DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 海面稀氧区的人工形成方法 3.1. 人工形成方法的设计 3.1.1. 方法的基本原理与特点 本文巧妙地使用了在水下适当深度生成(释放)特定气体这一方法来形成海面稀氧区，其基本原理是通过气体的上浮和扩散造成海面局部氧气分压降低，从而导致氧浓度降低形成缺氧环境，即： 由菲克定律 [ 9 ] ，特定气体的扩散通量J与该截面处的浓度梯度 ∇ C 成正比： J = − D ∇ C (1) 图1. 缺氧的分类 其中，D为扩散系数。可见，由于浓度梯度的存在，特定气体将由释放源向周围空气扩散。设海面上方局部区域的大气压恒定为P，根据理想气体状态方程： P = n t V R T = C t R T (2) 式(2)中，C t 为特定气体、氧气及空气中其他组分的浓度之和，由于特定气体的扩散致使其在空气中的浓度持续增加，为保证方程平衡，氧气和空气中其他组分的浓度必然要相应减少，进而在海面局部形成缺氧环境。 根据该方法的原理，其具有以下独有特点： 1) 通过计算和设计生成(释放)特定气体的位置、时机和用量，可以控制海面稀氧区的有效范围、形成时间和稀氧程度等参数，这样就可以根据具体战场情况进行调整，针对不同种类、不同型号的舰船实施打击，从而保证海面稀氧区能够满足实战需求。 2) 所形成的稀氧区对舰船人员及其动力系统具有持续影响，当舰船处于稀氧区中时，其人员和主机都会吸入一定量的特定气体，当舰船驶离稀氧区后，这些特定气体会产生残留效应，即使人员没有死亡，也无法立刻恢复正常呼吸，同时必须对主机和排气管内积存的特定气体进行人工排气处理后才能重新启动动力系统。 3) 若特定气体还具有廉价易得、效费比高、便于运输存储等特性，可以大大降低海面稀氧区的形成成本和使用难度，使其便于实现和推广应用。 3.1.2. 特定气体的选取 为满足应用需求，海面稀氧区需具有形成过程迅速、区域内氧气浓度足够低并贴近海面、有效范围足够大且能自我维持等诸多特性 [ 10 ] 。由稀氧区的形成原理可知，特定气体的扩散过程将对其形成产生极大影响，因此为保证稀氧区的独有特性，特定气体的扩散过程应具有三方面的特点：一是气体扩散要迅速，但要有一定的停留时间以维持足够的浓度形成稀氧区；二是在保证一定浓度的前提下，气体的扩散范围要尽可能大；三是要能避免气体向高空扩散，尽量使气体贴近海面扩散。根据以上要求，所采用的特定气体必须满足以下两个条件： 1) 根据Graham气体扩散定律 [ 11 ] ，同温同压下气体扩散速度与气体密度的平方根成反比，因此特定气体的密度应与空气密度(约1.29 kg/m 3 )相近或者略小于空气密度，这样既可以保证特定气体具有一定的扩散速度，又能使其在海面具有一定的停留时间。 2) 为了维持稀氧区内的气体浓度，并降低其形成成本，应尽可能减少特定气体在扩散过程中的损耗，即特定气体不能与空气和海水发生化学反应，并且在海水中的溶解度要足够小。 3.2. 人工形成方法的实现 3.2.1. 化学法与物理法 综合以上要求，本文具体采用两种方法实现特定气体的生成(释放)，即化学法和物理法。其中，化学法是指将载有合适化学试剂的特有装置预先放置于指定海域水下，在合适时机触发开关后装置释放化学试剂与海水接触反应并生成特定气体；物理法是指将特定气体通过高压压缩、材料吸附等方式存储于钢瓶等特有装置中，将其预先放置于水下，触发开关后装置打开阀门直接释放特定气体。 这里不必专门设计装载化学试剂(特定气体)的特有装置，对现有水雷武器装置进行改装即可满足应用要求：① 水雷通常都具有装药部，可以将里面装载的炸药替换成化学试剂(特定气体)，并对装药部进行改装使其可以释放化学试剂(特定气体)；② 水雷一般靠声、磁、水压等信号进行触发，这些触发装置仍可以沿用，只需要对触发时间及组合方式等进行调整，使装置在适当的时机释放化学试剂(特定气体)。 3.2.2. 两种方法的主要特性 之所以采用化学和物理两种方法形成稀氧区，是因为它们具有不同的特性，在不同的应用环境下，可以选择其中的一种或是两种组合使用，以达到最理想的效果。 其中，化学法的主要特性是： 1) 由于碱金属及其氢化物、部分碱土金属及其氢化物、部分磷化和碳化金属化合物等化学物质一旦遇水，便会发生剧烈的化学反应并生成气体，此外，锌、铝等金属的粉末以及硼烷等硼氢化物，还有某些特殊的金属合金等化学物质，也都具有这样的特性 [ 12 ] ，因此化学法拥有广泛的材料基础。 2) 化学法将大量而又廉价的海水作为反应原料，既方便又可以大大降低成本。 3) 通过化学试剂与海水反应制取特定气体，间接地将气体存储于化学试剂中，避免了对气体的直接存储、运输、投放等过程，因而更具安全性，例如C 2 H 2 (可由CaC 2 与水反应生成)不能采用常规的高压液化方法存储，因为在超过202.6 kPa时C 2 H 2 容易发生分解爆炸 [ 13 ] ，因此采用化学法生成C 2 H 2 相对更加安全。 物理法的主要特性是： 1) 很多具有优秀性质的气体在海洋环境中难以通过化学法产生，只能采用物理法释放，比如N 2 、CO等。 2) 一般来说，同等装药(装气)体积下，物理法的储气量要比化学法的产气量大，而在应对大型舰船时往往需要稀氧区具有更大的有效范围，此时物理法更具优势。 3) 物理法可以通过改变阀门的开度来控制气体释放速率，其气体释放过程的可控性更强。 同时，化学法和物理法均不会对海洋环境产生大范围的影响：一方面，化学法可以采用适于海洋环境的原材料，比如可以利用CaC 2 与水反应生成C 2 H 2 ，反应产生的Ca 2+ 本身就是海水中的常量元素，其在海水中的含量约为0.412 g/kg，因此不会使海洋环境发生很大的改变；另一方面，形成稀氧区的气体必须性质稳定，不与水和空气发生反应，也就保证了其不会作用于海洋环境 [ 14 ] 。
