2021年土木工程院士知名专家系列讲座 暨第十二届全国研究生暑期学校系列报道(三)

发布者:张洁琪发布时间:2021-07-28浏览次数:149

727日,暑期学校的结构与防灾、桥梁、岩土、力学、工程管理、市政与智能建造七个分会场,邀请了各领域的知名专家为来自于全国各地的研究生带来精彩的线上报告。

一、结构与防灾专题分会场纪实

在结构与防灾专题分会场,郁银泉总工带来了题为“我国建筑隔震技术的发展现状与研究新进展”的报告。郁银泉总工任职于中国建筑标准设计研究院有限公司,为全国工程勘察设计大师,中国钢结构协会副会长,住建部科学技术委员会超限高层建筑工程技术专业委员会副主任委员。主编了《高层民用建筑钢结构技术规程》《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》《装配式混凝土建筑技术标准》《装配式钢结构建筑技术标准》等国家标准。获得国家优秀工程设计奖银奖2项。

图一 郁银泉大师作报告

在报告中郁银泉大师从思想起源开始介绍隔震技术的发展历程,从不同角度解释隔震技术的力学原理,从地震灾害下的表现评价隔震技术的效果,从典型工程案例和国内最新研究进展等内容介绍隔震技术的现状及未来的发展方向。重点介绍了一种摩擦摆支座隔震建筑,并介绍了它的试验验证和实际工程应用。

图二 郁银泉大师讲解摩擦摆制作隔震建筑


郁银泉大师的报告和实际结合紧密。在报告的最后,针对目前隔震技术朝着高性能、可持续方向发展的趋势,大师号召同学们契合韧性城市的背景,积极为建设安全城市提供助力。

南京航空航天大学民航学院柯世堂教授带来题为“结构风工程概论与大型冷却塔抗风研究新进展”的报告。柯世堂教授为南京航空航天大学民航学院副院长,国家一级注册结构工程师,国家级高层次人才。研究方向为风工程与结构抗风,主持国家自然科学基金5项、国家重点研发计划课题1项和省部级科研项目7项,主持国家虚拟仿真实验教学项目和国家级一流课程各1项,承担国内外重大工程抗风课题30余项。

图三 柯世堂教授作报告


柯世堂教授首先简单介绍了结构风工程的基本知识,并对风灾案例进行了分析;然后对他课题组历时15年,在超大型冷却塔风荷载取值方法、结构风振分析理论和抗风优化设计技术三个方面取得的创新性成果进行了重点介绍;最后通过成果推广应用展示了我国超大型冷却塔抗风原创理论与设计技术的国际竞争力。

图四 柯世堂教授讲解风致作用机理


柯世堂教授的报告由浅入深,内容丰富详尽。柯老师对相关理论的介绍让学员们收获良多,他还特别提到他在冷却塔实地检测的事迹,让同学们纷纷感慨实践才是检验真理的唯一标准。

东南大学冯若强教授带来了题为“数字结构布局优化及数值风洞应用”的报告,作为东南大学土木工程学院教授,冯若强教授同时为教育部新世纪优秀人才,江苏省六大人才高峰,中国土木工程学会空间结构委员会委员,国际壳体与空间结构学会(IASSWG8(金属屋盖)和WG13(结构优化)组委员。他曾牵头获得江苏省科技进步二等奖1项,参加获得高等学校科技进步二等奖1项。主编中国标准化协会标准3本,参加国家、行业和协会标准10余本。从事大跨空间结构、数字结构、结构抗风、冷弯薄壁型钢房屋和箱式房屋的研究工作。完成北京大兴机场铝合金网壳和深圳大运会主体育场等多项重大工程项目的科研任务。

图五 冯若强教授作报告


在报告中,冯若强教授简单介绍了参数化设计的概念、基于NURBS的参数化建模技术和结构方案自动生成技术并展示了如何基于这些技术实现结构布局优化。然后又结合工程实例介绍了数值风洞技术应用和风雪数值模拟。

图六 冯若强教授作报告


冯若强教授的报告结合大量工程实例,让同学们对参数化设计的便捷性和广泛的适用性有了十分直观的了解。在报告的最后冯老师鼓励同学们在新时代积极主动学习先进的设计技术,将所学知识和新技术、新方法融合起来,成为新时代的复合型人才。

