土木工程与环境

土木工程与环境的若干了解

土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。

现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。但是有些负面问题却是我们不可以逃避的，环境问题是当前世界各国极为关注的问题，寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题。这也对土木工程提出了新的要求，应当予以足够的重视。人们在创造大量物质文明的时候，同时也污染了自然环境，破坏了生态平衡，为解决土木工程对环境污染所带来的问题，作为大一新生，我们必须首先了解环境与土木工程的若干问题，才能为我们日后有更大的作为做好准备。

首先，我国的土木工程有自己的特殊性。

“中国是世界上人口最多的国家，一项大资源被13亿一除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。由于我国是一个发展中国家，经济还不发达，基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求，所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中，都应考虑可持续发展。这些专业活动包括：建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设，海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。所以土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。

放眼世界，美国的现代化进程可谓先进，而现今资料表明：未来美国要投入16000亿美元来解决已建工程的不安全状态，譬如，氯离子所引发的建筑锈蚀等等。作为当代土木工程师，在传承前人辉煌成就的同时，也必须多多吸取已出事故的教训，在今后的工作中进行创新改良，实现可持续发展。

所以减少土木工程中对环境的污染，实质上就是我们要在土木工程中走可持续发展的道路，在查阅一些资料后，我觉得我们从以下几个方面来做。

（一）发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展

土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影响。因此，从建筑建成的一刻起，就要做好健康监测、修复和加固的准备。

随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。

结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。

通过发展结构健康监测与安全预警，在第一时间发现建筑可能出现的问题，及时进行修复与加固，既避免了可能出现的建筑事故，也基本解决了建筑过快老化损坏，不得不拆去重修的尴尬局面，及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费，实现建筑使用的可持续发展。

（二）合理利用自然资源，注重既有土木工程设施的再利用，实现可持续发展

“可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下，满足当前的需要”。

合理利用自然资源，则要在土木

工程的建设、使用和维护过程

中，土木工程师主动做到节能节

地，并最大限度地发挥既有土木

工程设施的作用。

比如，我们可以充分利用建

筑绿化，在夏季有效降低灰砖墙

表面温度，从而减少空调的使用

量；可以使用节能保温型的多孔

砖或复合墙体作为墙体材料，达

到冬季保温隔热的作用；还可以

太阳能、地下热能等新能源，减

少不可再生资源用量的减少。

另外，对既有建筑的再利用

也是可持续发展的重要手段之

一。这方面，上海已经取得不少

成功的经验：大量不用的厂房，

很多已经转变为展览厅、办公

楼、艺术家工作室等。这样的改

造再利用，既符合现代使用的要求，又节约了能源，避免了浪费，

不失为一种有效的办法。

（三）开发利用再生资源和绿色资源，实现可持续发展

世界上每年拆除的废旧混凝土，工程建设产生的废旧混凝土等均会产生巨量的建筑垃圾。我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4000

万吨，产生的废混凝未来能源——太阳能

土就有1360万吨，清运处理工作量大，环境污染严重。此外，我国是20年来世界水泥生产的第一大国，而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。 与其他材料相比，钢材和再生混凝土较为符合绿色建材的标准，应当大力发展这样的绿色建材。

例如：日本的爱知世博会，在材料方面，世博会的各种建筑材料表面上看很高档，但是很多都是废物利用。许多木版都是由建筑用木材废料加工而成，到处摆放的坐椅，是电视机壳粉碎后制成。丰田展馆内壁由回收的废纸加工而成，长久会场日本馆，既追求了人与自然和谐，也节约了经济开支，所使用的大部分钢材和木料，都可以回收利用。同时，竹壁的优越性在3到9月爱知的酷暑也显现无遗。竹子本身的性能大大降低了室内温度，空调的使用也明显减少。这一点给了我众多的思考：在建筑选材方面，在合适之处应用自然的可再生资源，节约开支的同时，也实现了生态与建筑的和谐可持续发展，何乐而不为呢？

另外，在日本爱

知世博会长久手会

场，茧状日本馆为

减少热负荷，利用

墙面绿化、生物降

解塑料材料和间伐

木材(森林中被砍

掉的细木材)实现

了环保功能。以“自

然的智慧”为主题

的爱知世博会，展

馆建设大量应用现

代科技成果，突出

环保性和功能性，

反映出人类对自然

美的孜孜追求。而

这，也应当是未来

土木工程师要学习和发展的方向。

但是，可持续发展，绝不是一味地追求节省，而是要寻求一种最合理的中间状态，既要保证建筑有足够的创意，也要追求完美的技术经济指标，以最少的投入获得最大的效益。我们依旧还是要创造经典，但是绝不能建立在挥霍金钱，建立在耗费更多的资源、能源的基础之上。现今，建筑世界已经进入到生态美学的时代，注重文化、生态、工程与环境之间的关系，注重人性化、节能与可持续发展，才是当代工程师的着眼方向。 茧状日本馆