力学动态”文摘,第5卷,第2期,2009年1月25日

环境力学专辑(2)

 

本刊编辑:陈文  黄丹 

本期特约编辑:苟晓凡

江苏省南京市西康路1号河海大学工程力学系(邮编:210098)

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编者按:《力学动态 》文摘于每月10日和25日发送 ,免费订阅、自由退订。欢迎发布信息、交流体会、共享经验

编辑说明:本期“力学动态”文摘 为“环境力学”专辑(2)。本专辑得到了国内外专家和学者的大力支持,我们在此表示衷心的感谢。恳请读者批评指正。
 


本期目录:

 

     国内著名环境力学研究机构介绍

    ² 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室

     ◆ 环境力学相关综述
    ² 关于环境力学发展的状况

     ◆ 相关报道
    ² 中国科学G辑出版环境力学专辑

    ² 环境力学方面一篇论文获“第六届中国科协期刊优秀学术论文”三等奖
     ◆ 学术会议
    ² 中国力学学会学术大会2009 —— 第一届“分数阶动力学及应用”小型专题讨论会征文通知
     即时新闻
    ² 力学领域两项研究成果荣获2008年度国家自然科学奖
    ² 教育部学位中心全国力学学科2009年排名公布

    ² 有限元法先驱辛克维奇逝世

     招聘信息
    ² 河海大学工程力学系诚聘海内外杰出人才启事
 

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国内著名环境力学研究机构介绍
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兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室
 

兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室于2005年底获教育部批准建设,2006年5月教育部组织专家组通过实验室提出的建设报告,实验室从2006年正式进入建设期。2008年通过教育部重点实验室评估。为了提高西部灾害科学研究水平,促进区域经济协调发展,实验室结合我国西部地区的重大自然环境和地质灾害过程中的问题,以西部代表性自然灾害(风沙灾害、地质灾害、文物病害)为研究对象,以西部灾害发展演化过程中的力学机理为核心,研究并解决西部防灾减灾工程中遇到的重大环境力学问题,形成了学科特色鲜明、地域优势明显的研究方向,取得了一些卓有成效的研究成果。
    主要研究方向为:
    1. 风沙环境力学(研究中心主任:郑晓静)
    2. 西部地质灾害防治及其力学机理(研究中心主任:谌文武)
    3. 西部古遗址保护与加固的力学特性(研究中心主任:张虎元)
    4. 复杂力学系统的定量研究及仿真(研究中心主任:周又和)
    各研究方向的主要研究内容为:
    研究方向一:风沙环境力学
    1. 风沙电现象的机理、规律及其影响
    2. 多场耦合跨尺度风沙流及其风成地貌
    3. 防沙工程设计的力学评价模式
    研究方向二:西部地质灾害防治及其力学机理
    1. 边坡稳定性分析与滑坡动力过程
    2. 泥石流发生发展过程与防治工程
    3. 冻土的相变机制与土体水热力耦合机理
    研究方向三:西部古遗址保护与加固的力学特性
    1. 砂砾岩石窟保护加固工程的力学性能
    2. 土建筑遗址保护加固材料及力学特性
    3. 文物材料长时劣化过程的力学性能仿真
    研究方向四:复杂力学系统的定量研究及仿真
    1. 跨尺度力学系统的数值建模与计算
    2.复杂力学系统多场耦合非线性的计算方法
    3. 巨量计算的高性能并行计算

