用最广的清洁能源。目前,在海水养殖中使用太阳能加热的案例不多,主要是由于投资和管理成本相对偏高。
3模式比较与经济性分析
以一栋占地面积1500m2的典型海水大菱鲆工厂化循环水养殖车间为例,总水面约800m2,总水体量大约在500m3左右。日补充水量以15%计,约75m3/d。根据池水表面蒸发热损失、管路及设备热传导以及补充水加热等计算,冬季维持池系统水体温度16℃所需热量约285MJ/h,折算成耗能约为80kW•h/h。表1给出了几种不同加热方式给该系统调温的运行费用理论计算值,从中可以看到,使用燃煤、天然气锅炉虽然燃料热值相对较高,但是,受到燃烧效率、锅炉效率等的影响,其实际产生的热能相对偏低,运行费反而较高。采用电热锅炉,其效率虽然较高,但是燃料热值有限,实际运行费用最高。热泵和太阳能2种加热方式都是以电力作为辅助动力驱动机组做功转换热能,从运行成本角度来说,是比较经济的2种调温手段。从投资成本角度考虑,锅炉的投资成本还是相对便宜,一台0.2t(供热量约5040MJ)的燃煤锅炉仅在2万元左右,燃气锅炉和电锅炉的价格类似。采用太阳能加热方式所需要的投资成本相对来说是最高的。以目前现有的技术水平,1m2太阳能板所能提供的功率大约为100~150W。要提供80kW的功率,需要太阳能板将近600m2。光这部分的投资就要100万元。热泵方面,差别较大,空气源和水源热泵的价格相对较低;地源热泵需要埋设采暖设备,因此价格较高,一台制热量80kW的地源热泵造价成本在20万元左右。
4建议
为了给鱼类提供一个健康、良好的快速生长环境,调温是一个必不可少的重要环节。在调温模式方面,加强对地热以及太阳能等可再生资源的合理开发和利用,对于产业的健康和可持续发展是具有积极的意义的。因此,提出以下发展建议。
4.1合理规划养殖区域国内的养殖企业以中小型散户为主,分布较为零散。环渤海地区由于良好的资源条件,为海水鲆鲽鱼类的养殖提供了优越的基础条件,吸引了不少企业,但是,其分布还是不够集中。合理规划养殖区域,将中小型企业集中在一起,既便于集中供暖调温,也方便管理。
4.2加强监管和惩罚措施虽然,国家近几年已经出台了一些关于禁止使用燃煤、燃气锅炉以及滥用地下水资源的政策,但是,其监管力度相对薄弱,导致部分企业在利益的驱使下仍然“铤而走险”。这方面欧美国家的监管力度要强得多,一旦发现违规,就有相应的惩罚措施。因此,建议加强这方面的监管和惩罚措施。
父母在相信孩子有独立的能力同时,父母也要让孩子明白,他是可以独立的。例如孩子自己吃饭也是求知欲和好奇心的表现。他们看到大人吃饭自己用筷子夹菜,开始也想学着自己吃饭,想着要自己拿着筷子夹菜吃,这时正是孩子模仿的时候,作为家长就不要去帮助孩子,不要去喂孩子,即便他们吃的饭菜满地都是,也不要训斥他,可以在旁边指导孩子怎样正确的使用筷子,告诉他使用的方法,并适时的说几句赞美的话:“孩子,你能行!”“孩子,你真棒!”孩子因此感到自己有能力做自己喜欢做的事情,并初步品尝到成功的滋味。
俗话说:“一屋不扫,何以扫天下?”同样,不能自理,谈何独立?所以,培养孩子独立能力,应该先让孩子养成良好的自理习惯。
我在培养自己孩子的自理能力时,主要是两方面:一是在前一天晚上提醒他自己整理好第二天的学习用品。我认为小学阶段养成一个良好的学习和生活习惯很重要,学会整理自已的学习用品和作好第二天的上课准备,是培养小孩良好习惯的重要途径,我一直都比较注意帮助孩子养成这方面的习惯。在整理时,我仅是起提醒和监督作用,一般不会去代劳,时间长了,孩子自然知道第二天上学前应作哪些准备。二是父母都比较忙的时候学会照顾好自己。许多父母在孩子的日常生活中总是照顾得无微不至。其实,有时候,父母没必要什么事都去管,应该让孩子自己去做。比如,天冷的时候,父母们不要先对孩子说“该穿大衣了”,而要让孩子自己在感受中学会加衣服。孩子长大了,迟早将脱离父母的照顾去独立生活,因此在小孩成长的道路上早些教会孩子自己照顾自已非常重要,家长应逐步放手让小孩学会照顾好自己。
在平时的生活中,我们每天都遇到这样的情况:当一对夫妇要他们的孩子收拾起摊在桌上的书本、玩具时,有的孩子借口:“我马上……知道了……我现在还不想……我过会儿再收……我太累了……妈,你替我收拾吧”。当家长让孩子帮他们扫地时,有的孩子就说“妈,你自己扫吧,我 上学累了……”这时,有的家长就退让了,默默地替孩子收拾起来。殊不知,这一退让却让孩子失去了责任感,产生下一次反正爸爸妈妈会替我做的依赖思想。所以在给孩子交待任务之后,做家长的一定要克制替孩子做事的欲望。在教育孩子方面,有很多家长过分的溺爱孩子,致使孩子养成很多不良习惯,衣来伸手饭来张口,造成孩子过分依靠父母,什么事情都不能独立自主的完成,只要父母能代劳的就疏于动手,养成“好吃懒做”的习惯,一旦养成这些习惯就不易改掉。所以在孩子的成长过程中,家长必须放手让孩子独立的去完成,这些“收拾书包、玩具,自己整理房间和扫地以及学着洗自己的小衣服”等小事,一定要让孩子独立去完成,千万不要越俎代庖。
古人云:“自古英雄多磨难。”不经历风雨,怎么见彩虹?古今中外的许多名人,少年时代都是在贫困中度过的。贫贱忧戚的生活,激发他们奋发向上,经千锤百炼,终有所成。少年时代是长身体、长知识,培养高尚品行情操和良好气质的关键时期。贫贱忧戚,固然不是我们故意追求的东西,但它确实可使有志气的青少年产生强烈的危机感,懂得如何勤奋努力、创造未来;而养尊处优,把享受寄托在他人的劳动之上,就会缺乏危机感,不思进取。建议家长能适当找“苦”给孩子们吃,避免他们染上“富贵病”。而经历过艰难困苦环境锻炼之后,人不仅有坚强的意志、实干的本领,而且还会产生尊重他人、珍惜时光、爱护财物等优秀品质,其生存能力和竞争意识都会加强,这对于他们适应社会,有所建树,将会大有帮助。有一位家长的成功经验是:孩子问我字,虽然我认识,但我不告诉他,而是让他去查字典。以后,再有不认识的字,他也不来问我了,而是自己去查字典。
孩子良好习惯的养成,不是一朝一夕的事情,他的独立能力的形成是要经过很长的一段时间,要靠我们精心的去培养才能养成。所以我们就需要有耐心,而且还要允许孩子有反映,孩子是有新鲜劲的,干二天不干了,烦了,这时候我们应该怎么做,在这方面我们应该要对孩子既有严格的要求,又要有耐心,要花一些时间,静下心来帮助他们,适时地鼓励他要坚持下去,就是胜利。发现孩子有了一点进步,就赶紧表扬,竖起大拇指称赞他,要知道孩子都是爱听好话的。
教育孩子是一件特别辛苦的事,作为家长更是艰辛,既要当好良师,还要当好严父。但孩子的自立自强能力的形成不是一朝一夕的事,家长自己必须做个有心人,培养孩子要从小抓起,从身边小事做起,制定计划,严格要求,持之以恒,还要爱心相伴,只有这样,才能培养孩子的独立自强自信能力。
关键词:生态建筑;节能;建筑设计生态学及生态建筑
中图分类号:TU2文献标识码:A
德国学家海格尔提出,生态学是一门研究有机体与环境之间的科学科,是研究生命系统与周围环境系统的学科。生态学是建设环境中主要发展的环境学科,要在一定的环境下完成更多的建筑设计,要充分联系学科之间的内在。
生态学认为,同一空间中的生物和非生物是通过物质成分循环得来,通过物质循环和能量流动不断进行交换,构成具有自我调节功能的生态系统。在这个系统中,不同的有机体或者系统间的合作,实现共生有序发展及动态平衡。因此,依据生态学的基本观点,考虑人类整体的生存和活动。从实际出发,建筑物对周围环境的影响,其中一个主要环节是建筑物对周围环境的影响。生态环境应该处在可以掌控的循环条件之中,建筑物和周围的环境处于和谐的状态之中,生态建筑以整体和谐,高效环保,灵活性强为特点,得到业界的一致好评。一、我国生态建筑设计的研究现状
20世纪初期,顾孟潮提出一切从我国国情出发,未来世界是生态建筑学的时代。人口,经济环境,资源,社会紧密联系在一起。斯德哥尔摩联合国人类环境会议之后,国家的环境保护意识不断地增强,人与自然和谐共处并且以绿色革命为发展动力,我们可以围绕这个环节完成这个建筑构思。实行污染物排放和控制排放总量,实施中国跨世纪绿色工程计划,中国国家环保局做出这样的举措。在九五期间整治淮河海河辽河等多个河流两,控制生态环境污染。
