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user: 摘 要 高校思政教育中实施人文关怀和心理疏导既可以丰富思想政治教育的内容，提升思政教育的实效性，还可以促进大学生的全面发展。文章在此基础之上又分析了当前高校思政教育中人文关怀与心理疏导缺失的表现，主要体现在以学生为本的教育理念不深入；教育方法单一，缺乏创新性与吸引性；教育过程中人文关怀与心理疏导结合相对分散。最后加强高校思政教育中人文关怀和心理疏导需要有效的对策：树立以人为本的教育理念；以人文关怀与心理疏导为主旨，整合各种教育资源；加强人文关怀与心理疏导一体化建设，探索思想政治教育新模式。 关键词 :高校，思想政治教育，人文关怀，心理疏导 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 高校思想政治教育作为一种社会性教育活动，必须因时而进、因势而新。党的十八大以来，习近平总书记多次强调要把人文关怀和心理疏导纳入思想政治教育中，指出“培育理性平和的健康心态，加强人文关怀和心理疏导，把高校建设成为安定团结的模范之地” [ 1 ]，为高校思想政治教育工作提供了新思路和新想法。而且，人文关怀与心理疏导既要求关注学生的发展需求，又要关注其心理变化，为促进大学生全面发展提供了重要路径。
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user: 2. 高校思政教育中加强人文关怀与心理疏导的必要性 2.1. 有利于丰富高校思想政治教育的内容 经过多年的理论与实践探索，高校思想政治教育取得了一定的成绩，但仍然面临着一些困境，特别是在教育内容方面对大学生的教育主要是以理想信念、中国特色社会主义理论以及社会主义核心价值观体系教育为主，在教育过程中表现为“单一化而且泛政治化” [ 2 ]。此外，调查显示，高校在进行思想政治教育的过程中并没有完全将人文关怀与心理疏导结合起来。所以，在思想政治教育中加入人文关怀和心理疏导这一举措，使思想政治教育由传统重视思想教育、政治教育向实践、文化、心理、管理、服务等全方位转变。人文关怀与心理疏导体现的是人性化的教育方式，教育者在培养受教育者成为社会主义现代化进程中的栋梁之才时，及时给予人文关怀与心理疏导，体现了对学生的呵护和关心，使其降低对思想政治教育的排斥性，这为高校思想政治教育带来新的教育视角。 2.2. 有利于提升思想政治教育的实效性 在《思想政治教育有效性研究》 [ 3 ] 一书中，沈壮海从要素、过程以及结果这三方面来评价思想政治教育的实效性。目前，思想政治教育的实效性依然不高，主要表现在这几方面，一是“思想政治教育流于表面形式”，二是“思想政治教育教师队伍建设质量有待提升”，三是“思想政治教育路径缺乏系统性” [ 4 ]。基于此，在思想政治教育中引入人文关怀与心理疏导，强调从情感角度进行思想教育和疏导，一方面可以使思想政治教育深入进行，另一方面对教师的要求更加严格，再次还可以补充思想政治教育的路径，从而实现思想政治教育的实效性，达到良好的教育效果。 2.3. 有利于促进大学生全面发展 “人的全面发展”是马克思主义追求的最终价值目标，党的十九大报告也提出“落实立德树人的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人” [ 5 ]。近年来尽管我国经济发展的速度显著提升，但却给人们的精神世界带来了巨大冲击，尤其是对大学生的影响力更大，由于大学生身心不完全成熟，很容易受社会环境的影响，致使迷失自我。调查显示，超过一半的学生表示未来发展带给他们很大的心理压力，希望在未来发展上得到更多的人文关怀与心理疏导。所以高校思政教育中纳入人文关怀与心理疏导，更加关注大学生的真实需求，促使其全面发展，实现自我价值。
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user: 3. 高校思政教育中人文关怀与心理疏导缺失的表现 3.1. 以学生为本的教育理念不深入 教育是一种培养人的活动，以学生为本的教育就是把学生作为教育活动的主体，关注学生的心理健康、重视学生的个性、潜能和创造性发展。调查发现，超过一半的学生认为当他们遇到心理问题时，学校只是偶尔解决。究其原因，是由于长期以来高校作为意识形态的主要阵地，过分的强调“社会本位”，而且教育者在教育的过程中突出教师的主导作用，把教育看成单向的向学生灌输理论知识，而学生的主体利益、价值观需求被忽视，更为重要的是大学生的心理健康得不到重视。近年来，大学生漠视生命的现象屡见不鲜，这与高校的生命教育与心理教育离不开。综上而言，高校以学生为本的教育没有形成常态化、体系化。所以学生并不能深刻的感受到学校的人文关怀与心理疏导。 3.2. 教育方法单一，缺乏创新性与吸引性 当前的思政教育主要采取以理论教育为主，实践教育为辅，这种教育方法在一定程度上可以调动学生的主动参与性，有一定的教育效果。但是，针对高校思政教育中的人文关怀与心理疏导，则需要更多的借鉴人文社科的方法，特别是哲学、心理学领域的心理疏导方法和素质教育法，然而实践中涉及这方面的方法是比较少的。除此之外，还“缺少基于人文关怀理念指导下的大学生思想政治教育方法” [ 6 ]。人文关怀与心理疏导不单单是简单的学科知识教育过程，更为重要的是教育学生对自己世界观、人生观、价值观的一个反思过程。而当前的思政教育机械的套用学科知识的方法，没有其独特的创新性与吸引力，教育效果并不是很理想。 3.3. 教育过程中人文关怀与心理疏导结合相对分散 高校思政教育中的人文关怀与心理疏导强调以学生为本，根据学生的心理特点，及时调整思想政治教育的思路，结合人文关怀与心理疏导的方法，实现思想政治教育的总体目标，所以二者是可以实现一体化的。然而在教育中很多教育者没要将二者结合起来，宣传工作不到位，致使学生对人文关怀与心理疏导并不是很了解。调查显示，在问及“是否听说过党的十八大报告中提到的人文关怀与心理疏导”时，有15%的人没要听说过，超过一半的学生对二者的内涵并不是很清楚，此外，还有一半的学生认为他们并不能经常性的感受到学校的人文关怀与心理疏导。可见教育过程中人文关怀与心理疏导是缺失的，二者的结合是相对分散的。