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user: 4. 稀氧区的战术特点及效能分析 4.1. 稀氧区的战术特点 根据上述分析，表1列出了符合要求的几种气体及其主要性质。可见，只要选择一种或几种合适的特定气体，经生成(释放)后通过扩散不仅可以在局部海面形成能够很好满足使用需求的稀氧区，而且采用不同气体形成的稀氧区，还将具有其独有的战术特点： 1) 基于N 2 形成的稀氧区。作为空气的主要成分，大气中N 2 的含量约为78%，因而其工业制取成本较低，更重要是，由N 2 形成的稀氧区将具有特别受到重视的隐蔽性。图2为气体传感器的分类，可见气体探测器主要依据所检测气体独特的理化性质，利用感应元件将其转换为电信号显示出来。而作为一种无色无味的常见气体，N 2 的理化性质非常稳定，因此难以人为发现或通过现有技术手段检测其在空气中的浓度变化，待察觉时舰船已无法完全避开稀氧区；且多数气体传感器在工作时均需要一定量的氧气来保持功能正常，而海面稀氧区中氧浓度往往很低，将导致该类传感器的灵敏度和精度大大降低，因此稀氧区本身也具有一定的隐蔽能力。 2) 基于CO形成的稀氧区。CO与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力高200~300倍 [ 15 ] ，吸入后其将与血红蛋白(Hb)结合形成碳氧血红蛋白(HbCO)： CO + Hb ⋅ O 2 → Hb ⋅ CO + O 2 Table 1 Main properties of candidate specific ga 气体 N 2 CO C 2 H 2 产生方式 物理法 物理法 化学法(CaC 2 ) 工业制取方式 1、深冷空分制氮 2、变压吸附制氮 3、膜分离制氮 1、煤气/水煤气分离 2、焦炭/煤不完全燃烧 1、电炉熔炼法(CaC 2 ) 2、氧热法(CaC 2 ) 存储方式 高压钢瓶 高压液化 密封储存 基本物理性质 无色无味 无色无味 无色无味 基本化学性质 化学性质不活泼 易燃，爆炸极限为12.5%~74.2%， 最小引燃能极低 易燃，爆炸极限为2.5%~80.0%， 最小引燃能为0.02mJ 密度kg/m 3 1.25 1.25 1.17 溶解度(体积比) 0.024:1 0.023:1 0.94:1 危险性 乏氧性缺氧 乏氧性缺氧 血液性缺氧 易燃易爆 乏氧性缺氧 易燃易爆 表1. 候选特定气体主要性质一览表 图2. 气体传感器的分类 该反应将使血红蛋白丧失携氧能力，进而引起组织窒息，根据图1中缺氧的分类，由CO形成的稀氧区不仅会使人员产生乏氧性缺氧，还会产生血液性缺氧。需要说明的是，CO造成的窒息仍属于缺氧性窒息，而非中毒性窒息，因此不属于被公约禁止使用的化学毒剂范畴。 3) 基于可燃性气体形成的稀氧区。当由CO、C 2 H 2 等爆炸极限范围大、最小引燃能低的可燃性气体形成稀氧区时，舰船驶离后其动力系统可能还会面临着爆燃的危险。这是因为当舰船处于稀氧区中时，其动力系统将吸入大量的可燃气，其中部分可燃气和未完全燃烧的燃料将随着废气一起进入排气管；当舰船离开稀氧区后，排气管内的燃料和可燃气将接触到新鲜空气，而排气管因长时间排出温度较高的废气，使其自身的温度往往也很高，此时可燃气和燃料可能被引燃甚至发生爆炸。这种突然产生的爆燃不仅会对排气管造成无法修复的损坏，迫使舰船不得不停机检修，同时也会进一步在舰船上造成火灾和爆炸等二次伤害。 因此，若将几种具有不同优良性质的特定气体组合使用，将可以满足海战场上不同的技战术需求。 4.2. 稀氧区的效能分析 通过对其技术思想和人工形成的研究，海面稀氧区的作战效能主要取决于以下三个因素：区域内氧浓度、区域有效范围和舰船停留时间。 Table 2 Effect of different oxygen concentration on the human bod 氧气浓度(体积分数) 氧气分压(mmHg) 影响 21% 159.75 新鲜空气 18% 136.50 人类呼吸的安全限度 16%~12% 121.50~91.50 视野减低，呼吸加深加快，脉搏加强，血压升高， 注意力、思考力、判断力与协调力降低 12%~10% 91.50~75.75 恶心呕吐，呼吸受阻，动作迟钝、失调， 在几秒到几分钟内就会出现上述症状 10%~6% 75.75~45.75 丧失活动能力，失去意识，数分钟内死亡 6%~0% 45.75以下 抽搐，无法呼吸，心脏衰竭，心跳停止，立即产生上述症状， 数分钟内死亡；当氧气含量为2%~3%时，数秒内就会死亡 表2. 不同氧浓度对人体的影响 4.2.1. 临界氧浓度 表2为不同氧浓度对人体的具体影响 [ 15 ] ，正常情况下，舰船人员在工作时的需氧量大约为每人每分钟1~3 L，根据表2数据，当氧浓度降低至18%以下时，即不能保证其生命安全；而对于不同类型的舰船，其动力系统及使用的燃料种类往往不同，因而其动力系统熄火的临界氧浓度也不相同，一般氧浓度低于16.5%时烛火就会因缺氧而熄灭。可见，要对舰船人员和动力系统造成有效伤害，稀氧区内的氧浓度至少应低于安全呼吸的临界值18%。 4.2.2. 有效范围 稀氧区的有效范围主要由临界氧浓度决定。根据气体扩散原理，扩散源处特定气体浓度最高，氧浓度相对最低，扩散形成的气团边缘处特定气体浓度最低，氧浓度相对最高。因此，对稀氧区有效范围的定义是：按照高斯扩散模型 [ 10 ] ，气团边缘处的氧浓度低于人类呼吸的安全限度，即该处氧浓度低于18%。 但是，考虑到当舰船没有处于稀氧区中心位置，而是从稀氧区边缘掠过的情况，此时舰船的一侧是稀氧区，另一侧是正常空气区，由于舰船在行驶时会使周围的空气发生流动，舰船两侧的新鲜空气与稀氧气团将发生混合，导致舰船所处位置氧浓度升高，削弱稀氧区对舰船人员和动力系统的影响。因此，为切实保证稀氧区具有造成舰船人员窒息死亡并毁坏舰船需氧动力系统的能力，应降低其有效范围边缘的氧浓度指标，根据表2数据，当氧浓度低于12%时舰员的活动能力会迅速受到影响，由此可将稀氧区的有效范围修正为氧浓度低于12%的区域。 4.2.3. 停留时间 为进一步保证稀氧区的应用效果，除了要使区域内氧浓度足够低、区域的有效范围足够大，还需要使舰船在稀氧区内的停留时间足够长。一般，当氧浓度降低到临界值以下时，人员缺氧2~3 min后就会窒息而死，动力系统缺氧10~30 s后就会熄火停机。假定舰船航速v为15节(1节 = 1.852 km/h)，其进入稀氧区后依靠惯性航行，忽略海水等产生的阻力，为使其处于稀氧区中的有效时长t为2 min，则稀氧区的有效直径d至少应为： d = v × t = 15 × 1.852 × 2 60 = 0.926   km (3) 可见，稀氧区应具有的有效直径还是相当大的。为了延长舰船在稀氧区中的停留时间，一方面要通过不断地生成(释放)特定气体以维持稀氧区的有效范围，另一方面可以通过布放多个特有装置，形成气体生成(释放)阵列，产生稀氧气团群，使稀氧区的有效直径进一步增加到舰船船长的4~5倍，由此可以保证航行中的舰船在通过稀氧区时有足够的停留时间。
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user: 5. 结束语 为能同时且直接高效攻击舰船人员及其动力系统，本文特提出海面稀氧区的技术思想及其人工形成方法。该方法利用化学或物理手段在预定海域水下适当深度生成或释放特定气体，通过气体的上浮和扩散致使海面上方局部氧浓度降低形成稀氧区，当舰船驶入稀氧区中时，其舰员会因缺氧窒息死亡，其动力系统会因缺氧熄火停机，导致舰船失去战斗力和生命力。作为一种新型对舰攻击技术，海面稀氧区具有隐蔽性好、打击突然、威力强大、威胁持久、装置简单等优点，不仅可以直接攻击舰船人员及其动力系统，同时可能还会在舰船上引发火灾、爆炸冲击波等二次伤害，因此无疑将具有极其重要的应用价值。