国家自然保护协会正式将绿色建筑体系发展放在重点发展战略中,并且将绿色建筑体系研究作为九五重点资助课题。中国环境研究问题的主要发展状态是建设建筑节能技术,在生态文明建设的发展过程正,要正确的实时生态文明建设的主要圣战发展就安静,要在碍更多的生态文明案件黑色中发挥更丰厚的生态文明年建设次啊能更好的发挥僧太建设。也是中国生态住宅技术出台的规章制度,走可持续发展战略,以节约资源防止污染保护生态环境为主题,创造舒适健康的居住环境,推进住宅产业的可持续发展,我国生态建筑发展存在的问题是缺乏对生态建筑的理解,国内外对生态建筑有不同的见解,但核心内容还是离不开当地的环境,运用建筑学和生态基本原理,合理安排组织建筑与其他相关因素之间的关系。建筑物和周围环境是一个有机体的结合,具有良好的室内气候条件和自我修复的能力。具备节水节能减少污染延长寿命等多种功能与一身,但是有的人认为只要将建筑的周边在加上一些绿色生态,在点缀一些绿色植物就能自我调节并且自我完善,有些人认为只要在建筑物中减小污染,节约能源,保护生态文明建设,创造舒适安全的居住环境。
二、生态学与建筑设计的内在联系
生态建筑有一定的发展趋势,只要人们将建筑设计和生态建筑良好的区分开来,就能很好的发挥生态文明建设的大旗。在建筑物内部点缀一些植物就是生态建筑,建筑物单纯的将生态文明建设停留在生态环境的表面,对生态文明建设置之不理,是对生态的不负责,更是许多的环境造成的生态影响。 也是作为生态文明建设发展的主要环节,是系统研究不平衡所留下的参悟。在城乡发展过程中,要研究农村的居住环境,对生态,建筑,环境,规划等做出一定的研究,在特定的地区将人民居住的环境和植物环境相结合可以提高生态环境建设。在我国的建筑界,发表过许多生态建筑的论文,这些论文主要是宣传科持续发展的思潮,不断的推动生态建筑,通过生态建筑学指导生态学理论,两者相互穿插,发挥生态建筑学的魅力。国外先进的生态建筑经验完善了我国生态建筑行业。检测人与环境是否和谐共处,是建设生态环境的基本原则。要在,寻找更多的发展特点,突出设计原理,完成整个设计理念,需要在人机关系中相互协调发展,尽量减少人工环境对自然生态平衡的负面影响。在建筑设计过程中要以人为本,充分尊重自然环境,将建筑给人用所以在设计中充分考虑到人使用的便捷性和舒适性。合理的使用和节约能源。减小能源的消耗和使用率,充分发挥自然资源的利用率,包括风能水利能,海洋能生物能等,减小不可再生能源的利用效率。包括太阳能风能水利能海洋能生物能等减少对于不可再生资源的使用在建筑设计中结合不同的气候特点依
三、生态学建筑的原则
建筑的原则是注重自然环境和人的结合。建筑是自然的一部分,人的活动主要是建立在一定的自然关系之上,应该充分的尊重自然,保护生态环境。在建设自然环境中过程中,充分考虑到人的因素,建筑被人所替代,在设计过程中药充分的考虑人的舒适性,减小能源的消耗,有效的提高能源的利用效率。其中包括可再生资源的利用,水利能谁能以及海洋和生物能都是可供环人类使用的可再生能源。应用材料的使用不断上升使得人们得到更多的青睐。减少不可再生资源的使用,结合不同的气候和环境特点进行分析。根据风能和太阳能的运行减少能源的损失和消耗。应用材料的维护结构和整体的绝热性是维护材料蓄热,提高维护结构的主要特点。夏季通过恒温,太阳能进行取暖,防止夏季过热而导致室内环境温度不断上调,地方建筑条件和评价也在不断上升,地域气候和地理因素成为生态建筑考虑的一个重点。
作为中国海洋大学海洋资源与权益综合管理专业的第一位博士,朱庆林自留校任教以来一直从事海洋环境、资源评价等方面的研究,并作为骨干教师,先后主讲了《海洋管理概论》、《海域使用管理》、《海洋环境保护》(自编教材)等本科课程,《海洋环境评价》(自编教材)、《海洋综合管理》、《海洋环境管理》(自编教材)等研究生课程。他先后主持和承担各种海洋水文调查与评价以及与海洋管理相关的研究项目30余项,多次参加物理海洋学进展与展望、海洋与湖沼年会、中韩海洋论坛等大型国际、国内学术会议,组织了多次海洋资源与权益综合管理学科(平台)建设专家研讨会,为海洋管理和环境保护贡献了自己的力量。
行为世范,教研相长
多年来,朱庆林教授除了承担校内学生的教学工作,还积极为各种海洋管理机构讲授相关知识。他承担研究生教育中心组织的“国家海洋标准计量中心专业培训”中的“海洋管理概论”授课任务;为中国海监九期上岗培训讲授课程《海洋环境管理》,并被中国海监总队制作成录像作为中国海监远程教育网中国海监行政执法人员上岗资格培训课程,他还参编中国海监行政执法培训丛书《海洋管理概论》和《海洋权益维护理论与实践》;在上海为工程硕士国家海洋局东海分局班主讲《海洋环境管理》课程,为这些人员掌握专业的海洋管理知识做出了努力。
凭借着在海洋管理和海洋资源、环境评价等方面的专业知识和丰富的研究经验,朱庆林教授先后参加或主持了多项国家科研项目,包括威海电厂二期工程海上水文观测;国家“973”项目黄河口地质演变和泥沙运移海上实测工作;莱州电厂水文方面可行性研究和环境评价以及海域使用论证工作;蓬莱电厂海上水文观测与数据处理工作;江苏燕尾港电厂建设及港口扩建海上水文实测;浙江舟山国家“863”项目地波雷达比测试验;福建罗源湾电厂及港口建设可行性研究;福建罗源火电厂环境影响评价;福建罗源火电厂数值模拟试验及海洋环境评价补充(主持);东营大唐电厂可行性研究;山东寻山电厂海洋环境评价;烟台污水处理厂排污混合区海洋环境影响报告修编;江苏滨海港电厂海域使用论证和海洋环境评价(主持);舟山成品油码头及配套设施工程海域使用论证(主持);石岛湾核电厂厂址环境影响评价;福州港江阴港区15#~17#泊位工程项目环境影响评价、海洋环境影响评价、海域使用论证(主持);福州港江阴港区8#、9#泊位工程海洋环境影响评价、海域使用论证(主持);“辽海作业一号”平台改造作为人工鱼礁导航设施环境影响评价(主持);成山头海域建设波浪能、潮流能海上试验与测试场的论证及工程预设计;长岛海流能源资源调查分析项目;山东省长岛县猴矶岛海洋能独立电力系统示范项目;双岛湾区域规划泥沙冲淤及水动力专题研究(主持);国电潍坊风电项目海域使用论证及电缆路由论证(主持);青岛炼化液体化工品码头工程海域使用论证报告编制(主编);广西LNG项目海洋环境影响评价(主持);青岛炼化百万吨级乙烯项目配套码头工程海域使用论证报告书编制(主编);国家海洋软科学项目“海洋功能评估数学模型研究”(OSS2006)(主持);“海洋功能评价数学模型软件”(主持研发,国家专利证书号2008SR15187)等工作。
目前,朱教授正在进行中海石油气电集团有限责任公司营口LNG项目海域使用论证及海洋环境影响评价(主持),福建漳州古雷炼化一体化项目百万吨级乙烯及下游深加工装置配套码头工程海域使用论证和海洋环境影响评价(主持)等工作。
学术交流,相互促进
为了了解世界各国在海洋学领域的进展情况,朱庆林教授多次参加大型国际、国内学术会议,组织了多次海洋资源与权益综合管理学科(平台)建设专家研讨会,不仅促进了各国海洋领域评价技术的交流,同时也增进了相关知识的融合。
关键词 南海 风应力 能量输入 中尺度涡
中图分类号:P7 文献标识码:A
The Space Structure and Time Variability of the Wind-input Power on Upper Geostrophic Motion in the South China Sea
WANG Zhijia
( Maritime Satellite Controlling Center of China, Jiangyin, Jiangsu 214431)
Abstract With the repid advance of physical oceanography, wind-input power has attract increasing attention and play a substantial role in upper ocean dynamic processes. Remote sensing data of satellite is applied to calculate the downward energy flux of wind in the South China Sea from 2003 to 2010, and analyze its space structure and time variability.