实验室不断提高运行和管理的整体水平,重视科学仪器设备对科学研究的作用,先后通过学校“211工程”、“985工程”建设经费建成了多功能环境风洞、购置了高速摄影系统、PIV系统等大型设备。成立了多功能环境风洞实验室、地质环境与结构安全实验室、民勤(甘肃)风沙野外观测站等基础设施。目前实验室科研用房面积达3500平方米,累计投入基础设施及设备购置费共2500多万元,拥有大中型实验设备及齐全的软硬件设备80余台,基本保障各类科研工作的顺利开展,部分设备在国内处于领先水平,初步建成了西部地区灾害与环境力学的重要研究平台。实验室现有固定人员45人,其中博士生导师9人、国家杰出青年科学基金获得者2人(其中1人为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授)、教授12人、副教授14人、实验技术人员6人;客座人员25人中,有中国工程院院士3人、海外杰出青年科学基金获得者1人、国际学者5人等等。实验室在近三年建设期间围绕主要研究方向,在风沙环境力学、地质灾害、文物古迹保护、多场耦合复杂系统与跨尺度力学等研究方向开展了大量研究,形成了鲜明的特色,取得了卓有成效的研究成果:近三年在国际著名地学与物理学术期刊上发表影响因子2.0以上的学术论文20余篇;承担与争取到国家973计划项目一级课题、国家自然科学基金重点项目与面上项目、科技部支撑计划项目、西部地质与文物保护项目等60多项,争取科研经费2000多万元。实验室在风沙环境力学和复杂力学系统的定量研究及仿真方面的研究已形成明显特色和优势;在断层岩工程性质、松动岩体特征、复杂地质条件下隧道修筑关键技术、滑坡泥石流地区公路修筑关键技术、土遗址和石遗址加固和修复方面新成了鲜明的西部特色,取得了一定的成果,得到同行专家的高度评价;同时实验室的研究结果已为西部地区的经济发展发挥了重要作用,具有明显的环境效益、社会效益和经济效益,为西部地区的科学研究与人才培养做出了突出贡献,推动了西北地区的经济发展。以兰州大学为第一合作单位、郑晓静为项目第二完成人、周又和教授为主要参加人的“中国北方沙漠化研究及其防治”项目获得2007年国家科学技术进步奖二等奖;由郑晓静、周又和教授主持完成的项目“电磁材料结构多场耦合非线性力学行为的理论研究”获得2008年国家自然科学奖二等奖;由周绪红教授主持的兰州大学为第二完成单位的“新型装配整体式楼盖体系的关键技术及其应用”获得2008年国家科学技术进步奖二等奖。不仅如此,由苟晓凡博士(郑晓静教授指导的博士生)、郑晓静教授、周又和教授的论文被IEEE应用超导委员会授予最佳贡献论文奖,即Van Duzer Prize,这是中国学者首次获得该奖,也是2007年度在IEEE Trans. Applied Superconductivity上发表的917篇学术论文中的唯一获奖论文。另外,韩文峰教授和谌文武教授等人主持的“岩体动力破坏机理及其在工程中的应用”获得天津市自然科学二等奖。

实验室将继续紧扣上述我国西部地区的环境与重大灾害中的基础课题,结合地质与土木工程,开展基础理论与应用研究,针对从微观研究到宏观研究的跨尺度科学问题,实现理论与工程应用相结合,同时为国家目标服务。今后五年的研究工作规划、预期目标和水平如下:
    1、针对风沙环境中的一系列关键科学问题,开展风沙流及沙尘暴的力学理论建模与仿真研究,主要涉及沙粒散体与流场的非线性耦合作用、沙粒-床面的碰撞过程、风沙地貌时空演化的非线性动力过程、以及从沙粒微米尺度到风沙地貌10千米尺度的跨尺度等基础科学问题;在实验方面,实现颗粒-床面随机碰撞、风沙流内输沙率、风场分布、风沙电场的高精度可控实验和野外观测;开展沙尘暴遥感测量的基本模型研究与防沙治沙工程的力学机理研究,为揭示沙漠化过程的物理机制与风沙灾害的防治和监测提供基础研究手段和研究结果。
    2、针对西部地区黄土特征的结构抗震,开展结构动力学基础上的动力强度、稳定性、破坏机理等研究,结合土木工程结构的工程应用研究结构抗震的加固原理与工程设计原理。在理论研究方面,主要针对土木工程结构大型复杂动力系统开展在随机载荷与强脉冲激励力作用下的高性能数值计算与仿真建模、动力强度与动力稳定性理论、结构寿命评估等开展应用基础研究。在工程应用方面,针对西部工程建设中的结构工程抗震与加固技术开展设计理论与安全评估研究,为西部地区的工程建设提供技术支撑。
    3、针对西部地区与工程建设和人民生活环境相关的滑坡、冻土冻融和泥石流等地质灾害,研究其发生条件和发展过程,加强其地质过程与力学基础研究,如滑坡的稳定性模式与高速动力学过程的仿真、泥石流动力学过程的散体力学与多相流模拟、冻土冻融相变过程机理及地基强度理论等。在工程应用方面,开展各灾害发生的地质条件特性研究,建立灾害预测预报及灾害评估系统,针对工程建设项目提出防范地质灾害的有效工程措施。在实现防治和减少西部地区地质灾害对工程建设和人身安全影响这一国家目标的同时,在揭示这些地质灾害的发生与发展规律的科学目标上将获得实质性进展,以提升我国在地质灾害防治方面的科学研究水平与应用水平。
    4、针对西部文物古迹保护,研究遗址文物保护所涉及的区域地质、构筑物工程地质条件、环境问题、建筑材料、工艺和技术等,瞄准世界前沿,重视学科交叉,集科研、技术开发与转化、服务咨询、信息、教育为一体,从宏观和微观上建立古遗址文物保护的模式,进而为古遗址文物保护的推广应用提供依据和指南。目前兰州大学文物保护中心是我国西部少有的文物古迹保护研究单位之一,其研究人员为本实验室在这一方向的主要骨干力量。通过多学科交叉的文物保护研究,在敦煌与古长城等在国际上具有影响的文物古迹保护方面建立有效的研究体系,成为国家文物保护事业的重要科研机构。
    5、通过西部自然灾害与环境力学的研究,拓展力学学科与地质工程的结合度,建成复杂力学系统研究与工程应用的中心,在保障揭示自然环境与重大灾害发生发展规律的基础上,促进力学学科的科学研究水平、扩展其应用范围;凝聚一支研究西部灾害与环境力学的高水平学术团队,通过高水平的科学研究来吸引和培养优秀人才,保持创新研究的活力;营造浓厚的学术氛围,造就多位学术造诣深厚、在国内外有一定影响力的学术带头人;将实验室建设成为西部地区灾害与环境力学的重要研究平台和人才培养基地,成为国家防灾减灾工程与研究的中心之一。