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user: 摘 要 本文分析了城市集聚效应的内涵和种类，在此基础上进一步研究了轨道交通建设对于城市集聚效应的影响原理与路径，并以典型城市为例进行了分析。 关键词 :轨道交通，集聚效应，城市发展 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 在经济发展新常态下，轨道交通作为城市重要的基础设施，是国家重要的投资方向，将发挥集聚效应，起到拉动经济增长的关键作用。当前，各级地方政府把轨道交通建设作为稳增长的重要举措，也把城市综合交通体系规划作为推动城市发展的重要内容。本文分析了城市集聚效应的内涵和种类，在此基础上进一步研究了轨道交通建设对于城市集聚效应的影响原理与路径，并以典型城市为例，进行了分析。
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user: 2. 集聚效应的内涵和种类 从定义上来看，集聚效应是指各种产业和经济活动在空间上集中产生的经济效果以及吸引经济活动向一定地区靠近的向心力，是导致城市形成和不断扩大的基本因素。 集聚效应的核心是产业集聚，产业集聚可以划分为两个维度：一是横向的维度，也就是“马歇尔效应”。它具体是指同一产业在空间集聚带来产业内的知识溢出效应和产业规模经济，逐渐形成地区特有的集聚经济结构，进而形成地方化经济，促进城镇的产生与发展；二是纵向的维度，也就是“雅各布斯效应”。它具体是指不同产业在空间集聚带来产业间的知识溢出效应和城市规模经济，由此形成城市化经济，并促进产业间的分工和互补，吸引不同人才，推动知识、技术的传播和创新能力、创新文化的形成。这种效应有利于实现城市经济的转型，因而成为支撑城市可持续发展的重要保障 [ 1 ] 。 产业的基础是人口，产业集聚的前提是人口集聚。一方面，大城市由于拥有更多的就业机会，以及更加好的医疗、教育服务，所以能够吸引更多的人口来城市工作、居住；另一方面，城市人口快速增长，会带来交通拥堵、环境污染、资源紧张等问题。解决城市人口集聚带来的问题的一项重要方法就是完善城市规划和公共交通。通过完善的轨道交通建设，大力提高城市轨道交通路网密度，推进轨道交通系统制式多元化发展，可以优化人口的空间分布，将制造业迁往郊区，在市中心发展第三产业，实现产业的多元化互补发展，避免城市人口和产业集聚的“马歇尔效应”带来的城市病，充分发挥城市集聚的“雅各布斯效应”，给经济发展带来长期的动力。 《2009年世界发展报告：重塑世界经济地理》中提出，城市发展带来人口密度上升、人口迁移和交通成本下降带来距离缩短、国家“弱化”经济边界带来分隔减少——这些都是快速和共享增长的要素 [ 2 ] 。概括起来就是提高一个城市的集聚效应，要着眼于提高密度、缩短距离和减少分割。
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user: 3. 轨道交通影响城市集聚效应的作用机理 轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。常见的轨道交通可以划分为传统铁路(国家铁路、城际铁路和市域铁路)和城市轨道交通(地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮、单轨系统等)，其中城市轨道交通又以地铁为主。轨道交通之所以能影响城市集聚效应，其作用机理主要体现在以下几个方面： 1) 轨道交通建设可以扩大城市半径，提高要素容量，从而增强城市集聚的“马歇尔效应”。一般来说，交通技术的发展与城市面积之间存在着非常直观的联系，即一座城市的半径大小通常可以用市民在一小时之内所能到达的距离来大致测算。从历史上的演化过程来看，当交通方式为步行时，如果市民步行时速为4公里，则相应的城市半径就在4公里左右；当交通技术发展到公共汽车、地铁或市郊铁路时，如果以这些车辆行驶速度的平均值来计算，则相应的城市半径就达到25-30公里左右了 [ 3 ] 。 经济发展取决于三个基本的要素：资本、人口和技术进步。从要素投入的角度来看，轨道交通的建设能扩大城市半径，提高城市的人口容量，从而带来更多的要素聚集空间。另一方面，轨道交通的建设可以减少人们的通勤时间，节约通勤成本，从而提高生产效率。换个角度来看，凭借拥有完善的城市轨道交通设施这一优势，城市就能吸引到更多的就业人口，从而为城市的经济发展带来足够多的要素投入，促进城市经济的发展，从而实现城市发展的良性循环。从技术进步的角度来看，产业的基础是人口，人口流动和集聚带来的思想碰撞和创新效应是提高全要素生产率的重要动力之一。 2) 轨道交通建设可以优化城市产业空间结构，促进不同产业互补式发展，强化城市集聚的“雅各布斯效应”。从产业结构的角度来看，城市发展的初期往往以工业化为主，工业化迅速崛起首先发生在劳动密集型工业部门，劳动岗位大量增加吸引越来越多的农村劳动力向城市转移，使城市的人口数量迅速扩张；工业的规模扩张带来城市的规模扩张，表现为由产业集中和积聚所带来的大量新建的工业园区，使城市的面积不断扩大；随着工业资本的积累和工业产业水平的升级，城市的基础设施建设不断加强，环境不断优化，生活水平不断提高，从而吸引更多人口向城市集中。但是人口过度集中之后，就会带来用地紧张、交通拥挤、环境污染等问题，城市的发展受到限制。 为了解决这些问题，大力发展轨道交通就成了必备的选项。大力建设城市轨道交通，提升交通的便利程度，能大大降低生产要素和资源对空间集聚的依赖程度。一般来说，大型制造业需要占用较多的土地和厂房、仓库等生产设施。在城市拥有完善的交通设施的情况下，它们可以将厂房或工业基地安置在中小城市或城郊，更有利于节省土地租金和拥挤成本。同时，能够为数量众多的小型制造业和服务性企业腾出空间，促进城市产业的多元化发展，集聚众多的人才，容易产生新知识、新思想，有利于高新技术企业的孵化和成长，推动产业升级。不同产业的互补式发展对于繁荣市场、促进竞争、增加就业、增加城市多样性等都非常重要。 3) 城际铁路可以促进城市群一体化发展，增加城市群的集聚效应。从概念上来说，城市群是指在特定的地域范围内具有相当数量的不同性质、类型和等级规模的城市，依托一定的自然环境条件，以一个或两个超大或特大城市作为地区经济的核心，借助于现代化的交通工具和综合运输网的通达性，以及高度发达的信息网络，发生与发展着城市个体之间的内在联系，共同构成的一个相对完整的城市“集合体” [ 4 ] 。从国际城市化的经验来看，城市化过程人口迁移分为两个阶段：第一阶段，人口从农村向城市迁移，一二线和三四线城市都有人口迁入。这一阶段产业以加工贸易、中低端制造业和资源性产业为主。第二阶段，人口从农村和三四线城市向一二线大都市圈及卫星城迁移，三四线人口面临迁入停滞，大都市圈人口继续增加，集聚效应更加明显。这跟产业向高端制造业和现代服务业升级，以及大都市圈学校、医院等公共资源富集有关。中国正处于人口迁移的第二个阶段，在未来中国的人口迁移格局中，人口将会继续朝着一线城市和一线城市附近的部分二线城市集聚，逐步形成城市群的发展模式。在城市之间建设城际铁路，可以将不同的城市连接在一起，使得城市群内金融服务、网络通讯变得更加畅通，同时，降低城市群内交通成本，提升产业的集聚和辐射效应，大幅提高群内城市生产率。