Key words the South China Sea; wind force; energy flux; mesoscale eddies
0 引言
风应力和引潮力的作用是海水机械能的两个主要来源。考虑到引潮力变化非常缓慢,研究风应力对海洋能量的输入,尤其是对大尺度环流能量的输入对深入研究世界大洋及边缘海区的环流结构及风生混合等其它动力环境具有非常重要的意义。Wunsch①利用T/P高度计资料及NCEP同化风应力资料估计全球风应力向海表地转流平均能量输入达0.8TW,这必然会对表层地转流的调制起非常重要的作用。针对这一问题,许多海洋学家之后利用不同的数据及方法得到类似的结论,即风应力向大洋环流输入的能量约为0.75-1TW。②③④⑤
南海作为西北太平洋最大的边缘海,集海盆尺度环流、中尺度过程(中尺度涡、内波等)及小尺度湍流混合等多尺度过程为一体,呈现复杂的海洋动力环境。在东亚季风、黑潮等多种动力过程的综合作用下,南海上层环流呈现复杂的结构特征。在季风作用下,其季节特征极为显著,⑥⑦⑧冬季整个南海呈气旋式结构,夏季北部为较冬季弱的气旋式结构,南部呈反气旋式结构。因此,探讨南海风应力向上层海洋能量的输入,尤其是向地转流及深层能量的输入,对于深入研究南海上层环流特征及深层的动力环境以及进一步对动力环境进行预报都有非常重要的意义。
1 方法及数据
风应力向表层地转流的能量输入⑨为:
(2.1),其中,为海表面风应力,为表层地转流,为海表面压强。
因为Ekman输运(2.2),则 = ・ = ・ (2.3)
其中 为海表面异常。可进一步分解为向下能通量项和水平散度项,其中
(2.4)
可见,风应力向海洋的能量输入分两部分,一部分在Ekman层中水平传播,另一部分穿过Ekman层向大洋深处传播。其中,在Ekman层中通过辐聚辐散以及引发垂向剪切等复杂的动力过程最终耗散,而穿过Ekman层下传的成为影响大洋上层地转流的重要因素之一,也对大洋深处的动力现象产生不可忽略的影响。本文就在南海的空间分布及时间变异展开讨论。
遥感技术的不断发展给物理海洋研究提供了高精度的海表面高度资料及风场资料。文中利用了AVISO提供的整合Topex/Poseidon等多颗卫星的高度计资料得到的海表面高度异常数据和NCDC提供的整合QuikSCAT等多颗卫星的散射计资料得到的海表面风场数据。其空间分辨率均为1/4/4,最高时间分辨率分别天和6小时。考虑季风、中尺度涡、水深等多方面因素,我们选择南海中北部(112-119.5E,13.5-21N)作为本文的研究区。
2 结果分析
南海风场随季节的变化呈现典型的季风结构,夏季盛行西南季风,冬季盛行东北季风,且冬季风速最大,秋季最小⑩。对各季节进行多年平均结果显示(图1),和风应力的分布并没有非常直接的关系,从式2.4中可以看到主要受风应力旋度和海表面高度的影响。在春季和夏季,比较小,春季除所选海区的西南部和吕宋岛西侧18N附近的海区以外,均>0,最大达0.001。夏季 <0的区域移动到中部及西北部和东南部,>0区域的量值有所增加,达0.015。秋季和冬季的量值显著增大,秋季>0的区域包括19N以南的整个海区,且量值达到全年最高的0.007,高值中心在吕宋岛西侧18N附近的海区。冬季的分布结构与秋季基本类似,但在吕宋岛西侧18N附近的海区出现一低值中心,与秋季相反,即冬季风应力很难穿过Ekman层向海洋深处输入能量。
图1 南海地形以及本文的研究区域
(112-119.5E,13.5-21N)
对比SLA的数据(图2)可以发现,在吕宋岛西侧18N附近的海区冬春两季出现的低值中心和秋季出现的高值中心与中尺度涡的活动有紧密的联系。由于黑潮和风应力等联合作用,冬季和春季吕宋岛西北部会出现一气旋式涡旋,称为吕宋冷涡。冷涡通过背景涡度增大可用于下传的近惯性能量的下限,使近惯性能量很难穿过Ekman层进入大洋深处。反之在秋季,该海区出现一反气旋式涡旋,促进能量的下传。
图2 2003-2010年春(MAM)、夏(JJA)、秋(SON)、冬(DJF)四季在南海平均分布
将对整个海区进行积分,我们得到南海风应力穿过Ekman层向大洋深层输入的能量随时间的分布(图3)。结果显示出明显的年周期信号,即在每年的12月前后达到最低值,在8、9月达到最高值,这与前面季节分布显示的结果一致。此外,线性拟合之后的结果显示风应力向下输入的能通量在这段时间呈上升趋势,使得风应力的能量输入对上层大洋的地转运动起到越来越重要的作用。但是8年数据并不足以推论这种趋势的代表性,我们需要更长时间的数据对这一过程进行验证和分析。
为更好得提取分布的主要特征,我们对的季节分布进行经验正交函数(EOF)分解(图5)。对比图2与图5,我们可以看到两者整体分布非常一致,说明因为信号的年周期分布,多年平均可以很好的体现的主要特征。春夏两季较弱,文中不做讨论。秋季(图5c),海区中部大部分区域为正值,高值中心出现在吕宋岛西侧18N附近的海区;冬季(图5d),时间系数为负值,在该海区大部分为负值,只有在东北西南中心线附近出现正值,低值中心与秋季高值中心出现在同一位置。时间系数的分布(图5f)验证与图4的结果基本一致,秋季和冬季均呈上升趋势,导致在该海区的积分整体呈现上升趋势。
图3 2008年8月和12月南海的SLA分布
图4 整个海区积分之后的随时间的分布。(蓝色虚线代表线性拟合结果)
图5 abcd分别代表春夏秋冬四季空间函数的第一主成分及其所占的比重;f代表其时间函数
3 结论与讨论
综合以上分析,我们可以得到如下结论:(1)风应力向大洋深处输入的能通量()具有明年的年周期,与风应力的分布并没有直接的联系,极值出现在每年的秋冬季节。(2)中尺度涡活动对的分布有非常显著的影响。吕宋岛西侧每年8月份前后出现一强反气旋涡旋,12月前后出(下转第138页)(上接第130页)现一强气旋式涡旋,使得分别在8、9月份和12月份前后达到最高值和最低值。(3)整个海区积分之后的呈现缓慢的上升趋势,说明风应力对大洋上层地转运动的作用逐渐增强。但是资料的局限性使得该特征不具备足够的代表性,更长时间尺度的资料可以对该特征进行验证与详细分析。
注释
① Wunsch, Carl, 1998: The Work Done by the Wind on the Oceanic General Circulation. J. Phys. Oceanogr., 28, 2332-2340.
② Huang, R. X., W. Wang, and L. L. Liu, 2006: Decadal variability of wind-energy input to the world ocean. Deep-Sea Res. II, 53, 31-41.
③ Scott, R. B. and Y. Xu, 2009: An update on the wind power input to the surface geostrophic ow of the world ocean. Deep-Sea Res. I, 56, 295-304.
④ Qu, T., 2000: Upper layer circulation in the South China Sea. J. Phys. Oceanogr., 30, 1450-1460.
