发布时间：2023-10-26 10:03:13
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的资源循环科学与工程样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：水网工程；建设思路；智能化；概念辨析
中图分类号：TN911；TV21 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2015）03-0534-04
Abstract：Smart water network engineering includes the water physical network construction which is composed of all the water regulation infrastructure，water information network construction which characterizes the intelligent technology trend，and water management network construction which consists of the institutional mechanism construction and regulation decision-making.Smart water network provides the integrated platform and comprehensive support for water management and control.There are controversies in the engineering construction idea of smart water network；however，smart water network represents the future development trend for water management and has received more attention.In this paper，the concept of water network engineering is analyzed，water network intellectualization is illustrated，the construction idea of smart water network is discussed，and the crucial scientific issues and core technology for the construction of smart water network are proposed.
Key words：water network engineering；construction idea；intellectualization；concept analysis
由于人类目前对于大气水和土壤水等非径流性水分调控的能力、程度和范围还相当有限，以径流性水资源为基本对象的各类水事活动，均以“自然-社会”二元水循环网络系统为物理依托展开[1]，其中自然水循环网络包括江、河、湖泊以及水文地质单元系统，社会水循环网络包括“供水-输水-配水-排水-回用”水网络体系[2]，如依托自然河湖水系实施防洪减灾和水资源开发利用，依托人工渠系管网进行供水、用水和排水，等等。因此一个地区的水网，是不同时期治水实践的物质基础和客观载体，其系统的完善与否、功能发挥的好坏，会直接影响人们生活质量、经济社会发展和生态环境状况[3]。正因为如此，水网和电网、交通网、信息网（包括通讯网和互联网等）并列为现代社会的四大基础性网络。目前，智能电网、智能交通工程建设等已取得长足发展，相比而言，水网智能化建设却比较落后。智能水网建设意义十分重大。开展智能水网研究能够促进江河湖库水系的科学规划，有效指导各级水系联通连通；协调各级水行政管理机构，保障最严格水资源管理制度的实施；建立水权交易机制，利用市场经济机制优化配置水资源等。
1 智能水网概念浅析
1.1 水网和水网工程
各类水问题不管其表现形式如何，均可以归结为水循环演变与调控的失衡。水力网络作为水循环的载体，是水循环过程调控的对象。通常把水力网络简称为水网。水网和水网工程是完全不同的两个概念。水网指的是由自然的江河湖库与人工供用排水管网设施所组成的连通水系。水网工程则是指建设水利工程有效联通江河湖库水系，搭建决策支持平台管理各类水利设施，发展水循环调控理论实施水循环调控的过程。随着现代治水理念和信息化技术的不断发展，水网工程正在朝着智能化方向发展，逐步融合了由各类水流调控基础设施组成的水物理网建设，符合智能化技术特征趋势的水信息网建设以及以体制机制建设和调控决策形成实现体系的水管理网建设，发展成为以 “坚强友好”为特征的水利设施建设、以“智能感知”为目标的现代信息技术和以“科学决策”为核心的水管理活动[4]。智能水网代表着水务管理的未来发展趋势，是“自然-社会”二元水循环理论与多维智能化现代信息技术的深度整合，在水事管理，水利设施、信息系统建设，水资源配置与调控等方面都体现着先进性和科学性。
1.2 智能水网工程
“智能水网”主要由三大基本网络组成[5]，智能水网工程框架与建设内容见图1。
一是实体网。从属性上可分为自然水网和社会水网，前者是自然的河湖水网，后者是人工的取、供、输、排水渠系或管道网络系统；从范围上可分为跨流域水网、流域水网和区域水网；从使用功能角度可分为防洪抗旱系统、城乡供排水系统、农业灌溉系统、航运系统、水力发电系统和水土保持系统等；二是信息网。即水在自然系统和社会系统流动过程中相关属性信息采集、传输、存储、处理的基础设施和数字化系统，包括智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制在内的全过程调控基础信息网络；三是管理网。包括水网的调控规则、水管理公共政策与制度以及智能化决策平台等，按层级划分包括国家管理网络、流域管理网络和区域管理网络等。在上述三大组成中，实体网是智能水网的物质基础，信息网是智能水网的决策支持，管理网是智能水网的中控枢纽。三大网络通过国家级、流域级和区域级（覆盖省、市、县）的层次化系统平台，实现相互之间的有机集成和系统支持，促进水流、信息流和业务流一体化融合，保障水资源统一调配和管理。
1.3 水网智能化在三个分支的具体体现
国家水网工程的智能化可以从水物理网、水信息网、水调度网三个分支网络的智能化建设来阐述[6]。水物理网建设包括自然河流水系整治、蓄引提水工程建设、供排水设施体系建设等，基本涵盖水利基础设施建设的内容，而智能化要求在工程建设中既要考虑宏观系统结构与布局的科学性，也要注重单体设计与材料选取的合理性，工程建设应能够体现当代水利基础设施体系规划、设计水平的提高和工程建设技术与材料工艺的进展。水信息网建设涵盖了“自然-社会”二元水循环及相关信息的采集、传输、处理的整体建设内容，其智能化建设则对于通信传输的可靠性和有效性、自动化设备的先进性、系统的兼容性和可拓展性等方面具有更高的要求，要求工程建设应与当今时代信息化建设和发展趋势相符合[7]。实施的难点在于配套水利监测、控制设备的研发。水调度网建设主要是以水循环预报和调配控制为核心的管理决策能力建设，其智能化要求是，既要能够使水资源多目标的科学决策与实时调控能力得到全面提升，又要与现代水利决策与管理体系改革框架相吻合。
2 智能水网工程建设思路的探索
我国智能水网工程拟以“四横三纵”的国家水网为骨干网架，各等级江河湖库连通互济的区域水系为基础网络（水物理网），将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术（水信息网）与调度组织管理（水调度网）高度集成，而形成的新型水利现代化建设的综合性载体。它应以保障国家水安全，建设水生态文明社会为终极目标，在满足生态环境需水、保证供水安全等强制约束下，协调管理、科学规划江河湖库水系连通工程建设，适应水权交易制度发展，利用市场经济机制优化配置水资源，保障最严格水资源管理制度的实施，极大地满足各部门对水资源需求，实现对用户安全、可靠、经济、互动的水供应和增值服务，进而促进水生态文明社会建设。
