辛卓航 葉磊 劉海星 商華

摘 ?要：面向我國生態(tài)文明建設(shè)的重大國家需求，傳統(tǒng)水利學(xué)科的發(fā)展逐漸由服務(wù)于工程建設(shè)向注重與生態(tài)、環(huán)境相協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，社會(huì)迫切需要一大批交叉領(lǐng)域的復(fù)合型、綜合型創(chuàng)新人才。這就要求高校在基礎(chǔ)理論，關(guān)鍵技術(shù)及人才培養(yǎng)方面與當(dāng)前國家和社會(huì)需求有更好的對(duì)接。新的交叉方向應(yīng)將水利與環(huán)境、生態(tài)、海洋多學(xué)科交叉融合，以生態(tài)環(huán)境為主線將流域與海岸帶系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，關(guān)注資源能源開發(fā)、工程建設(shè)運(yùn)行等引發(fā)的流域與海岸帶生態(tài)環(huán)境問題。融合多學(xué)科交叉力量，從人才培養(yǎng)、師資隊(duì)伍建設(shè)、社會(huì)服務(wù)與成果轉(zhuǎn)化、國際交流與合作方面探討交叉學(xué)科建設(shè)模式。為國內(nèi)高校傳統(tǒng)工科改革，為新工科人才培養(yǎng)及學(xué)科建設(shè)發(fā)展提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：生態(tài)文明建設(shè);水利工程;生態(tài)環(huán)境;學(xué)科交叉;建設(shè)模式

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2021）15-0084-04

Abstracts： Under the urgent need of the nation's ecological civilization construction， the major focus of traditional discipline， hydraulic engineering， has changed from the construction and operation of the engineering projects to the harmonization with the eco-environmental effects， meanwhile， the society has an urgent demand for the interdisciplinary and integrated engineering talents. These accordingly require the changes of educational modes in colleges and universities in terms of basic theory， key technology and talent training. The new inter-disciplinesshould integrate water conservancy， environment， ecology and ocean. With the ecological environment as the main line， the basin is connected with the coastal zone system， and the attention is paid to the ecological and environmental problems in the basin and coastal zone caused by the development of resources and energy， and the construction and operation of projects. We should integrate the cross-disciplinary forces， and explore the cross-disciplinary construction mode from the aspects of talent training， teacher team construction， social service and achievement transformation， and international exchange and cooperation. It can provide insights for the reform of traditional disciplines and for the training of talents and the development of disciplines under the background of emerging engineering education.

Keywords： ecological civilization construction; hydraulic engineering; eco-environment; inter-disciplinary; construction mode

黨的十八大提出了“建設(shè)海洋強(qiáng)國”的重大戰(zhàn)略任務(wù)，十九大將“加快生態(tài)文明建設(shè)”“實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展”“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌、加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”等作為建設(shè)美麗中國和現(xiàn)代化強(qiáng)國的重要目標(biāo)。為此，如何從科學(xué)理論、關(guān)鍵技術(shù)及人才培養(yǎng)等方面支撐國家生態(tài)文明建設(shè)，踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要理念，成為了高校教學(xué)與科研的重要任務(wù)。由于我國人口高密度、資源分布不均，對(duì)于水利學(xué)科而言，目前尚處在工程建設(shè)時(shí)期，并已開始關(guān)注工程建設(shè)與資源開發(fā)所帶來的生態(tài)環(huán)境影響，例如大壩建設(shè)和運(yùn)行將改變河流原有的物質(zhì)場、能量場、化學(xué)場和生物場，影響生源要素在河流中的生物地球化學(xué)過程，進(jìn)而改變生態(tài)系統(tǒng)的物種構(gòu)成、棲息地分布及生態(tài)功能[1]。維持流域和海岸帶生態(tài)功能穩(wěn)定、確保環(huán)境生態(tài)安全與保障可持續(xù)供水是亟待解決的國家重大戰(zhàn)略問題。