⑤ Wyrtki, K., 1961: Scientific results of marine investigation of the South China Sea and Gulf of Thailand[A]. NAGA Report 2[R], 195.
⑥ 徐锡祯,邱章,陈惠昌.南海水平环流的概述[A].中国海洋湖沼学会水文气象学会学术会议(1980)论文集[C].北京:科学出版社,1982:137-145.
⑦ 齐义泉,施平,毛庆文.南海海面风速季节特征的卫星遥感分析[J].热带海洋,1996(1).
[论文摘要]近几年,随着“以人为本”设计理念的提出,人们对住宅的舒适性要求越来越高,建筑能耗也随之增高。据统计,目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右,且呈上升趋势。另一方面,随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装,“城市热岛效应”日益严重,使环境日益恶化。我国建筑节能的重点应为:建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。
随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题。
一、世界其他国家在节能建筑方面的作为
美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量;用电依靠风力发电机和太阳能电池;用水是从屋檐流下来经过处理的雨水;粪便和污水则流入一个堆肥坑里,经发酵后供花园施肥用。美国一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋,墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的;屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的。
日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。
二、中国建筑能耗基本情况和几本问题
我国正处于房屋建筑的高峰时期,建筑速度之快,规模之大,可谓前所未有。2003年,我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米),超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。但令人忧虑的是,在新竣工的建筑中,节能建筑面积不到1亿平方米,尚不足竣工建筑的5%。至今,在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米),只有3.2亿平方米房屋是节能建筑,不到全国既有建筑的1%。
我国是一个能源短缺的国家,但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。与发达国家相比,我国建筑钢材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。此外,在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下,实心黏土砖每年毁田12万亩。
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。
我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍。
三、我国学要发展的重点领域
1.优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。例如,加大外窗面积可改善自然采光,在冬季还可获得太阳能量,但冬季的夜间会增大热量消耗,同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。
2.建筑围护结构材料和部品
开发新的建筑围护结构部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能,达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起,我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用,都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。超级秘书网
3.建筑中的可再生能源技术
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源,资源丰富对环境无污染,是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。
4.其他方面还有很多包括:通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。
四、结束语
虽然,我国在这方面还存在许多问题,但只要我们提高认识,加强管理,那么不久的将来我国一定有望发展成为能源节约大国!
参考文献:
[1]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望.能源工程,2001,(02)1-6.
[2]龙惟定.我国的能源形势和建筑节能.第十一届全国空调技术信息网大会论文集.中国建筑工业出版社,2001,(05).
[3]白胜芳.节约能源保护环境[N].中国建设报(中国建材),2003,(108).
[4]贾怀东.开发节能住宅是企业进化的标志.城市开发,2007,(22).
[5]刘素萍.建筑节能与围护结构[J].工业建筑,2001,(7):6-7.
[6]朱伟.房屋建筑节能技术的几点措施[J].甘肃科技,2002,(2):37.
[7]刘加平.建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程,2001,(2):12-15.
[论文摘要]近几年,随着“以人为本”设计理念的提出,人们对住宅的舒适性要求越来越高,建筑能耗也随之增高。据统计,目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右,且呈上升趋势。另一方面,随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装,“城市热岛效应”日益严重,使环境日益恶化。我国建筑节能的重点应为:建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。
随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题。
一、世界其他国家在节能建筑方面的作为
美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量;用电依靠风力发电机和太阳能电池;用水是从屋檐流下来经过处理的雨水;粪便和污水则流入一个堆肥坑里,经发酵后供花园施肥用。美国一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋,墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的;屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的。
日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。
二、中国建筑能耗基本情况和几本问题
我国正处于房屋建筑的高峰时期,建筑速度之快,规模之大,可谓前所未有。2003年,我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米),超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。但令人忧虑的是,在新竣工的建筑中,节能建筑面积不到1亿平方米,尚不足竣工建筑的5%。至今,在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米),只有3.2亿平方米房屋是节能建筑,不到全国既有建筑的1%。
我国是一个能源短缺的国家,但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。与发达国家相比,我国建筑钢材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。此外,在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下,实心黏土砖每年毁田12万亩。
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。
我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍。
三、我国学要发展的重点领域
1.优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。例如,加大外窗面积可改善自然采光,在冬季还可获得太阳能量,但冬季的夜间会增大热量消耗,同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。 转贴于
2.建筑围护结构材料和部品
开发新的建筑围护结构部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能,达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起,我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用,都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。
3.建筑中的可再生能源技术
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源,资源丰富对环境无污染,是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。
4.其他方面还有很多包括:通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。
四、结束语
虽然,我国在这方面还存在许多问题,但只要我们提高认识,加强管理,那么不久的将来我国一定有望发展成为能源节约大国!
参考文献
[1]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望.能源工程,2001,(02)1-6.
[2]龙惟定.我国的能源形势和建筑节能.第十一届全国空调技术信息网大会论文集.中国建筑工业出版社,2001,(05).
[3]白胜芳.节约能源保护环境[N].中国建设报(中国建材),2003,(108).
[4]贾怀东. 开发节能住宅是企业进化的标志.城市开发,2007, (22).
[5]刘素萍.建筑节能与围护结构[J].工业建筑,2001,(7):6-7.
[6]朱伟.房屋建筑节能技术的几点措施[J].甘肃科技,2002,(2):37.
关键词:建筑节能新能源,节能材料
[前言]近些年来,随着“以人为本”设计理念的提出,人们对住宅的舒适性和使用性要求越来越高,建筑能耗也随之增高。据统计,目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右,且呈上升趋势。另一方面,随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装,“城市热岛效应”日益严重,使环境日益恶化。我国建筑节能的重点应为:建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。
随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展 。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题。
一、发达国家在节能建筑方面的成绩
美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量;用电依靠风力发电机和太阳能电池;用水是从屋檐流下来经过处理的雨水;粪便和污水则流入一个堆肥坑里,经发酵后供花园施肥用。美国一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋,墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的;屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的。
日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。免费论文,建筑节能新能源。当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。免费论文,建筑节能新能源。
二、 中国建筑能耗的基本情况和基本问题
我国正处于房屋建筑的高峰时期,建筑速度之快,规模之大,可谓前所未有,因此我们处在一个特定的历史时期。2003年,我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米),超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。但令人忧虑的是,在新竣工的建筑中,节能建筑面积不到1亿平方米,尚不足竣工建筑的5%。至今,在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米),只有3.2亿平方米房屋是节能建筑,不到全国既有建筑的1%。免费论文,建筑节能新能源。
我国是一个能源短缺的国家,但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。与发达国家相比,我国建筑钢材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。此外,在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下,实心黏土砖每年毁田12万亩。
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。
我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍。免费论文,建筑节能新能源。 转
三、我国需要发展的重点领域
1.优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、 自然 通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。例如,加大外窗面积可改善自然采光,在冬季还可获得太阳能量,但冬季的夜间会增大热量消耗,同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。免费论文,建筑节能新能源。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。
2.建筑围护结构材料和部品
开发新的建筑围护结构部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能,达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。免费论文,建筑节能新能源。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起,我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用,都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。
3.建筑中的可再生能源技术
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源,资源丰富对环境无污染,是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。
4.其他方面还有很多包括:通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。
四、结束语
虽然,我国在这方面还存在许多问题,但只要我们提高认识,加强管理,那么不久的将来我国一定有望发展成为能源节约大国,这将对全世界乃至全人类的可持续发展作出重大的贡献。
参考文献:
[1]贾怀东.开发节能住宅是企业进化的标志.城市开发,2007,(22).
[2]白胜芳.节约能源保护环境[N].中国建设报(中国建材),2003,(108).
[3]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望.能源工程,2001,(02)1-6.
[4]刘素萍.建筑节能与围护结构[J].工业建筑,2001,(7):6-7.
[5]朱伟.房屋建筑节能技术的几点措施[J].甘肃科技,2002,(2):37.
[6]张博.对住宅节能措施的若干探讨.黑龙江科技信息.黑龙江科技信息,2007,(23).
[7]刘加平.建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程,2001,(2):12-15.