2.1 建设智能水网的理论基础
“自然-社会”二元水循环调控理论是国家智能水网工程建设的理论基础[8]。“自然-社会”二元水循环调控和实施的主要步骤包括：（1）模拟。利用“水循环模拟模型”模拟计算远期、中期、近期三个时间尺度的上水资源供需匹配情况，对水资源供需失配区域在宏观、中尺度和微观三个空间尺度上进行水资源合理配置。（2）预报。基于人类社会经济发展和水动态循环过程认知，预报自然界供水和人类经济社会需水变化，为实施调控提供依据。（3）调度。调度过程与模拟预测尺度相对应。包括长期调度，短期调度和实时调度。（4）控制。实施监测水流过程和水流形态，基于调度计算结果实时控制闸门群和泵站群，达到合理调控水流过程和改变水流形态的目的。（5）评价。对实施效果进行评价，并根据评价结果，对框架、模型进行反馈改进。“自然-社会”二元水循环调控的技术框架见图2。
2.2 建设智能水网的手段和目标
节约用水、水价杠杆、定额管理、总量控制、水权分配、节水型社会和水生态文明城市建设等是我国实施水资源调控多种手段。智能水网与以往调控的不同，它是更强调决策的科学性和决策、调控一致性。它将基于大数据的“自然-社会”供、用水分析，制定调控方案，采用综合的调控方案，对现存的水短缺、水污染和水生态系统退化等问题进行系统治理。
智能水网工程将有步骤推进实施水循环过程调控所依存的软硬件系统建设，通过打造一个基础平台，建设国家-流域（行政区域）两级控制中心，理顺国家-流域-地方三层管理关系，实现防汛抗旱类、水资源管理类、生态环境类和工程管理类等四类业务的智能化应用，推动实现全国大水网、水利信息网和调度管理网的有序融合，逐步改变现有资源分散、重复建设、重建轻管现象。
3 科学问题和核心技术辨析
3.1 我国国家水网建设推进中存在的问题
调研[9-10]发现，我国经济发达地区和水利改革发展需求迫切的地区，针对当地洪涝灾害、水资源供需矛盾突出、水体污染和水生态退化严重等水问题，率先启动“智慧水务”相关工作，并将其作为推动水利公共管理服务的重要抓手和新时期区域水利基础设施建设、信息化建设、管理制度建设的综合平台，同时也引领着我国智能水网建设。目前，我国水网建设存在以下三方面的问题。
（1）各地都从自身水资源特点和实践需求出发建设各具特色的智能水网，因此建设理念、建设目标、建设思路、建设内容、建设路径各异。具体表现在名称提法上不同，上海市和北京市建设“智慧水网”，无锡市建设“感知太湖，智慧水利”，山东省建设“现代水网”，山西省建设“大水网”，海南省建设“水网体系”；还表现在智慧水网建设的侧重点不同，北京市重点是为了解决水资源调度管理问题，上海市重点是为了提供更好的社会化水务服务，山西省和山东省重点是为了提高水资源时空调配能力应对极端事件，无锡市重点是为了实现太湖生态治理目标，海南省重点是为了促进河湖连通实现“生态大城市”建设。
（2）各地智能水网建设缺乏统一认识和标准模式指导，有些地区对智能水网的内涵理解和建设任务认识还有偏差，表现在偏重于强调实体网建设，忽视信息网和管理网建设；偏重于强调实施监测与数据传输等“感知”建设，忽略“智慧”调度管理建设等。
（3）缺乏系统的规划设计理论。无论是北京市的“智慧水网”还是山东省的“现代水网”等，都是对当地水问题的一种具体解决策略，智能水网工程在国家层面上，还没有形成有效的顶层设计和系统性的学术成果。
因此迫切需要在实践探索的基础上，总结各地智能水网建设经验，从战略高度、全局视野开展顶层设计，在国家层面对水网工程进行整体布局和长远规划，全面带动农田水利、防汛抗旱、水资源配置、江河治理、水生态与环境保护的各项工作，提升国家水安全保障能力和现代化水平，实现水利全面跨越式发展。
3.2 建设国家智能水网亟需解决的关键科学问题
开展顶层设计，在国家层面对水网工程进行整体布局和长远规划，全面推进建设我国智能水网需要解决的关键科学问题如下。
（1）江河湖库水系连通规划理论与方法。国家智能水网主要通过江河湖库、枢纽调蓄工程和蓄滞洪区的合理布局，降低洪涝灾害潜在风险，增强工程调蓄能力，形成保障国家防洪安全的物理基础。因此，研究人工输配水工程理论体系与实践方法，有效联通江河湖库水系，形成与国家水资源优化配置目标相适应的水流通道体系，对于提升区域间水资源互调互济能力和区域内水资源开发利用水平至关重要。
（2）二元水循环模拟理论与仿真控制模型。水网智能化一个十分重要的方面就是水安全风险的预测和感知。国家智能水网主要基于二元水循环模拟和水网工程运行控制平台，预测潜在的水安全风险，提高水资源调度决策的针对性和系统性，从决策环节支撑水安全保障目标。因此，完善水循环及其伴生过程模拟与仿真理论模型，发展超大泛流域水资源合理配置技术方法体系，对于智能水网实施精细化水资源管理和调度，至关重要。
（3）智能化监测、控制体系规划理论与方法。国家智能水网使用水情、工情监测站点数据做出决策，并通过远程化、自动化、智能化的水利枢纽进行决策实施。因此，合理布局水情工情监测、控制站点，形成完备的智能化监控体系，事关智能水网工程成败。
（4）智能水网运行管理体系建设。以国家智能水网工程平台为载体和依托，开展以水资源管理制度、管理模式建设和水资源优化配置及科学调度实践为主要内容的水管理网体系构建和改革，完善管理理念、决策形成机制及规范制度保障等水管理要素，对于强化水资源科学配置和优化调度技术在水资源管理中的应用，增强决策指令形成环节的科学性和系统性至关重要。
3.3 建设国家智能水网的关键核心技术
对“水物理网”、“水信息网”和“水调度网”三个课题的核心技术进行总结和提炼。共提出了如下14项关键核心技术。
第一课题：水物理网应用基础研究。主要包括复杂输水网络的水动力学问题，江河湖库联通条件改变对水资源演变影响，江河湖库联通可行性判定研究。主要包括如下几个方面。
（1）超大泛流域水资源合理配置整体模型研究。
（2）节点水体容纳能力及区域供水能力研究。
（3）水系联通汊点水力特性研究。
（4）水网节点布局方法与通道连结体系建设。
（5）ArcGIS技术及其在水网布局中的应用研究。
第二课题：水信息网应用基础研究。主要包括流域水循环过程模拟与仿真，安全监测高新技术与自动化监控系统，大型通用水网结构系统分析原理与设计方法。
（6）水循环及其伴生过程模拟与仿真。
（7）安全监测及信息分析理论与方法研究。
（8）自动化控制系统架构与方案优化。
（9）配套设备标准体系建设与研发。
第三课题：水调度网应用基础研究。主要包括：长距离输水工程的优化调度技术，梯级水库群的联合调度和面向生态补偿的水网工程综合调度。
（10）高含沙、含盐河流水沙平衡调度技术研究。
（11）多水源联合补偿机制与实时调度研究。
（12）流域水资源量、质、效多目标调控技术。
（13）梯级水库群中长期优化调度技术。
（14）梯级水电站厂内经济运行与实时发电控制。
4 思考与认识
我国长期的水利建设和发展已为智能水网工程的建设奠定了良好的基础，但制约智能水网工程全面推进和快速发展的瓶颈问题依然存在。主要包括如下问题。（1）智能水网尚未形成完备成熟的理论体系和配套完善的框架结构，我国进行智能水网建设没有现成蓝本可供遵循，需要探索。（2）智能水网工程涵盖了水利科学、环境科学、系统工程等多个学科，包含了大量水利水电工程建设的核心关键技术，而且蕴藏了复杂的前瞻性理论。亟需联合政府、行业主管部门、科研单位、高校、企业针对有效社会需求进行系统设计，协同开展产业技术研发。（3）工程实践对理论探索的回馈作用不显著，应清醒认识到建设国家层面的智能水网是一个长期、艰巨、复杂、系统的过程，理论探索需要在长期的工程实践过程中进行完善，不能一蹴而就。水网工程智能化既需要工程建设和信息技术的进步，也需要与水利管理体制、机制创新相统一。智能化与信息化、现代化一样，是一个动态变化的过程，要科学分析智能化方向的发展进程及变化趋势，加深对智能化发展阶段的认识，明确重点工作任务，客服盲目性，不断推进国家水网智能化健康发展，为我国水资源配置与城乡安全、防洪除涝减灾、水生态文明建设、大型水利水电工程建设、国家河湖联通工程等水利事务的建设和决策提供强有力的科技支撑。