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user: 4. 高校思政教育中实施人文关怀与心理疏导对策 4.1. 树立以人为本的教育理念 理念指导着实践的开展，高校只有坚持以人为本的教育理念，关注学生的各方面需求，不仅可以帮助学生全面发展，也可以提升学校教学质量，扩大学校影响力。所以，在进行思想政治教育的过程中，应实施人文关怀与心理疏导相结合，为树立“以人为本”的理念注入新的内涵。 首先，要关注学生的个性差异，尊重其人格发展。马克思主义认为，人成为人，是自我与社会的统一，也是进行一种精神性的活动。个体差异往往在群体中被忽略，人格发展受阻。这就要求教育者关注学生的个性化发展，为不同群体的青年人搭建各种平台，也就说明共性教育与个性教育要统一。其次，全面提升大学生的综合素养，特别是要提高大学生心理抗压能力。大学生面对学业、人际关系、未来发展等各种压力，对于那些抗压能力低的学生，如果长时间不给予关怀，后果不堪设想。所以教育者要通过各种渠道了解、训练学生的心理素质，鼓励学生敢于正视自己。最后，教育要回归现实，关注学生的未来发展。很多大学生对自己的未来没有科学合理的规划，对未来迷茫无助。所以，教育者对学生的职业选择要给予更多的人文关怀，使其确立正确的择业观。 4.2. 以人文关怀与心理疏导为主旨，整合各种教育资源 思想政治教育的资源是极其丰富的，在进行人文关怀与心理疏导时要将其进行整合，真正地发挥其作用。一是整合显性教育与隐性教育的资源。一方面要注重渗透式教育，也就是开展与心理健康的相关课程，教授学生更多的心理知识，使其更好地应对心理问题；此外，要经常性地开展社会实践活动，通过各种实践活动，挖掘其富含的人文关怀和心理健康的资源，以此提高大学的自我意识、进一步磨练自我意志。另一方面营造良好的校园环境，提升校园环境的人文魅力，使学生在学习和生活中感受到人文环境的熏陶。二是整合调查研究与思想政治教育的方法。调查研究可以为思想政治教育获取有用的信息，如通过问卷调查来了解学生的思想状况，通过对调查数据的分析，如果发现学生的思想状况呈现消极性，那么在思想政治教育的过程中就可以采取榜样示范法、或情感引导法，以此帮助学生改变消极态度，提升自信心。 4.3. 加强人文关怀与心理疏导一体化建设，探索思想政治教育新模式 人文关怀与心理疏导一体化是思想政治教育人本理念的体现，也是一种新的教育模式。构建人文关怀与心理疏导一体化可从三种路径进行。一是环境路径，也就是打造由社会、媒体、学校、家庭、个人组成的“五位一体”的关怀疏导教育网路。全方位的关怀疏导“涵盖了发现问题、评估问题、解决问题和预防问题的全过程” [ 7 ]，全员参与，将思想政治教育置于整个大环境之中，从而提升思想政治教育的实际效果。二是服务路径，打造一批素质过硬、专业过强的思想政治教育队伍。没有高素质的教师队伍，大学生的思想政治教育工作就无法得到创新，大学生的人文关怀与心理疏导也就成了纸上谈兵。三是知识路径，也就是进行理论教育与宣传。一方面，在教育的过程中，教材的编写上应尽量使用思想政治教育的话语体系，激起学生的共鸣，使其产生强大的力量；另一方面，多方面地普及心理学知识，如借助心理咨询室，为学生提供思想、心理上的指引。通过这三种路径，以此加强人文关怀与心理疏导一体化建设，探索思想政治教育新模式。
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user: 摘 要 湿地是人类最重要的环境资本之一，在应对全球气候变化方面起着至关重要的作用，同时由于生态结构及生态功能的复杂性，湿地也是对全球气候变化较为敏感的区域。本文以全球首批国际湿地城市之一的常熟为例，分析气候变化对常熟湿地生态系统的可能影响，研究常熟湿地城市建设的工作经验，总结出“常熟经验”，并在此基础上提出常熟湿地生态系统适应未来气候变化的对策和建议。 关键词 :湿地，气候变化，湿地城市，常熟，建议 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 全球气候变化是21世纪以及今后长时期内人类共同面临的巨大挑战，城市人口密度大、经济集中度高，受气候变化的影响尤为严重，特别是对于抗灾能力弱的区域，气候变化背景下的极端天气往往会造成极为严重的损失。在此背景下，提出科学的气候变化适应性对策是我国可持续发展战略中的重大需求。 湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。它在防洪、抗旱、调节气候、控制污染等方面也具有其他生态系统不可替代的功能和效益，被喻为“地球之肾”。2019年第23个世界湿地日，《湿地公约》组织明确“湿地和气候变化”为世界湿地日主题，以突出湿地在应对气候变化中发挥的关键作用。同时，由于生态结构及生态功能的复杂性，湿地生态系统也是对全球气候变化最为敏感的区域之一 [ 1 ]。有研究表明，全球气候变化是导致湿地面积减少，湿地生态系统退化的主要原因 [ 2 ]，也会引发环境恶化、生物多样性降低等多种问题。因此，在应对全球气候变化的过程中，如何开展湿地生态系统的合理规划与有效保护是需要我们重点关注和深入研究的问题。 近年来，我国政府对湿地保护高度重视，国际湿地城市的创建也把湿地生态系统保护推到了新的高度。国际湿地城市的认证有助于地方政府整合各相关部门加强湿地保护，突破目前依靠单一部门保护管理湿地的局限性，也有利于提高公众的湿地保护意识，是推进湿地保护管理进程应对气候变化的一项有力举措。本文以全球首批国际湿地城市之一的常熟为例，分析气候变化对常熟湿地生态系统的可能影响，研究常熟湿地城市建设的工作经验，总结出“常熟经验”，并在此基础上提出常熟湿地生态系统适应未来气候变化的对策和建议，以期为未来城市湿地保护和缓解气候变化提供参考依据。
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user: 2. 常熟湿地资源现状 常熟地处太湖流域，素有“七溪流水皆通海，十里青山半入城”的美称，拥有“江、河、湖、溪、荡”多种湿地资源，是一座建在湿地上的城市，其城市的发展进程也与湿地、水系息息相关。 根据全国第二次湿地资源普查及2016年湿地资源补充调查结果，常熟湿地面积占全市总面积的24.11%，湿地覆盖率(包含稻田)为39.78%。湿地类型比较全，既有河流湿地，又有沼泽、湖泊和人工湿地。湿地资源呈现显著的地理区域分异，境内湿地主要处于长江沿江湿地区和太湖湿地区。整体呈现河网中心向外辐射的空间布局，北部是长江和入江河流为主的河流湿地，以常浒河、海洋泾、长江、等河流为代表；南部是河网密集的湖荡湿地，以昆承湖、南湖等湖泊为典型代表。截止到2019年底，全市共拥有省级湿地公园2处，国家湿地公园1处，国家城市湿地公园1处。