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环境力学相关综述
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关于环境力学发展的状况

郑晓静 黄宁

兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室

一、环境力学的形成与发展
        随着经济社会的不断快速发展,环境问题已经越来越引起了全球的高度重视。早在上世纪50年代,人们就已经开始察觉到了日益严重的环境问题,自1972年斯德哥尔摩人类环境会议(UNCHE)和1992年里约热内卢世界环境与发展大会(UNCED)召开以来,人类对环境问题的认识越来越深刻,已经逐渐达成共识,即环境问题是全人类的事业,无论发达国家还是发展中国家都应积极合作,各自承担保护和改善环境的责任;经济、社会发展必须坚持走可持续发展的道路,采取集约型经济发展的模式,不能走先污染,后治理的老路。
        所谓环境问题,主要指人类的生存环境包括:地圈、水圈、大气圈、生物圈中温、湿风以及成分缓慢或突然的变化,涉及气候、生态、污染和灾害等诸多方面的问题。所以,它无疑是同大气和水体运动及其所携带的物质迁移紧密相连的。环境力学的研究依托于环境流体力学的发展。从广义上讲,环境流体力学研究地表水、地下水、大气以及工程系统(如废水处理)里的流体运动。环境流体力学将流体力学与其它学科,如经典流体力学、土木工程水力学、气象学、海洋学、地球物理流体动力学、物理湖沼学和环境工程等学科紧密联系起来,是环境问题研究的最基本分析手段。
        早在1904年,Bjerknes在其数值天气预报的著作《从数学力学观点研究天气预报问题》中就将天气预报问题归结为控制大气动力和热力学方程组的初值问题;1922年,Richardson采用数值方法求解天气演化的动力学方程组,发表了后来被公认为数值天气预报开山之作的《用数值方法预报天气》一书;在风蚀研究中,现代风沙物理学研究的开创者和鼻祖Bagnold于1941年发表了《The Physics of Blown Sand and Desert Dune》,将流体力学概念和风洞实验方法成功地引入到对风沙运动的研究中。
        17世纪工业革命后,工业的形成和城市聚居引起了局部环境污染。二次大战以后,随着工业和经济迅速发展,不断发生一系列严重的环境污染事件,人类开始认识到保护环境的重要性,并着手进行研究,形成环境科学这门学科。20世纪60年代,发展工业引起的空气和水体污染日益严重,流体力学原理及研究方法被及时引入环境科学的研究中,研究空气和水中污染物的对流、扩散等,出现了工业流体力学,形成环境力学的雏形。之后,由于经济的飞速发展,环境问题变得愈来愈突出,环境的含义在不断的拓展,涉及到气候、生态、污染和灾害等诸多方面的问题。同时,人类对环境保护和治理的要求不断提高,需要对环境演化、人类活动对环境的影响进行更加细致的定量化了解。因此,在20世纪80年代,将同环境有关的力学问题分离出来,逐步形成环境力学这一新的分支学科。
        作为环境力学的一个分支,风沙环境力学的形成是与大气边界层理论的发展密不可分的。20世纪60年代,大气边界层理论主要研究地表以上1-2km、黏性影响不可忽略的大气边界层运动,70年代开始,由于湍流模式理论的发展,研究开始关注边界层的统计特性和湍涡结构。到了80年代,随着研究的深入,各种复杂下垫面如:地形、植被、风浪的大气边界层结构研究受到重视,有关微气象和大气污染物扩散的模拟也取得了较大的进展。风沙运动也随之逐步从实验观测和简单模型过渡到理论研究和定量模拟阶段,1991年,《Acta Machanica》 出版了有关风沙运动研究的专辑,成为风沙环境力学研究历史上的里程碑。在这部题为“风沙迁移”的专辑中的首篇文章“风沙运动研究的进展”中,总结了相关研究工作之后指出:“在风沙运动研究中已有的风沙运动定量化理论模型还远未达到对输沙率进行可靠预测的程度;同时还缺乏能够用于规范数学模型的有关风场和输沙率特征的可靠实时测量”。同时,该文还指出了风沙运动力学机理研究的方向与趋势。
二、环境力学的早期研究机构
        环境问题吸引了大批科学家投身于环境问题的研究中,并促成了多个相关研究组织的成立。如,澳大利亚最大的国家级科研机构——澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Canberra),于1971年成立了环境力学部(The Division of Environmental Mechanics),培养了大批风沙研究人才,如至今活跃于风蚀研究领域的国际知名风沙物理学专家Dr. Michael Raupach 于1979年加入该中心,并曾在1996年任该中心副主任。美国约翰霍布金斯大学(Johns Hopkings University)于1979年设立环境及应用流体力学中心(The Center for Environmental and Applied Fluid Mechanics),从事自然界及工业方面的范围广泛的流体流动问题的研究,包括空气污染、大气环流、海洋海岸工程、河流、地表水、地下水等诸多方面。七年后,美国斯坦福大学环境流体力学实验室(1986)(Environmental Fluid Mechanics Laboratory)成立,其研究方向主要是:自然流动中的湍流,能量系统的自然与被动对流,海洋与大气的能量与质量传输,海洋与大气边界层的中尺度现象,以及大气中区域与全球尺度的污染物的传输与混合。