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user: 4. 我国轨道交通建设现状及其集聚效应 改革开放以来，我国铁路建设发展很快。根据国家铁路局发布的《2016年铁道统计公报》，2016年全国铁路行业固定资产投资完成8015亿元；投产新线3281公里、复线3612公里、电气化铁路5899公里；新开工项目46个，新增投资规模5500亿元。截至2016年末，全国铁路营业里程达12.4万公里，其中高速铁路2.2万公里以上。 在城际铁路建设方面，根据《城镇化地区综合交通网规划》，十三五期间要重点加强城镇化地区内部综合交通网络建设，至2020年，京津冀、长江三角洲、珠江三角洲三大城市群基本建成城际交通网络，相邻核心城市之间、核心城市与周边节点城市之间实现一小时通达，其余城镇化地区初步形成城际交通网络骨架，大部分核心城市之间、核心城市与周边节点城市之间实现1~2小时通达。城际铁路运营里程达到3.6万公里(其中新建城际铁路约8000公里)，覆盖98%的节点城市和近60%的县(市)。如表1所示。城际铁路的建设能促进城市群一体化发展，增强城市群的集聚效应。 在城市轨道交通建设方面，根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通2016年度统计和分析报告》，2016年国内累计30个城市建成投运城轨交通线路133条，运营线路4153公里，新增18条运营线路535公里。2016年，中国大陆地区城轨交通完成投资3847亿元，在建线路总长5636.5公里；截止2016年末，全国共58个城市的城轨线网规划获批，规划线路总长7305.3公里。我国城市轨道交通建设情况如如图1、图2所示。 Table 1 Planning for inter-city railway construction in Chin 地区 至2020年总里程 (公里) “十三五”新建里程 (公里) 规划重点工程 京津冀 2800 850 京唐、京滨、廊坊至涿州、首都机场至新机场联络线、 京石等城际铁路和北京新机场快线等市域(郊)铁路 长三角 6400 1270 沪嘉甬、宁句、宁马、南京经仪征至扬州、 苏州至无锡硕放机场、无锡至宜兴、无锡至江阴等 珠三角 1400 440 广佛江珠、中南虎(南沙至虎门段)、深惠(惠州至惠阳段)、 肇南(高明至南沙段)、广惠等城际铁路 长江中游 6000 960 武汉至天门，武汉至潜江，长沙经益阳至常德， 长沙至岳阳，湘潭至娄底，株洲至衡阳，长沙至浏阳等 成渝 3600 820 绵遂内宜、自贡至泸州、达州至重庆、达州至万州等城际铁路， 建设重庆至合川、重庆至江津等 海峡西岸 1850 460 泉州经厦门至漳州、莆田至长乐机场、 宁德至长乐机场等城际铁路和温州S1、S2、S3线市域铁路 山东半岛 1700 480 济南至机场、济南经莱芜至泰安、济南至聊城、 青岛至海阳、红岛至胶南等城际铁路 表1. 城际铁路主要地区规划 图1. 我国城轨里程持续增长 图2. 截至2016年我国主要城市轨道交通运营里程 Table 2 Urban rail transit share rate in Chin 城市 北京 上海 广州 深圳 武汉 成都 线路里程(公里) 527 548 260.5 178 123.4 108 轨交出行占机动化出行比例 28% 30% 25.1% 15.5% 8.3% 9.2% 公共交通出行占机动化出行比例 56% 60% 60.2% 55.6% 42.6% 35% 城市人口(万人) 2173 2420 1350 1190 1061 1466 表2. 国内主要城市轨道交通分担率 城市轨道交通是服务经济、服务社会、服务公众的重要载体。大力发展城市轨道交通、提高公共交通服务水平，是缓解城市交通拥堵、提升城市品质的重要途径，促进和引领城市新发展格局、全面建成小康社会、加快建设全面体现新发展理念的国家中心城市的重要保障。如表2数据所示，从轨道交通出行占机动化出行的比例可以看出，城市越大，轨道交通在城市公共交通中发挥的作用就越大，相应地，城市的人口集聚能力就越强。 轨道交通建设带动了城市投资，促进了经济增长。以成都为例，截止2016年12月，成都市轨道交通1号线南延线、2号线、3号线一期工程、4号线一期、二期工程相继建成通车，城市轨道交通运营里程由“十一五”期间18.4公里增加至129公里。在建线路里程约400公里，成都市城市轨道交通网络“环 + 放射”的结构初见雏形。运营车站由“十一五”期间17个增加至101个，在建车站达到238个。相对应地，截至2016年年底，成都市轨道交通建设累计完成投资约1089亿元，其中，“十二五”期间，完成轨道交通建设投资约652亿元，相比“十一五”期间投资总额增长近502亿元，增长率334%。轨道交通建设拉动经济增长效果明显，经济高速发展能够产生更多就业机会，从而吸引到更多的人才，成都市常住人口从2008年的1270.6万增长到2015年的1465.75万，增幅达到15.36%，城市的人口集聚效应明显。
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user: 摘 要 20世纪40年代中后期爆发的冷战对全球政治、经济、文化格局影响深远。冷战奉行以“绝对化的意识形态二元对立”为特征的冷战思维，深刻影响了处于生发期的中国当代文学。冷战思维经由国家意志左右文艺政策的制订，规范并制约文学表达的维度，成为推动“十七年文学”和“文革文学”文艺政策不断“左倾”并走向极端的一个重要历史因素。“写英雄人物”模式的形成和翻译文学的主题选择都受到冷战思维的控制。受冷战思维的影响，文学论争也演变为政治批判，失去了论争的文学立场。 关键词 :冷战思维，二元对立，文艺政策，文学论争 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 20世纪90年代前后的东欧剧变和苏联解体在形式上宣告了以美苏为首的东西方两大阵营冷战时代的终结。然而，这场“没有硝烟”的战争的结束并不寓示着冷战的彻底离场。冷战奉行以意识形态二元对立的绝对化为特征的思维，历经近半个世纪，逐渐渗透进参与国的政治、军事、经济、外交等各个领域，文学领域也不例外。冷战思维对20世纪处于生发期的中国当代文学产生了怎样的影响？冷战思维在“十七年文学”和“文革文学”中有着怎样的表达？这些问题都促使我们在今天重新回顾逝去的冷战时代并认真审视冷战与中国当代文学的关系。