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user: 3. 气候变化对常熟湿地生态系统的可能影响 3.1. 影响湿地面积和分布 影响湿地面积和分布的气候因子主要包括气温、降雨量和蒸发量，在研究气候变化对湿地生态的影响时，不能只考虑单一因子的作用，应综合考虑多种气候因子。相关研究表明，湿地面积一般与气温呈负相关，与降水量、相对湿度呈正相关。长江中下游地区绝大部分湿地都以大气降水为主要补给方式，21世纪以来降水呈现减少趋势，且在时空格局上分布不均，造成湿地水源补给减少，同时气温升高导致蒸发量显著增加，湿地面积呈现萎缩趋势，湿地类型和空间分布发生改变 [ 3 ]。伴随着不合理的城市开发建设，常熟市城区内已出现水系萎缩，河床淤积，断头浜日益增多的现象，湿地生态斑块除西南部外分布较散，相互之间连通性愈来愈弱，历史上曾为一体的尚湖、昆承湖甚至成为生态孤岛，其生态效能亦大打折扣。 3.2. 影响湿地水文过程 湿地生态系统的水源主要来自大气降水、地表径流和地下水补给。全球气候变化会通过改变水文循环的现状而引起水资源在时空上的重新分布，导致全球降水格局发生变化，使地表水和地下水位波动的频率和幅度增大，从而对湿地水文过程造成直接影响。长江中下游地区属于降水量较多的湿润地区，受季风气候影响，湿润地区的水文循环比较活跃。相关研究发现，在全球气候变化大背景下，过去几十年长江中下游干旱洪涝、强热带风暴等极端天气、气候事件发生的频率和强度都有所增加 [ 3 ]，改变了常熟湿地生态系统蒸散发、径流、水位、水文周期等关键水文过程，对常熟湿地生态系统的结构和功能产生深远的影响。 3.3. 影响湿地生态系统碳循环 湿地生态系统是地球上重要的“碳库”，仅占全球陆地面积的5%~8%，但却储存有约占全球陆地碳库35%的碳，总碳储量仅次于森林生态系统 [ 4 ]。同时湿地也是气候变化的“缓冲器”，对二氧化碳、甲烷等温室气体的固定和排放起到至关重要的作用。常熟的湿地类型多为浅水型湖泊和人工稻田，具有较强的固碳能力。在气温升高、蒸发量增大的气候变化趋势下，排水量增大可能会增加湿地对甲烷的排放，这也与气温上升造成土壤温度升高，土壤微生物活性增强有一定的关系 [ 5 ]。另外，长江中下游地区的升温趋势整体表现为冬季增温幅度大于夏季，导致夏冬季温差减小，而增温的不对称性对植物呼吸作用的影响大于光合作用，因此不利于湿地植被对碳的固定，从而影响生态系统碳循环的格局 [ 6 ]。 3.4. 影响湿地生物多样性 湿地由于其生态功能的复杂性，能为多种动植物包括一些濒临灭绝的生物提供栖息和繁衍的场所，拥有丰富的生物多样性资源。然而近40年来，由于气候升高和上游来水补给的减少，长江中下游湿地面积呈萎缩和减小趋势，常熟湿地生态系统中的植被已经发生退化演替现象，沉水植被逐渐向浮水和挺水植被演替，水生植被向沼泽化和草甸化方向演替 [ 7 ]。湿地植物的退化将会影响到依靠初级生产力为生的鱼类和浮游动物的生存，再加上气候变化引起的湿地水资源化学物质组成的改变，例如溶解氧量、pH、营养物质浓度等 [ 1 ]，水生动物的种群数量将会呈现下降的趋势，食物链变得愈发脆弱，从而严重威胁到湿地系统的生物多样性 [ 8 ]。同时常熟湿地作为鸟类迁徙的重要通道和停歇地，气候变化影响下的湿地生态环境恶化，会导致鸟类的栖息、觅食和繁殖过程受到严重影响，最终导致一些依赖湿地生存的鸟类面临失去栖息地和停留地的危险。
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user: 4. 常熟湿地城市建设经验 全球气候变化已经成为一个无可避免的问题，而且这种变化是几乎不可逆转的。重视气候变化与湿地的关系，加快推进湿地城市建设，开展对湿地生态系统的合理规划与有效保护是应对气候变化背景下湿地生态系统结构破坏和功能衰退的重要需求。 作为全球首批国际湿地城市之一，常熟历来十分重视湿地保护工作。近年来，常熟加快构建城市湿地保护网络、生态红线，采用“重视监测、科学规划、积极创新、合作交流”的方针，高位推进、稳步推动，打造湿地生态系统保护的“常熟经验”。 4.1. 高度重视，高位推进 常熟市积极建设各湿地公园管理委员会，完善湿地保护管理队伍。制定《关于调整完善生态补偿机制和政策体系的意见》，将湿地保护管理经费纳入同级财政预算，从资金上加大对湿地资源的保护，并结合常熟市湿地管理与保护的实际情况，制定《常熟市重要生态湿地保护考核办法(试行)》及《考核评分标准》，进一步细化湿地管理和保护的考核标准，为常熟市全面开展湿地管理与保护提供政策性的依据。 此外，常熟市与南京大学合作共建南京大学常熟生态研究院，提高常熟市湿地保护修复技术的规范化、标准化、科学化，并聘请专家学者组建常熟湿地保护专家委员会，加强技术指导。2016年，常熟市政府还与南京大学常熟生态研究院合作承办了“第十届国际湿地大会”，探索湿地保护新模式。 4.2. 重视监测，加强研究 常熟市高度重视湿地生态系统、动植物群落、濒危物种等科研监测。2017年建成全国县级市首个湿地生态监测中心——常熟市湿地监测中心，购置多参数水质监测仪、连续流动分析仪等仪器设备，开展水质指标测定、湿地土壤与底泥分析以及湿地动植物资源鉴定救护工作等，并逐步建成以湿地监测中心为主体的全市湿地生态监测网络，监测面积占全市自然湿地面积的80%以上。此外，常熟市为强化与世界自然基金会、南京大学等科研机构的交流合作，在南京大学常熟生态研究院建成全国首家“省级湿地修复工程实验室”，在新材料产业园建成生态湿地处理中心，实现工业尾水零排放和水资源循环利用。 4.3. 分级管理，逐渐修复 常熟市根据湿地区位、规模、功能、属性和生态效益的重要性，积极开展重要湿地和一般湿地认定工作。划定湿地保护小区、建立湿地公园，将其作为重要湿地的保护核心载体，实现有效的分类保护。对划定的湿地小区禁止或限制一切对湿地生态、景观、文化、休闲价值和功能产生负面影响的活动。开展一系列湿地保护与恢复工程，对退化湿地采取生物或工程措施进行恢复与重建，近年来已先后实施了昆承湖生态湿地修复工程、南湖湿地生态修复工程、沙家浜、尚湖湿地修复工程，古里镇苏家尖生态河道建设、七浦塘拓浚整治等多项工程，同时结合国家级和省级湿地公园建设，积极开展退化湿地恢复治理工作，形成了从点到面的湿地恢复模式，逐步建立了分级管理、分类保护和恢复的湿地保护管理体系。 4.4. 加强宣教，全民参与 常熟市充分利用湿地公园、湿地保护区作为宣传湿地知识，开展湿地科普宣教的重要载体，比如沙家浜国家湿地公园在每年的“世界湿地日”、“爱鸟周”、“湿地文化节”以及各种传统节日，联合常熟市生物学会等单位向社会大众广泛宣传湿地保护的重要意义，建立沙家浜湿地自然学校，开展体验式教育与培训活动，利用这一平台加强对青少年的湿地知识科普和湿地保护宣传。常熟市还借助新媒体的力量，创建微信平台和常熟湿地网站，开设湿地新闻、湿地百科、湿地管理、湿地科研和湿地自然学校等栏目，进行湿地宣传和教育，不断提升全社会湿地保护意识，并积极发动社会力量，成立常熟湿地保护志愿服务队，引导民间保护团体、志愿者有组织地参与湿地保护行动。