此外,美国麻省理工学院(MIT)于1992年将其原成立于1865年的具有近一百三十年历史的土木工程系更名为土木与环境工程系(Department of Civil and Environmental Engineering),并下设了The Parsons Laboratory for Environmental Science and Engineering,其主要研究领域除了水文地理学,水气候学,环境卫生,水生化学,环境生物学等,也包括环境流体力学。欧盟第5次研究与技术开发和示范框架项目(5th RTD Framework Programme)也于1992年下设了一个环境工程与力学中心(Centre for Environmental Engineering and Mechanics)。
        我国早在1989年就成立了中科院力学所环境流体力学研究室(主任:李家春院士),可以说,在环境力学方面的研究几乎于国际同步。该研究室针对经济发展、国土整治、能源开采、流域和海洋环境的治理与灾害防治,选择战略性、前瞻性和基础性的研究课题,为环境预测、评估、防治和控制提供科学与技术基础,为国家经济建设中的重大工程问题决策提供科学依据、优化方案和应用基础理论。
三、环境力学的快速发展
        近二十年来,由于环境问题所受到的普遍关注,环境力学在国际上取得了快速的发展,主要表现在:
        1) 环境流体力学课程的设置
        作为一门新兴交叉学科,为促进学科的融合和人才的培养,高校各个环境专业相继开设了环境流体力学的课程,如哈佛大学环境中心(Center for the Environment - Harvard University)开设《Environmental Hydrodynamics and Hydrology》课程:主要介绍水文原理与自然环境水的流体力学。内容主要包括水文循环、水预算、蒸发、降雨、渗透、雪融、流失,以及地下水、自由表面流动、边界层、渠道化、河流网络。描述湖泊、河流、河口中的传输、对流、冰冻、分层以及重力波。麻省理工学院土木工程与环境工程专业(Civil and Environmental Engineering)也开设《Advanced Fluid Dynamics of the Environment》课程。
        2) 与环境力学相关的主要出版物的增加
        自1953年伦敦的Methuen 出版社出版了Proudman J的《Dynamical Oceanography》专著以来,相关的专著和期刊不断增加,Pergamon,Springer,Mcgraw Hill Book Company,CRC Press,World Scientific,ASCE Publications ,Elsevier以及Cambridge University Press等国际著名出版社均有多个环境流体力学主题出版物出版。例如:Pergamon Press出版社出版的《Hydrodynamics of Oceans and Atmospheres》、《Mechanics of sediment transport》,《River Mechanics》,Mcgraw Hill Book Company于1980年出版社出版的《Turbulent Models for Environmental Problems[A]》,Springer-Verlag出版社分别于1993、1999和2002年出版的《Continuum Mechanics in Environmental Sciences and Geophysics》、《Environmental applications of mechanics and computer science》和《Computational Methods in Environmental Fluid Mechanics》,Cambridge University Press出版社于1994年出版的《Mechanics in the Earth and Environmental Sciences》,American Geophysical Union分别于2002和2003年出版的《Environmental mechanics》和《Environmental Mechanics: Water, Mass and Energy Transfer in the Biosphere》等。
        3) 大型国际会议中环境流体力学主题分会的设置
        随着国际交流的日益加强,各种国际大型学术会议频繁举行,为各个领域的研究人员提供了广阔的交流空间,成为获取最新信息,了解国际学术的最新动态,跟踪学术前沿的有效平台。近年来,力学领域的国际交流也显著增多,而且许多大型的国际力学会议中都设置了环境力学主题分会。如,由国际力学界级别最高的国际科技组织——国际理论与应用力学联盟(International Union of Theoretical and Applied Mechanics, IUTAM)组织的每四年召开一次的ICTAM(International Congress of Theoretical and Applied Mechanics)大会已经在全世界范围内成功举办22届,是IUTAM凝聚力学力量的重要方式,其影响力与日俱增。ICTAM 2004的大会开幕报告即为“空气与水之间的相互作用”,分会邀请报告“海洋环境及其对气候的影响”以及小型讨论会:“大气与海洋动力学”均是涉及到环境力学。在会议流体力学领域的26个主题中,有“环境流体动力学”、“多相流动”、“多孔介质流动”等多个讨论方向。于澳大利亚阿德莱德召开的ICTAM 2008中也设置了“Geophysical and environmental fluid dynamics”、“Geophysics and Ggeomechanics”和“Granular materials and flows”分会场,众多环境力学领域的研究人员在会议上报告了最新的研究工作动态,极大地促进了与各个学科的交流。此外,2008年在韩国KAIST举行的第十二届亚流会上也设置了“Environmental and natural fluid mechanics”和“Geophysical fluid mechanics”两个环境流体力学主题分会。