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已发表SCI论文70余篇、EI论文95篇，获“国际水资源管理杰出贡献奖”、“全国五一劳动奖章”、“全国优秀科技工作者”、国家有突出贡献中青年专家等荣誉称号。获湖北省自然科学奖一等奖、二等奖等省部级奖10余项。
国际任职上，分别担任过国际水资源协会（IWRA）主席、国际水文科学协会（IAHS）副主席、国际科学院委员会（IAC）水计划主席，世界水理事会（WWC）常务理事、地球系统联盟全球水系统计划科学委员会（GWSP-SSC）委员、美国土木工程协会（ASCE）水文工程杂志（JHE）副主编、国际水资源开发杂志编委、中国自然资源学会水资源专业委员会主任。
国际水资源协会（IWRA）是国际水资源领域最知名、成立最早的学术组织。1971年在美国成立，聚集了全球范围的水科学家、水资源管理学家和工程师等专家学者。
2009年11月，中国科学院水资源研究中心主任夏军当选为新一届国际水资源协会主席（2010~2012年），这也是IWRA历史上首次有中国的学者当选主席一职。其上任以来，主持和承担了一系列国际重大水战略计划。作为大会主席，主持第十四届世界水大会，展示了中国科学家在国际学术大会以及国际水战略发展领域的引领地位。他的足迹遍及法国、荷兰、澳大利亚、新加坡、瑞典、美国、南非等地，借助国际水资源协会（IWRA）和世界水理事会（WWC）平台，积极参与国际前沿讨论，为这一全球性问题的解决提出中国科学界的意见，推动国际水资源协会发展战略和多项研究计划取得重大进展，提高了中国科学家在国际学术界的地位。
全球水资源管理面临的挑战与机遇
夏军说，在未来30~50年，人类面临的最关键挑战是“要满足2050年达到90亿人口所需的能源、土地、水资源及相关物质的要求”。当前国际水资源研究与管理的发展与前沿试图解决三大挑战方面的问题：首先，应对全球变化尤其是全球气候变化以及区域经济、社会经济发展高强度人类活动的影响，探讨应对全球水危机的重大水计划、水战略的国际联盟与合作。其次，研究当前和未来（2020~2050年为关键时段）的全球及区域水资源管理面对的水治理重大战略问题、技术与政策途径。其中包括“全球变化的影响与水政策”、“极端事件与灾害管理”、“水的治理与法律”、“知识决策与管理系统”等。
聚焦全球水战略的前瞻性与交叉性研究，需强调三个发展方向： 强调每个人要享受基本的社会经济福利，而水是这个基本社会福利保障的基础。要合理地分配、调度水资源，做到水循环利用、安全用水，避免因水而引起的战争，使社会稳定、经济持续发展；维系人类生存所需的良好生态环境，展现绿色的地球、蓝色的海洋。开展生态补偿，强调绿色GDP，改善水质、生态系统，合理控制对水质水量的需求；良好的水开发与管理，要有强有力的科技支撑，如在水的管理、水的调控、水的开发等方面。
水系统科学的发展与展望
夏军认为，随着全球和区域经济社会发展和全球变化影响，尤其是发展中国家面临的水短缺、水污染、水生态、水灾害、水管理问题愈来愈突出，五个问题复杂交叉，同时涉及国家和区域多个方面的安全，是一个复杂的水系统问题。
国家在水的安全保障战略方面，强调了水的可持续利用、人水和谐，重视流域水的生态环境效应和水的综合管理，最大限度改善和维系健康水循环的水战略目标。由于流域水循环的复杂性以及高强度人类活动和气候变化的多重影响，水循环系统时空变化的量级与机理、水循环系统各部分作用与反馈、环境变化下社会经济发展的水系统承载能力与适应性，成为水问题研究亟待解决的三大关键科学问题。解决上述水问题的核心是水系统科学的研究与发展，需要以流域为基本单元，阐明以水循环为纽带的流域水系统的物理、生物与生物地球化学、人文等三大过程的联系及其反馈机制，发展多要素、多过程、多尺度流域水循环综合模拟科学平台，建立水系统的调控模式和良性水循环维持的途径。这不仅是当前国际水科学研究的前沿（如全球水系统计划GWSP等），也是破解我国复杂水问题的科学基础与核心。因此，针对全球变化影响、经济社会发展、环境保护和区域可持续发展战略目标的重大需求，变化环境下水资源管理的水系统研究与应用将有新的突破与发展。
关键词：区域循环型；农业经济体系；构建
农业是我国的基础性产业，经历了近百年的发展历程，逐渐进入到现代化的发展阶段，实现了从粗放型到集约型的转变。由于绿色农业发展理念和可持续发展理念的提出，传统的农业经济发展理念已经不再适应时展需求，农业逐渐朝着生态化的方向发展。而循环农业作为生态循环农业的重要流程，必须要构建区域循环型农业经济体系，创设良好的经济氛围，缓解环境破坏和农业发展之间的矛盾，进而推动农业的可持续发展。
一、循环型农业经济概述
对于循环型农业经济而言，其主要是将循环经济发展理念融入农业经济体系建设以及农业生产过程中，从而实现可持续发展的理念。传统的农业发展模式没有重视资源的循环高效利用，受设备和技术等的限制，生产力水平不高，许多地区仍然以人力劳动为基础来管理农作物。由于发展理念的制约，传统农业在发展过程中极易忽视资源和经济效益，如粗放式管理导致的水资源浪费；农业废物处理中采取直接焚烧的方式，浪费资源的同时污染环境。现代化工业发展理念要求共同实现资源效益、环境效益、社会效益和经济效益，将可持续发展理念、循环经济理论、生态系统与农业发展相结合，从而多级利用农产品，优化农业结构，实现农业活动的循环化和生态化。可以说，循环型农业经济能够构建多元化的消费及生产渠道，实现资源的优化配置以及信息的共享，满足农业发展低耗高效、生态优质等要求。
一般而言，运用可持续发展理念来管理农业活动中的各项资源，使生产和排放相衔接，环境和经济相协调，增加农民的收入，实现为农业和农村的整体发展。循环型农业经济的特点主要表现为几个方面：①现代化的农业经济。循环型农业经济可以发展生态修复和环境保护，增强农民的收入，调动农民积极性，更好地落实循环经济制度与细则。②排放的零污染。对于循环型经济而言，其需要将农业废物转化为可利用资源，进而促使物质和能源在系统内部进行循环，不会影响或破坏环境。③资源的高效利用。农业活动的前提与基础就是资源，而资源涉及诸多方面的内容，如营养、水源和能量等，其中能量是农业生产活动的动力，能量的高效利用可以实现循环型农业经济体系目标，打造出生态化的农业系统。当然在能源利用的过程中，需要合理运用先进科学的技术，大力开发和利用自然界中的能力，将能源效能加以充分发挥。
二、区域循环型农业经济体系的构建策略
（一）加强绿色生产
在农业发展中纳入可持续发展理念，需要加强农业生产环节的管理，寻找科学的渠道来构建区域循环型农业经济体系，加强前期宣传，让农民充分认识到循环农业经济的重要作用及其经济效益，便于体系的高效执行。同时在构建过程中需要加强绿色生产中，在生产环节科学施肥，如利用科学的测土施肥法进行农作物的耕种，实现家肥的再利用；采用科学的防治技术来进行农作物防虫，保证产品质量。从畜牧业发展层面而言，在家禽家畜的疾病预防和饲养等环节需要运用绿色概念，将种植业和畜牧业进行有效结合，相互提供养料，进而实现系统内的物质循环流动。
（二）完善服务体系
政府部门可以利用各种机构和媒介进行宣传教育，创造良好的氛围来构建循环型农业经济体系，使公众树立生态环保意识和资源节约意识。同时政府部门可以加大人才培养力度，培养出能力强和素质高的人才，研发出科学实用的技术，如高效利用水肥药等减排减量化技术、饲料化和能源化等废弃物资源化技术等。当然区域政府部门应该加强农业农村环境的综合治理以及农业技术设施的建设，加快乡村道路和水利工程的建设。此外，通过建设工程和农业设备等来提高区域循环型生产的工业化及机械化程度，建设重点具体如下：①循环工程：在农田管理工程中输送沼液；②收获废弃物技术设备，如收集秸秆和采收水生植物的设备等；③利用废弃物来发酵沼气或生产有机肥等的设备；④喷洒农业的减量化设备等。
