中国学科发展战略·土木工程建设与工程力学_国家自然科学基金委员会，中国科学院[编]_9787030507501

　　《中国学科发展战略：土木工程与工程力学》论述了土木工程与工程力学学科的科学意义与战略价值，总结了学科发展的规律和特点，把握世界范围内土木工程与工程力学学科的前沿、动态及信息化、智能化的时代特征，研究了该领域发展的中长期趋势和新方向，对学科前沿重大科学问题、重要战略方向和资助机制提出了建议。
　　《中国学科发展战略：土木工程与工程力学》适合高层次的战略和管理专家、相关领域的高等院校师生、研究机构的研究人员阅读，是科技工作者洞悉学科发展规律、把握前沿领域和重点方向的重要指南，也是科技管理部门重要的决策参考，同时也是社会公众了解土木工程与工程力学学科发展现状及趋势的读本。

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　　本书开展土木工程与工程力学学科发展战略的研究，重点是土木工程和工程力学的交叉领域。这一领域的研究成果和技术进步直接服务于我国重大基础设施的建设和安全服役。改革开放以来及今后相当长的一个时期，我国经济建设处于高速及中高速发展阶段，大规模基础设施建设已经并将在相当长的时间内持续地蓬勃发展。这些大规模基础设施的建设和安全服役对于提高国家综合实力、改善民生、发展经济，以及全面建成小康社会具有非常重要的意义。
　　土木工程是一门工程学科，主要研究人类社会生产、生活及国防中基础设施建设有关的工程与科学问题。各类不同的基础设施有不同的功能要求，土木工程学科的重点是从理论和技术上确保在各种可能出现的环境荷载下基础设施的完整性，以支撑基础设施满足其功能需求。工程力学、工程材料、工程实验、计算科学等学科或学科分支是土木工程的支撑学科。土木工程的实践和学科发展已有悠久的历史，从各种土木工程材料到各类结构，从设计施工监控到维护，国内外都有大量的规范／规程可以或必须遵循。但是，一是随着新结构、新材料、超规范／规程工程的出现，需要不断研究新理论和方法；二是由于环境的变化或社会对基础设施需求的变化，已有的规范／规程仍然需要不断地修改与完善。这些都推动着土木工程学科的发展。
　　力学是关于力、运动及其关系的科学，主要研究介质运动、变形、流动的宏微观行为，揭示力学过程及其与物理、化学、生物学等过程的相互作用规律。工程力学是力学与工程结合的学科分支，针对工程技术和科学中的力学问题，研究其理论、方法和应用，在土木工程、水利工程、海洋工程、交通工程、机械工程、航空航天工程、材料工程等工程科学中都起着支撑作用，是这些学科的基础学科之一。
　　《中国学科发展战略·土木工程与工程力学》着重围绕我国经济建设和社会可持续发展对该学科的重大需求，论述了学科领域的科学意义与战略价值。遵照学科发展的自身规律和基础研究的特点，把握世界范围内土木工程与工程力学学科的前沿、动态，以及信息化、智能化的时代特征，研究了该领域发展的中长期趋势和新方向，调查了解了我国土木工程实践与科技工作者在相应学科领域研究中的贡献和地位。结合我国国民经济和国防建设的重大需求，综合本领域一批科技工作者的意见，对学科前沿重大科学问题、重大战略方向和资助机制提出了建议。从六个方面探讨了土木工程与工程力学学科的重点发展方向，包括：城市化进程中的基础设施建设；能源需求牵动的土木工程；重大基础设施的防灾减灾；可持续发展的土木工程；土木工程信息化和数字化；土木工程中的工程力学。
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　　《中国学科发展战略：土木工程与工程力学》：
　　一、需求分析