随后,东南大学的潘金龙教授带来了题为“3D打印混凝土智能建造技术及工程应用”的报告。潘金龙教授先后主持国家重点研发计划课题、国家973计划子课题、国家自然科学基金等项目三十余项。2009年获得Elsevier 2005-2009最佳论文引用奖, 2011年入选江苏省“六大人才高峰”计划(C类),现为国际混凝土及混凝土结构断裂力学协会会员、中国复合材料学会土木工程复合材料分会理事、中国建筑学会新材料及新型结构专业委员会委员、中国土木工程学会纤维混凝土委员会委员。

图七 潘金龙教授作报告


潘金龙教授首先介绍了3D打印混凝土以及其流变性能和可打印性的特点,还分析了不同种材料对3D打印混凝土材性的影响,接着重点介绍了3D打印混凝土的力学行为及本构关系。然后结合工程实际介绍了3D打印混凝土在实际工程中的应用,并结合实际工程指出了目前3D打印混凝土技术目前存在的问题和未来发展方向。

图八 潘金龙教授讲解3D打印混凝土


同学们对3D打印混凝土的层间粘结非常感兴趣,围绕这个话题提出了一系列问题,潘老师都耐心进行了回复。

下午的结构与防灾专题分会场,Sritawat Kitipornchai教授首先为学员们带来了题为“Using tension member as bracing”的报告。Sritawat Kitipornchai为澳大利亚昆士兰大学土木工程学院教授,澳大利亚技术科学与工程院(ATSE)和欧洲艺术与科学院(EASA)院士,国际著名结构工程和固体力学领域知名学者。清华大学、北京交通大学和同济大学等学校名誉教授。 国际结构工程领域顶级期刊 Engineering Structures主编,多年全球高被引科学家。Kitipornchai教授研究方向包括结构稳定性、钢结构、输电塔、计算力学、先进复合材料和智能材料。

图九 Sritawat Kitipornchai教授作报告


在报告中,Kitipornchai教授开门见山,用一根橡皮筋和几根小木棍揭示了如何用受拉构件做支撑,然后简单介绍了背后的原理,并介绍了相关的试验。接着拓展到了3D交叉支撑,并提到了这种支撑可用于加固输电塔架,展示了相关的试验数据,证明了这种支撑可以有效提高输电塔架承载能力。最后介绍了3D交叉支撑在实际工程中的应用。

图十 Sritawat Kitipornchai教授演示用受拉构件做支撑


Kitipornchai教授的报告生动形象,学员们在提问环节展现了极大的积极性。学员们对这种支撑的连接方式以及破坏形式十分感兴趣,Kitipornchai教授一一回答了大家的疑惑。

图十一 Sritawat Kitipornchai教授与学员互动


解兆谦教授带来题为“可延展结构柔性化、一体化、集成化的新型设计方法及理论研究”的报告。解兆谦教授任职于大连理工大学。为国家级青年人才项目获得者,辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。研究工作主要聚焦于柔性电子的创新性力学设计、理论及其在健康监测领域的应用,在国际主流期刊上发表论文70余篇,研究工作多次受到NatureScienceScienceDailyUS newsCNN等专业期刊及媒体的报道。基于柔性天线设计研究工作,2021Expertscape网站认定为无线技术领域世界级专家(排名第一)。


图十二 解兆谦教授作报告


在报告中解兆谦教授从结构力学设计、能量传输、信息传递和控制方式等方面介绍所研发的用于VR/AR的皮肤可集成触觉界面。通过近场通讯技术实现了柔性触觉界面无线驱动和时空可编程控制,实现了基于谐振增强的微型低功耗触觉致动器阵列的多种震动模式,开辟了崭新的人体与外部世界的沟通渠道。最后,解兆谦教授进一步探讨此触觉界面在社交媒体、游戏娱乐和健康医疗等方面的应用案例和前景。

解兆谦教授的报告内容新颖,虽然研究主要针对人体健康,但其中涉及到的一些力学知识和健康检测的思路仍可被土木专业的同学沿用,为学员们开阔了视野。

二、桥梁专题分会场纪实

在桥梁专题分会场,东南大学交通规划设计研究院院长丁建明教授带来了题为“跨越的风景—景观桥梁“四维”创新理论与实践”的报告。

丁教授提出景观桥梁的创新包括三个阶段:学习模仿、理解提高和自主创新。其中学习模仿是基础,理解提高是升华,自主创新是突破,形成了景观桥梁“四维”创新理念,包括结构表现、建筑文化、环境协调和多元体验。报告中,丁教授分别在四个维度列举了大量的实例向学员们展示了景观桥梁创新设计的理念,展现了美术、艺术、科学和技术之间的相辅相成和相互促进。