（三）增强集约管控
当前产业科学化发展的趋势就是节约化和集约化，要想实现这一目标需要政府的大力支持，在各流程中贯彻落实相关的开展方法、服务方式和政策引导等。如保证资金、配置和土地筛选等方面的准确性，使农业的收获期、生产期、准备期等有效契合，确保产业的有机统一，实现产业链的科学构建。当然政府需要完善农业经济体系，注重规模化发展，合理分配农业资源，实现产业的发展及拓展。
（四）提高农业经济水平
区域循环型农业经济体系的基础就是农业产业，其经济发展水平对农业经济体系的建设水平具有直接影响，因此在体系构建过程中需要促进区域循环型农业经济水平的提升。这就需要以现代新型农民为主，以市场为导向，采用现代化的经营理念和管理方法，从而增强农产品加工水平，优化农业产业结构，实现区域农业产业的生态特色、文化特色、自然特色、地域特色等，推动现代化农业的转型发展。
结束语
在构建区域循环型农业经济体系过程中，需要从实际具体情况出发，详细分析该体系的具体特点，掌握体系的特性及最终目标，加强绿色生产，完善服务体系，增强集约管控，提高农业经济水平，在各个环节贯彻落实这一体系。这样才能体现集约化和节约化的生产经营理念，保证农产品的安全性，达到高收益和低成本的目标，促进整个经济体系的持续平稳发展。
参考文献：
一、注重政策制度先行
把循环经济科技工作作为自主创新的重要内容，纳入《浙江省科技强省建设与“十一五”科学技术发展规划纲要》和《浙江省“十二五”科学技术发展规划》，将节能环保、资源综合利用技术作为全省科学技术发展的战略重点，放在优先位置，实施循环经济科技创新工程。针对目标，制定政策措施，统筹组织实施循环经济科技创新，并研究制定了《浙江省推进循环经济发展科技实施方案》、《推进节约资源科技进步实施意见》，开展循环经济科技攻关，组织实施循环经济科技示范工程。
二、狠抓科技项目实施
浙江省循环经济科技工作瞄准重点区域、重点领域、重点行业、重点企业，整合科技资源，抓攻关、抓示范、抓突破。
（一）推进生态环保技术重大专项实施。“十一五”期间与循环经济有重大关联的科技专项数占专项总数近三分之一。设立了高效节能技术、再生能源利用技术、绿色化工技术、水污染防治与水资源综合利用技术、固体废物综合处置技术、海水淡化与海水综合利用技术、农产品质量安全与标准化技术等重大科技专项。“十二五”继续设立节能环保等重大科技专项、减排技术转化工程等，为循环经济科技攻关项目的及时立项，增加科研投入提供了保障。2008年以来，厅市会商、部门会商、重大科技专项等实施的循环经济相关项目400余项，投入循环经济科技项目的省级财政科研经费逐年增加，平均达到每年5000万元。经过长期不懈的科技攻关，突破了一大批关键共性技术，建设了一大批循环经济科技示范基地。顺利实施了“集中式综合污水处理厂提标减排关键技术推广研究与工程示范”、“城镇污水处理厂污泥过程减量关键技术开发与示范”、“城市中水综合利用深度脱氮技术研究和工程示范”等有重大社会影响的科技项目，成功突破了“水蚯蚓原位消化污泥技术”、“基于电凝聚及新型电源的PM2.5控制技术”等一批关键技术。 （二）推进生态环保重大技术成果转化。通过各类科技应用项目的的实施，加强循环经济先进适用技术成果的推广应用。发挥中国浙江网上技术市场的作用，加速循环经济科技成果新产业化步伐。组织编制了《浙江省“十二五”环保领域重大科技成果汇编》，重点推广污泥干化、垃圾焚烧、农业面源污染控制、污染场地修复、城镇和工业废水治理、污水处理厂提标改造等技术。2011年11月，省科技厅专门组织召开了浙江省“十一五”环保领域重大科技成果展示会，推介本省成熟适用的节能环保技术成果。 （三）推进典型项目和示范工程实施。通过列入《浙江省循环经济试点实施方案》的8个循环经济科研项目，大多数都较好地完成了任务，取得了很好的示范作用。如“夏热冬冷地区建筑节能新技术及工程示范”、“PTA残渣回收方法研究与应用”、“全湿法电解还原再生废铅酸蓄电池中的铅资源”、“聚四氟乙烯生产废弃物回收利用的关键技术研究示范”、“利用废弃煤矸石生产建筑节能自保温砖技术开发”项目“萘系硫酸盐工业废渣综合利用技术研究与产业化”项目的成功开发利用，取得了良好的生态效益、经济效益和社会效益。
关键词 循环经济；思路和模式；主要问题；途径和对策
近几年来，我国黄金工业快速发展，2007年，全国黄金产量超过270吨，居世界第二位，但后续可采资源不足，资源综合回收利用水平不高，环境污染问题改善力度有限，可持续发展能力急需提高的问提日益突出。循环经济做为一种新的发展理念、发展模式和经济形态，是全面落实科学发展观的重要途径，是走新型工业化道路的必然要求。黄金工业做为资源依赖型产业，要有效化解资源瓶颈制约，提高核心竞争力，实现可持续发展，必须发展循环经济，要按照循环经济的理念建设生态黄金工业，把黄金工业打造成绿色产业，资源节约型、环境友好型产业，推动黄金工业科学发展，又好又好发展。
一、黄金工业发展循环经济的基本思路和基本模式
循环经济是指在资源投入企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线型增长经济转变为依靠生态型资源循环利用来发展的经济，是以资源的高效利用和循环利用为基本特征，以经济有效、环境友好、技术跨越、人与自然和谐为宏观调控原则，以减量化、再利用、再循环、再制造、无害化排放或零排放为操作原则的社会生产和再生产运动。[1]
黄金工业发展循环经济就是要根据黄金伴生的银、铅、锌、铜、硫等矿产资源丰富的特点，运用循环经济的理念，科学制定发展规划，走资源消耗少、环境污染小、科技含量高、经济效益好的新型工业化道路，使黄金生产的组织成为“资源-产品-终端产品-再生资源”的封闭式流程，综合回收利用资源，拉长产品链条，在各梯级产品制造过程中有效回收废水、废渣中的有用物质，实现清洁生产和物质循环利用，有效保护生态环境，在企业之间或企业集团内部形成类似于自然生态链的黄金生产生态链。
二、黄金工业发展循环经济存在的主要问题
1．由于大多数黄金矿山企业的资源贮量不足，缺乏发展循环经济的动能
目前，全国黄金矿山企业资源保有储量为2486吨，资源保有储量不足的已占全部金矿的三分之二，保有储量在1吨以下的岩金矿山占总数的83%。资源危机矿山数量的增加，致使大多数企业缺乏长远的发展规划，以维持生存和短期效益为目的，对发展循环经济重视不够，没有形成绿色经营理念。
2．大多数企业的规模较小，缺乏发展循环经济的经济基础
发展循环经济需要大量的资金投入以更新工艺、改造流程、科研开发和试验等等。我国黄金矿山企业年产金超过一吨的只占企业总数的20%左右，虽然近几年中金股份、招金集团、山东黄金、灵宝黄金、紫金矿业等集团企业发展很快，但总体上规模小而分散的黄金工业格局依然没有根本改变，大多中小企业缺乏发展循环经济的经济基础和综合实力。
3．科技创新的力度不够，发展循环经济的某些环节受技术因素制约
循环经济的发展需要大量的科学研究做基础，包括循环经济的理论研究。目前，黄金工业对循环经济理论和发展模式的研究还有待加强，尤其是发展循环经济的关键技术和重要技术节点以及工艺等还需要加大资金投入，加强科研力量，加快科技创新。
4．推动循环经济发展的政策、法规体系滞后
虽然政府对推进企业发展循环经济制定了一系列的法规和政策，但是，对节能减排落实不力、浪费资源、污染环境等行为的处罚力度远远不够，对积极发展循环经济的企业支持力度有限，推动循环经济发展的有效激励和约束机制还很不完善。
三、黄金工业发展循环经济的主要途径和对策
1．科学制定黄金工业循环经济发展规划，建立黄金工业循环经济发展体系
循环经济是一个复杂、长期、动态的系统工程，黄金工业发展循环经济，促进科学发展，首先要制定好行业循环经济发展规划，坚定不移地走可持续开发利用资源的道路，坚持保护优先，有序开发，合理利用的方针，推动黄金工业集约化发展、内涵发展、综合高效发展，实现清洁生产和闭路循环，提高黄金企业的综合生产能力和资源综合回收水平。统筹规划黄金资源勘探、开采、选冶、产品深加工、资源综合利用、环保工程等生产流程，建立循环经济发展体系。