四、环境力学研究的特点与科学意义
        环境力学研究自然环境中以及人为因素造成的气候异常、自然灾害以及由此引发的环境污染和最终导致的生态恶化,定量化描述环境的演化过程和规律。自然环境中的流动介质大多都是多相多组分,其输运过程是非连续、非均匀,甚至是突发性的,影响因素极其复杂且往往互相耦合。环境问题研究的范围广,时空尺度跨越大(100-1010s,10-4-106m),且各种尺度之间存在非线性作用,产生多尺度现象。因此,环境力学问题本身的复杂介质、多相多组分、多过程耦合的特征显著。
        环境力学研究的学科交叉性明显,涉及到物理、化学、地球科学(大气,海洋,水文、地质,地理等)和生物科学(生化,植物生理,生态等)、工程科学(水利,海岸、能源、材料、控制等)以及农学(水土流失,农作物等)等之间的交叉。由于研究对象在空间上的开放性(不同于工业流动),物质的离散型和变质量特性以及测量手段的局限性等使得到目前为止无论在理论上的定量求解还是实验观测上都缺乏有效的研究方法。此外,环境问题的产生和恶化往往要经过一段较长时间的演化过程,需要较长的研究周期,条件艰苦,成为研究不利的客观条件。
        环境力学研究的特点,决定了研究中需要关注的重要科学问题。在国家需求层面,环境力学着重于解决影响社会和经济可持续发展的问题,如能源问题(风能,煤燃烧等)、资源问题(水、土流失与保持等)、环境保护与安全问题(污染、沙尘暴、泥石流等)以及与经济发展直接相关的问题(河口、交通)等。在引领科学前沿方面,环境力学主要针对复杂介质流动、输运过程中的新概念、新理论、新方法、新问题(多场多过程耦合、多尺度和跨尺度关联、非线性复杂动力系统),强调揭示机理和规律,提供理论和方法,优化防治措施和决策,促进力学学科发展。
五、我国现阶段环境力学研究的状况
        自80年代以来,随着环境问题的日益严重,国家对环境问题越来越重视,对环境力学研究的投入不断增加。据自然科学基金委(NSFC)力学处统计数字,截至2007年,已启动的环境力学重点项目有干旱半干旱地区环境地区治理的动力学过程(力学所,1999-2002)、自然环境中的多相多组分复杂流动研究(力学所,2004-2007)、风沙运动中的若干力学问题研究(兰州大学;北京师范大学,2006-2009)等。仅2001-2006的六年间,环境流体力学获得资助的面上项目已达19项,总资助经费558万元。基金委对环境力学研究的扶持力度不断加大,2005-2007年统计数字显示,环境力学申请的基金项数为40项,获批准12项,资助率达30%。另一方面,相对于其他力学研究领域比如生物力学来说,环境力学的申请项目总数少,批准数更少,这与国家需求和学科发展是极为不相称的。
        经过二十余年的积累,我国的环境力学研究已涉及了多个领域,如土壤侵蚀,河口海岸泥沙输运,海气相互作用,渗流,风沙运动,滑坡,泥石流,河流泥沙运动,水环境,水体污染,城市污染,并在各自领域取得了可喜的成果。在这一过程中,我国的力学学科研究人员积极参与到环境问题的研究中,研究队伍不断壮大,包括中国科学院力学研究所、兰州大学、武汉大学、清华大学、天津大学、上海大学、上海交通大学、西安交通大学、中山大学、北京林业大学、浙江大学、新疆大学、大连理工大学、中国科技大学、北京大学、重庆大学、北京师范大学、河海大学、暨南大学、广西大学、南京航空航天大学、内蒙古工业大学、内蒙古农业大学、中国水利水电科学研究院在内的多家大学和科研院所都成立了环境力学研究组。研究队伍在地域上分布范围广,但还需要进一步发展壮大,同时亟待形成特色和团队优势。
六、结束语
        我国环境力学专家李家春院士早在1998年就指出:力学的发展是一时一刻也离不开人类的生产实践活动的.如果说,在20世纪是航空、航天事业推动了力学的发展,那么,在21世纪,环境问题就是力学能够继续前进的最重要的推动力之一。可以肯定地说,环境力学无疑是力学学科的一个新的生长点.
        如今,十年过去了,环境力学研究在环境灾害机理研究、过程模拟、防治工程设计等方面都取得了可喜的成果,在与其它学科交叉结合的过程中积累了宝贵的经验,逐步形成了环境力学的理论框架,凝聚了研究力量,培养了大批人才。在未来的一段时期内,我们还需要通过建立研究基地、确定重点研究方向、争取学科升级、加强学术交流及宣传等一系列有效措施理顺学科结构框架、完善环境力学学科分类。同时,紧密结合国家经济建设过程中的重大环境问题,一方面推动环境保护和治理科学技术的发展;另一方面通过解决环境流动与输运模型建立与求解过程中的关键科学问题来促进环境力学自身的迅速发展,引领力学学科发展前沿。我们深信,在力学界同仁的共同努力下,环境力学在未来的世纪必将得到健康的发展,并为我国经济和社会的可持续发展做出应有的贡献。