面向新時(shí)期的國家需求，傳統(tǒng)水利學(xué)科的發(fā)展逐漸由服務(wù)于工程建設(shè)向注重與生態(tài)、環(huán)境相協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變;從單一水過程研究向水文、水環(huán)境與水生態(tài)（三水）耦合的多過程、多要素復(fù)合驅(qū)動(dòng)下的生態(tài)系統(tǒng)健康研究轉(zhuǎn)變;由單一水體向陸海統(tǒng)籌、以海定陸的新模式發(fā)展。與此同時(shí)，陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)、氣候變化影響、監(jiān)測手段更新、大數(shù)據(jù)采集和利用等，體現(xiàn)出越來越強(qiáng)的多學(xué)科交叉特性。而傳統(tǒng)水利工程學(xué)科的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在海洋水動(dòng)力學(xué)、高壩抗震、水庫（水電站）群聯(lián)合調(diào)度、流域防洪減災(zāi)等方面，與環(huán)境、生態(tài)等學(xué)科的交叉不足，單一學(xué)科的基礎(chǔ)理論、研究方法與技術(shù)已不足以滿足新時(shí)代水利學(xué)科發(fā)展的需求[2-3]。

為更好地解決新時(shí)期國家重大需求中的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題，更好地服務(wù)于社會(huì)對(duì)交叉復(fù)合型人才的需求，亟需立足于傳統(tǒng)學(xué)科優(yōu)勢，促進(jìn)水利與環(huán)境、生態(tài)、海洋、遙感等多學(xué)科交叉研究體系及高端科研隊(duì)伍的形成，培養(yǎng)更多的中青年復(fù)合型人才，打造具有梯隊(duì)合理的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，服務(wù)于資源、環(huán)境、生態(tài)的和諧調(diào)配及工程的運(yùn)行和管理，貢獻(xiàn)于提升傳統(tǒng)工科整體科研水平及國際學(xué)術(shù)地位，為“新工科”背景下的人才培養(yǎng)及學(xué)科發(fā)展提供借鑒和參考。

一、基于水利的多學(xué)科交叉發(fā)展?fàn)顩r

對(duì)傳統(tǒng)水利學(xué)科而言，國際上主要經(jīng)歷了從大規(guī)模工程建設(shè)、信息化工程管理到關(guān)注工程開發(fā)運(yùn)行對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及考慮全球變化的影響與工程應(yīng)對(duì)等幾個(gè)發(fā)展階段。從近年《Nature》、《Science》、ESI高引論文及國內(nèi)外相關(guān)研究可以看出[4-7]，當(dāng)前國際上關(guān)注的問題主要集中在：全球氣候變化對(duì)工程規(guī)劃、水文模擬、海洋環(huán)境的影響，大規(guī)模工程開發(fā)帶來的環(huán)境生態(tài)問題及修復(fù)方法，以及如何利用新的信息技術(shù)來監(jiān)測、模擬環(huán)境演變與工程建設(shè)中的關(guān)鍵過程等。

國外高校大多將學(xué)科的交叉復(fù)合建設(shè)作為重點(diǎn)，如加州大學(xué)洛杉磯分校和斯坦福大學(xué)均設(shè)立了“Civil & Environmental Engineering Department”，注重在水利工程建設(shè)中的環(huán)境學(xué)應(yīng)用。伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（UIUC）在Environmental Economics & Policy學(xué)科中圍繞地下水污染、環(huán)境惡化和再循環(huán)等相關(guān)的水經(jīng)濟(jì)、水政策主題開展研究。南佛羅里達(dá)大學(xué)在海洋生態(tài)動(dòng)力學(xué)與海洋環(huán)境遙感領(lǐng)域產(chǎn)生了頗具影響力的研究成果。