图十三 丁建明教授作学术报告

丁教授的报告图文结合,引人入胜,吸引了包括高校教师、设计院工程师及硕博士生学员等在线互动并开展了热烈讨论,丁教授针对学员们提出的问题进行了细致和耐心的解答,学员们收获颇丰。

图十四 丁建明教授和学员交流


随后,同济大学土木工程学院徐栋教授带来了题为“化梁为板的精细化路径—基于板元的桥梁分析与配筋设计方法”的报告。

徐栋教授是2018公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的主要参编人员之一,研究成果“基于板元的桥梁分析理论”被编入新桥规。本次讲座徐教授从工程实例出发,介绍了板元分析方法在桥梁工程中运用的可行性与适用范围,并详细阐述了板元方法的主要研究过程以及板元方法在配筋设计方面的应用。徐教授指出,板元方法能在裂缝宽度计算、弯剪扭相互作用以及精细化设计方法方面弥补梁元设计法的不足。徐教授的精彩报告引起了学员们的热烈讨论,针对学员们的问题,徐教授给予了细致和耐心解答。

图十五 徐栋教授作报告



下午,苏黎世瑞士联邦理工学院的Walter Kaufmann教授带来了题为“Conceptual bridge design: A multi-faceted task”的精彩报告,从设计准则、结构效率、桥梁美学、总体设计等四个方面向学员们介绍了桥梁概念设计的有关知识。

Kaufmann教授首先对桥梁设计准则中的安全性、适用性、耐久性、经济性等要素给出了独特见解;接着结合工程实例介绍了梁式桥,悬索桥等多种桥型的结构效能;在美学部分,介绍了如何通过合理调整高跨比、桥梁净空、线性等因素提高梁桥的美观,同时指出桥墩布局、桥台样式都是影响桥梁美观的重要因素。随后,结合工程实例,介绍了桥梁设计中全局把控的重要性。Kaufmann教授的报告内容充实,讲解生动形象,引起了广大学员的浓厚兴趣,开拓了视野。在交流环节,Kaufmann教授对学员们提出的问题进行了耐心细致的解答,学员们认真聆听,深得启发,获益匪浅。

图十六 Kaufmann教授作学术报告

图十七 Kaufmann教授和学员互动交流


三、岩土专题分会场纪实

在岩土专题分会场,学员们迎来了4场精彩纷呈的讲座——赵文教授的“国内外地铁建设技术进展”、胡大伟教授的“深部岩石THMC耦合机理及其工程应用”、潘鹏志教授的“工程岩体破裂过程局部化分析方法和CASRock软件研发与应用”以及邓文教授的“地球深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论”。

东北大学岩土与隧道工程研究所赵文教授带来“国内外地铁建设技术进展”讲座,由东南大学邓文教授主持。赵文教授先通过介绍国内外地铁建设现状对地铁建设的主要内容、技术难点以及发展现状进行了总结;随后简单系统梳理了国内外地铁建设技术的发展历程;紧接着赵文教授介绍了几种地下工程常用新型材料,如碳中和混凝土和超高性能混凝土;然后详细介绍了暗挖工法和管幕工法两种地铁施工的工法,并对未来地铁建设作了科学的预测和展望。赵教授精彩的讲解向参会人员展开了一幅地铁建设的美丽画卷,发人深思。听完赵教授的讲座,学员们积极参与互动,提出自己的疑惑,并与赵文教授进行了深入的学术交流。