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user: 5. 推进常熟湿地城市建设应对气候变化的建议 湿地生态系统面临气候变化的威胁日益严重，常熟现有的湿地保护管理机制和力度仍旧是不够的。因此需要结合气候变化对常熟湿地的可能影响，围绕良性维持常熟湿地生态系统的关键因素，在未来的湿地保护和恢复中增强湿地系统对气候变化的适应性。 5.1. 加强湿地系统应对全球气候变化的基础研究工作 目前关于湿地生态系统对气候变化的适应性研究主要还是集中在国外，常熟作为国内典型的湿地城市，在该领域内的相关研究还相对薄弱，尤其是缺少定量评估气候变化对湿地系统脆弱性、敏感性、适应性的方法、模型和指标体系。这就需要我们加强对常熟地区的气温、降水量、蒸发量等气候变量以及水质、生物多样性等生态环境指标的动态监测，搭建多维立体监测网络，开展科学全面的诊断分析，建立常熟湿地气候变化影响模型。 深入研究气候变化对水文水资源的影响，在长江中下游地区降水年内分配和年际变化较大，且空间分布极不均匀，导致极端气候事件频发的情况下，提高洪涝、干旱的预测水平，建立和完善危机预警系统，总结极端气候事件发生发展的规律，并将这些数据和经验应用于常熟湿地恢复措施。 加强研究多气候因子的交互作用对湿地动植物的种群数量特征和空间分布格局影响及其作用机制。结合全球气候变化带给常熟湿地生态系统的可能影响，采用模型预测、野外调查以及实验室分析测试等多种研究方法对常熟湿地生态系统从生态系统、群落、种群、个体，甚至细胞、分子等不同水平开展气候适应机理的研究。 5.2. 采取积极主动的生态保护和修复措施 常熟市目前的湿地修复工作仍旧以常规的修复手段为主，缺乏对气候变化引起的环境变化、生态系统变化和气候灾害风险在区域上的统筹考虑。未来需要进一步开拓思路，积极主动实施系统性的生态保护和修复工程，更好地利用湿地生态系统来应对全球气候变化。具体对常熟湿地生态系统来说，我们可以采取以下几类措施： 1) 增强湿地水文的连通性。可采用扩挖或沟通小水面、局部挖深、区域滞水和铺设高渗透基质等多种形式重新建立水体之间的水平和垂直联系 [ 9 ]，加强物质和环境要素的流动，增强湿地蓄洪能力和自净能力。 2) 加快区域水土流失治理，防止水土流失，提高水源涵养能力；同时加强水资源涵养和水土保持林地建设规划，推进重点河流湖泊沿岸造林绿化和森林质量精准提升。 3) 转变农田灌溉方式和农业结构。利用丰富的农业资源，在气候变化的大背景下发展节水农业和避洪农业等，减缓气候变化影响产生的负面效应。 4) 增强湿地对洪水、干旱等极端气候事件的抵御能力。如在湿地附近设计一定的泛洪空间，使上游洪水有自然减缓削减的时间和空间；通过围堰筑坝增强湿地的蓄水能力，并在一定程度上恢复湿地植被，减少洪水带来的水土流失和岸堤侵蚀 [ 10 ]。 5.3. 充分考虑气候变化的影响制定湿地城市发展规划 强调在制定湿地城市发展规划时综合考虑气候变化的影响。在常熟各级政府部门而不仅仅是气候变化的直接利益相关部门开展有关气候变化问题的培训，在决策层面加强沟通协调、统筹兼顾，形成对气候变化问题思想上重视、决策上支持的局势。加强由传统水资源管理(旱灾和洪水管理)向适应气候变化的适应性管理和风险管理转变，建立常熟湿地城市综合应对气候变化方案，并将方案纳入地区经济和社会发展的常规政策范围。另外，科学利用不同气候情景下的湿地监测数据，根据气候变化情况改进和完善现有湿地保护工程和规划，逐渐开展气候变化背景下水资源相关的产业结构调整，建立常熟低碳企业体系，发展低碳经济，推行清洁生产，减少污染物质产生。 5.4. 建立湿地保护的长效适应机制，提高湿地城市智能化管理水平 建立从公众到政府部门的针对气候变化问题的有效的长期的沟通途径，例如定期召开座谈会，公众反映现实问题，决策部门提出相应政策措施，双方就方案可行性进行交流，以及在政策措施实施后进一步就实施效果进行交流，形成气候变化背景下湿地保护的长效正反馈机制。 运用大数据、云计算和移动互联网等新一代信息技术，搭建常熟“智慧湿地”综合信息平台，动态更新气候变化因子和湿地生态环境指标，建设集动态监管、快速响应为一体的湿地监控中心，实现湿地数据有效集成、互联共享，并通过数据处理和运算以及空间分析能力，结合气候变化情况对湿地资源环境状况进行高效准确的分析，为湿地资源的保护和规划提供辅助决策支持服务。
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user: 摘 要 本研究旨在为未来10~20年近海水下高安全性和高经济性小型模块化反应堆的技术路线选择提供参考。从13个反应堆技术中筛选出5个反应堆，与采用常规布置设计的小型模块化压水堆进行了比较分析。按照同等条件下核动力装置的体积和重量从小到大依次为：基于俄罗斯SVBR-100技术的铅–铋快堆、新型有机盐冷却堆、革新超热沸水堆、基于LSBWR技术的沸水堆、一体化压水堆。此外，分析了三种动力循环特点：冷凝式SCO 2 动力循环、再压缩SCO 2 动力循环和紧凑型蒸汽朗肯循环。研究表明，与传统分散式压水堆相比，上述五种类型的反应堆及其安全系统和动力循环所需的总体布置尺寸相对较小；其中有机盐冷却堆和沸水堆的经济性较好。 关键词 :先进反应堆，核安全，近海动力循环，小型模块化反应堆 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，新一轮小型模块化反应堆(SMR)研究热潮涌现。在近海水下SMR发展方面，比较典型方案是法国国有船舶制造企业DCNS提出的发电功率为160 MWe水下反应堆概念设计Flexblue模块 [ 1 ]，该模块与法国潜艇比较相似，但无推进动力功能，主要目的用于近海发电。 近海水下SMR具有以下特点：核动力模块可选择被锚定在海床上，具有可移动特点；在反应堆失去正常冷却的情况下，可利用无限海水作为核动力装置的最终热井；运行厂址的选址可以突破大型陆上核电站厂址限制条件(人口稠密、气候恶劣、海啸等)；反应堆机组模块可由工厂或造船厂进行模块化集中制造；采用钢结构舱室取代陆上核电站钢筋混凝土结构建筑物；反应堆机组模块运输方式灵活，可根据需求实现在寿期内多次调整运行厂址。 对近海水下SMR反应堆技术选择进行分析，从13种堆型中进行技术筛选，筛选依据为 [ 2 ]：1) 利用固有安全(如非能动)手段长期实现安全目标(反应性控制、衰变热排出和放射性包容)的能力；2) 采用紧凑堆芯和反应堆系统布置，使反应堆功率密度最大化，体积最小化；3) 足够长燃料循环周期以提高装置可用性和经济性；4) 动力循环热效率高；5) 核蒸汽供应系统和蒸汽动力转换系统(含发电装置)紧凑，体积小、重量轻；6) 满足核不扩散要求，不能用于军事用途；7) 技术成熟，有望在2025~2030年实现商业部署。 为了达到预期反应堆装置技术选型筛选目标，参考法国近海水下Flexblue模块核动力装置技术特点，对筛选内容进行具体约束，约束条件为：1) 核动力系统功率输出不超过160 MWe；2) 船体(包容安全壳)尺寸限制条件为直径不超过15 m，垂直高度不高于20 m；3) 船体可潜入30~100 m深的水中而结构不损，反应堆及安全壳在30~100 m的水中结构不损；4) 安全系统必须能够使用非能动技术以实现无限长时间的衰变热排出功能；5) 如果发生事故，必须具有防止放射性释放到船体外面进入海洋的措施；6) 235 U的富集度必须控制不超过19.75%，以防止核扩散问题；7) 堆芯燃料循环长度建议介于5~9年，太短周期会导致换料频繁进而影响维护成本及经济性，太长会因部分设备寿命受限而导致故障频发问题。