论文摘要:农村作为社会的结构,总是随着农村社会经济,农业生产和人们生活的需要,以能源为动力作为物质基础的。因此,开展以农村为主的农村能源综合建设,特别是把农村节能工作列入到规划中,加强节能管理和提高能源的利用率,使万元产值能耗达到同行业的先进水平,是一项非常重要的工作。农村能源的综合建设,一定要全面贯彻落实国家的能源建设方针:“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”、“开发与节约并重”。充分依靠科技进步,把农村能源产业发展和服务体系建设作为重要的工作内容。特别是对新能源的开发利用抓紧抓实,因为它是一项功在当代,利在千秋的大事。具有十分重要的生态效益、经济效益和社会效益。因此,农村能源建设是一项伟大的事业,具有光辉的发展前景。
搞好农村能源综合建设:一是建立建全组织机构;二是加强对农村能源综合建设的领导;三是加大对农村能源建设的资金投入;四是充分依靠科技进步;五是加强农村能源产业和服务体系建设,适应市场经济的需求;六是加大对科技、管理和服务人才的培训;七是不断地深化改革,端正指导思想,加强法制建设方向;八是抓点带面不断开拓新领域,使新能源和农村能源的建设工作向高层次发展。
1 农村能源环境保护与农村能源建设
农村环境问题,是当今农村发展面临的重大问题,环境质量的恶化,对农业生物、农业生产和农村居民构成了严重的威胁。环境问题可分为生态破坏和环境污染两大类,农村地区能源的开发利用与这两类环境问题都有密切的关系。能源不但给农村提供了动力,而且带来了生活的文明和社会的进步,但也影响了农村的环境。如新柴的消耗量方面,19世纪以前,由于需求量不大,砍伐情况并不严重,保持了生态的平衡,没有产生污染现象。而在最近的百多年来,由于人口的急剧增加,使得生物质能源供不应求,使生态和污染方面都出现了问题。由于矿物能源的大量开发和使用,也为农村带来了严重的能源环境问题。由于能源废弃物的大量排放,对农村和能源经济的发展以及人们的健康等都造成严重的危害和重大的损失。
2 矿物能源的开发利用对农村环境的重要影响
矿物能源的开发,包含了开采、贮运、加工、转换到消费。在这全过程中,都会对环境造成污染和危害。如煤在开采过程中,首先是开采占地,它破坏了地表的生态系统,影响了农业生产。另外井工开采易造成地表的沉降或裂缝并改变水体形态及渗漏而影响农田灌溉,同时也破坏了地下水资源。另一方面开采时的排污以液体、气体、固体同时存在,如酸性矿井水、泥浆、瓦斯、煤矸石等。在运输和贮存过程中,特别经数次堆放,会造成自燃、流失等大气污染,在煤炭的燃烧利用过程中,又会排放大量的二氧化碳、二氧化硫、粉尘和灰渣,造成了严重的环境污染等。又如水陆石油的开发会造成海水域的严重污染,影响水产业的发展和造成农田的污染。石油在燃烧时也会排放大量的有害气体,对环境造成一定的影响。
3 可再生能源的开发利用对环境造成的影响
(1)生物质能源开发利用对环境的影响是:采伐对环境的影响,如导致资源的枯竭,植被破坏,水土流失和破坏生态平衡;秸杆等大量燃烧,导致土壤肥力减退、农业减产等。如木柴在燃烧时会排出一氧化碳、二氧化碳,不充分时会排放大量尘烟和颗粒造成严重的大气污染。
(2)自然能源开发利用对环境的影响是:自然能源如水能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、海洋能等。由于不同的能源各自的物理化学性质开发利用的方式不同,也会造成不同程度的环境影响,如水能在开发利用发电时造成的河川自然环境和生态系统变化的影响。库区大面积淹没及周围生态、自然环境、地表、土质、农业生物等影响。地热能的开发利用,在用地热发电时,由于开发利用过程中废热污染和排放的硫化氢、二氧化碳、甲烷、汞等。特别是其中的硫化氢在高浓度时会致人死亡。利用潮汐能发电时会造成海域的污染等。在太阳能大规模集中开发利用的地区,可能会造成太阳能的回流,影响局部环境的变化,如气候变化和生态失衡。太阳能电池在生产过程中,需要采用大量的有毒和可燃性气体,如三氢四磷、四硫化硅等。会对居民带来危害。开发利用风能发电时,会造成噪声的危害等。
因此,在开发利用自然能源时,必须充分考虑对局部环境的危害,并制订出预防措施。
4 几个重要的能源环境问题
(1)气候变化。近百年来,地球气候已发生明显变化,主要是全球变暖,其原因就是温室效应。而二氧化碳是引起温室效应的主要气体。温室效应带来的对环境的影响主要是极地冰雪的部分融化、海水变暖和膨胀,海平面上升使沿海居民的安全受到危协。另外带来的是干旱和沙漠化的扩大、旱涝频率上升和虫害增加等。
(2)酸雨的出现。
(3)主要是大气中的二氧化硫和氮氧化合物造成的。酸雨的出现,造成土壤酸化,肥力减退,农作物减产,森林衰亡,植被枯死,水体酸化和水产的影响等。
(4)臭氧层破坏。主要原因是氟里昂的大量使用,矿物能源的消费和生产化肥产生的氧化氮造成的可导致过量辐射的影响。
(5)烟雾。烟雾是燃烧含碳量高的燃料造成的烟雾污染,主要是煤的矿物能源消费排放的影响污染物占百分之八十,烟雾能反射和吸收太阳辐射,严重时会影响农作物的生长造成减产,也直接危害人的身体健康。
参考文献:
论文摘要:农村作为社会的结构,总是随着农村社会经济,农业生产和人们生活的需要,以能源为动力作为物质基础的。因此,开展以农村为主的农村能源综合建设,特别是把农村节能工作列入到规划中,加强节能管理和提高能源的利用率,使万元产值能耗达到同行业的先进水平,是一项非常重要的工作。农村能源的综合建设,一定要全面贯彻落实国家的能源建设方针:“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”、“开发与节约并重”。充分依靠科技进步,把农村能源产业发展和服务体系建设作为重要的工作内容。特别是对新能源的开发利用抓紧抓实,因为它是一项功在当代,利在千秋的大事。具有十分重要的生态效益、经济效益和社会效益。因此,农村能源建设是一项伟大的事业,具有光辉的发展前景。
搞好农村能源综合建设:一是建立建全组织机构;二是加强对农村能源综合建设的领导;三是加大对农村能源建设的资金投入;四是充分依靠科技进步;五是加强农村能源产业和服务体系建设,适应市场经济的需求;六是加大对科技、管理和服务人才的培训;七是不断地深化改革,端正指导思想,加强法制建设方向;八是抓点带面不断开拓新领域,使新能源和农村能源的建设工作向高层次发展。
1 农村能源环境保护与农村能源建设
农村环境问题,是当今农村发展面临的重大问题,环境质量的恶化,对农业生物、农业生产和农村居民构成了严重的威胁。环境问题可分为生态破坏和环境污染两大类,农村地区能源的开发利用与这两类环境问题都有密切的关系。能源不但给农村提供了动力,而且带来了生活的文明和社会的进步,但也影响了农村的环境。如新柴的消耗量方面,19世纪以前,由于需求量不大,砍伐情况并不严重,保持了生态的平衡,没有产生污染现象。而在最近的百多年来,由于人口的急剧增加,使得生物质能源供不应求,使生态和污染方面都出现了问题。由于矿物能源的大量开发和使用,也为农村带来了严重的能源环境问题。由于能源废弃物的大量排放,对农村和能源经济的发展以及人们的健康等都造成严重的危害和重大的损失。
2 矿物能源的开发利用对农村环境的重要影响
矿物能源的开发,包含了开采、贮运、加工、转换到消费。在这全过程中,都会对环境造成污染和危害。如煤在开采过程中,首先是开采占地,它破坏了地表的生态系统,影响了农业生产。另外井工开采易造成地表的沉降或裂缝并改变水体形态及渗漏而影响农田灌溉,同时也破坏了地下水资源。另一方面开采时的排污以液体、气体、固体同时存在,如酸性矿井水、泥浆、瓦斯、煤矸石等。在运输和贮存过程中,特别经数次堆放,会造成自燃、流失等大气污染,在煤炭的燃烧利用过程中,又会排放大量的二氧化碳、二氧化硫、粉尘和灰渣,造成了严重的环境污染等。又如水陆石油的开发会造成海水域的严重污染,影响水产业的发展和造成农田的污染。石油在燃烧时也会排放大量的有害气体,对环境造成一定的影响。 转贴于
3 可再生能源的开发利用对环境造成的影响
(1)生物质能源开发利用对环境的影响是:采伐对环境的影响,如导致资源的枯竭,植被破坏,水土流失和破坏生态平衡;秸杆等大量燃烧,导致土壤肥力减退、农业减产等。如木柴在燃烧时会排出一氧化碳、二氧化碳,不充分时会排放大量尘烟和颗粒造成严重的大气污染。
(2)自然能源开发利用对环境的影响是:自然能源如水能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、海洋能等。由于不同的能源各自的物理化学性质开发利用的方式不同,也会造成不同程度的环境影响,如水能在开发利用发电时造成的河川自然环境和生态系统变化的影响。库区大面积淹没及周围生态、自然环境、地表、土质、农业生物等影响。地热能的开发利用,在用地热发电时,由于开发利用过程中废热污染和排放的硫化氢、二氧化碳、甲烷、汞等。特别是其中的硫化氢在高浓度时会致人死亡。利用潮汐能发电时会造成海域的污染等。在太阳能大规模集中开发利用的地区,可能会造成太阳能的回流,影响局部环境的变化,如气候变化和生态失衡。太阳能电池在生产过程中,需要采用大量的有毒和可燃性气体,如三氢四磷、四硫化硅等。会对居民带来危害。开发利用风能发电时,会造成噪声的危害等。
因此,在开发利用自然能源时,必须充分考虑对局部环境的危害,并制订出预防措施。
4 几个重要的能源环境问题