图十八 东北大学岩土与隧道工程研究所赵文教授作专题报告


中国科学院武汉岩土力学研究所胡大伟教授带来了关于“深部岩石THMC耦合机理及其工程应用”的讲座,胡教授先从“深地战略是国家重大需求”这一时代背景出发,结合深部岩石工程研究面临的技术难题,指出深部岩土工程研究的必要性和迫切性;随后介绍了高温高应力岩石力学的主要特性;紧接着胡教授详细介绍了天然裂缝激活机理与分析,得出了“卸载诱导的峰值滑移速率显著大于注水”、“压裂以及后期运行引起的断层滑移速率均处于天然断层滑移范围内”等结论;然后胡教授为学员们介绍了岩石裂缝的对流换热特性,并提出了一种裂缝对流换热系数新测试方法;最后胡教授系统讲解了岩石THMC长时耦合机理。胡教授的讲座鞭辟入里,为全体参会人员带来了一场难忘的讲座。讲座结束不久,诸多参会人员提出了自己的疑问并与胡教授进行了学术探讨和交流。


图十九 中国科学院武汉岩土力学研究所胡大伟教授作专题报告


图二十 胡大伟教授与学生进行学术交流

下午第一场,由中国科学院武汉岩土力学研究所的潘鹏志教授带来 “工程岩体破裂过程局部化分析方法和CASRock软件研发与应用”的讲座。潘教授先点明CASRock工程软件研发的背景,指出拥有自主研发的工程数值软件意义重大;随后详细地介绍了工程岩体破裂过程局部化分析方法,主要包括岩体离散、元胞材料性质表征、元胞力学特征描述、元胞状态更新以及破坏局部化描述;接着潘教授向学员们介绍了工程岩体破裂过程分析软件CASRock,并结合实例应用证明了该工程软件的可靠性、创新型和实用性;最后潘教授指出了在自主研发工程数值软件的道路上,任重而道远。潘教授的讲解引人入胜,将工程数值软件研发的过程系统地展现在全体学员眼前,令人印象深刻。

图二十一 中国科学院武汉岩土力学研究所潘鹏志教授作专题报告


最后,由东南大学土木工程学院桥隧与地下工程系邓文教授作“地球深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论”讲座,内容包括地震波-多相流耦合响应、多相流微尺度关键非稳态过程以及温度应力下裂隙的凸起破坏。在地震波-多相流耦合响应部分,邓文教授介绍了多相流震动响应的基本机理以及相应的试验验证;随后,邓文教授介绍了多相流微尺度关键非稳态过程的主要内容,包括共振响应、Haines跳跃和卡断现象;接着邓文教授详细讲解了温度应力下裂隙的凸起破坏;最后邓文教授和全体参会人员分享了自己的科研心得和体会,并与李建春教授和多位参会学生进行了学术交流和探讨。邓文教授的讲座循序渐进,很好地启发了全体参会人员。


图二十二 东南大学土木工程学院桥隧与地下工程系邓文教授作专题报告


四、力学专题分会场纪实

在力学专题分会场,上午,西北工业大学索涛教授带来了题为“飞机结构设计中的冲击动力学问题——以鸟撞设计为例”的报告,报告由工程力学系何小元教授主持。索教授从莱特兄弟实现人类动力学飞行的历史讲起,列举了从飞机发明以来历史上种种鸟撞事故的例子,突出了鸟撞事故在人类航空事业发展中发生次数之频繁、对人生命安全危害之严重、造成的经济财产损失之巨大。针对鸟撞事故的飞机结构设计问题,索教授首先介绍了其团队所采用的基于积木式方法的设计理念,提出了从元件级到单元级再到部件级最终到结构级,这样一种层层递进逐层深入的科学设计方法。

图二十三 索涛教授作报告


之后,索教授逐级展开,详细介绍了团队多年来在各级设计环节所积累的宝贵研究成果和大量扎实可靠的实验结论。索教授认为,鸟体、结构材料以及连接的动态变形和失效必须采用合理的本构描述,并实验确定参数。最后,索教授展示了其团队研发的基于鸟体动能疏导的新抗鸟撞飞机结构,该结构在显著提高抗鸟撞能力的同时,还能有效减轻结构重量。索教授的专利成果已经逐步应用于国内外多款商用或民用飞机,真正实现了高精尖技术产学研的一体化。

下午,第一场报告由华南理工大学蒋震宇教授主讲,报告的题目为“图像特征辅助的数字图像和体图像相关法及其并行计算实现”,报告由工程力学系杨福俊教授主持。蒋老师首先举例多个复杂极端场景下数字图像相关测量方法的实际应用,彰显了数字图像相关方法相比传统测量方法的诸多独特优势,让现场的学员深入体会到了该方法的优越性。然后,蒋老师提出了数字图像相关方法在理论和技术方面发展所面临的三大挑战,他指出在测量精度方面追求更小的系统误差和随机误差,在适应性方面希望技术具备处理多种复杂大变形的能力,同时希望算法有更高的计算效率,能够满足大数据量或实时测量的需求。