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user: 2. 反应堆技术筛选 表1列出了13种类型反应堆的技术筛选情况 [ 2 ]。首先从实现反应堆固有安全和紧凑型堆芯、紧凑型核蒸汽供应系统、紧凑型蒸汽动力转换系统出发，排除不可能部署的反应堆技术方案。其次，从安全壳高度限制(不高于20 m)和最小燃料循环长度限制(最低5年)来进行排除，这两项是最具挑战性的，可排除较多堆型。 Table 1 Reactor technology selection proces 序号 反应堆 代表设计方案 优点 缺点 1 PWR Flexblue [ 1 ] 技术成熟，无风险，工程经验多 热效率低(20%~28%) 2 BWR LSBWR [ 3 ] 技术成熟，无风险，工程经验多 热效率低(20%~28%) 3 SWR MIT [ 4 ] 热效率高 需研发新材料 4 LBFR SVBR-100 [ 5 ] 非常紧凑，比较适合水下 紧凑SMR 需预防铅–铋共晶凝固问题，运维成本高 5 OCR MIT [ 6 ] 紧凑 未得实质性进展 6 CANDU a CANDU-6 [ 7 ] 技术成熟技术 尺寸大、重量大 7 SCWR a INL [ 8 ] 热效率高 堆芯物理和热工稳定性较差 8 MSR a Fuji [ 9 ] 热效率高 零部件需要热维护，需研发新材料，存在技术风险 9 FHR a MIT/UCB [ 10 ] 热效率高 需研发新材料 10 SFR a ANL [ 11 ] 紧凑 遇水发生剧烈反应 11 HTGR a GTHRT-300 [ 12 ] 热效率高 装置尺寸大、重量大 12 GFR a CEA [ 13 ] 热效率高 体积大，无法实现 非能动安全功能 13 SCO 2 ，GFR a MIT [ 14 ] 热效率高 体积大，无法实现 非能动安全功能 表1. 反应堆技术选择过程 a. 这种设计可直接被淘汰。说明：BWR：沸水堆；FHR：氟盐高温堆；GFR：气冷快堆；HTGR：高温气冷堆；LBFR：铅铋快堆；MSR：熔盐堆；OCR：有机盐冷却堆；PWR：压水堆；SCO 2 ：超临界二氧化碳；SCWR：超临界水堆；SFR：钠冷快堆；SWR：超热沸水堆。 由于钠冷堆(SFR)采用液态金属钠作为冷却剂，钠一旦泄漏就会与水发生剧烈反应并释放出大量热量，在船体破损灾难性事故下，可能导致反应堆严重安全问题，因此近海水下反应堆技术选择中可直接排除钠冷堆。 气冷堆(高温气冷堆HTGR、气冷快堆GFR、超临界二氧化碳冷却堆SCO 2 )难以实现非能动安全技术，需要的风机功率大，堆芯体积庞大，也可以直接从备选堆型中排除。 四个概念堆(超临界水堆SCWR、熔盐堆MSR、氟盐高温堆FHR、超高温气冷堆HTGR)无法在2030~2040年前实现预期的商业经济运行，且难以实现5年以上的换料周期，也可从中排除。 重水堆CANDU核蒸汽供应系统体积、尺寸和重量较大，无法满足紧凑船体设计要求，可从中排除。 根据上述分析，可选择的堆型有：压水堆PWR、沸水堆BWR、超热沸水堆SWR、铅–铋快堆LBFR和有机盐冷却堆OCR。其中PWR和BWR技术相对成熟，无需进一步的技术研发，其他反应堆可能需要进一步的技术研发。
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user: 4. 动力循环 在动力循环方面，主要有三种具有可选的动力循环方式： 1) 冷凝式SCO 2 动力循环，包括三台涡轮机和两台压缩机； 2) 再压缩SCO 2 动力循环，包括一台涡轮机和两台压缩机； 3) 紧凑型蒸汽朗肯循环，其效率与传统蒸汽朗肯循环相同，不同之处在于采用高速发电机组、低压和高压汽轮机以及船外浸没在海水中的冷凝器，在岸上实现直流电或交流电之间的转换。 表4给出了不同堆型朗肯动力循环热效率、系统设备占用空间体积的综合比较。图2给出了五种SMR采用朗肯蒸汽动力循环占用空间体积比较(BWR可视为一回路和二回路合为一回路) [ 2 ]。 图2. 不同堆型采用朗肯蒸汽动力循环占用空间体积比较 Table 4 Comparison of different power cycle indexes for different reactors (Note: reactor power is 160 MWe 堆型 运行压力/温度(MPa/℃) 朗肯循环 效率(%) 核系统所占 体积(m 3 ) 紧凑朗肯循环 整体体积(m 3 ) 冷凝式SCO 2 循环 整体体积(m 3 ) 再压缩式SCO 2 循环整体体积(m 3 ) PWR 15/300 37.5 4300 3387 - - LBFR 0.2/400 37.5 1200 698 385 500 OCR 0.5/300 37.5 2035 698 385 500 IPWR 15/300 37.5 3078 698 385 500 SWR 7.2/500 40.0 3078 634 不适用 不适用 BWR 7.2/300 37.5 3078 698 不适用 不适用 表4. 不同堆型采用不同动力循环指标比较(注：反应堆功率为160MWe) 对于BWR和PWR，与冷凝式SCO 2 和再压缩SCO 2 动力循环方案相比，蒸汽朗肯动力循环的热效率分别提高2%和10%。当汽轮机入口温度从300℃增加到500℃时，蒸汽朗肯动力循环热效率提高了2.5% (适用于SWR和LBFR)。当汽轮机入口温度为500℃时，冷凝式SCO 2 动力循环的效率比任一蒸汽朗肯动力循环热效率均高7%，而再压缩式SCO 2 动力循环的效率与蒸汽朗肯循环相似。值得注意的是，冷凝式SCO 2 动力循环仅能在低于15℃的海水温度下才能运行，这可能会限制装置的使用地点，这不同于Flexblue模块33%的热效率。表中数据参考压水堆蒸汽朗肯循环，按照37.5%的热效率进行比较，假设泵和汽轮机的等熵效率为90%以上。 在动力循环系统所占用的整体体积方面，传统的蒸汽朗肯动力循环是基于西门子的SST-700汽轮机模型估算，SST-700具有高压和低压汽轮机以及给水加热器系统。虽然两个SCO 2 循环都提供了最为紧凑的体积方案，但它们对整个电厂容积节省空间的影响并不一定高于紧凑型朗肯动力循环。由于汽轮机入口温度较高，SWR所采用的紧凑朗肯动力系统整体体积反而最小。虽然冷凝式SCO 2 循环效率比SWR朗肯循环效率高7%，但由于蒸汽传热特性差，因而需要大尺寸的换热器体积。LBFR可产生约500℃高温的蒸汽，本研究参考装置SVBR-100可产生290℃高温蒸汽，因此，假设汽轮机尺寸与压水堆相同。如果SCO 2 能够产生500℃蒸汽用于汽轮机做功，并且LBFR在材料方面取得实质性进展，采用冷凝式SCO 2 动力循环技术的LBFR将具有明显热效率和经济优势。