2．加快推进黄金资源整合，规范开采秩序，建立资源优化配置体系
我国黄金资源采矿权、勘查权分散，企业矿权控制规模小，企业以资源浪费为代价片面追求高利润的现象突出，受利益驱使，以探代采，以包代管，非法滥采乱挖问题不能有效解决。黄金工业发展循环经济，就必须在协调好各利益主体之间的关系的前提下，加快推进黄金资源整合，改变黄金矿山小而散的状况，真正实现矿产资源的优化配置。
我国一些金矿大矿小开，矿产资源回收率仅为55%，浪费资源严重，破坏资源完整性的问题突出，要依法管理矿权，规范矿产资源勘探和开采秩序，进一步加大执法力度，严厉打击非法勘探、开采活动，保护好矿权单位的合法权益，为发展循环经济提供资源保障。
3．优化黄金产业布局，提高产业集中度和企业的综合实力
优化黄金生产的区域布局，加大对现有矿山企业格局和调整力度，支持对现有矿山企业联合、兼并、重组，或者托管中小企业，把生产要素向存量资产大、发展潜力大、产品链条长、经济效益好的企业集中，促进企业做强做大，为发展循环经济，提高资源利用水平和行业发展水平创造条件。
4．完善黄金工业发展循环经济的运作机制和配套政策体系
要把循环经济发做为发展黄金工业的重要原则，充分发挥政府的推动和引导作用，建立推动循环经济发展的协调机制。建立资源浪费处罚和资源补偿机制，严禁采富弃贫，坚决改掉只算经济账不算资源账的不良行为，严格执行资源开采利用方案，把循环经济发展纳入法制化轨道。
发展循环经济不但要有完善的考核评价体系，更需要国家相关的政策、措施支持，扶持具有示范和带动作用的循环经济项目，设立循环经济发展专项基金，对符合循环经济模式的企业和建设项目，给予财政补贴或税收优惠等政策，对关键项目进行直接投资，对高消耗、高污染企业实和差别价格的能源、资源供给和产品价格管制，建立节能减排的鼓励措施和补偿机制。完善黄金资源开发项目的市场准入制度，鼓励和支持建设循环经济项目，对有条件而拒不发展循环经济的企业实施严格处罚。
5．加快建设黄金工业循环经济示范工程和示范基地
黄金工业发展循环经济，需要有关部门组织优秀企业和业内专家加强对循环经济发展模式的研究。扶持有条件的企业建设循环经济示范工程，通过引入先进的技术、装备和管理模式，真正实现资源、能源的梯级利用和物质的循环使用，并以示范工程加以推广，通过上、下游企业间的工业代谢和共生关系建立循环经济示范园区或基地，[2]延伸黄金产业链，增强关联度，提高资源利用效率，减少废弃物产生，使企业间共享资源和互换副产品，形成符合循环经济要求的生态黄金工业网络，为推进循环经济发展奠定良好的微观基础，以点带面推动循环经济发展。
6．加快科技创新，构建黄金工业发展循环经济的技术体系
发展循环经济，科技创新是关键，要加大力度开展相关的生产工艺和工程技术研究工作，我们要通过技术创新，突破发展循环经济的技术瓶颈，建立循环经济技术研发和科技管理体系。
大力推进黄金企业节能减排工作是科技创新的主要方面。我国黄金行业的平均单位能耗远高于世界先进水平，要依靠科技进步和加强管理，有效降低能源消耗水平，注重资源循环过程中的环境治理技术，资源循环自动控制及检测技术的创新和应用，引进推广高新技术和先进适用技术，加快企业技术改造，推进黄金生产技术升级换代 ，大力开发能减少废水、废弃物和有毒有害物质的替代品，加快研究废弃物资源化利用技术，回收废水、废弃物中的物质再利用、再生产，力争通过清洁生产技术的突破使黄金生产实现废弃物零排放。
难处理金矿选冶技术的研发和引进是科技创新的关键。我国难处理金矿资源在已探明的黄金保储量中约占三分之一，低品位、难处理矿石中均含有铅、铜、锌、硫、砷等伴生元素，要综合回收有价金属需要大力推进科技创新，要通过技术创新使传统的氰化提金工艺实现经济效益和生态效益的有机统一。加快推广全循环工艺，我们还要在生物氧化、热压氧化焙烧预处理等难处理金精矿全循环生产工艺和技术方面开展更大规模，更高层次的试验研究工作，突破难处理金矿选冶技术的制约。
贫矿、尾矿资源化综合利用技术的开发是科技创新的重要方向。尾矿是黄金生产的主要固体废弃物，综合开发贫矿资源，利用尾矿资源，通过技术开发使大量贫矿、尾矿变为资源并得到综合利用，实现闭路循环，既能缓解黄金资源紧张的矛盾，还可以实现经济效益社会效益、环境效益的统筹兼顾。例如，蓬莱黄金总公司投资1.02亿元实施的黄金冶炼氰化尾渣去氰提金及综合利用项目，长春黄金研究院研发的跳汰--水套选金集成技术等已达到国际先进水平，为我国的尾矿资源综合利用开辟了一条可行之路，诸如此类先进技术和设备要在全行业推广，没有实现产业化的贫矿、尾矿资源化综合利用技术要加大力量开展科研工作，力争早日实现大的突破。
参考文献
[1] 陕县国民经济和社会发展“十一五”规划研究报告,中国农业大学⑴.
关键词：城市污水厂 污泥减量化 稳定化 无害化 资源化
浙江省随着工业化与现代化建设步伐加快，为保护环境，为建设生态省，确保社会经济可持续发展的需要，近年来加快了城市污水治理工程的建设。自2000年以来，至今年上半年，全省已建成投产和试运行的城市污水处理工程项目共达35个，总的处理规模达340万m3/日，城市污水处理率达42.3%，35个污水厂所在地估算每天产生干泥量达1286吨，其中得到不同程度处理与处置的为544吨/日；计划到2005年年底城市污水处理工程建成个数增加到55个，总的处理规模达440万m3/日，城市污水处理率达到53.0%；到2007年年底，城市污水处理工程个数增加到73个，总的处理规模为500万m3/日，城市污水处理率为58%，到时全省实现县县建有污水处理厂。
我省城市污水厂建设与运行管理历史较短，经验不足，遇到不少新问题，当前较为突出的一个问题，是城市污水厂污泥处理处置建设滞后，运行管理经验不足，污泥对环境带来的二次污染情况较普遍。
一、必须按照科学发展观全面指导城市污水厂污泥处理与处置建设与管理
“坚持以人为本，全面发展、协调发展、可持续发展”的科学发展观是我国社会主义建设的科学总结，是社会主义建设客观规律的反映，也是各行各业必须共同遵循的准则。回忆我省近年来城市污水治理工程的历史，凡是按照科学以展观建设的工程，就能充分发挥投资效益，工程的综合效益好；凡是违背科学发展观建设的，工程投资效益就不能充分发挥，综合效益差，有的甚至起到“负面”作用。
城市污水厂污水处理与污泥处理及处置是两个独立的不同阶段又相互紧密联系的一个完整的体系。污水处理，是把城市原生污水通过“物化”处理与“生化”处理等措施，把原生污水中固相污染物质从污水中分离出来（被分离的污染物质称为原生污泥）。污水经处理后的出水称为“尾水”，达标后排放或回用。污泥处理是把含水率较高的原生污泥通过浓缩、脱水“减量”化处理，和后续通过“生化”处理，进一步减少污泥中有机物含量达到“稳定”化处理，上述两个阶段统称为污泥处理，污泥处置是在上述污泥处理后，最终进行“无害化”和“资源化”处置。由此可见，污水处理是搞好污泥处理与污泥处置的前提与基础，而污泥处理与处置是污水处理的实现的最终目标的保证措施。这两者缺一不可。一个完整的城市污水治理工程，污水处理工程、污泥处理处置工程必须同步规划、同步建设、同步投产、同步运行。只有这样才能充分发挥污水治理工程整体功能，达到保护环境造福人类的目的。
我省有些城市污水治理工程建设中，污泥处置工程没有与整个治污工程做到同步建设，其原因有以下种种：有的城市是因为缺少排水专业规划与污泥处理与处置专业规划，因依据不足，工程初步设计缺乏污泥最终而必需的处置内容；有的是由于资金紧张，处置工程“暂缓”安排建设。这样，污水厂投产后污泥因得不到正常处置，造成污泥无序乱堆放，对环境带来二次污染。有些城市污水厂保护环的功能在衰退，逆向转入集中污染环境趋势。这种不正常的现象我们极不允许！只有按照科学发展观要求，加快污泥处置配套工程建设，才能确保城市污水，治理工程整体效益达到充分发挥。
二、必须按照循环经济增长模式全面按照“四化”要求强化城市污水厂污泥处理与处置