图二十四 蒋震宇教授作报告


随后,蒋老师紧紧围绕这三个目标,详细介绍了其团队的研究工作。在精度提高和增强适应性方面,蒋老师采用灰度匹配(IC-GN算法)和特征匹配(SIFT算法)相结合,使得DIC/DVC方法兼具高精度和强适应性。在算法效率提升方面,蒋老师引入GPU加速技术,在保持高精度和高分辨率的条件下实现了超高速DIC/DVC技术,为实施更加复杂精巧的策略提供了充足算力。蒋老师所提出的DIC/DVC方法有望成为新的行业标准。现场同学都对蒋老师的工作展现出极大兴趣,并展开了讨论,收获颇丰。

第二场报告由江苏大学刘金兴教授主讲,报告的题目为“力学超材料概述及其联系介质建模的思考”,报告由工程力学系糜长稳教授主持。刘老师先是详细介绍了了多种超材料的特性和应用,负泊松比、热缩冷胀、压扭耦合等“反常”的超材料特性引发了与会同学的极大兴趣。刘老师接着介绍了国内外对超材料性能和应用的研究现状,并引出了自己关于点阵超材料连续介质建模的几点思考。

图二十五 刘金兴教授作报告


刘老师先是将点阵超材料自身的特性与微极连续理论的适用范围联系起来,论证了采用微极模型来对点阵超材料进行分析和建模的必要性,紧接着向大家介绍了模型中转动自由度与传统弹性力学模型中的显著差异,并将超材料的性质利用微极连续理论抽象成元胞的本构关系。之后,刘老师展示了这种对超材料进行本构分析的方法在二维手性点阵和复杂Bravais格子两种情形下的应用。刘老师的研究工作背景新颖、理论深入,具有很强的时代特点和力学味道,引发了同学们踊跃的提问和讨论,大家都在本次讲座中受到了启发,收获了知识。


五、工程管理专题分会场纪实

在工程管理专题分会场,上午的主讲专家有美国伍斯特理工大学Joseph Sarkis 教授和密歇根州立大学赵冬教授。Joseph Sarkis 教授的题目为“Sustainable supply chain and circular economy lessons from the COVID-19 pandemicclimate and carbon implications2019冠状病毒病大流行对可持续供应链和循环经济的启示:气候和“碳”的影响)”。新冠疫情给世界带来的影响是多方面的,本次报告从新冠疫情对气候和“碳”的影响角度出发对供应链相关的研究进行报告。

图二十六 Sarkis教授作报告


 Sarkis老师首先介绍现代供应链的概念和内容、全球环境及可持续发展的重要性等基本情况,之后开始详细介绍能源供应链的具体内容,包括影响流程和机制。在能源供应链的基础上,Sarkis老师开始详细讲解循环经济在全球的供应链流程。最后,Sarkis老师就数字化和可持续发展话题引出来自阿拉巴马大学的Zhu老师进行报告,Zhu老师首先介绍信息技术对不同行业影响,之后从设计、采购和生产三个环节介绍传统的绿色信息系统与可持续的研究包括行政支持系统、决策支持系统和管理支持系统等,然后介绍可持续性能的测量与评估,在这基础上,详细介绍区块链在循环经济中的性能表现和测量方法。Zhu老师报告环境最后就新兴技术如物联网对可持续发展的研究进行展开讨论。

图二十七 Zhu Qingyun教授作报告


报告最后,Sarkis老师就新冠疫情话题提出数字化等技术对供应链和可持续的研究带来怎样的影响这一问题进行了几点思考,并就新冠疫情对未来供应链研究带来的影响进行总结。

 Sarkis老师的报告由丰富生动、引人入胜,极大地扩宽了学员们研究视野。学员们提出的关于新兴技术在供应链研究中的应用指导等问题,Sarkis老师和Zhu老师结合自己的研究经历给予了耐心解答,学员们收获颇丰。

