7月26日上午,中国工程院外籍院士、美国工程院院士、皇冠集团游戏平台名誉教授John C. Crittenden教授应学院和新能源与低碳技术研究院领导的邀请来校访问,并为学院师生作了题为“Gigatechnology: Developing Sustainable Urban Infrastructure to Solve Gigaton Problems”的学术报告。
报告在望江校区行政楼一楼学院会议室举行。学院院长熊峰教授、党委书记陈勇同志、汤岳琴教授、杨金燕教授、卢红雁博士、谢汝桢博士、常海庆博士后出席了报告会,学院相关师生参加并聆听了John Crittenden院士的报告。报告由刘百仓副教授主持并代表学院致欢迎词。刘百仓副教授访美期间,就是在John Crittenden院士的课题组开展研究。
首先,John Crittenden院士介绍了困扰人类社会发展的海量级问题以及什么是可持续。
海量级问题指那些给人类带来挑战,并且以十亿吨级规模计算的最严峻的问题。例如,全球每年大约要消耗120亿吨石油当量的能源,其中80%是来自不可再生的化石燃料。这些化石燃料的燃烧要产生大约290亿吨的CO2排放。此外,全球每年要消耗超过790亿吨的材料,其中只有29%是可再生的。这些十亿吨级规模问题的解决,有赖于十亿吨级规模的解决方案。
而人类社会的可持续,意味着我们要通过自然的方式重塑人类圈。即,使用自然界提供的可再生资源,产生的垃圾自然界可以同化,不抑制自然循环。要实现这一愿景,我们需要重新审视自然、工程、社会和经济各系统之间的相互作用。
接着John Crittenden院士阐释了基础设施生态学中的科学和工程问题。人类社会的发展,面临着人口压力,资源消耗,环境污染等一系列问题。以中国的基础设施建设为例:到2025年,有50亿平方米的道路会被铺砌,将会建设170个大规模运输系统,包含400亿平方米楼层面积的500万座建筑将拔地而起,将会有7000-9000亿瓦特的新增装机容量。现有的城市基础设施建设模式是筒仓式的,并没有带来最优的效果。基础设施生态学把城市看作一个生态系统,并把城市基础设施建设当成其中一个系统并同这个生态系统中的各个系统有机结合。这样我们能改变并重组能量和资源的流动方式,并思考通过基础设施共生带来的潜在协同效应。这一生态系统包含三部分主要内容:全新的基础设施建设工艺基因组,基础设施集成和复杂性的管理。
全新的基础设施建设工艺基因组。这一部分内容主要研究不同领域中的新型技术和模式。关于水:提倡低影响开发(LID),减少雨水径流、侵蚀和地表水的污染,常用的雨洪低影响开发最佳管理措施包括雨水花园、绿色屋顶、雨水回收池、透水路面、生物滞留设施等;关于交通:开发可充电式混合动力汽车(PHEVs)和可与汽车联通的电网(V2G),超级汽车充电器,公共交通导向发展(TOD);关于能源:发展分散式发电设备,先进的铁轨能量储存技术(ARES),开发新型的发电技术(如利用太阳能,风能,地热能,燃料电池等发电);关于建筑:建设依据仿生学原理设计的绿色建筑,使用仿生建筑材料,建设生态城市;关于农业:生产更廉价,更健康,对环境影响低的绿色食品;等等。
基础设施集成。在城市基础设施建设过程中,一项设施不再只具备单一功能,而是同其他各部分联通协作。以低影响开发措施中对雨水的管理为例:雨水的排放不仅仅依靠管道,绿色基础设施也起到至关重要的作用,它们不仅是雨水排放的通道,同时也是雨水收集、净化和储存的场所,收集的雨水可供市政、农业灌溉和回补地下水之用。这样不仅对雨水进行很好的排放,也是对水资源的一种开源,同时减少了对环境的污染,一举多得。
复杂性的管理。在对人类衣食住行等行为活动进行研究和评估的基础上,站在城市整体的高度,建立集成模拟模型,研究城市基础设施建设系统和社会、经济、环境之间的相互依赖关系。
最后,John Crittenden院士对城市基础设施建设的发展作了总结。研究表明,城市的各个系统是相互关联的,通过研究各系统之间的相互关系,能获得更好的效益;分散式发电和热电联产方式能节约能源和水;分散式供水以及低影响开发措施能节水,节能并具有很好的经济效益;土地使用和规划在减少城市系统的影响和审视城市各系统间相互关系方面是至关重要的;模型在研究政策工具的采纳率方面很有帮助。
报告结束后,在座师生和John Crittenden院士就报告内容作了交流和探讨,从不同角度对社会发展和面临的一些问题进行阐释,表达了对日益凸显的环境问题的关切。同时,学院向John Crittenden院士提出正筹备创办环境领域高水平学术期刊的计划,并表达了合作意向。
刘百仓等译的水处理方面的专著《水处理原理与设计》(John C. Crittenden为原著作者)刚刚出版发行,院长熊峰教授代表学院将这一套丛书作为礼物赠送给John Crittenden院士。
图为John Crittenden院士和院长熊峰教授合影
报告结束后,John Crittenden院士和学院师生合影留念