 

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 相关报道
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中国科学G辑出版环境力学专辑

 

20世纪80年代以来, 随着经济的迅速发展, 们愈来愈认识到环境对社会和经济可持续发展的重要作用. 对环境问题的研究逐步走向精细化和定量化, 大量数据的积累要求模型化和数学化, 推动着环境科学由宏观向细观深入, 并且宏观与细观相结合. 力学在其发展过程中形成的分析、计算、实验相结合的学术风格, 十分有利于深化对环境问题中基本规律的认识. 如流体力学的边界层理论, 大大促进了大气动力学的研究, 使得天气预报成为可能; 强迫对流的研究, 发现了因旋转引起的风生环流的西部强化; 多相流的理论研究大大提高了河流泥沙输运、污染物扩散的定量化预测精度, 等等. 因此, 力学与环境科学的深入交叉和融合, 已是当今环境科学研究的重要趋势. 而力学与环境科学相结合形成的这一新兴学科——环境力学, 既是经济和社会可持续发展的重要需求, 也是力学学科一个新的重要的学科生长点。
        环境力学的学科内涵很广, 主要涉及大气环境、水环、岩土体环境、地球界面过程、环境灾害、环境多相流动, 以及理论建模、计算方法和实验技术等方面。
        近 20 年来, 环境力学在国际上得到了迅速发展, 我国的环境力学也基本保持着与国际研究同步发展的态势. 我国的力学研究人员积极参与环境问题研究, 在环境力学研究方面取得了可喜的成果. 如: 利用环境风洞和分层水槽, 实验研究大气或水体中的污染物对流扩散, 为核电厂设计、城市CBD(central business district)规划, 苏州河治理提供重要依据; 结合长江口航道整治, 珠江口治理, 研究河口非恒定水流与泥沙输运, 在河口海岸工程中发挥作用; 建立二维坡面产流、产沙动力学模型, 扩展到小流域, 分析侵蚀的影响因素, 给出土壤侵蚀临界坡度, 为西部干旱环境治理提供科学依据; 揭示风沙流中的沙粒带电量和风沙电场的基本规律及其对风沙流和无线电通讯的影响, 实现对风沙流和风成地貌发展过程和主要特征的理论预测, 为固沙工程结构提供设计依据; 研究了地球界面过程, 模拟了有植被的大气边界层, 分析结皮层对土壤水分运动影响及其生态效应; 通过湍流模拟, 获得波龄, 稳定度对海气交换系数的影响, 为气候模型参数化提供依据; 用涡动力学研究台风异常路径, 数值模拟台风浪、风暴潮灾害. 经过20余年的积累, 逐步形成了我国环境力学的基本框架, 凝聚了环境力学的研究队伍, 为我国可持续发展做出了贡献。
        21 世纪我国的环境力学研究应更加注重机理研究、规律分析与防治措施的有机地结合. 一方面强调其共性科学问题, 包括流动与输运的基本理论和方法; 气、液、固界面相互作用; 多相、多组分、多过程耦合; 以及环境力学中模型实验的尺度效应等. 另一方面, 瞄准西部和沿海经济开发、城市化进程, 以及重大工程中的实际问题: 包括西部干旱环境治理(土壤侵蚀、沙尘暴、荒漠化治理等); 河流、河口海岸泥沙、污染物输运及其对生态环境的影响规律; 城市空气污染; 以及重大环境灾害发生机理及预报(热带气旋, 洪水、水华、滑坡/泥石流、全球变暖)等。
        环境力学是一门新兴的交叉学科, 正处在发展和不断深化认识的阶段, 积极推动环境力学的发展是我国经济和社会可持续发展的重要需求, 也是科学工作者的重要责任, 不断通过深入研讨、交流、人才培养和卓有成效的工作, 促进环境力学的发展, 为我国的经济和社会可持续发展做出新的贡献。
        为了从一个侧面集中反映最近的相关研究进展, 《中国科学》G辑决定出版“环境力学”专题, 以便更多的科研工作者了解环境力学研究的最新成果. 专题得到许多专家学者的积极响应和踊跃投稿, 内容涉及对水、土、气、生等多方面的环境问题和相应灾害中的力学问题的研究. 经过组织有关专家认真审稿, 确定7篇论文先在本期发表. 其他录用稿件将安排在近期发表. 有关环境力学的研究工作, 将是《中国科学》G辑关注的重要内容之一, 我们希望通过专题这一形式, 更好地促进我国学者在这一领域的创新研究与学科发展, 并将继续支持和发表我国学者在环境力学领域的最新研究成果。
 