随后由赵冬教授带来题为“Human-building integration in smart buildings and cities: energy, housing, and behavior(智能建筑和城市中的人与建筑融合:能源、住房和行为)”的报告。智能建筑与人机交互作为建筑领域近几年的研究热点,一直是大家的重点关注话题。

图二十八 赵冬教授作报告


赵老师的开场由《头号玩家》电影剪辑视频引入这次关于智能建筑与人的报告话题,在此基础上,赵老师首先介绍大数据与人信息之间的关系,从智能移动、智能教育、智能生活和智能经济等方面进行展开,从人机交感游戏的切入,介绍智慧城市与人之间的关系。之后介绍第一个研究话题能源与绿色建筑之间的研究,在明确能源与建筑之间的关系后,赵老师就住房负担能力方面对建筑进行展开研究报告,主要内容有住房能源评价模型和方法、收入模型、节能技术经济评价等。赵老师在针对自己在住房方面的研究进行总结时,引出第二个研究话题智慧城市与人的有机融合的研究。首先明确人在智慧城市中的作用,以及个体的独特性在智慧城市中的引导作用。在报告最后,赵老师就人机工程提出技术适应人的“因人制宜”的观点来总结这次报告。

图二十九 赵冬教授作报告


赵老师的报告内容活泼生动、通俗易懂、丰富多彩。在汇报最后,赵老师就学员们提出的关于数据获取、数据建模方面的问题结合自己的研究过程进行回答,学员们受益匪浅。


下午两点,李启明教授为学员们带来了关于“智能建造实施路径与政策保障:江苏方案”的报告。国家有十四五规划,各省各行业也有各自的十四五规划。本次报告主题围绕江苏方案进行展开。

图三十 李启明教授作报告


首先,李老师在回顾历年的江苏省规划的基础上,就《江苏省建筑业“十四五”发展规划研究》进行展开介绍。之后李老师对智能建造这一主题进行国内外现状详细讲解,明确智能建造与建筑工业化协同发展这一核心主题。李老师围绕智能建造:江苏方案这一研究,从研究框架、江苏发展调研分析与案例征集、智能技术和智能产品应用情况、行业产业体系、行业互联网平台等,并对未来智能技术在建筑领域的应用如建筑机器人等进行详细的介绍,展示智能技术给建筑业带来的变革和影响。最后李老师对智慧工地的体系架构进行介绍,展示智能建造所需要的基本技术,并提出智能建造专业的人才要求。李老师的报告内容丰富多彩、逻辑严谨。极大地扩宽了学员们的视野。

图三十一 李启明教授讲解智能建造实施路径


随后由房霆宸总监带来题为“高大建筑数字化建造与智能化控制技术研究”的报告。

图三十二 房霆宸总监作报告


房老师首先就数字化建造发展背景展示介绍,之后对数字化施工技术研究进行展开介绍,如数字化塔吊规划和施工电梯规划。房总监还详细讲解了施工准备、现场勘测、超高泵送、深坑开挖等环节中虚拟仿真建造技术的作用。房总监对上海建工所承建的上海中心大厦、上海迪士尼乐园、宁波中心等大量数字化建造代表性工程进行实践经验等介绍,并着重介绍承担的数字化、智能化相关的国家和省部级科研项目研究成果,重点阐述了数字化建造分析方法、数字化虚拟仿真建造、数字化施工控制、数字化协同管理等数字化建造关键技术研究与应用重点,同时探索了工程建设全过程智能化建造新模式,可为业内同行开展相关研究与应用工作提供参考和借鉴。房总监的报告系统全面,内容丰富。学员们获益甚多。

六、市政专题分会场纪实

在市政专题分会场,首先由普渡大学的Chad T. Jafvert教授为我们带来主题为“Converging Technologies for Environmental Assessment and Protection: Cases Study Examples Featuring Research in Peru and Kenya”的精彩报告。

Jafvert教授首先向我们介绍了普渡大学的基本情况,随后通过引入欧洲的文艺复兴时期的介绍,向我们展现新时代人才具备跨学科知识的重要性,引起我们极大的兴趣和共鸣。接着Jafvert教授介绍了基于现实世界问题的、在秘鲁和肯尼亚的研究项目,向我们分别展示了秘鲁和肯尼亚的地理位置、当地水质情况、实施的项目内容、取得的成果以及团队成员情况。研究团队在秘鲁南部地区安装自动采样器和传感器,传感器的数据通过手机连接实时获取,来监测南部河流中重金属浓度。在肯尼亚,教授及其团队成员设计的砂滤器可用来改善肯尼亚农村学校的饮用水质量,经过一系列的测试发现,使用生物砂过滤器后水质得到明显改善,该砂滤器也在哥伦比亚以及我国的青海地区得到了推广。