循环经济是一种新的、符合可持续发展理念的模式，在一些发达国家取得了明显成效。当前我国正处在一个全面建设小康社会关键历史时期，在这一时期如何保证保持经济平稳运行，健步增长发展，经济增长模式必须由传统的单向线型模式（即资源产品废弃物直接排放）转变成循环经济模式（资源产品废弃物再生资源利用，是闭环反馈式循环过程）。在城市污水厂污泥的处理处置过程中，全面执行减量化、稳定化、无害化、资源化处理与处置的方式是循环经济模式的体现。它具有强大的生命力、良好的环境效益、社会效益与经济效益。
我省有的城市污水厂污泥最终处置选择了与水泥制品厂或制砧厂合作，把污泥作为建材产品的掺合料一起焚烧，最终生产出质量完全符合标准的建材产品同时还降低了生产成本。这种处置过程，充分利用了污泥中的无机物（粘土），补充了当前水泥生产与制砧生产紧缺的泥源；同时充分利用了污泥中有机物（具有热值）作为辅助燃料，减低了建材产品生产的煤耗量；由于焚烧温度高达1200℃、污泥中病原体被彻底毁灭；燃烧过程中产生的有害废气（如阿噁咽）被彻底分解，又无残留灰渣，彻底避免了对环境的污染；同时为建材生产厂提供了再生资源，降低建材产品的单位成本；根据市场经济运作，污水厂还从中得到了应有的实惠。
有的城市污水厂污泥最终处置与制热单位合作，利用污泥替代部分燃煤制热，取得了较好的效果。污泥通过焚烧达到了无害化处置、制热单位由于获得了污泥这一再生资源，缓解了当前燃煤供应紧张的局面，并降低了制热生产成本。
有的城市把污水厂污泥经浓缩、脱水与适当堆放稳定处理作为农肥后用于苗圃、园林绿化，或土壤改良。
上述种种，按照“四化”要求对污水厂污泥进行处理与处置的，虽在我省城市污水厂中还是少数，但是它代表着一种发展的方向，不久将来必须会得到迅速普及。其原因是：
1、城市污水厂污泥是一种宝贵的再生资源。
从循环经济观点来看，“资源”这一概念是相对的。据报导目前全世界钢产量的1/3、铜产量的1/2、纸制品1/3来自循环使用，有些发达国家在17个产业生产中，已经实现了水资源消耗的零增长甚至负增长。同样，在城市污水厂污水处理过程本身来看，产生的污泥是一种废弃物，但对后续综合利用生产单位（如水泥生产、制砧、农用、土壤改良）来说是一种宝贵的再生资源，它具有普遍的使用价值。随着科技进步与循环经济模式推广，城市污水厂污泥必然会得到广泛利用。
2、从保护环境角度来看，城市污水厂污泥最终进行资源化处置，才能彻底消除污泥对环境的污染，有利于保护环境。
3、从提高资源使用率角度来看，城市污水厂污泥资源化处置，是充分发挥了污泥这一再生资源使用价值，做到了物尽其用。
三、城市污水厂污泥全面执行“四化”处理与处置的对策
1、要进一步统一对城市污水厂污泥处理与处置技术路线必须全面执行“四化”要求的认识。当前首要的问题是认识不统一，主要有以下两个方面：
其一是有些同志把城市污水厂污泥仅仅看作是一种废弃物而不是资源。他们把有些地方污泥未进行处置归罪于“污泥误认为资源”、“过分强调了污泥资源化”，他们还主张污泥处理与处置最终目的应仅限于“减量化、稳定化、无害化”，强调“资源化”不是最终目的。这种思维方法是把环境保护与资源综合利用对立起来。事实恰恰相反，按照循环经济增长模式，应把环境保护与资源综合利用统一起来。我们主张在保护环境的前提下搞污泥综合利用，同时也认为只有综合利用，才能有效的彻底解决污泥对环境污染。我们相信，遵照“实事求是”、“因地制宜”的原则，依靠社会化生产大合作的形式，能找到有利于保护环境、安全实用、经济合理污泥处理与处置办法。
其二，是有的同志主张万事不求人，不主张污泥处置与其它单位搞合作、搞联营，其理由是这样做不可靠、不正规，而自己单独搞污泥处置既缺少资金、又缺乏技术力量，结果是污泥处置还迟迟不能上马。这种想法与做法与社会化生产、有效的分工合作、组织集约型生产模式相违背的。事实上企业间进行有效合作，可相互取长补短，能快速提高整个社会生产综合效益的充分发挥。污泥处置采用社会化生产，加强企业间合作，有利于多、快、好、省地全面推行污泥“四化”处理与处置的技术路线。
2、要进一步制订相关的污泥处置技术政策。
正确的技术政策是正确技术路线实施的保证。以往我国虽出台了一系列技术政策，但尚欠完整。笔者建议国家有关部门要进一步补充制订有利于城市污水厂污泥全面执行减量化、稳定化、无害化与资源化处理及处置的技术路线实施的相关技术政策。
（1）要坚持实事求是、因地制宜，一切从当地实际情况出发的原则；
（2）污泥资源化利用方案必须通过多方案技术经济比较，择优选定，被选定方案有利于保护环境，污泥综合利用做到安全实用、经济合理，实施方便可行；
（3）城市污水厂污泥处理与处置设施应与污水处理设施做到同步建设、同步投产、同步运行。今后凡缺少污泥处理与处置的设施的污水治理工程不得通过竣工验收，只有把污泥处理与处置设施补充完善了才能通过竣工验收；
（4）要禁止污泥无序堆放，任意污染环境的行为；
（5）鉴于节约用地考虑，要尽量少用土地填埋处置技术；
（6）要大力提倡污泥综合利用处置技术。根据不同条件要分别优先推广污泥焚烧与建材化生产相结合的处置技术、污泥替代燃煤的处置技术、污泥生产复合肥料与土壤改良等综合利用技术；
（7）建议政府对全面按“四化”要求，污泥处理的企业，在财政上给予必要支持，在税收上给予一定减免优惠政策；
（8）要进一步补充制订污泥质量评价标准。
3、建议各地政府与有关部门要进一步加强城市污泥处理与处置工作的领导。
（1）要加强科技投入，不断加强城市污泥处理新技术、新工艺、新设备的研究；
（2）要做到规划先行，今后城市污水厂建设前必须先制订有关城市排水专业规划与污泥专业规划；
一、循环经济是实现农业可持续发展的必然选择
1、我国国情决定我们必须推行农业循环经济
我国是一个人口密度高、人均资源贫乏的国家，且我国农业人口多，同时，农业环境污染非常严重。如果仍以传统粗放型高消耗、低产出、高污染的生产方式来维持我国经济的高速增长，我国农业资源输出会更加严重，农业生态环境状况将会进一步恶化，农业的有限资源将加速耗竭。农业环境和资源所承受的压力反过来对我国农村社会经济的发展将会产生严重的制约作用。所以必须转变传统的农业经济发展模式，强力推行循环经济。
2、农业生产现状迫使我们必须推行农业循环经济
随着农业社会向工业社会的演变，与现代工业的成果应用于农业生产，在生产过程中大量运用农业机械，施用化肥、农药，使用石油燃料、塑料薄膜，使农业劳动生产率大幅度提高，农产品产量大幅度增长；但也带来了许多新问题，过多施用化肥、农药，使用塑料薄膜，造成土壤质量下降，农产品农药残留量的增多使食品安全性受到影响，农机具。石油燃料的广泛应用增加了对大气的污染。养殖业的迅猛发展造成了畜禽粪便无法全部用作农家肥，排入河中又造成了新的污染。上述问题如不尽快予以解决，将严重阻碍农业可持续发展步伐。因此，必须尽快强力推行农业循环经济。
3、国际经济发展形势要求我们必须推行农业循环经济
在我国加入WTO后，市场的国际化要求我们在考虑经济效益的同时，还要重视社会效益和生态效益。我们的农业只有顺应世界经济发展潮流，发展循环经济，才能立于不败之地。为追赶国际经济发展领先水平，我们必须在推行循环经济上下大功夫、苦功夫。作为国民经济基础的农业，更应强力推行循环经济。
4、农业的自身特点推动我们必须推行循环经济
第一，农业与自然生态环境紧密相连、水融、密不可分，使农业经济系统更易于和谐地纳入到自然生态系统的物质循环的过程中，建立循环经济发展模式。第二，农业与人类自身消费最贴近，人类处于食物链网的最顶端，是自然的一部分，参与整个系统的物质循环与能量转换，这为循环经济要求从根本上协调人类与自然的关系、促进人类可持续发展提供了更为直接的实现途径。第三，农业的产业构成特点更易于发展循环经济。农业产业系统是种植业系统、林业系统、渔业系统、牧业系统及其延伸的农产品生产加工业系统、农产品贸易与服务业系统、农产品消费系统之间相互依存、密切联系、协同作用的耦合体。农业产业部门间的“天然联系”、农业产业结构的整体性特征，正是循环经济所要建立和强化的，是建立农业生态产业链的基础。如此，我们更应强力推行农业循环经济。