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环境力学方面一篇论文获“第六届中国科协期刊优秀学术论文”三等奖

 

      第六届中国科协期刊优秀学术论文评选结果日前揭晓,兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室学科带头人郑晓静教授、周又和教授发表于2003年第25卷第2期《力学与实践》上的题为“风沙运动研究中的若干关键力学问题” 的综述文章荣获“第六届中国科协期刊优秀学术论文”三等奖。
  中国科协期刊优秀学术论文评选活动旨在倡导和鼓励我国科技工作者在国内学术期刊发表高水平的学术论文,吸引国内外优秀作者投稿,提高我国科技期刊学术质量和水平。本届优秀学术论文是从122个全国学会推荐的论文中评选产生的,其中一等奖50篇,二等奖150篇,三等奖271篇。

 

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学术会议
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中国力学学会学术大会2009 —— 第一届“分数阶动力学及应用”小型专题讨论会征文通知

 

  中国力学学会将于2009年8月在郑州举行“中国力学学会学术大会‘2009”(祥见网页:http://www.cstam.org.cn/cctam2009/detail.asp?classid=2&id=192),届时我们将组织第一届“分数阶动力学及应用”专题讨论会(Mini-Symposium),专题讨论分数阶动力学的理论、算法及工程应用,主要包括(但不局限于):
1. 分数阶导数和分形导数微分方程的力学建模;
2. 软物质(复杂流体)流变和粘弹性的分数阶导数描述;
3. 分数阶振动和控制理论及应用;
4. 分数阶微分方程稳定性分析;
5. 分数阶傅里叶变换及应用;
6. 分数阶布朗运动和非马尔科夫过程及其应用;
7. Levy统计、伸展高斯分布、Tsallis分布等非高斯分布及其应用;
8. 频率依赖阻尼和耗散现象及其力学建模;
9. 反常扩散(例如,非Darcy律、非Fourier热传导、非牛顿粘性、非Fick扩散、非欧姆电子输运等);
10. 复杂网络动力学、标度律、幂率现象。
我们邀请您向本专题讨论会投稿。请于2009年4月1日前将摘要提交到以上的力学大会网址,同时通过电子邮件寄给讨论会的组织者,并请注明论文联系人(姓名、通讯地址、电话、传真、Email)。
“分数阶动力学及应用”小型专题讨论会组织人:


朱克勤:清华大学航天航空学院
电话:010-62772729
传真:010-62781824
邮编:100084
电邮:zhukq@tsinghua.edu.cn
Web:http://hy.tsinghua.edu.cn/teacher/person0.asp?id=32


陈文: 河海大学工程力学系
电话:025-83786873
传真: 025-83736860
邮编: 210098
电邮: chenwen@hhu.edu.cn
Web: http://em.hhu.edu.cn/chenwen


李常品:上海大学理学院
电话:021-66135655
传真: 021-66133292
邮编: 200444
电邮: lcp@shu.edu.cn
Web: http://www.scicol.shu.edu.cn/Portals/149/lichangpin1215145159.htm
 

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即时新闻
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力学领域两项研究成果荣获2008年度国家自然科学奖

 

近日,国家颁发了2008年度由国家自然科学奖评审委员会、国家技术发明奖评审委员会、国家科学技术进步奖评审委员会评审通过的建议授奖项目。其中力学领域两项研究成果荣获2008年度国家自然科学奖,分别是:
一、兰州大学郑晓静教授、周又和教授主持完成的“电磁材料结构多场耦合非线性力学行为的理论研究”项目获得国家自然科学二等奖。
二、中科院力学所魏悦广、王自强、陈少华三位研究员共同完成的科研成果“固体的微尺度塑性及微尺度断裂研究”项目获得国家自然科学二等奖。

 

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教育部学位中心全国力学学科2009年排名公布

 

  学科排名是指对研究生培养学科进行整体水平评估,并根据评估结果进行排名,又称“学科评估”。此项工作由教育部学位与研究生教育发展中心(简称:学位中心)组织,各高校和科研院所自愿申请参加。
  学位中心于2006年开展第二轮学科排名工作,共有331个单位的2369个一级学科自愿申请参加,参评学科数比第一轮增加了77%。第二轮81个一级学科分两批完成,其中第一批31个一级学科的排名已于2007年公布,第二批剩余50个一级学科的评估工作目前也已经完成。为方便读者查阅,现将第二轮评估排名按高校(前10名)和科研院所分别公布如下,并列名次按学校代码排列。全部排名可在学位中心网站上查询。