报告的最后同学也踊跃发言,对汇报中的porous plate、肯尼亚地区金属问题如何解决等内容向教授提问, Jafvert教授也热情的向我们展示了砂滤器实物。这场精彩的报告不仅让我们深入了解秘鲁和肯尼亚地区的水质情况和应对策略,更重要的是我们体会到了教授带给我们的人生启示“If you know your things in your filed , but also in other fields, that is great !”,这也将激励着我们不断学习其他领域的知识、不断努力向前!

图三十三 Chad T. Jafvert教授作报告


随后由里贾纳大学的薛锦凯教授在做了题为“The latest understanding of microplastics in drinking water treatment”的报告。微塑料是一个被广泛讨论的热点问题,但在饮用水处理中的研究并不充分。与“白色污染”塑料相比,微塑料的危害体现在其微小的颗粒直径上,这也是微塑料比一般不可降解塑料对环境危害更大的原因,所以这个报告对我们来说意义重大。

薛锦凯教授首先简单的给大家介绍了里贾纳大学,该校与中国有着悠久的合作历史。随后介绍了微塑料的背景以及在饮用水处理系统中的微塑料,其中微塑料主要分为primary microplasticssecondary microplastics。接着,薛教授讲解了饮用水处理过程中微塑料的去除方法,展示了两种主要的饮用水处理工艺,然后对应用最广泛的混凝-絮凝法进行了讲解,并对该过程中不同粒径的微塑料的去除情况以及微塑料颗粒产生的影响进行了定性的解释。随后,介绍了颗粒活性炭过滤、膜过滤、臭氧氧化等其他去除微塑料的方法。现有的饮用水处理工艺可以去除大部分的微塑料,但还需要更多的研究。

讲座结束后,学生们向薛教授提出了一些问题,如“国内外是否有饮用水微塑料处理的强制性标准”等。薛教授认真、耐心地回答了问题。通过这场讲座,同学们对于饮用水处理过程中微塑料的去除有了全新的了解。


图三十四 薛锦凯教授作报告


下午,市政专题分会场为学员们准备了两场报告,主讲专家分别是:牛津大学的Xiaoyan Zhou研究员和新加坡国立大学的田海林研究员。牛津大学的Xiaoyan Zhou研究员汇报的主题是“Environmental Risks and Power Projects Suspension”

周博士首先用图和表的形式向我们展示了中国企业在海外发电项目的投资情况,阐述研究的目的是为了追踪中国企业在煤炭、水力发电、风能等发电技术领域的海外投资分布,比较已停产和已投产电厂在位置、规模、技术类型等方面的差异,并进一步探讨暂停项目背后的环境风险因素,给出投资建议。随后通过对不同年份暂停的中国海外电厂进行分析,表明煤炭和水电的投资失败率高于太阳能和风能。周博士进一步通过案例研究和实证分析确定了水电和煤炭项目相关的具体环境风险,表明污染和气候变化影响是煤炭工程受阻的主要原因。

在报告的最后,虽然同学们对金融学的知识了解甚少,但是还是基于对所作报告的兴趣提出了西方环境政策和中国环境政策有何不同之处、公共政策是如何影响最终的经济决策等问题,周博士耐心的解答同学们的问题,并推荐相关网站供同学思考学习。周博士将环境和金融有机的联系在一起,突出能源转型中金融的作用,拓展了我们知识面,也激励着我们学习其他领域的知识。

图三十五 Xiaoyan Zhou博士作报告


接着新加坡国立大学的田海林研究员汇报了题为“Organic solid waste treatment via anaerobic digestion: theory, application, environmental impacts”的报告。厌氧消化技术(AD)可实现废物污染防治和综合利用的双重目标,是有机固体废物处理处置的发展趋势。能源(以沼气的形式)和生物活性(以消化液的形式)通常通过AD技术回收,因此厌氧消化技术的重要性不言而喻。