　　核能作为一种清洁高效的能源得到了广泛的应用。截至2015年（973计划工程科学领域战略研究工作组，2015），全球共有超过400座核电站，提供了世界上大约17%的电能。截至2010年10月23日，我国已投入运营、在建和筹建中的核电项目共计43个。其中在建核电机组23台，总装机容量为2540万千瓦，占全球在建核电站的40%，成为目前全球在建核电项目最多、在建装机容量最大的国家。据我国核能行业协会2014年公布的数据，截至2013年，我国投入商业运行的核电机组已达17台，总装机容量为1483万千瓦，占全国发电总装机容量的1.19%，核能累计发电1107亿千瓦，约占全国累计发电量的2.11%。在“十二五”规划中，对《核电中长期发展规划（2005-2020年）》进行了大幅调整，到2015年，我国核电总装机容量达到3900万千瓦，到2020年核电装机容量将提高到5800万千瓦，预估将投入建设资金约9400亿元。“十二五”期间我国进入核电建设高峰，每年建设6～8台机组，年装机容量接近800万千瓦。
　　然而，核电设施却遭受地震、海啸等自然灾害、军事打击和恐怖袭击，以及偶然性重大事故等潜在威胁。1986年4月26日，苏联切尔诺贝利核电站反应堆爆炸引起的泄漏事故，造成50%的乌克兰领土被不同程度地污染，超过20万人口被疏散并重新安置，1700万人被直接暴露在核辐射之下，经济损失约达2000亿美元。2011年3月11日，日本东北部海域9.0级地震引起的福岛第一核电站l～4号机组接连发生爆炸、控制压力池破损等重大事故，导致堆芯熔融，放射性物质严重扩散，日本经济产业省原子能安全和保安院将福岛第一核电站核泄漏事故等级定为7级，达到了与切尔诺贝利核电站同样的等级，属于最高级，成为日本迄今为止最为严重的核电站事故；福岛核泄漏事故发生后，俄罗斯、德国、法国及我国都对在役核电设施的地震安全性进行了评估。1981年6月7日，以色列空军使用MK-84炸弹摧毁了伊拉克耗时5年、投资达5亿美元建造的“塔穆兹1号”核反应堆。2001年9月11日发生的“9.11”事件中，据事后分析，被恐怖分子劫持的坠毁于宾夕法尼亚州的客机可能的袭击目标就是位于宾夕法尼亚州南部三里岛的三座核电站。美国核管理委员会在“9.11”事件后15天立即发布命令，禁止任何飞行器在核设施附近20千米的范围内飞行，禁飞高度规定为5500米，并且加强全国104个民用核电站的安全保护工作；法国政府也于10月25日将阿格（LaHague）核反应堆周边禁飞区半径由100米增加至10千米，禁飞高度也增加至1500米，并于26日在核电站周边部署了“响尾蛇”（Crotale）地对空拦截导弹。2004年8月24日，俄罗斯坠毁的两架车臣恐怖分子挟持的图-154和图-134客机，其原定任务很可能是撞击位于博恰罗沃的普京总统官邸，以及新沃罗涅日斯基和伏尔加顿斯克两座核电站。以往对核电站的设计基准威胁只是考虑小规模的恶意攻击，对于大型商用客机的蓄意撞击却没有考虑。“9·11”事件后，法德两国专家研究后认为，现在的核电站只能抵御5座小飞机的撞击，而无法抵御波音和空中客车等大型商用客机的撞击。为此，美国核管理委员会已提出对于核电站要考虑大型商用飞机蓄意撞击和制导炸弹袭击的安全防护问题。
　　在我国，由于东南沿海地区的经济飞速发展对电力的旺盛需求及其水源和气候的有利条件，使得大部分核电项目选址在东南沿海地区，而这些地区均临近环太平洋地震带，同时也是我国军事斗争的前沿，我国在役的核电项目很有可能遭受到地震、军事打击、大型客机撞击等恐怖袭击的威胁。
　　由于核电发生严重事故的后果相当严重，核电安全及可靠的保证措施不仅是工程技术方面的问题，而且直接影响到核电建设和使用的部署和规划。
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