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user: 5. 经济性分析 五种反应堆堆芯燃料均采用低浓缩UO 2 燃料，IPWR、OCR和BWR等堆芯燃料达到循环长度的燃料循环成本基本一致。SWR由于包壳额外吸收以及复杂的燃料工艺技术，预计燃料循环成本约为其他设计方案的1.35倍。 从一回路系统和二回路系统(包括热力循环系统，BWR一回路系统和二回路系统合并为一个系统)所占用体积大小可以看出，LBFR占用船舶空间体积最小，其次是OCR，因此预计每兆瓦LBFR和OCR的资本成本最低。LBFR堆芯紧凑，反应堆占用体积将比OCR小40%，但因其高耐腐蚀材料的成本相对较高，因此，LBFR资本成本有可能更高。虽然SWR堆芯燃料、堆内构件和蒸汽管线也需要昂贵的材料，但其较高的热效率可以平衡总体投资成本，使其与BWR资本成本相当。BWR或SWR比IPWR设备更少，运行压力更低，因而在资本成本上将比IPWR更为廉价。 在运行和维护费用方面，BWR和PWR采用的是经过工程验证的成熟技术，其容量因子和运维费用基本比较明确，IPWR和PCHE的集成创新有待工程证实后才能明确其运维成本。OCR中使用PCHEs以及缺乏OCR运行经验，其运行可靠性和运维成本也带有很大的不确定性。尽管LBFR被认为在技术上是可靠的，但主要领域用于推进动力，在发电运行方面的经验极为有限，其运行可靠性和运维成本也存在不确定性，再者换料期间LBFR需要额外加热功率，以防止铅–铋冻结，这将产生额外成本。由于缺乏在500℃蒸汽下的材料辐照和热工性能方面的运行经验，SWR有可能导致更高昂的运行和维护成本。 综合燃料循环、资本成本和运行维护成本分析，预计OCR和BWR总成本最低。IPWR、SWR和LBFR的总成本基本一致。随着材料研发和SCO 2 动力循环方面的技术突破，预计到2030~2040年，LBFR反应堆可实现200℃~300℃以上甚至更高的汽轮机进口温度，并与SCO 2 循环系统实现耦合，从而可大幅度提高热效率，LBFR有望成为最具经济性的近海水下SMR设计方案。
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user: 6. 结论 针对近海水下反应堆的技术路线，结合近海水下应用环境限制条件，从13个候选反应堆类型中筛选出了5种可行的技术方案。五种反应堆技术中，BWR和IPWR具有可用于评估的参考成熟电站做参考，近期实现工程应用可能性最大；而其余三种反应堆技术中有些处于概念设计，有些运行经验有限，近期实现工程应用可能性不大；长期发展分析，LBFR可能最具发展优势。 在安全方面，五种近海水下SMR设计预期安全目标基本一致，在无限长的时间内可以通过非能动手段实现安全目标(反应性控制、衰变热排出和放射性包容)。OCR设计方案因过去40年内无充分的研究设计和运行经验可供参考，因而技术设计和安全方面具有最大的不确定性。 在燃料循环方面，五种近海水下SMR具有相似的防核扩散考虑，采用不高于20%富集度 235 U陶瓷核燃料。 在动力循环方面，采用SCO 2 循环可大大节省船舶有效利用空间。就一回路系统和二回路系统总体所占空间而言，SCO 2 循环所需空间与紧凑型朗肯循环所需空间大致相同。在反应堆紧凑性方面，LBFR所需的空间最少，其次是新的OCR设计方案。 在经济性方面，OCR和BWR设计方案有望成为最具经济优势的近海水下反应堆技术路线。然而，随着耐腐蚀/抗侵蚀材料和SCO 2 动力循环系统、设备、部件和材料的不断技术突破，未来LBFR预计在经济性方面最终胜出。
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user: 摘 要 核电厂发生严重事故期间，即使安全壳没有严重失效或损坏，放射性裂变产物气溶胶仍然会通过安全壳内可能存在的微小通道泄漏到外界环境中去。目前，很多国家仍然把气溶胶粒子从这些微小通道内的泄漏速率按和普通气体一样进行计算，也就是说，没有考虑气溶胶粒子的损失。然而，大量实验研究表明，气溶胶粒子在通过这些微小通道时，会通过多种沉积机制发生沉积。如果考虑了气溶胶粒子在微小通道内的沉积，可显著减小严重事故源项评估时的保守性。本文基于大量的文献调研结果，介绍了几个代表性的微小通道内气溶胶沉积模型，并对其优缺点进行了比较总结。本文的研究成果将为后续微小通道内气溶胶沉积模型的研究提供参考。 关键词 :源项，气溶胶粒子，微小通道，安全壳，核电厂，严重事故 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 核电厂中安全壳的作用是在正常运行和事故工况下，包容放射性物质，从而保证周围公众和环境的安全。然而，在核电厂发生事故期间，即使安全壳没有严重失效或破坏，放射性裂变产物气溶胶仍然会通过安全壳内可能存在的微小通道泄漏到外界环境中去。这些安全壳内可能存在的微小通道包括安全壳的裂缝、某些老化的密封件或贯穿件、波纹管和焊缝等。 目前，许多国家在进行反应堆的安全分析以及评估核事故条件下释放到环境中的源项时，仍然把气溶胶粒子从这些微小通道的泄漏速率按和普通气体一样进行计算，完全忽略气溶胶在这些微小通道的沉积和滞留效应 [ 1 ]。然而，大量的实验研究 [ 1 ] 表明，气溶胶粒子在通过这些微小通道时，会在多种沉积机制的作用下，在微小通道内发生沉积，且这些沉积的气溶胶粒子还可能堵塞这些微小通道 [ 1 ]，从而显著减少放射性气溶胶向环境的泄漏。如Watanabe [ 2 ] 对典型沸水堆安全壳的试验研究表明，如果考虑气溶胶粒子在微小通道内的滞留和堵塞效应，事故1天后泄漏到环境中的裂变产物总量减少了约50%~70%。 至少从10CFR 100建立以来，放射性气溶胶在这些微小通道内的泄漏和滞留就成为反应堆安全分析的关注点 [ 1 ]。通过对气溶胶粒子在微通道内沉积效应的研究，可以进一步提高对释放到环境中的源项进行评估的技术水平。 本文选取了部分代表性的微通道内气溶胶沉积模型进行介绍。本文的研究成果将为安全壳微小通道内气溶胶沉积模型的研究奠定基础。