首先,田海林研究员简要介绍了厌氧消化过程,厌氧消化实际上是一个生态平衡系统,在厌氧消化这样一个生态环境中,不同种类、不同功能的微生物共同生活,相互依赖,相互制衡。然后介绍了厌氧消化中氨的抑制作用,氨的抑制作用是一个关键的挑战,并对富含蛋白质/尿素的废物中存在高浓度的氨进行厌氧消化也做了充分的解释。然后,田海林研究员讨论了AD的一些其他应用,阐述了食物垃圾的厌氧消化可以通过添加剂来促进。最后,由于近年来生命周期评估(LCA)作为评价过程/产品在整个生命周期内的环境可持续性的标准和科学工具受到越来越多的关注,田海林研究员也分享了一个关于LCAAD中应用的案例,对食物垃圾的厌氧消化做一个生命周期评估。

汇报结束后,学生们向田博士提出了一些问题,如“如何看待厌氧发酵中的产乙酸和产甲烷、厌氧处理厨余垃圾的时候油脂怎么处理”等问题。田博士结合自己的研究经历和新加坡实地情况给予了耐心解答,学员们收获颇丰。(文:臧凌)

图三十六 田海林研究员作报告


七、智能建造专题分会场纪实

在智能建造专题分会场,共有两场报告,主讲专家分别为:美国Bentley Systems Inc(奔特力工程软件公司)应用研究部门主任Zhengyi Wu研究员和美国密苏里科技大学Genda Chen教授,报告由冯东明教授主持,240多人以线上形式聆听了报告。

Zhengyi Wu研究员带来了题为“From Structural Health Monitoring to Digital Twin──An Emerging Trend for Infrastructure Advancement”(从结构健康监测到数字孪生——基础设施发展的新趋势)的报告。结构健康监测(SHM)对关键基础设施至关重要且长期以来一直被重点关注,但为了充分发挥健康监测的真正优势,高保真数字孪生驱动是十分关键的。吴老师从基础设施巨大的投资缺口与维护需求切入,首先简要阐述了过往关于SHM的研究和实践,并介绍了数字孪生的概念,重点讲解了数字孪生的实现形式,即构建物理模型与数字模型的自动化信息交换以实现管理控制。吴老师提到,数据是实现数字孪生的关键所在,并结合自己的研究与实践经历,从监测过程中传感器优化布置、基于实测数据的有限元模型修正和检测过程中各类病害的识别两方面阐述了其实现方法。最后,陈老师结合自己参与的城市地下水管安全状况检测与预警系统开发说明了数字孪生如何用于基础设施的管理。

吴老师的报告内容前沿、丰富生动,引起了学员们巨大的兴趣。学员们提出了监测数据如何利用、数字孪生在桥梁领域实现的切入点等多个问题,吴老师结合自己的研究经历和工程实例给予了耐心解答,学员们收获颇丰。

图三十七  Zhengyi Wu研究员作报告


随后,美国密苏里科技大学Genda Chen教授带来题为“Robot-assisted Bridge Inspection and Maintenance”(机器人辅助下的桥梁检测与维护)的报告。首先,陈老师介绍和回顾了美国桥梁检查的实施标准和常用方法,接着从桥梁检测维护和数据驱动的桥梁管理两个方面分析了相关技术的最新发展和未来趋势。在桥梁检测维护方面,使用机器人搭载检测装置实现非接触式检测、无损检测和接触式传感等作业,并基于不同类型数据的融合进行结构损伤与病害的判别;在数据驱动的桥梁管理方面,则主要包括疲劳分析、基础冲刷监测和基于人工智能的检测视频病害提取。陈老师提到,传感和成像技术以及机器人设备可以通过顶层设计集成应用到当前的桥梁检查作业中,从而实现数据驱动的桥梁管理,并在最后讨论了在利用上述检测、传感和计算机模拟工具管理现有基础设施的一些挑战。

陈老师的报告内容系统全面,既有详尽的理论知识也有大量的实例说明,并通过大量形象生动的比喻,加深了学员对相关知识的理解。

图三十八  Genda Chen教授作报告


图三十九  Genda Chen教授与听众进行热烈讨论




/文:肖阳功杰、尚旭妍、阮思涵、陈飞、郭子文、时浩天、

王恒心、庞振浩、张洲铭、马艳宁、慈祥、臧凌、项璐、韩怡天 王浩琛