二、发展农业循环经济要明确两个基本思路
循环经济作为生态保护型经济，发展农业循环经济要明确两个基本思路：
1、要用循环经济的运作规律来防治农业点源和面源污染。农业生产过程中由于不合理的农药及化肥施用、畜禽粪便排放、农田废弃物处置等，造成农业系统中水体-土壤-生物-大气立体交叉污染。
2、要以农业循环经济引导传统农业向工业型大农业发展，引导资源耗费型农业向资源循环利用型农业转化。农业生产是人类有意识地干预自然生产过程。将循环经济理论引入农业领域来组织引导并协调农业生产，或者将农业作为一个工程，借鉴运用工程项目论证、立项、设计、施工和评估等办法，通过对资源的再使用和再循环利用来促使污染或废弃物减量化，达到生产和环境保护相容的理想状态。
三、推行农业循环经济应坚持并灵活运用“4R”原则
1、减量化(Reduce)原则
农业上应用减量化原则最科学、灵活的方法就是“九节一减”：（一）节地。选用高产优质的农作物新品种，生产同样重量的农产品，土地可大大减少；推行间（套）立体栽培先进技术等，提高复种指数。（二）节水。大力发展节水农业，推广先进实用节水技术。（三）节种。种子企业提供高质量的种子，农民科学用种如推广水稻旱育稀植、抛秧技术和农作物营养土（钵）育苗小苗移栽等先进技术。（四）节肥。科学施肥，推介生态有机肥，递减化肥用量。（五）节药。科学合理使用农药，严禁生产与使用高毒、高残留农药和过量用药，大力推广综合防治、生物防治办法，大力发展沼气，用沼液代替农药，运用生态良性循环办法来吸引和繁殖各种鸟类，防治病虫害，采用各种科学的方法减少农药的使用量。（六）节电。大力推广各种先进的节电技术、设备、产品、工艺和科学的管理方法，节约广大农村的生产和生活用电。(七)节油。农业机械和农用运输设备中推行节油技术。（八）节柴(煤)。推广先进实用的省柴灶和用农作物秸秆、稻壳、木屑。竹屑废料加工的清洁碳；大力推广先进适用的节煤技术。（九）节粮。采用科学的养殖方法，畜牧提高养殖业的肉料比，节约粮食。（十）减人。有效转移农村劳动力，减少从事第一产业的农民。
2、再利用(Reuse)原则
坚持并灵活运用再利用原则，就必须做强农产品加工业。根据再利用原则的要求，对各类农产品、山区土特产品。林产品、水产品及其初加工后的附产品及有机废弃物利用生物技术、工程技术、核技术等高新技术手段，进行成分分析，开发新的产品，延伸产业链，反复加工、深度加工，不断增值。
3、再循环(RecyCle)原则
运用再循环原则，大力发展“白色农业”—开发利用微生物资源。开发微生物资源，可以缓解能源与环保的矛盾。
4、再思考(Rethink)原则
运用再思考原则，就是要着力经营生态环境，开发安全优质农产品。
四、面向循环经济的农业可持续发展模式
1、以生态农业建设为基础、开发
无公害农产品与绿色食品为目的的渐进式循环经济发展模式综合生态农业是困地制宜利用现代化科学技术与传统农业技术，应用生态学和生态经济学原理，充分发挥地区资源优势，依据经济发展水平及“整体、协调、循环、再生(自主）”的原则，运用系统工程方法，全面规划、合理组织农业生产，对中低产地区进行综合治理，对高产地区进行生态功能强化，实现农业高产优质、高效、持续发展、达到生态与经济两个系统的良性循环和经济、生态、社会（文化）三大效益的统一。它既是农、林、牧、副、渔业综合起来的大农业，又是农业生产、加工、销售综合起来、适应市场经济发展的现代农业。以生态农业建设为基础、开发无公害农产品与绿色食品为目的的渐进式循环经济发展模式具有更广泛的适应性和实践意义，应大力提倡。
2、以有机农业建设为基础、开发
有机食品（产品）为目的、发展有机产业为手段的跨越式循环经济发展模式开发有机农业、发展有机产业是保护生态环境、节约稀缺资源、发展农村经济、提高人民生活质量、保障人体健康的需要，是加快农业结构调整和产业升级、有效防治面源污染、促进农业可持续发展的有效途径，是建设生态省、发展生态环保型效益经济、建筑新的经济增长点、变生态资源优势为经济优势、实现跨越式发展、打破国际“绿色壁垒”的重要举措。有机农业在环境保护和农业污染防治上较彻底，发展有机产业与循环经济理念基本一致，可跨越式地发展循环经济。因此，应全力推动以有机农业建设为基础、开发有机食品（产品）为目的、发展有机产业为手段的跨越式循环经济发展模式的应用。
五、保障措施
1、制定相关法律
加快制定促进农业循环经济发展的政策、法律法规。着手制定绿色消费、资源循环再生利用、开发安全优质农产品等方面的法律法规，把农业循环经济法制化。同时要制订充分利用农业资源的经济政策，在税收和投资等环节上采取经济激励措施。
2、加大科技创新力度
加大科技创新，研究多种具体的农业循环经济模式，特别是体现新型工业化和农业现代化、市场化之路的循环模式。对现已开发出来的优良循环经济模式进一步加以改进、推广，尽快摸索出农产品反复加工、深加工的模式与技术；还要加大对白色农业的研究开发力度，进一步开发微生物资源。
3、大力宣传，着力培训
一要加强宣传，形成共识。要广泛而深入地宣传发展循环经济、农业循环经济对于落实科学发展观、实现经济和社会可持续发展、全面建设小康社会的重要性、必要性和紧迫性，使尊重自然、善待自然的生态道德观，人与自然和谐共存的生态价值观，循环经济、农业循环经济的理念深入人心。二要加强培训。推广成熟的农业循环经济模式，必须对农户进行培训，应采取各种有效措施使其切实掌握要领，才能确保取得实实在在的经济、社会、生态效益。
关键词: 生态校园; 循环经济; 低碳; 模式构建; 教育改革
中图分类号: X32 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)04-0006-02
引言:
随着全球工业化的迅速发展,资源与生态环境遭到了严重破坏,水污染、大气污染、森林和草原的破坏、土地沙漠化、温室效应等现象出现,使人类的生存和发展受到了严重威胁。基于人口众多、资源相对不足、环境承载能力较弱的基本国情,党的十七大明确提出了“节能减排”、“建设资源节约型、环境友好型社会”的科学发展决策。
陕西省黄土高原占全省总面积的45%,该地区雨量稀少,植被破坏严重,农村能源紧缺,生态和经济双重失调[1],因此建立一套良性生态循环系统迫在眉睫。在此前提下,陕西省以“科学发展观,建立循环经济”和“节能减排,构建低碳社会”为理念,以建设社会主义新农村和促进农村教育改革为目的。根据本省产业发展战略,选择果业和奶业两大主导产业为突破口,以生物质能和太阳能为主要能源,以“果、草、畜、沼、肥”循环经济发展为基础,将现代农业发展与农村教育相结合,自2006年起,在陕西省农村地区先后选择了8所农村学校进行“生态校园创新工程”试点和探索。同时以此工程为载体推动教学改革,开展多元化的综合实践教育,树立学生“循环经济”、“节能减排”、“低碳生活”的科学理念,传授现代农业新技术。并对周边地区实现示范和辐射作用,使之成为农业循环经济推广、现代农业知识传播和农村思想文化交流的重要场所,从而为社会主义新农村建设提供一个新的试验模式。
一、模式构建与系统介绍
(一)模式构建
“生态校园创新工程”是在农村学校推行“果园种草、以草饲羊、羊粪入厕、改厕治污、生产沼气、沼渣肥田”的生态循环模式。该模式是以沼气系统为核心,新建厕所,建设沼气池,将有机垃圾、人畜粪尿入池发酵产生沼气,沼气供食堂炊事使用,沼液用于冲厕、果园灌溉追肥,沼渣用做果园土壤基肥。果叶、果渣、牧草经加工后用于饲养猪或奶山羊。羊奶、蔬菜、水果供学生食用。
(二)系统介绍
“生态校园创新工程”硬件部分主要包括沼气系统、安全环保沼气灶具系统、生态果园和牧草系统、日光温室瓜菜系统、奶山羊养殖系统。
1. 沼气系统
“生态校园创新工程”沼气系统由预处理系统、厌氧发酵及后处理系统、资源化生态利用系统等组成[2]。采用厌氧生物技术、固液分离和沼肥还田技术实现废物零排放处理,既是校园污染物处理中心,又是新能源和有机肥料的生产中心,是整个工程的核心部分。