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user: 2. 微小通道内气溶胶沉积机制介绍 可能导致气溶胶粒子在微小通道内发生沉积的沉积机制很多，大体如下： 1) 重力沉降 气溶胶粒子为具有一定体积和质量的实体颗粒，则其在重力作用下，会在微小通道内发生沉积，这种沉积机制称为重力沉降。实验研究 [ 1 ] 和模型研究 [ 3 ] 均表明，当流速相对较低时，重力沉降对尺寸较大的气溶胶粒子影响更大。此外，重力沉降与微小通道的布置有关，如果微小通道垂直布置，则重力沉降对气溶胶粒子在微小通道内的沉积不起作用。 2) 布朗扩散 气溶胶粒子会在布朗扩散的作用下，在微小通道内发生沉积，该沉积机制称为布朗扩散。现有研究表明 [ 3 ]，在层流状态下，布朗扩散对尺寸较小的气溶胶粒子影响较大。 3) 扩散泳 当蒸汽在微小通道壁面发生凝结时，靠近微小通道壁面处的蒸汽浓度较低，而远离微小通道壁面处蒸汽的浓度较高，该蒸汽浓度梯度的存在会引起分子扩散，进而能够导致气溶胶粒子的运动，该运动既包含存在非冷凝成分引起的流体动力流，也包含了扩散泳力驱动的流体运动 [ 4 ]。气溶胶粒子在上述运动过程中，向壁面运动，进而在壁面上发生沉积，这种沉积机制称为扩散泳。 4) 蒸汽凝结 当气溶胶的载体气体中存在水蒸气时，气溶胶粒子可能在蒸汽凝结的作用下发生沉积。蒸汽凝结的作用机制有两种 [ 5 ]，第一种，当蒸汽与微小通道壁面之间存在温度梯度时，蒸气就会在微小通道壁面上发生凝结。随着蒸汽在壁面上的凝结，会加强气溶胶粒子的扩散泳去除；第二种，当蒸气与气溶胶粒子之间存在温度梯度时，蒸汽也可能在气溶胶粒子表面发生凝结，此时将增加气溶胶粒子的重力沉降速率。 5) 热泳 当通道内存在温度梯度时，在其内流动的气溶胶粒子会受到一个沿温度降低方向的力，即热泳力。热泳力的大小与温度梯度成正比。在热泳力的作用下，气溶胶粒子由高温区域向低温区域运动的现象叫做热泳 [ 4 ]。现有模型研究结果表明 [ 3 ]，在层流状态下，热泳对小尺寸的气溶胶粒子有较大影响。 6) 电泳 在有些情况下，气溶胶粒子可能带有电荷。当存在电场时，会驱动气溶胶粒子沿着一个固定方向运动，气溶胶粒子在此作用下发生沉积的机制称为电泳 [ 4 ]。 7) 惯性碰撞 由于气溶胶粒子具有一定的体积和质量，则其在运动过程中可能会脱离流线，与微小通道壁面发生碰撞，称为惯性碰撞。气溶胶粒子尺寸在5~10 μm之间时容易受到惯性碰撞的影响 [ 6 ]。通常而言，当气溶胶粒子进入微小通道时，会在入口处与壁面发生惯性碰撞，造成一部分气溶胶粒子的损失；此外，在通道内输运过程中，气溶胶粒子也会与内壁面发生惯性碰撞。这两种惯性碰撞需要分开考虑，总的气溶胶粒子惯性碰撞损失是二者的综合结果。 8) 湍流扩散 当流体处于湍流流动状态时，存在着一系列大小和强度不等的漩涡，这些漩涡基本以随机的方式向流体的各个方向移动。部分气溶胶粒子会进入这些漩涡中，并随着漩涡一起运动，该现象称为湍流扩散。 9) 涡流碰撞 当流体处于湍流流动状态时，如果气溶胶粒子的惯性力较小，它们通常会在通道的后端由于涡流的作用而发生聚集沉积，该沉积过程称为涡流碰撞。涡流碰撞作用的气溶胶粒子尺寸通常在1~10 μm之间，以及那些易受扩散和热泳影响的气溶胶粒子 [ 6 ]。 10) 平流夹带 通道内气体的流动可能导致气溶胶粒子被夹带，由此导致的气溶胶粒子在微小通道内的沉积称为平流夹带 [ 4 ]。 11) 反弹 沉积到通道表面的气溶胶粒子不会永远都停留在通道表面上，而是可能通过与表面的反弹而重新返回到流体中 [ 1 ]。 12) 再悬浮 再悬浮也是沉积到通道表面的气溶胶粒子再次回到流体中的一种方式。可能引发气溶胶粒子再悬浮的机理有很多种 [ 1 ]，如沉积粒子上方的气流突然转变方向，这种机理引发的再悬浮的特点是会有一个突然大的再悬浮现象，之后伴随着长期的、短暂的、小的再悬浮现象。新沉积的气溶胶粒子更容易受此机理的影响，发生再悬浮；粒子的影响也是诱发再悬浮的机理之一。 13) 静电沉积 气溶胶粒子可能由于空气中存在的自由离子、天然放射性及粒子间的相互摩擦碰撞而带电，从而发生静电沉积 [ 7 ]。
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user: 3. 多沉积机制及堵塞模型 3.1. M-V模型 Morewitz和Vaughan [ 1 ] 提出了一个非常简单的模型来预计通道在发生完全堵塞之前通过的气溶胶质量，其数学表达式如下式(1)所示： m ¯ = k × ( D H ) 3 (1) 其中， m ¯ 为通道在发生完全堵塞之前通过的气溶胶质量，kg； k 为由实验数据拟合的经验常数 = (5 ± 3) × 10 4 ，kg/m 3 ； D H 为泄漏通道的等效水力直径，m。 M-V模型的提出迅速引起了气溶胶协会的关注和讨论。该协会认为反应堆安全分析中关注的微小泄漏通道气溶胶滞留行为和从大气中气溶胶样品的取样问题是类似的。基于气溶胶粒子的斯托克斯数(Stk)及重力沉降速度，Davies、Agarwal和Liu分别提出了取样准则 [ 1 ]，以保证按此准则取得的样本能够代表总体的真实情况。仅当不满足上述取样准则时，M-V模型才是适用的。因此，总体来看，M-V模型的适用范围较小，且由于该模型没有考虑气溶胶粒子在通道内的各种沉积机制，也是该模型的一大缺陷 [ 1 ]。 3.2. Williams模型 Williams模型 [ 4 ] 在分析气溶胶粒子在微小通道内的沉积时，综合了气溶胶粒子的各种沉积机理的计算，并考虑了堵塞物的形成，通过一系列假设，给出了沉积方程的解析解。Williams在分析计算时划分了以下三个步骤： 步骤1：计算通过非均匀截面通道的气体流量； 步骤2：计算气流中的气溶胶粒子通过各种沉积机制沉降到壁面的沉积量； 步骤3：确定通道堵塞的形成速度和时间。 在上述三个步骤的分析计算中，需要考虑以下问题： a) 由于流道几何形状的不确定性以及流体本身温度、压力、组成成分等的差异，将气流的流动分为层流流动和湍流流动分别研究。在计算时也考虑了弯头的影响以及通道内表面粗糙度的影响。 b) 对气溶胶粒子在通道表面的沉积速率进行计算，在计算时考虑了如下沉积机理：重力沉降、布朗扩散、热泳、扩散泳、湍流扩散、电泳、平流夹带、惯性碰撞(通道内)。沉积速率与气流的流型、气溶胶粒子的大小、粒子的质量及通道表面的粗糙度有关。 c) 由于气溶胶粒子在通道内的沉积(也可能有气溶胶粒子的再悬浮过程发生)，会使通道的流通面积变小，流道的几何形状不断发生改变，进而又会影响到流型。也就是说a)、b)、c)之间是相互关联的，需要处理好变量之间的耦合关系。 d) 建立通道堵塞的数学模型，给出近似的解析解，从而评估气溶胶粒子通过通道进入大气的量。 Williams模型经过一系列的简化处理，这导致该模型理论存在一些不足之处，如，始终将流动当作湍流流动、对堵塞物的形状轮廓进行了具体的假设、忽略了通道入口附近的惯性碰撞等。