(1)气候变化。近百年来,地球气候已发生明显变化,主要是全球变暖,其原因就是温室效应。而二氧化碳是引起温室效应的主要气体。温室效应带来的对环境的影响主要是极地冰雪的部分融化、海水变暖和膨胀,海平面上升使沿海居民的安全受到危协。另外带来的是干旱和沙漠化的扩大、旱涝频率上升和虫害增加等。
(2)酸雨的出现。
(3)主要是大气中的二氧化硫和氮氧化合物造成的。酸雨的出现,造成土壤酸化,肥力减退,农作物减产,森林衰亡,植被枯死,水体酸化和水产的影响等。
(4)臭氧层破坏。主要原因是氟里昂的大量使用,矿物能源的消费和生产化肥产生的氧化氮造成的可导致过量辐射的影响。
(5)烟雾。烟雾是燃烧含碳量高的燃料造成的烟雾污染,主要是煤的矿物能源消费排放的影响污染物占百分之八十,烟雾能反射和吸收太阳辐射,严重时会影响农作物的生长造成减产,也直接危害人的身体健康。
参考文献:
论文摘要:农村作为社会的结构,总是随着农村社会经济,农业生产和人们生活的需要,以能源为动力作为物质基础的。因此,开展以农村为主的农村能源综合建设,特别是把农村节能工作列入到规划中,加强节能管理和提高能源的利用率,使万元产值能耗达到同行业的先进水平,是一项非常重要的工作。农村能源的综合建设,一定要全面贯彻落实国家的能源建设方针:“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”、“开发与节约并重”。充分依靠科技进步,把农村能源产业发展和服务体系建设作为重要的工作内容。特别是对新能源的开发利用抓紧抓实,因为它是一项功在当代,利在千秋的大事。具有十分重要的生态效益、经济效益和社会效益。因此,农村能源建设是一项伟大的事业,具有光辉的发展前景。
搞好农村能源综合建设:一是建立建全组织机构;二是加强对农村能源综合建设的领导;三是加大对农村能源建设的资金投入;四是充分依靠科技进步;五是加强农村能源产业和服务体系建设,适应市场经济的需求;六是加大对科技、管理和服务人才的培训;七是不断地深化改革,端正指导思想,加强法制建设方向;八是抓点带面不断开拓新领域,使新能源和农村能源的建设工作向高层次发展。
1 农村能源环境保护与农村能源建设
农村环境问题,是当今农村发展面临的重大问题,环境质量的恶化,对农业生物、农业生产和农村居民构成了严重的威胁。环境问题可分为生态破坏和环境污染两大类,农村地区能源的开发利用与这两类环境问题都有密切的关系。能源不但给农村提供了动力,而且带来了生活的文明和社会的进步,但也影响了农村的环境。如新柴的消耗量方面,19世纪以前,由于需求量不大,砍伐情况并不严重,保持了生态的平衡,没有产生污染现象。而在最近的百多年来,由于人口的急剧增加,使得生物质能源供不应求,使生态和污染方面都出现了问题。由于矿物能源的大量开发和使用,也为农村带来了严重的能源环境问题。由于能源废弃物的大量排放,对农村和能源经济的发展以及人们的健康等都造成严重的危害和重大的损失。
2 矿物能源的开发利用对农村环境的重要影响
矿物能源的开发,包含了开采、贮运、加工、转换到消费。在这全过程中,都会对环境造成污染和危害。如煤在开采过程中,首先是开采占地,它破坏了地表的生态系统,影响了农业生产。另外井工开采易造成地表的沉降或裂缝并改变水体形态及渗漏而影响农田灌溉,同时也破坏了地下水资源。另一方面开采时的排污以液体、气体、固体同时存在,如酸性矿井水、泥浆、瓦斯、煤矸石等。在运输和贮存过程中,特别经数次堆放,会造成自燃、流失等大气污染,在煤炭的燃烧利用过程中,又会排放大量的二氧化碳、二氧化硫、粉尘和灰渣,造成了严重的环境污染等。又如水陆石油的开发会造成海水域的严重污染,影响水产业的发展和造成农田的污染。石油在燃烧时也会排放大量的有害气体,对环境造成一定的影响。
3 可再生能源的开发利用对环境造成的影响
(1)生物质能源开发利用对环境的影响是:采伐对环境的影响,如导致资源的枯竭,植被破坏,水土流失和破坏生态平衡;秸杆等大量燃烧,导致土壤肥力减退、农业减产等。如木柴在燃烧时会排出一氧化碳、二氧化碳,不充分时会排放大量尘烟和颗粒造成严重的大气污染。
(2)自然能源开发利用对环境的影响是:自然能源如水能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、海洋能等。由于不同的能源各自的物理化学性质开发利用的方式不同,也会造成不同程度的环境影响,如水能在开发利用发电时造成的河川自然环境和生态系统变化的影响。库区大面积淹没及周围生态、自然环境、地表、土质、农业生物等影响。地热能的开发利用,在用地热发电时,由于开发利用过程中废热污染和排放的硫化氢、二氧化碳、甲烷、汞等。特别是其中的硫化氢在高浓度时会致人死亡。利用潮汐能发电时会造成海域的污染等。在太阳能大规模集中开发利用的地区,可能会造成太阳能的回流,影响局部环境的变化,如气候变化和生态失衡。太阳能电池在生产过程中,需要采用大量的有毒和可燃性气体,如三氢四磷、四硫化硅等。会对居民带来危害。开发利用风能发电时,会造成噪声的危害等。
因此,在开发利用自然能源时,必须充分考虑对局部环境的危害,并制订出预防措施。
4 几个重要的能源环境问题
(1)气候变化。近百年来,地球气候已发生明显变化,主要是全球变暖,其原因就是温室效应。而二氧化碳是引起温室效应的主要气体。温室效应带来的对环境的影响主要是极地冰雪的部分融化、海水变暖和膨胀,海平面上升使沿海居民的安全受到危协。另外带来的是干旱和沙漠化的扩大、旱涝频率上升和虫害增加等。
(2)酸雨的出现。
(3)主要是大气中的二氧化硫和氮氧化合物造成的。酸雨的出现,造成土壤酸化,肥力减退,农作物减产,森林衰亡,植被枯死,水体酸化和水产的影响等。
(4)臭氧层破坏。主要原因是氟里昂的大量使用,矿物能源的消费和生产化肥产生的氧化氮造成的可导致过量辐射的影响。
(5)烟雾。烟雾是燃烧含碳量高的燃料造成的烟雾污染,主要是煤的矿物能源消费排放的影响污染物占百分之八十,烟雾能反射和吸收太阳辐射,严重时会影响农作物的生长造成减产,也直接危害人的身体健康。
参考文献:
1.1绿色建筑的环境效益分析
目前,对绿色建筑环境效益相关的研究并不是很多,主要近几年才开始发展。李静和田哲[6]通过构建绿色建筑全生命周期增量成本与效益模型,对绿色建筑节地、节能、节水、节材、室内、运营6个方面的增量成本与增量效益进行了研究;吴俊杰、马秀琴等[7]通过计算住宅楼全年负荷和CO2减排量及协同效应,计算了天津中新生态城的经济效益;刘秀杰[3]基于全寿命周期理论、结合外部理论对绿色建筑进行了全面的环境影响评价;杨婉等[8]结合工程实例,分析了节能改造技术的经济和环境效益;曹申和董聪[9]分析了绿色建筑全生命周期各项成本和效益的内容和特点,定量计算了环境效益和社会效益。《绿色建筑评价标准》GB50378-2006[10]为在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。根据定义,绿色建筑的环境效益可以分为节能环境效益、节水环境效益、节地环境效益、节材环境效益和环境质量改善效益。根据绿色建筑效益形式的不同,环境效益又可分为CO2减排效益、健康效益、建材寿命延长效益。随着我国经济的快速发展,CO2的排放量必然还将增长[11]。联合国环境规划署调查报告显示,如果不是实现CO2减排,每十年全球的气温平均将升高0.3℃,人类的生存和发展将受到严重的威胁。绿色建筑以“四节一环保”为目标,结合当今世界的主要环境问题,节能是重中之重,因此本文主要研究绿色建筑的节能环境效益。
1.2绿色建筑的节能环境效益分析
为应对全球气候变化、资源能源短缺、生态环境恶化的挑战,人类正在遵循碳循环的概念,以低碳为导向,发展循环经济、建设低碳生态城市、推广普及低碳绿色建筑。绿色建筑通过充分利用太阳能,采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调,减少采暖和空调的使用等措施来达到节能目的。绿色建筑的主要节能手段[12]如下:(1)护结构节能护结构是建筑节能设计最主要的内容,护结构节能措施是指从屋面、外墙、门窗等方面采取保温隔热有效措施。比如通过增大门窗面积来增加采光和通风面积,改善材料自身的保温性和隔热性以及提高门窗密闭性最终达到节能的效果。(2)智能化技术节能智能化技术节能是对空调机组、新风机组、冷冻机组以及照明设施等实行最优化的控制,以最大化地减少建筑的电能消耗。建筑能耗中,照明耗能所占比例较大,室内外照明系统应综合考虑节能光源、灯具和附件,为了节省电能消耗,绿色建筑通常采用高效的新型节能灯具,公共区域的照明采用高效光源、高效灯具和延时或声控开关,同时注意自然采光部位的节能措施。除节能灯具外,节能措施还包括设置节能电梯、暖通空调、室温调节器、能量回收系统等高效节能设备和系统,也需要增量成本投资。暖通空调系统应控制设备的能效化比、管网系统的输送效率。设置集中采暖或空调系统的建筑可以安装新风系统对能量加以回收利用,能够取得相对客观的经济效益和环境效益。(3)可再生能源节能可再生能源是指能够重复产生的自然能源,包括太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、潮汐能、生物质能等,是一种符合可持续发展战略的新型非燃料型能源系统。绿色建筑利用的可再生能源通常是太阳能和地热能,是最易获取的再生能源。
2苏州市节能环境效益分析
2.1主要研究方法:市场价值法