在我國，已有部分高校開始重視環(huán)境和水利的學(xué)科交叉建設(shè)。浙江大學(xué)增設(shè)二級(jí)學(xué)科水資源及水環(huán)境工程，圍繞水污染控制與治理、地表水體修復(fù)等方面展開研究。北京師范大學(xué)開展重大（點(diǎn)）學(xué)科交叉建設(shè)項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)環(huán)境科學(xué)與工程、生態(tài)學(xué)、水利工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的交叉，建立流域環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)健康保障的理論、技術(shù)及調(diào)控管理體系。中國海洋大學(xué)的環(huán)境科學(xué)專業(yè)涵蓋海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)等多個(gè)學(xué)科方向，設(shè)立“近海環(huán)境動(dòng)力過程及其對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響”“近海污染物的環(huán)境行為與控制”研究方向，重點(diǎn)關(guān)注人為活動(dòng)影響下海洋生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)。廈門大學(xué)的生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)及海洋科學(xué)形成的學(xué)科群主攻水域和濕地生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境演變過程與機(jī)理及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，同時(shí)大力發(fā)展環(huán)境工程、生態(tài)工程和環(huán)境評(píng)價(jià)等相關(guān)應(yīng)用類學(xué)科的發(fā)展。由此可見，水利工程、海洋工程、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科的交叉建設(shè)逐漸成為熱點(diǎn)議題，體現(xiàn)了傳統(tǒng)科學(xué)向綜合性發(fā)展的需求。

二、新交叉領(lǐng)域的發(fā)展方向探索

在全球變化背景下，高強(qiáng)度人類活動(dòng)（城市化、水利工程建設(shè)、近海海岸工程建設(shè)、資源能源開發(fā)等）導(dǎo)致水資源饋乏、水環(huán)境污染和生態(tài)退化問題時(shí)空范圍廣、交互作用強(qiáng)度大、長效治理難。新的交叉方向應(yīng)基于傳統(tǒng)水利學(xué)科優(yōu)勢，以流域-海岸帶系統(tǒng)為對(duì)象，以環(huán)境生態(tài)為主線，從多尺度、多層次解析資源能源開發(fā)、工程建設(shè)與運(yùn)行所引發(fā)的環(huán)境生態(tài)問題，研究其發(fā)生、演變的關(guān)鍵過程與動(dòng)力學(xué)機(jī)制，研發(fā)面向生態(tài)環(huán)境安全與健康的治理、修復(fù)、調(diào)控與管理技術(shù)，從而適應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的需求。為此，凝練如下主要交叉發(fā)展方向：

（一）流域水環(huán)境關(guān)鍵過程、生態(tài)響應(yīng)與反饋機(jī)制

解析水庫大壩建設(shè)、土地利用變化等人類活動(dòng)對(duì)關(guān)鍵“三水”因子的影響及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，例如水庫調(diào)節(jié)對(duì)生源物質(zhì)沉積、遷移、轉(zhuǎn)化影響，泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)微地形變化及水生生物生境的影響等。同時(shí)，解析生態(tài)格局演變對(duì)“三水”因子的反饋?zhàn)饔?，例如，岸邊植被格局演替?duì)水文情勢及泥沙輸移影響。以此揭示生態(tài)系統(tǒng)彈性邊界和核心變量，明確水文、水動(dòng)力過程與生源物質(zhì)、生境營造、食物鏈重建等生態(tài)過程的作用與反饋關(guān)系。

（二）陸海統(tǒng)籌系統(tǒng)耦合變動(dòng)及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

在多源污染排放、海洋資源能源開發(fā)利用影響下，全面解析海洋及近海區(qū)域污染物來源，定量描述海洋動(dòng)力-污染物-生態(tài)系統(tǒng)之間的作用與反饋關(guān)系，研究徑流、潮流、泥沙、污染物等多因素在入海河流、濱海濕地及海域的耦合作用機(jī)制，構(gòu)建多過程、多因素、多介質(zhì)的水動(dòng)力-水環(huán)境-水生態(tài)綜合響應(yīng)模型，揭示不同水動(dòng)力、污染排放條件對(duì)污染物遷移轉(zhuǎn)化及濱海濕地生態(tài)的影響機(jī)制，以及生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污染物的凈化、攔截等反饋效應(yīng)。

（三）面向流域-海岸帶生態(tài)環(huán)境安全的調(diào)控與修復(fù)策略

明確全球變化疊加高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響下水生生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)、反饋與適應(yīng)機(jī)制，量化評(píng)估區(qū)域濕地、湖泊、河流、水庫、河口、近海等對(duì)水資源的維持能力與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，明確維持水生生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能穩(wěn)定的生態(tài)安全閾值，提出陸海協(xié)同的水資源高效利用及水生資源的合理利用、生態(tài)修復(fù)、生態(tài)服務(wù)功能提升的適應(yīng)性修復(fù)與調(diào)控方案，切實(shí)服務(wù)于流域-海岸帶生態(tài)保護(hù)、水資源調(diào)控與管理。