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user: 2. 冷战与文学的冷战思维 冷战启动的标志性事件之一是1946年当时的英国首相丘吉尔在美国发表著名的“铁幕演说”，他认为一条铁幕已经把欧洲分为自由主义和极权主义两种类型的国家。1947年出台的“杜鲁门主义”更公开宣言美国决心支持和援助一切反抗共产主义的国家。为应对美英主导的冷战压力，1947年在波兰召开的共产党情报局成立会议上，苏共中央政治局委员、苏共中央书记处书记日丹诺夫做了《关于国际形势》的报告，提出了苏联的“两个阵营”理论，指出战后世界“新的政治力量的划分已经出现了。战争过去得愈久，战后国际政策中的两条主要路线的区分也愈明显，这两条路线适应着在国际舞台上活动的政治力量的划分而形成了两大阵营：一方面是帝国主义反民主阵营，另一方面是反帝国主义民主阵营 [ 1 ] ”。自由主义/极权主义、资本主义/共产主义、帝国主义/反帝国主义，这些字眼所彰显的“二元对立”思维不言自明，而对阵双方不约而同地站在各自立场上划清敌我界限的做法使得“二元对立”的冷战思维在实际的国际政治活动中得以确立并走向绝对化，“要就是站在帝国主义战线方面，变成世界反革命力量的一部分；要就是站在反帝国主义战线方面，变成世界革命力量的一部分。二者必居其一，其他的道路是没有的 [ 2 ] 。”对苏冷战战略的最早提出者乔治·凯南同样明确地告诫政府：“无论布尔什维克做什么，无论他们对我们的最后态度是什么，我们都应该毫不迟疑地站在反对他们的一边 [ 3 ] 。”。 对文学加强意识形态控制是冷战时期东西方阵营冷战思维的重要表现形态。冷战尽管有军事冲突、经济制裁、军备竞赛等多种形态的直观表现，但究其实质，冷战是意识形态的冲突，文学领域内的冷战尤其受到意识形态的左右。“冷战是这样的一种冲突，它把两个国家的政府和国民如此紧密的关联在一起，甚至在表面上都不可能把自身与另一方连同意识形态的藩篱分离开来。相应的，引导这种冲突的若干前提不限于民族国家疆域之内，哪怕冲突的发起者以及冲突的许多实际表现是在一个国家，而抵抗或拒绝这种前提的文学，共同展示了对冷战及其意识形态的人文主义抵抗、对这个时代的排他性二元逻辑的选择 [ 4 ] 。” 这方面影响广泛的事例可以在文学类奖项的评审活动中找到。出于“遏制共产主义”的目的，以美国为首的西方势力插手诺贝尔文学奖的评审，多次将奖项授予在苏联国内被认为是违背了社会主义现实主义创作规范的作家。1958年帕斯捷尔纳克获诺贝尔文学奖，他在《日瓦戈医生》中深刻反思了人性在战争中遭受的摧残，隐约表达了对十月革命合理性的怀疑而被认定是对苏联意识形态的否定性叙述。索尔仁尼琴1968年写成的《第一圈》、《癌病房》等作品大量揭示了苏联政治犯收容所和集中营的内幕，未能获得在苏联国内出版的许可。令人诧异的是，作为第一部描写斯大林时代劳改营生活的作品《伊凡·杰尼索维奇的一天》1962年却由当时的苏联领导人赫鲁晓夫亲自批准发表在《新世界》杂志上。追溯苏联对待索尔仁尼琴态度的“前恭后倨”，盖因赫鲁晓夫时代在共产主义阵营中清算斯大林专制影响和对西方阵营采取缓和的冷战策略所致。随着1964年赫鲁晓夫下台，苏联对文学开始进行更为严厉的意识形态控制，索尔仁尼琴的作品在境内被禁，被迫偷运至国外出版。作为苏联著名的“持不同政见者”，索尔仁尼琴1970年被授予诺贝尔文学奖的事件引发苏联的强烈抗议。 冷战期间，文学被有目的地组织化，以阵营和战线的名义要求作家站队，这种现象广泛存在于东西方两大阵营，文学成为参与国用于宣传各自价值观和意识形态并进行“文化心理战”的重要手段。1950代起，美国中情局耗费巨资，暗中资助创办了“文化自由大会”(The Congress for Cultural Freedom)，其真正的目的是成为“一个设在欧洲的桥头堡，以此来阻止共产主义思想的进犯；它应当发动一场广泛而具有凝聚力的运动，对它的知识分子同行们施加一种压力，使他们脱离共产党的外围组织或一些同路人的组织 [ 5 ] ”。在其鼎盛时期，“文化自由大会”在35个国家设有分支机构，拥有自己的新闻社，出版20多种显赫刊物，经常在欧洲、美国等地举办艺术展览，组织高规格的国际会议，并为立场相同或相近的文学家、音乐家、艺术家颁奖，大力遏制和打压社会主义国家文学的影响力。而苏联则加强1920年代设立的统一的苏联作协管理模式，对文学强化体制化和组织化，对于作家队伍中诸如阿赫玛托娃、帕斯捷尔纳克、索尔仁尼琴、布罗茨基等的“异己分子”采取监视、开除出作协、驱逐出境、禁止其作品在苏联境内出版发行等惩罚手段。建国以后，中国借用了苏联的作协管理模式，对作家进行体制化管理，“到1959年，各地加入作协的人数已达3136人，1960年则高达3719人。几乎所有稍有名望或可称之为‘作家’的人都加入了相应的作家协会 [ 6 ] 。”在中国“反右”等政治活动中，被认为在作品中表现资产阶级、小资产阶级情调、主张写“中间人物”、对社会主义现实主义理解不符合意识形态主流的作家或评论家沦为批判的受害者。 概言之，冷战思维是以意识形态二元对立的绝对化为特征的，这使得受之渗透的国家文学在不同程度上表现出冷战思维的特性。
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user: 3. 冷战思维在“十七年”和“文革”时期的历史演进 国际政治形势、国家利益关系是构成文学生成、发展和变异的一个重要外在生态环境。国家意志和民族利益的需要往往主导文艺政策的制定和调整，国家意识形态通过文艺政策规范并制约了文学所能达到的向度和维度。在冷战的大环境下，意识形态上“非我即敌”的冷战思维在“十七年”文艺政策中得到持续的表达，催化和加剧了20世纪50~70年代当代文艺政策意识形态上的对抗和排他，成为推动“文革”时期文艺政策不断“左倾”并走向绝对化极端的一个重要历史因素。 20世纪50、60年代，中国在国际政治关系上需要处理两个方面的主要关系：一方面是以美国为首的西方敌对势力，而另一方面则是以苏联为首的社会主义阵营势力。由于共同的共产主义意识形态背景，中苏具备形成战略同盟的天然条件。毛泽东在《论人民民主专政》中指出：“我们在国际上是属于苏联为首的反帝国主义战线一方面的，真正的友谊的援助只能向这一方面去找，而不能向帝国主义战线一方面去找 [ 7 ] ”。