市场价值法是按市场现行价格作为价格标准,据以确定自然资源价格的一种资源评估方法。它是比照与被评估对象相同或相似的资源市场价格来确定被评估资源价值的一种方法。本文主要通过比较绿色建筑和基准建筑的能耗,计算得到截至2012年底苏州市绿色建筑节约的能耗量;然后将能耗转换标准煤以及CO2排放当量;根据CO2市场价格来计算获得的效益。通过这种方法既可以直观看到绿色建筑节能导致的CO2减少量,这将减少温室效应的程度;同时还能得到绿色建筑节能带来的经济效益。
2.2CO2交易价格
清洁发展机制(CDM)是京东议定书规定的3种灵活履约机制之一,发达国家与发展中国家实施的一种碳交易机制,也是目前中国唯一的碳交易机制,因此参考目前“清洁发展机制”CDM项目可用于交易的“核证的减排量”(CERs)参考合同价格[13-14]。由于本文研究的是2012年之前的环境效益,所以参考2012年刘秀杰[5]的论文,当年CO2的减排价值约为160元/t。
2.3基准建筑
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005[1]中将20世纪80年代改革开放初期建造的公共建筑作为比较能耗的基础,称为“基准建筑”。
2.4数据处理
本文直接获取的有用数据包括绿色建筑的申报建筑面积、建筑总能耗、节能率。申报建筑面积有85个有用数据,建筑总能耗有50个数据,节能率有56个数据(由于文章篇幅有限,在此不一一列出)。截止2012年底苏州市85项绿色建筑总面积为285.075万m2,具体如表2所示。数据整理后,总共有36组有用数据。经计算,绿色建筑单位面积能耗范围为13.14kWh/m2a~154kWh/m2a,相应的基准建筑单位面积能耗范围为37.38kWh/m2a~346.03kWh/m2a。它们在每段范围的分布如图5和图6。其中单位面积能耗和基准建筑总能耗的数据可以通过公式(1)、(2)计算:单位面积能耗=建筑总能耗/申报建筑面积从图中可以看到,不论是绿色建筑还是基准建筑,单位面积的建筑能耗分布不均匀,因此在本文中采取加权平均的方法获得绿色建筑和基准建筑的平均单位面积能耗,具体的比例以及能耗见表3。根据表3,则绿色建筑和基准建筑的平均单位能耗分别为:绿色建筑平均单位面积能耗=ΣX·E=48.49kWh/m2a基准建筑平均单位面积能耗=ΣX·E=131.78kWh/m2a则苏州市2012年底之前绿色建筑比基准建筑节约的总能耗为:(131.78-48.49)×285.075=2.37×108kWh/a相当于减少使用标煤2.9×104t,减少排放CO27.54×104t。根据2012年CO2的减排价值知道截止2012年底,苏州市绿色建筑的环境效益为1.21亿元。
3结论
关键词:建筑设计,生态建筑,可持续发展,生态环境
中图分类号:TU2文献标识码:A
随着社会的进步和人们生活条件及水平的日益提高,生态建筑及其设计已经成为建筑领域的一个新的热点和一种发展趋势。所谓生态建筑,简而言之就是将生态学原理运用到建筑设计中而产生的建筑,根据当地的自然生态环境,遵循可持续发展原则,运用生态学、建筑学以及现代高新技术,针对建筑全寿命的各个环节,通过科学的整体设计,创造高效、低耗、无废无污染、健康舒适、生态平衡的建筑环境,与自然环境形成一个有机的整体。
一、生态建筑的概念
生态建筑亦称为绿色建筑、可持续发展建筑。它的核心思想是将建筑看成一个整体的生态系统,通过对建筑内外空间中各种要素的准确分析和有效的布置,使物质、能源在建筑生态系统中循环使用,从而获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境。生态建筑主要具有以下4个方面的特征:
1、节能和利用再生资源。节能的技术原理是通过蓄热等措施减少能源消耗,提高能源的使用效率,并充分利用可再生的自然资源,包括太阳能、风能、水利能、海洋能、生物能等,减少不可再生资源(例如,石油和煤炭等)的依赖。
2、材料的再生利用。使用再生或可循环利用的材料和资源。例如,在建筑的建造过程中使用再生的建筑材料,减少建筑垃圾。
3、减少废物排放。避免向外界环境排放有毒有害的污染物,通过各种手段在排放之前进行无害化处理。
4、环境与文化属性。广义范围内的生态建筑和可持续发展建筑还涉及环境和文化领域。应考虑建筑与周围环境,诸如周边建筑群及交通、通讯、学校状况和其他生活设施的协调配置等因素。
二、生态建筑的设计原则
生态建筑设计是将建筑这一人工物置于自然环境之中,组建建筑与生态环境之间相互作用的生态系统,应充分考虑其对自然环境的适应和影响,以及建筑与自然环境之间物质能量的交换。在实践中的生态城市设计和建筑设计应当遵循以下原则:
1、尊重自然的原则:建立正确的人与自然的关系,尊重自然,保护自然,尽量减少对原始自然环境的变动。
2、经济性原则:对能源的高效利用,对资源的充分利用和循环利用,减少各种资源的浪费。
3、安全性原则:住区环境设计不仅要保证居民日常生活安全,还要考虑突况下的安全。
4、方便性原则:住区环境对居民提供的方便主要体现在住区的内外交通、内外系统关系、公共服务设施的配套和服务方式的便利程序上。
5、舒适性原则:一般应当保证居住区环境阳光充足,空气清新无污染,安静无噪声,宽阔的绿地和活动空间等。
三、生态建筑的设计要求与方法
生态建筑设计应注重把握和运用以往建筑设计所忽略的自然生态特点和规律,贯彻整体优先的准则,并力图塑造一个人工环境与自然环境和谐共存的,面向可持续发展的未来建筑环境。从技术层面上,生态建筑的设计要求:1)选址规划尽量保护原生态系统;2)资源利用高效循环,尽量使用再生资源;3)综合措施有效节能,努力采用太阳能、地热、风能、生物能等自然资源;4)废物排放减量无害,并采用各种生态技术实现废水、废物资源化,以及再生利用;5)建筑环境健康舒适,日照良好,自然通风,控制室内空气中各种化学污染物质的含量而要做好这样一个设计,可以从以下几方面入手:1)利用外部环境中的因素。把建筑的外部环境所起的效用放在重点考虑的地位,尽可能多地利用自然环境中的资源和要素,以及周围其他建筑和设施所能提供的技术性,这样可以减少建筑中设备的数量和功率,节省能源和运行的费用。2)挖掘新材料和新技术的潜力。随着科技的发展,建筑技术不断进步,新型建筑材料层出不穷,设计师们的设计有了更广阔的天地,除为艺术形象上的突破和创新提供了更为坚实的物质基础外,也为充分利用自然环境、节约能源、保护生态环境提供了可能。3)应充分利用自然通风、太阳能等可再生资源。太阳能、风能等都是取之不尽、用之不竭的能源,可再生,无污染,因此太阳和风对未来的建筑设计必然会产生很大的影响,尤其是建筑的外观和通风系统的设计。4)利用能量转化的原理,使用太阳能收集器和光电转化器利用地热资源;提高原生能源的利用率;减少废物的产生量等。
四、我国生态建筑发展存在的问题
4.1缺乏对生态建筑的正确理解
生态建筑概念核心的内容是根据当地的自然环境,运用建筑学、生态学的基本原理,合理安排组织建筑与其他相关因素的关系,使建筑物与其周围环境成为一个有机的结合体,同时具有良好的室内气候条件和建筑物的自我调节能力,并具有节地、节水、节能、减少污染、延长建筑寿命、改善生态环境等优点。但是有人认为只要将建筑物周围加一些绿化就是生态建筑,在建筑物内部点缀一些植物就是生态建筑,建筑物单纯的节能就是生态建筑,这些观点只停留在生态建筑的表面,对生态建筑的理解是不全面的。
4.2缺乏对农村生态建筑的系统研究
我国作为发展中国家,生态建筑的系统研究不平衡,其中城乡的差别较大。目前各个学科研究的重点大多局限在比较发达的城市,缺乏对农村居住环境的系统研究。、
4.3缺乏生态建筑的广泛实践
目前,我国建筑界发表了许多关于生态建筑的论文,这些论文对于宣传可持续发展的思想、推动生态建筑的发展起到了一定的积极作用,但绝大多数的论文都停留在关于生态建筑设计的理论框架、设计原则及生态学理论对建筑学的指导、国外先进生态建筑的经验介绍,缺乏实际工程实践模式、计算机模拟、环境效果的测试分析。
五、生态建筑研究的发展趋势
5.1重高技术的低能耗建筑设计思想技术生态论者主张生态建筑的设计力量基础应是“现代主义”的“延续”,这种理论强调功能与技术以及工程师在建筑设计过程中的重要地位。设计的核心问题在于积极地运用当代最新的“高技术”来提高建筑的能源使用效率、营造舒适宜人的建筑环境,以更有效地保护生态环境。
5.2注重地域文化的原生生态设计思想
生态建筑是一个系统的“可行性”建筑理论及实践体系,其分支理论相互交叠、作用,引导出生态建筑实践的百花齐放,但以上研究方向,基本涵盖了生态建筑理论的发展及其带动的实践探索的大趋势。这些理论研究均有各自适用性和前瞻性的积极一面,同时从辨证的角度看,生态建筑的发展、扩散,也正是在不断地研究和解决这些问题的过程中完成的。
六、结语
生态建筑最终是要回归自然,人们着眼的是大范围生态系统的稳定、协调,生态平衡的意识应该始终存在于人们的头脑中,这种生态建筑的意识是最重要的。作为一名设计师,最终的目的就是脚踏实地地去解决,至少要减轻人的活动对环境的负干扰,推动生态系统向稳定协调和平衡的方向发展,利用现有的技术条件去创造新的有本国风格的生态建筑。
1.《生态建筑的发展及其未来走向》 山西建筑2006年第11期