 

学校代码及名称

整体水平

排名

得分

10003 清华大学

1

99

10006 北京航空航天大学

2

89

10213 哈尔滨工业大学

3

87

10358 中国科学技术大学

4

86

10001 北京大学

5

85

10287 南京航空航天大学

10699 西北工业大学

10141 大连理工大学

8

84

10248 上海交通大学

9

83

10698 西安交通大学

10056 天津大学

11

79

10007 北京理工大学

12

78

10335 浙江大学

10247 同济大学

14

75

10561 华南理工大学

10008 北京科技大学

16

74

10280 上海大学

10487 华中科技大学

10610 四川大学

19

73

90002 国防科学技术大学

10286 东南大学

21

72

10294 河海大学

10004 北京交通大学

23

71

10497 武汉理工大学

10533 中南大学

10246 复旦大学

26

70

10288 南京理工大学

10611 重庆大学

10613 西南交通大学

10730 兰州大学

10217 哈尔滨工程大学

31

69

10486 武汉大学

10112 太原理工大学

33

68

10593 广西大学

34

67

10359 合肥工业大学

35

64

10429 青岛理工大学

10459 郑州大学

10142 沈阳工业大学

38

63

10110 中北大学

39

62

10140 辽宁大学

40

61

10488 武汉科技大学

网页链接:http://em.hhu.edu.cn/News_View.asp?NewsID=386


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有限元法先驱辛克维奇逝世

 

  著名的有限元法先驱辛克维奇于2009年1月2日逝世,享年89岁。辛克维奇(Olgierd Cecil Zienkiewicz, 1921年5月18日-2009年1月2日)诞生于英国,
在波兰接受小学和中学教育,在英国帝国理工学院获得学士、硕士和博士学位。
辛克维奇教授在有限元法的推广方面做出了巨大贡献。他的有限元方法著作是世界通行的标准教科书和参考书,一直在修订出版。辛克维奇教授在10多个国家获得荣誉学位,也是多个国家的科学院院士。辛克维奇教授于1998年当选为中国科学院外籍院士。
《力学动态》对辛克维奇教授的介绍:http://em.hhu.edu.cn/mechbrief/2008/200814.htm
维基百科的辛克维奇条目:http://en.wikipedia.org/wiki/Olgierd_Zienkiewicz
 

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 招聘信息
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河海大学工程力学系诚聘海内外杰出人才启事

 

河海大学(原华东水利学院)工程力学系创建于1959年,是学校历史最悠久的系科之一。现有工程力学国家重点学科、力学一级江苏省重点学科、国家工科基础课程(力学)教学基地,国家级力学实验教学示范中心、国家力学教学创新团队、国家精品课程、工程力学博士点、力学一级博士后流动站。为提高本学科的综合学术竞争力,建设好国家重点学科,现面向海内外公开招聘海内外杰出人才,具体招聘事宜如下:
一、招聘专业、方向
 

学科

专业、方向

流体力学

环境流体力学、计算流体力学、流变学、渗流

固体力学

实验力学、破坏力学、断裂与损伤

工程力学

计算力学与工程仿真、工程分析软件开发


二、招聘条件
1、具有博士学位、即将博士毕业或博士后出站,在本研究领域取得突出成绩。申请讲师岗位的基本要求是,在国际期刊上发表(或录用)至少1篇学术论文(SCI索引)或3篇学术论文(EI索引),有SCI期刊论文发表的申请者优先考虑。博士后申请副教授岗位的基本要求是2篇SCI或6篇EI索引学术期刊论文。
2、应聘教授岗位年龄一般在42岁以下,对于长江学者、杰出青年基金获得者等特别优秀的人才,年龄不限。应聘副教授岗位年龄一般在35岁以下,应聘讲师岗位年龄一般在32岁以下。
3、学风严谨,求真务实,素质优良,富有创新和团结协作精神。
三、工作条件及有关待遇
根据国家有关规定提供保险、工资和福利待遇,对于具有博士学位申请讲师岗位者,将提供购房补贴(20万元分期支付)。两年内提供租房补贴(每月800元)。三年内学校和学科给与科研配套经费5-15万元。
对于引进的教授,将按照学校有关规定,提供安家费、条件建设经费、购房补贴等;对于特别突出的优秀人才,相关待遇可以面议,详情可与我们联系。
四、联系方式
联系人:张子明
电 话:025-83786789
传 真:025-83736860
E-mail: ziming@hhu.edu.cn
联系地址:南京市西康路1号, 河海大学工程力学系
邮 编:210098
 

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结      束

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