中华人民共和国成立前后，出于对现实安全因素的考虑，中国共产党在强化对苏联意识形态认同的基础上采取了“一边倒”的外交战略，在实质上承认了世界社会主义运动中苏联的“统帅”地位。以美国为首的西方阵营对新中国采取敌视态度，在政治上孤立、经济上封锁、军事上包围，不断挑起针对中国的事端，朝鲜战争、越南战争是双方阵营局部地区冲突从冷战演化为热战的重大历史事件。 1950 年 2 月 14 日 ，中苏签署《中苏友好同盟互助条约》，两国结盟无疑增强了以苏联为首的社会主义阵营的力量，加大了苏联在东西方冷战和同美国对抗中的砝码，同时也使中国领导人认为“有了一个可靠的同盟军，这就便利我们放手进行国内的建设工作和共同对付可能的帝国主义侵略，争取世界和平 [ 8 ] ”。随着中苏两国关系进入“蜜月期”，中国在20世纪50年代全面学习苏联模式，“社会主义现实主义”作为苏联先进的、具有指导性价值的文学创作原则被引进到国内，并在1953年第二次文代会上被确立为“文艺创作和文艺批评的最高准则 [ 9 ] ”。1951年，我国作家丁玲的《太阳照在桑干河上》，周立波的《暴风骤雨》、贺敬之和丁毅的歌剧《白毛女》同时获得斯大林文学奖。1952年周扬在为苏联文学研究杂志《旗帜》撰写的《社会主义现实主义——中国文学的前进道路》一文中说：“丁玲的《太阳照在桑乾河上》、周立波的《暴风骤雨》、贺敬之、丁毅的《白毛女》获得一九五一年斯大林奖金，使中国人民和中国文艺工作者感到极大的光荣。……”对《太阳照在桑干河上》等作品获得苏联权威奖项的认同，不仅使得这些获奖作品取得了与苏联类似作品相同的社会主义意识形态的标签，在文学冷战战线上毫无争议地被归入东方阵营序列，用以宣传社会主义社会革命和建设过程中所获得的伟大成就，从而体现社会主义制度的优越性，更为重要的是用文学评奖反映政治“联姻”，体现“中苏两国之间正在日益加强的文化交流，对帮助中国文学艺术的发展，具有重要的意义。这个意义还不只是文学上的，同样也是政治上的。大家都知道，伟大的中苏友谊是保卫东方和世界和平的最重要因素 [ 10 ] ”。 五十年代中期起，中苏逐渐在意识形态上产生分歧。1956年2月14日，赫鲁晓夫在苏共20大的秘密报告掀起了反斯大林的浪潮，苏联官方开始清理斯大林个人崇拜在苏联社会中的影响，这在社会主义阵营中引起巨大震动，并引发了东欧社会主义国家一系列政局动荡。中国认为赫鲁晓夫此举在国际上掀起了反共浪潮，不利于国际共产主义运动的发展，中苏在意识形态和对待国际共产主义运动等问题上的分歧日益严重。中共开始调整国际、国内政策，反思全面学习苏联的历史教训，其中包括对文艺政策的调整。1956年5月，毛泽东在最高国务会议第七次会议上提出“百花齐放，百家争鸣”的口号，“双百”政策的提出意味着“社会主义现实主义”不再是文艺创作唯一的方法。1958年3月，毛泽东在成都工作会议上提到了“革命现实主义和革命浪漫主义”相结合，后来被理论界概括为“两结合”创作方法。“两结合”诞生于“大跃进”新民歌的创作运动中，并取代了“社会主义现实主义”成为“对全部文学历史的经验的科学概括 [ 11 ] ”的创作方法。作为来自于苏联的一种文艺创作方法，“社会主义现实主义”在中国的被引进、被质疑和被弃置成为中国文艺政策中冷战思维的一个鲜明而具体的体现。 中苏关系的破裂意味着中国面临来自西方阵营和苏联两方面的压力，毛泽东在国际上既反对西方阵营的进攻，又在社会主义阵营中与“苏联修正主义”或“苏联帝国主义”进行斗争。60年代前后毛泽东一方面提出了“反和平演变”的思想，提醒中国人民警惕来自西方阵营的“糖衣炮弹”，另一方面又和苏联在意识形态领域进行持续的论战。1963年9月，基于对当时国际冷战局势、国内斗争形势的判断，毛泽东改变了1956年“八大”提出的“我们国内的主要矛盾，已经是人民对于建立先进的工业国的要求同落后的农业国的现实之间的矛盾，已经是人民对于经济文化迅速的需要同当前经济文化不能满足人民需要的状况之间的矛盾”的路线方针，开始在国内将“反修防修”的重点由防修转向反修。
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user: 4. 冷战思维在“十七年文学”和“文革文学”中的表达 20世纪中期正是中国当代文学破旧立新，确立文学“新质”的时期，在“绝对化的意识形态二元对立”的冷战思维框架下，中国当代文学受到冷战思维的渗透和制约是难以规避的，“二元对立的社会阶级构架既是新文学形成的外部环境，也是当代文学的内部构成 [ 12 ] ”。此种情境下，冷战思维表达在“十七年文学”和“文革文学”书写中也就成为必然。 从文学人物形象的塑造来看，20世纪50至70年代当代文学作品中的“英雄人物”排除其他类型的人物形象，“因能很好地承载‘生活本质’而成为社会主义文学作品中的绝对主角 [ 13 ] ”，以充分体现社会主义、共产主义新人的道德楷模作用，并很好地发挥文学“无产阶级属性”的功能。英雄人物占据几乎所有的文学题材，如《创业史》、《三里湾》、《山乡巨变》等反映合作化运动的农业题材文学，如《欧阳海之歌》、《踏平东海万顷浪》及其他抗美援朝时期的小说、通讯等反映战争题材的文学，如工业题材的《百炼成钢》、《铁水奔流》等、反对苏联霸权主义的《第二个春天》等反映社会主义建设题材的文学中。梁生宝、王金生、刘雨生、欧阳海、秦德贵等，及至“三突出”原则指导下创作出来的文革样板戏中的杨子荣、阿庆嫂等人物多是阶级斗争或“姓资姓社”两条路线斗争的“英雄人物”形象。既然英雄人物成为当代文学书写的首要人物形象，不能体现社会主义时代精神的“中间人物”、需要被改造的知识分子形象等被排除在文学外也就成为在所难免的事实，而如何描写英雄人物也成为文艺界一度论争的话题，比如能不能写英雄人物缺点、知识分子能不能作为英雄人物进行描写等。尽管刘绍棠、邵荃麟等人在60年代提出了某种程度的质疑，如刘绍棠认为的“写英雄人物不应该写缺点等”是文学创作中的教条主义，“离开了现实主义的基本精神 [ 14 ] ”。但随着国际冷战态势的恶化，上述观点受到严厉批判。在“二元对立”、“绝对排他”的冷战思维框架内，“写英雄人物”更在“文革”中发展到极致，发展出所谓的“根本任务论”，《部队文艺工作座谈会纪要》中指明文学“要努力塑造工农兵的英雄人物，这是社会主义文艺的根本任务”。在“根本任务论”指导下炮制出来的大量文学文本充斥着完美的英雄人物。英国布莱顿大学教师哈蒙德在其著作《全球冷战文学：西方、东方和后殖民视角》中以大量的史料显示，20世纪后半期，亚洲、非洲、北朝鲜和美国的很多作家都不同程度地在文学创作中加入了意识形态的元素，并在展现军事冲突、革命、宣传战争等多个方面的文学书写中展现了东西方对抗的冷战思维，其中以1966~1976年间的样板剧为例进行论述，认为革命样板戏是冷战文学的一个典型的有效载体 [ 15 ] 。