预处理系统由格栅沉沙池、酸化调节池和双效太阳能增温装置组成,采用太阳能双效增温技术,提高系统发酵温度,实现全年持续产气。厌氧发酵及后处理系统由旋流布料沼气发酵装置和固液分离池组成,使用自主创新的沼气气动搅拌、旋流布料自动循环、微生物附着成膜、两步发酵等新技术,解决了普通沼气池存在的料液短路、发酵盲区和微生物贫乏区等技术问题。资源化生态利用系统由沼气收集净化、沼液自动冲厕、沼液沼渣还田灌溉等组成,实现资源的充分利用。
2. 安全环保沼气灶具系统
安全环保沼气灶具系统主要由水气分离器、超压安全阀、组合式脱硫器、燃气泄漏探测器、燃气泄漏安全阀、压力表、安全沼气台式灶、落地式不锈钢中餐安全灶、台式鼓风安全灶、排烟罩、管路及管路配件组成。
工程采用自主创新的交流强力点火装置,确保点火成功率达到100%。使用自主研发的可连续调节高度的螺旋锅架,中小火能节气40%,降低CO排放30%。灶具本身具备离子探火功能,熄火或不正常燃烧时可声光报警并自动闭气。厨房内安装有燃气泄漏探测器和泄漏安全阀,沼气泄漏时可报警并自动闭气、排风。使用安全环保沼气灶具不仅提高了沼气使用效率、确保了安全,降低了碳排放,也克服了沼气灶具防腐蚀和点火困难的问题,实现了安全、高效、环保的功能。
3. 生态果园和牧草系统
“生态校园创新工程”要求严格控制果园的栽植密度和苗木质量,科学栽植、修剪,规范套袋,及时防治病虫害和灌溉施肥,采用嫁接改形技术和幼树早结果技术来提高产量。
在果园采用精作覆膜条播间作技术实施果草间作,不仅能防止杂草滋生、水土流失,还可改善土壤结构,提高土壤有机质,增加土壤肥力,改善果园小气候,促进果园生态良性循环,提高果品质量和产量[3]。种植的牧草以白三叶草为主,白三叶草鲜草粗蛋白含量丰富,在干物质中含粗蛋白28.7%、脂肪3.4%,可溶性碳水化合物40.4%、矿物质28.7%、钙0.9%、磷0.3%[4-5],收割晒干后可做为猪羊的优良饲料。
生态果园利用沼液和沼渣做为基础肥料。沼液沼渣富含有机质和氮、磷、钾等营养成份,是一种优质的有机肥[6]。沼液用于叶面施肥、防治病虫害,沼渣用做基肥,改善土壤理化性能。沼液与钾肥配施则可增加土壤脲酶、转化酶的活性,使苹果着色率、单果重、硬度、可溶性固形物以及花青苷的含量均有不同程度的提高[7]。
4. 日光温室瓜菜系统
日光温室瓜菜系统通过合理选择品种、安排种植茬次,进行播种育苗、整地定植、防治病虫、水肥管理、温光控制等工作,为师生提供新鲜的水果和蔬菜。并且利用沼气进行加温和增光,以降低温室瓜菜种植成本,提高经济效益。同时利用沼液进行叶面喷施、地面沟施或灌溉来追肥和防治病虫,利用沼渣做为基肥改善土壤。经鉴定该系统栽培的蔬果已达有机蔬果的标准。
5. 奶山羊养殖系统
运用XY分离技术和现代饲养管理技术,提高了山羊群体的生产性能水平和繁殖力(包括性别、产奶量、生长速度、受胎率、产羔率、羔羊成活率等)[8]。并且利用牧草、果渣、果叶做为饲料,降低奶山羊饲养成本,通过养殖新技术获得更多的羊奶供学生饮用。
二、价值分析
“生态校园创新工程”改善了学校的生态环境,创新了农村学校的素质教育,带来了很大的生态效益和社会效益,并取得了一定的经济效益。
(一)生态效益
通过楼体建设、道路硬化、修建食堂、改厕建沼、校园绿化、太阳能取暖等一系列硬件工程,师生树立循环经济理念,养成文明生活的好习惯,学校基本实现垃圾零排放,营造了一个优美、幽静、和谐、统一的低碳绿色生态校园。
(二)教育效益
1. 低碳生活理念
将“低碳生活理念”落实到学校建设和科学发展过程中,增强学生的节能减排、生态环保意识,培养他们文明健康的“低碳生活”方式。学校开展各种实践教育活动,在学校内设立垃圾回收站、垃圾分类箱,将有机垃圾和无机垃圾分类,有机垃圾投入沼气池发酵生成沼气,无机垃圾回收再利用。尽量使用太阳能和沼气,减少使用煤炭,引导学生“低碳生活”。从点滴小事做起、从我做起,倡导节约用水、节约用电、低能耗、低排放、低污染的生活方式。
2. 综合实践活动课程
学校组织学生参与“生态校园创新工程”各子系统中,让学生从中接触新的科学技术,学生在实践中发现问题,研究问题,进行创新型学习。在沼气系统中学习测量PH值,记录气压,气体流量;在安全环保沼气灶具系统中学习研究电路及机械常识;在生态果园和牧草系统中学习研究栽植、剪枝、套袋、收摘技术;在日光温室瓜菜系统中学习研究浸种、种植、施肥、防治病虫害技术;在奶山羊养殖系统中学习研究配料、饲养、挤奶、育种等技术。与各种理论知识相结合,提高学生综合实践的能力,深化推动农村学校的教学改革。
3. 生态校园网络系统
“生态校园创新工程”拥有自己独立的“陕西生态校园网”网站,并且给各学校配置电脑,连接网站,将学生、老师、专家教授、兄弟学校以及外面的世界紧紧连接在一起。网络亦成为师生们重要的信息渠道,同时也拓宽了学校的教学模式,将课堂授课与网络教学相结合,让学生自己查阅整理资料,自主学习。各学校老师也可以通过网络互相交流心得,提高教学水平,同时推进农村学校的教育现代化。
(三)经济效益
直接收益主要包括沼气、沼肥、节水、羊奶、羊羔、果园、温室瓜菜、牧草的效益。以陕西省宝鸡市凤翔县范家寨中学为例,该校在2005年被确定为陕西省“生态校园创新工程”试点学校,共建立了100m2无公害厕所、104m3沼气池、0.4hm2果园。该校年产气量约为1.152万m3,以沼气为燃气可年节省煤炭1.24万元,年出售沼肥0.5万元,沼液冲厕年节水0.53万元,沼液施肥节水0.5万元,50只奶山羊年产奶收入4万元,羊羔年收入1万元,果园第二年收入0.084万元,第三年收入1.01万元,第四年收入2.52万元,第四年后每年收入4.2万元[9],温室瓜菜年收入1万元,每666.7m2果园可年产干草300千克。工程中的沼气技术、沼肥利用技术、奶山羊技术、果园嫁接改形和幼树早结果技术、果草间种技术、果渣加工技术都可以带来较大的经济效应。
(四)社会效益
1. “蛋奶工程”,强健新一代
陕西省在农村学校推行“蛋奶工程”,农村学校的学生每天吃一个鸡蛋,喝一袋奶,改变了学生“咸菜加馒头”的低营养状况。“生态校园学校”的学生们喝的是新鲜羊奶,可补充多种维生素和钙,促进大脑发育。根据省防疫站检测,喝羊奶一年的学生体质明显得到了提高。
2. 大手拉小手,小手拉大手,推广科技成果
利用网络和专家讲座,专家教授可以和学生直接相互沟通交流,通过专家之手拉起学生之手,再通过学生之手拉起家长之手,实现新技术、新信息、新知识的传播和推广,增强学生家长的科技意识和文化素质,提高农民掌握现代农业的手段和能力。
3. 示范辐射,科技致富
“生态校园创新工程”展示了最新的种植技术、日光温室技术、沼气技术和奶山羊繁殖饲养技术,吸引周边广大农民前来参观学习,促进农业科学技术的推广,带动农村现代农业的发展。同时利用多媒体教室、网络和校园建立的实践基地,开展技术培训班,将最新的科技成果迅速的推广到农民手中,帮助周边地区农民科技致富。
三、结论
“生态校园创新工程”是以循环经济和低碳经济为理念而建立的生态系统工程,是农业、科技和教育的有机结合,是新农村教育改革的重要探索,是培养具有现念、方法和能力的新型农民的创新工程,是落实农村科学发展和社会主义新农村建设具有战略意义的工程。
参考文献:
[1] 丘陵,杨改河,杨世琦.黄土高原生态果园工程模式设计研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2001(29)5:65-69.
[2] 苑建伟,邱凌,刘娟娟,杨鹏.农村中学公厕粪污处理工艺设计[J]. 农机化研究,2007(10).
[3] 周雷,曹社会.白三叶在果草间作中的主要作用[J].陕西林业科技,2008(3):128-129.
[4] 董宽虎,沈益新.饲草生产学[M].北京:中国农业出版社,2003:226-234.
[5] 韩友文.饲料与饲养学[M].北京:中国农业出版社,1997.
[6] 毛知耘.肥料学[M].北京:中国农业出版社,1995:62-69.
[7] 王桂芳,李丙智等.苹果园沼液配施钾肥对土壤酶活性及果实品质的影响[J].西北林学院学报,2009.24(5):88-91.