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学,在课程改革过程中,根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求,结合电力工程及其自动化专业的特点,精选教学内容,重新构建了新的课程知识体系,加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。根据新能源发电站接入电网的影响不同,将这些新能源技术分为两类:稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术(如生物质能、地热能和常规水电)在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易,除了一次能源的形式不同,转换成电能环节基本相同,都采用同步发电机进行发电,对电网的安全和稳定不会造成影响。因此,这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理,最新的发电技术的现状和动向,及在利用过程中对改善环境带来的好处,培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展,这些发电技术作为分布式电源接入电网时,如何规划电网,接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解,加强与电力系统知识的联系,提高学生学习的积极性,由于受到季节、气象和地域等条件的影响,另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点,如风能和太阳能发电等新能源发电技术,在接入电力系统方面需要克服更多的挑战,其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术,涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中,电力储能技术可以补偿负荷波动,解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击,调节电能质量,使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展,电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识,所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材,为此,笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义,使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看,学生认同感增强,明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课,重视程度显著提升,在教学过程中取得了良好的效果。
二、教学模式改革
选择合适的教学方法,能够提高课堂效率。教学内容的不同,授课的教学方法也需要相应的改进,为此笔者对教学方法也进行了改革,使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章,自成系统,各部分内容均有很多前沿的技术,仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术,以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中,以具体的行业问题为背景,采取启发式的讲解方式,层层剖析问题,可以让学生在有限的学时内,掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术,都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中,增加学生提问环节,让学生可以积极参与,引导学生自主思考。为了强化实践,在每一个专题授课结束后,教师通过布置与该专题相关的设计题目,让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站,利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站,设计新农村综合利用生物质能的方案,设计垃圾发电站工艺流程等,作为分布式电源接入电网时,结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划,并给出理由。通过这些综合性设计作业,可以增强大家的创新意识和实践能力,激发了学生的学习兴趣和主动性,训练了学生分析问题、解决问题的综合能力,起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式传统的讲授方式,可以系统地讲解,课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多,知识点零散,因此需要教师合理组织教学内容,使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节,精讲多练。但传统的授课方式,学生被动接受,学习积极性不高。为此,笔者采用基于问题的探究式教学方式,在教学的过程中,教师起引导作用,对课程中的知识点进行分析,提出基于问题的讨论题目;并分析学生需要掌握的知识要点,为学生提供必要的参考文献,让学生课后自己查阅资料,引导他们学会自己总结知识点,利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题,并分小组进行研讨,研讨后,该小组总结讨论结果。在课堂讨论中,每个小组推荐一名学生做交流发言,将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论,老师进行有针对性的点评,肯定了学生们取得的成绩,对错误的地方进行了补充和纠正。为了达到分组讨论学习预期效果,要求每个小组在上交的文献报告中,明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容,督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式,充分调动了学生的积极性和主动性,也很好地完成了教学目标,促进了教学质量的提高,达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点,有些知识点学生难以掌握,有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象,在没有实物演示的前提下,学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时,采用多媒体动画演示的方法,帮助学生理解基本概念和知识,让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
三、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革,提高了学生的学习兴趣,激发学生的学习热情,但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构,提高自己的综合素质,只是为了凑满学分,对选修课缺乏足够的重视。传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文,成绩只与论文写得好不好有关,有的同学东拼西凑,也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习,因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点,笔者对该课程的考试方式做了合理的改革,促进学生学习,公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施:
1.注重对学生平时的考查增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式,让学生在上课时能集中精力听讲,防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业基于问题的探究式教学方式中,撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力,因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此,课堂讨论和小组讨论中,根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩,这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。作业是课堂教学的有效补充和延伸,是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点,能够有效锻炼学生的综合能力,巩固平时所学的知识,是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%,有效地避免了学生平时不学习,考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端,提高学生学习的积极性和自觉性。通过上述措施的实施,经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正,能够真实反映学生的成绩,受到了多数学生的欢迎。
四、结束语