“写英雄人物”创作模式在文学上的“一统天下”和走向极度窄化，“正是当代文学生成、发展到定型的过程，也正生动地说明了冷战语境中绝对主义、二元对立思维在文学中的决定性作用 [ 13 ] ”。 冷战文学思维不仅体现在国内文学的创作中，同一时间内翻译文学的冷战思维也是十分明显的。“‘十七年’期间，文学译介者从繁复驳杂的外国文学中，读出的只是泛政治化的阶级斗争主题、反西方殖民主义主题、世界和平主题、社会主义革命和建设主题，以及社会主义现实主义精神，等等 [ 16 ] ”，现在看来这是一个很确切的评述。因而，许多其他诸如“人道主义”、“民主”、“人权”主题因为其资产阶级文化的意味和内涵，遭到对抗性的排除也就自然在情理之中。国家有意识地引导大众去阅读并接受带有相同意识形态意义的外国文学作品，强调要根据民族的特点和需要，吸收和借鉴世界各国文化中的“有用”部分，而对于自身意识形态允许范围外的国外文学，要么不加翻译介绍，要么翻译过来当作反面教材，成为批判的典型。只要试想50、60年代对待苏联文学的不同态度就能看出冷战思维对翻译文学的影响何其之大，“从60年代初到‘文革’爆发前，我国公开出版发行的苏联作家作品已大大减少，只有以‘左’的面貌出现的柯切特夫等极少数作家的小说，以及少量的儿童文学作品 [ 17 ] ”。肖洛霍夫的作品在20世纪50年代中苏友好的大背景下，曾作为苏联社会主义文化的象征之一，被中国翻译文学界大量译介，他的代表作《静静的顿河》、《被开垦的处女地》(第一部)、《一个人的遭遇》等都被翻译成中文，并对中国文学产生重要的影响。丁玲的《太阳照在桑干河上》、周立波的《暴风骤雨》都曾借鉴过肖洛霍夫的《被开垦的处女地》(第一部)的某些创作手法。及至1959年《被开垦的处女地》(第二部)在苏联问世，虽然翻译界很快于1961年将这部作品译介到国内，但并未以公开发行的形式出现。如果说“十七年”时期对外国文学的译介尚在意识形态许可范围内进行，“文革”期间我国干脆就关闭了对外的文学翻译大门，将文学绝对排他的冷战思维发挥到了极致。 纯粹出于文学观念和观点的不同而导致的文学论争常常局限在文学的范围内，并不能对文学论争的双方构成任何现实的危险。而在冷战思维影响下的中国当代文学论争中，论争往往会上升到政治立场和思想立场的高度，继而导致论争中的一方因政治原因而非文学原因遭受批判。“十七年文学”、“文革文学”时期中的文学论争受冷战思维裹挟，常以批判为形式、以斗争为手段、以改造为目的，其目的就是不断发现、清理并去除文学中代表资产阶级、小资产阶级立场的“杂质”，不断使文学“纯化”，朝向无产阶级一体化文学的方向发展。文学论争不断区分“马克思主义”的和“非马克思主义”二元对立的文学因素，强化了中国化进程中的马克思主义在文学范畴内的“准确”表达。 “十七年”和“文革”时期发生了一系列文学批判。1951年对《武训传》的批判是建国以来文艺界第一场批判，毛泽东在社论中开门见山地指出：“《武训传》所提出的问题带有根本的性质 [ 18 ] ”，“这不是别的，就是资产阶级的反动观点 [ 19 ] ”，“出身于小资产阶级的文艺工作者对于已经死去和正在死亡的旧的东西还有千丝万缕的连(联)系，旧的思想文化在我们中间还有很大的影响 [ 20 ] 。”可见，批判的本质在于“最具当下针对性地完成社会主义政治思想的意识形态化思想澄清与统一工作 [ 6 ] ”。此后对俞平伯《红楼梦评传》的批判、对“胡风反革命集团”的清算、对丁玲、陈启霞、冯雪峰、艾青、罗烽等一大批“右派”分子的斗争都将文学意义上的纷争扩大到政治思想意义上的批判，从对文艺作品和文艺评论观点的论争深挖到政治立场上，也就从虚构的文学世界延伸到了现实世界，将文学问题引申至政治范畴内，最终以“打倒”论争的一方为目的和结果。这种以“斗争”为基本形态的冷战文学思维贯穿整个“十七年文学”和“文革文学”中。“文革”结束以来，文学的转型和边缘化趋势使文学领域内的论争受意识形态话语场的影响减弱，文学论争或争鸣的场域更多地移向民间，如90年代张承志和张炜等人与王蒙和王朔等人因对大众文化的不同态度和立场而发生的论争。论争的参与者首先不具有一定的意识形态背景，其次论争的主题也不涉及宏大的政治主题，因而成为“地道的民间行为 [ 21 ] ”。
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user: 5. 结语 冷战不仅对全球经济政治格局产生深远的、无法衡量的影响，同时也触及到文化领域。文学作为一个特殊的领域，不仅用文字记载了国家和民族甚至个人在冷战时期的经历、感受，也成为冷战双方开展意识形态斗争的直接战场。无论冷战是否继续，它都已经以难以磨灭的方式给文学打下了深刻的烙印。无论冷战是否继续，它所秉承的“绝对化的意识形态二元对立”的冷战思维也不可能短期内从文学中消弭。比如，世纪末高行健获诺贝尔文学奖引发了网民对诺贝尔奖评委们“臆想做新冷战的始作俑者 [ 22 ] ”的质问就是例证。 20世纪80、90年代以来，中国奉行“不结盟”的和平外交政策，在实质上走出了冷战的泥潭。90年代以来，当代文学呈现为国家意识形态文学、大众文学和精英文学“三分天下”的格局 [ 21 ] ，文学在主流意识形态框架中从宏大叙事的主题中突围，不断进行着文体实验和叙事实验，文学的私语化和个人化倾向明显。而大众文学在文坛上的异军突起，意味着越来越多的作家游离在作协体制外。他们受市场经济体制的主导，面向新生的市民阶层进行写作，文学的商业化、世俗化解构了文学的纯粹化、神圣化。文学已经进入一个多元共生的新局面。2012年文学评论家陈晓明评论莫言获得诺贝尔文学奖时认为：“过去西方承认的主要是中国的传统文化和古典文学，最多到现代，而对中国当代文化和当代文学一直存在抵触和偏见，通过莫言的获奖，西方将会有一个更加开放的姿态来接受当代中国 [ 23 ] 。”诚如斯言，“开放的姿态”才是消除文学东西方意识形态对抗的正确思维，而“开放的姿态”同样也是中国当代文学在文学范畴内开拓文学审美性、文学现代性，用文学自己的方式表达对当下的思考和对人生的思辨的良性思维。