此外，虽然Williams模型在建立过程中已经进行了很多简化和近似，但模型仍然十分复杂。 3.3. Gelain模型 Gelain模型 [ 8 ] 描述了气溶胶通过混凝土裂缝的沉积份额。为了对流体在混凝土裂缝中的行为进行建模，模型中采用如图1所示的简化模型来表示混凝土裂缝的网络结构。该简化模型将混凝土裂缝简化为一个长“L”，宽“e”，范围跨度为“l”的矩形通道。该混凝土裂缝的简化近似模型同时被众多的研究者所采纳 [ 1 ] [ 8 ]。因此，Gelain模型的第一步便需要确定混凝土裂缝的上述三个特征量；在此基础上，可进一步评估在层流状态下气溶胶粒子的沉积份额。 图1. Gelain模型中采用的简化混凝土裂缝模型 Gelain模型中采用的实验样本代表了钢筋混凝土墙体受到地震剪切应力作用后形成的裂缝。为确定混凝土裂缝的特征尺寸，需要三类方程，将上述三个特征尺寸关联起来，具体如下： 方程1：裂缝宽度“e”和范围跨度“l”的关联方程； 方程2：裂缝长度“L”的计算方程； 方程3：裂缝三个特征量的关联方程。 Gelain模型中考虑了三种类型的气溶胶沉积机制，分别为：布朗扩散、重力沉降和惯性碰撞(入口处)，而气溶胶粒子的沉积采用沉积份额的形式表示，总的沉积份额如下式(2)所示： (2) 其中， 为总沉积份额，无量纲； 为各沉积机制导致的沉积份额，无量纲。 Gelain模型中给出的气溶胶粒子沉积模型仅在气溶胶处于层流流动状态及干燥的环境中进行了验证，其对其他情况的适用性还有待进一步检验。 3.4. Demokritos模型 为了完善ASTEC程序，使其更好地评估严重事故源项，希腊的Demokritos研究中心开发了新的数值模型来研究气溶胶粒子在微通道(缝隙)内的沉积以及堵塞的形成 [ 9 ]。Demokritos模型以一维气溶胶输运方程的数值解为基础，结合了多种气溶胶沉积机制，根据沉积的气溶胶粒子质量来确定通道(缝隙)面积随时间的变化。 Demokritos模型中将通道(缝隙)假定为一个直的通道，并保守地忽略通道壁面的粗糙度。在气溶胶流动模型中只考虑了输运、沉积等外部过程，内部气溶胶粒子之间反应等内部过程没有考虑。Demokritos模型中共考虑了四种气溶胶粒子的沉积机制：重力沉降、布朗扩散、湍流扩散和涡流碰撞，并将其按照流体的流态进一步细化，当流体处于层流流动状态时，仅考虑重力沉降和布朗扩散；而当流体处于湍流流动状态时，忽略布朗扩散的作用。 Demokritos模型相对简单，便于建立数值算法，能够对微通道内气溶胶的堵塞与滞留做出较为合理的估计；从反应堆安全角度来看，尽管该模型的计算结果相对保守，但仍然可以应用于像ASTEC等大型严重事故分析程序中，改善目前安全分析程序不能分析放射性气溶胶在安全壳缝隙中的滞留与堵塞的现状，修正严重事故下释放到环境中的源项。当然，该模型也存在一些不足有待完善，比如对微通道形状的考虑不够全面，对气溶胶粒子在通道入口的碰撞损失估计不足等。 3.5. 小结 将上述介绍的多沉积机制及堵塞模型进行横向比较，可知： 1) 仅M-V模型没有考虑流体的水力学特征和气溶胶粒子在通道内的各种沉积机制； 2) Gelain模型适用于流体处于层流流态，而Demokritos模型、Williams模型既适用于流体处于层流流态，也适用于流体处于湍流流态； 3) Williams模型考虑的气溶胶粒子沉积机制最全面； 4) Demokritos模型相对简单，便于建立数值解法，同时该模型的预测结果无论与Williams模型还是与大部分实验的结果吻合都较好； 5) Demokritos模型中对部分参数的选择没有给出详细的指导。这些参数的选取原则可部分地参考其他模型，如Williams模型； 6) 上述任一模型均没有考虑静电沉积、蒸汽凝结、反弹和再悬浮的气溶胶粒子沉积机制。
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user: 4. 总结与建议 本文对安全壳微小通道内气溶胶粒子的沉积模型进行了充分的调研，结合本文调研结果可知： 1) 现有的考虑多种沉积机制的模型，或多或少存在一些不足之处，如Williams模型在求解过程中进行了大量的假设和近似，而Demokritos模型考虑的沉积机制相对较少； 2) 在研究气溶胶在微小通道内的沉积效应时，应重点考虑如下影响因素： a) 热工水力因素：安全壳内的压力、安全壳内气体的组成、沿安全壳微小通道的压降以及壁面温度、气溶胶粒子在微小通道内表面的蒸汽凝结； b) 安全壳微小通道几何形状：微小通道的路径和水力直径、沉积气溶胶的形状及其变化； c) 气溶胶特征：安全壳内气溶胶的组成、浓度、尺寸分布。 3) 目前的模型普遍忽略了蒸汽凝结对气溶胶沉积的影响，但在严重事故工况下，尤其是轻水反应堆，载体气体中水蒸气的含量可能很高，后续可以在这方面继续完善。
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user: 摘 要 露天开采是煤炭资源开采的重要方式，也常常伴随严重的地质灾害危害。本文通过大量文献分析，对露天煤矿常见地质灾害类型、发生机理、研究方法进行了总结，并对露天煤矿常见地质灾害的主要防治措施进行了分析，为开展露天煤矿地质灾害的综合分析与治理提供参考。 关键词 :露天煤矿，地质灾害，发生机理，防治措施 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 露天煤矿开采在我国已有200多年的历史，分布较为广泛，是煤炭资源开采的重要方式 [ 1 ]，但近年来露天煤矿开采引发地质环境问题变得越来越严峻。目前，国外利用先进技术对地质灾害的形成机理，防治措施进行综合分析、治理，对地质灾害的预警研究也较为成熟，相比之下我国露天煤矿地质灾害的研究开展较晚，且我国幅员辽阔，不同地区的地质条件也不尽相同，在此基础上我国积极引进国外先进技术，目前已经建立了集超前勘探、综合治理、长期监测为一体的防治体系。露天煤矿常见地质灾害主要包括变形、边坡失稳和涌水等，相较于城市地质灾害，由于成本控制、治理难度较大等诸多因素，往往得不到及时、有效治理，以至于最后酿成严重祸患，例如，李皎 [ 2 ] 总结了海州露天矿1953年投产以来发生了70余起滑坡，最大的滑坡量达31万m 3 、2条长度超过1000 m的地裂缝，地裂缝演化至今最大宽度达0.5 m，最大缝深近3 m；迟国铭 [ 3 ] 分析了呼和乌素露采坑与小窑巷道贯通，导致大量巷道被淹没，累计突水量约340万m 3 ，造成重大经济损失；聂国印 [ 4 ] 研究的白音华一号露天煤矿在2004年底发生小规模崩塌。因此对露天煤矿地质灾害的形成机理、影响因素、稳定性评价及防治措施进行分析、总结，对于指导露天煤矿安全开采具有十分重要的现实意义。