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user: 摘 要 基于吴家园水库水体富营养化研究进程，本论文在动态建模过程中引入分布式函数来刻画总磷输入随季度变化的特征，构建了一类水体富营养化复杂动力系统，对所建系统进行了一定的理论分析与数值模拟，建立了该系统内平衡点渐近稳定的判断准则，模拟出总磷浓度和藻类种群密度动态变化趋势，剖析出总磷与藻类种群之间的相互作用机制，进而揭示总磷输入可控策略对水体富营养化状况和藻类水华的影响作用机理。这些研究工作为进一步预测吴家园水库营养盐动态演化趋势和探索吴家园水库藻类种群生长动态规律提供了一定的理论基础。 关键词 :动力系统，平衡点，稳定性，富营养化，总磷 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 目前，湖库水体富营养化及其浮游植物水华现象已是全世界共同面临的重大环境问题之一 [ 1 ] 。随着世界经济的快速发展与人口的急剧膨胀，水体富营养化引起的浮游植物水华问题更加突出，不仅导致水质恶化而丧失其功能，严重影响饮用水供水安全，还会引起水域生态系统失衡，进一步导致水体生物多样性下降 [ 2 ] 。就目前来说，亚热带湖库水体富营养化问题尤为突出，如温州吴家园水库分别在2012年10月和2014年8月发生过不同程度的藻类水华现象，导致大面积饮用水停水。因而，深入研究营养盐如何影响和驱动藻类种群生长动态变化问题变得至关重要。 湖库水体富营养化问题的主要危害是其引起的浮游植物水华使水体失去生态和使用功能，进一步导致一系列生态环境问题 [ 3 ] 。浮游植物水华爆发动态过程是在一定的营养、气候、水文条件和生态环境下藻类种群过度繁殖和聚集过程，是水体生态环境因子如TN、TP、温度、光照、pH、流速、风力、溶解氧等交互影响驱动过程 [ 4 ] 。论文 [ 5 ] 研究了光照强度、温度和营养盐如何影响滇池铜绿微囊藻生长动态变化趋势，结果揭示了滇池中总磷是限制藻类动态生长的主要因子，控制滇池水体富营养化应以控制总磷为主。论文 [ 6 ] 研究了温度、光照和磷酸盐脉冲输入对藻类生长动态演化机制的交互影响作用，解析了温度、光照和脉冲如何交互影响藻类种群生长动态机制。论文 [ 7 ] 研究了营养盐磷含量及不同温度如何动态影响铜绿微囊藻生长动态演化机制，研究结果较好地阐明了洋河水库铜绿微囊藻种群从早春到晚秋持续发生的主要原因。论文 [ 8 ] 研究了光照和磷的交互作用如何影响两种淡水藻类种群的生长动态演化趋势，研究结果表明光照和磷的交互作用严重影响铜绿微囊藻的生长动态变化机制。论文 [ 9 ] 研究了光和营养盐对浮游植物的快速生长繁殖的影响作用机制，研究结果明确了藻类种群生长比率的大小严重依赖于光和营养盐的供给情况。论文 [ 10 ] 探索了氮，磷，铁和硅等因素对5种海洋底栖硅藻生长动态的动态影响作用，剖析出氮，磷，铁和硅等因素对硅藻生长比率的影响规律。论文 [ 11 ] 研究了氮磷、温度等因素对亚热带浅水湖泊浮游植物空间组成和生物量变化趋势的影响作用，揭示了温度和总氮是影响浮游植物动态生长的关键因素。 最近几十年，国内外许多学者对湖库水体富营养化及其浮游植物水华现象做了大量研究工作，深入探析了各类因素在水体富营养化和浮游植物水华爆发动态过程中的影响驱动作用机制及其交互作用机制 [ 12 ] - [ 22 ] 。同时，随着我们对水库生态环境认识的加深，所要解决的水体富营养化问题和浮游植物水华问题日趋复杂，通过实验室试验等手段研究它们的动态演化问题能力的相对下降，在这种形势下复杂动力系统及其数值模拟技术成为了对复杂生态环境进行研究的一种重要的科学研究方法，它能够将理论分析、数据处理、实验研究和数值模拟的结果有机结合起来，并应用到具体的水库水体富营养化及其浮游植物水华现象中。最近十几年来，许多学者做了大量的研究工作 [ 23 ] - [ 30 ] ，并应用在其它各类领域，其中就包括水域生态系统。此外，各类因素对水体富营养化和浮游植物水华爆发的影响驱动机理具有非线性、随机性、突变性和积累性等特征，其中存在一些问题尚不明确，例如：如何剖析出关键影响生态环境因子对浮游植物水华爆发动态演化的影响驱动机制；如何解析各类因子在浮游植物水华爆发动态过程中的影响规律和特性等等。因此，很有必要通过建立复杂水体富营养化动态系统进行深入认识和全面解决关键生态环境因子对浮游植物水华爆发动态演化的影响驱动机理。
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user: 2. 动态建模 吴家园水库位于温州苍南县藻溪镇吴家园村，是苍南县第二大饮用水水库，年平均为60万人民群众提供清洁水源3300万立方米。但是在2014年9月9日爆发大规模藻类水华，一眼望去是绿油油的一片，被迫停止居民供水。同时，吴家园水库分别在2012年10月和2014年8月发生过不同程度的藻类水华现象。显而易见，该水库富营养化问题还是比较严峻得，严重制约了当地经济的发展与周边城镇人口饮水安全。 依据吴家园水库周边地区形势而知，吴家园水库营养盐的输入主要靠周边雨水的汇集为主，其它来源相对影响不大。同时对于淡水富营养化而说，总磷的浓度严重制约浮游植物生长动态趋势，所以预防与控制吴家园水库藻类水华爆发应以控制总磷为主。因此本论文在数学建模上给出下面的两个假设：(1) 总磷输入量是随着季度而变化的，其原因是温州苍南四个季度的下雨量有比较大的差异，根据四个季度 下雨量来估计总磷的输入量为 I i = { I 1 ，                 第 一 季 度 I 2 ，                 第 二 季 度 I 3 ，                 第 三 季 度 I 4 ，                   第 四 季 度 ，其中 I i ( i = 1 ， 2 ， 3 ， 4 ) 代表四个季度外界输入水库总磷的 平均浓度。(2) 假设温州吴家园水库还有一部分总磷来源其它地方，可以满足浮游植物(藻类)种群生长。但是如果没有四个季度的总磷输入量的摄入，浮游植物(藻类)种群将会随着一定的时间而走向灭绝，故假设 0 < r < m ，其中 r 代表藻类种群来自其它来源总磷的平均增长率， m 代表藻类种群平均死亡率。 基于上面的两个假设框架和营养盐与藻类种群之间的相互作用机制，本论文将建立一类基于吴家园水库的水体富营养化复杂动力系统，其数学模型可以表述如下： { d x ( t ) d t = I i − b x ( t ) − a x ( t ) y ( t ) c + x ( t ) d y ( t ) d t = r y ( t ) + a e x ( t ) y ( t ) c + x ( t ) − m y ( t ) (1) 其中 x ( t ) ， y ( t ) 分别代表在时间 t 时刻总磷的浓度(mg/L)和藻类种群的密度(10 8 个/L)， b 代表总磷的流失率， a 代表藻类种群对总磷的吸收率， c 表示半饱和常数， e 表示磷营养转化为藻类种群生长能量的转化率，所有参数取值都为正值。 在富营养化动态建模过程中，我们引入了一个季度分段式函数来表示总磷的输入量，进而刻画出吴家园水库总磷的实际流入情况与特点，并假设藻类种群生长严重依赖营养盐–总磷的限制，因而以此为基础，本论文主要探析总磷输入量怎样影响藻类种群生长动态变化趋势。