三、交叉學(xué)科的發(fā)展前景

（一）面向國家需求、立足學(xué)科前沿

基于水利工程的多學(xué)科交叉以協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系、協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，增強(qiáng)水生態(tài)、水環(huán)境支撐能力為原則，在多學(xué)科交叉認(rèn)知的基礎(chǔ)上，綜合利用遙感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬等先進(jìn)技術(shù)，建立面向流域與海岸帶的水環(huán)境、水生態(tài)系統(tǒng)健康保障的理論、技術(shù)及調(diào)控管理體系，在區(qū)域尺度及大流域尺度上提出由陸地到海洋的生態(tài)功能綜合恢復(fù)技術(shù)和適應(yīng)性調(diào)控途徑與方案，從而使其持續(xù)提供對(duì)人類至關(guān)重要的調(diào)節(jié)和支持服務(wù)，符合當(dāng)前我國加快生態(tài)文明建設(shè)、“綠水青山就是金山銀山”的重大國家需求，順應(yīng)水利學(xué)科發(fā)展趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景和行業(yè)應(yīng)用前景。

（二）社會(huì)對(duì)交叉、復(fù)合型人才的迫切需求

傳統(tǒng)水利工程學(xué)科對(duì)研究生及本科生的培養(yǎng)大多側(cè)重于專業(yè)型人才。具體來看，主要側(cè)重于工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)，水資源開發(fā)利用、水旱災(zāi)害防治、水庫調(diào)度等。然而，精通單一學(xué)科知識(shí)的學(xué)生往往缺乏對(duì)于水環(huán)境、水生態(tài)系統(tǒng)理論以及關(guān)鍵過程機(jī)理的認(rèn)知，未能對(duì)工程建設(shè)及運(yùn)行管理所帶來的生態(tài)環(huán)境問題有著充分的認(rèn)識(shí)和理解。為此，社會(huì)對(duì)水利學(xué)科的人才需求已由服務(wù)于工程設(shè)計(jì)、建設(shè)，向著掌握資源、環(huán)境、生態(tài)交叉學(xué)科基本理論和技術(shù)的復(fù)合型、交叉型人才轉(zhuǎn)變。需將傳統(tǒng)水利學(xué)科與環(huán)境、生態(tài)、海洋、遙感等學(xué)科進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，才能滿足我國目前建設(shè)生態(tài)文明，解決重大生態(tài)環(huán)境問題的人才需求。

四、交叉學(xué)科建設(shè)模式探索

立足于傳統(tǒng)學(xué)科的基礎(chǔ)優(yōu)勢，融合多學(xué)科交叉的科研力量，強(qiáng)化科研基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力，完善學(xué)科學(xué)位體系結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化交叉領(lǐng)域的人才培養(yǎng)、師資隊(duì)伍建設(shè)、社會(huì)服務(wù)與成果轉(zhuǎn)化及國際交流與合作。

（一）人才培養(yǎng)模式

以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求為基本定位，以培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，加強(qiáng)課程質(zhì)量建設(shè)，注重基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐。拓寬以水利、環(huán)境、生態(tài)為主要內(nèi)容的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)，將實(shí)際工程問題融入教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)際工程問題的理解，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)值分析、編程、模型模擬等現(xiàn)代科學(xué)手段，培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的能力，為學(xué)生今后從事相關(guān)理論技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。此外，重視實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)踐基地建設(shè)，強(qiáng)化教學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)實(shí)踐、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。依托創(chuàng)新平臺(tái)，積極組織和參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和科技競賽，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、組織管理和溝通能力。通過培養(yǎng)理念更新、模式創(chuàng)新和路徑設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的整體快速提升。

（二）師資隊(duì)伍建設(shè)

教師是立教之本、興教之源，新時(shí)期跨學(xué)科教育對(duì)教師的專業(yè)能力和素質(zhì)提出了更高要求。傳統(tǒng)工科教師以掌握單一學(xué)科知識(shí)體系為主，無法滿足新時(shí)代交叉學(xué)科教學(xué)科研的要求。為此，應(yīng)積極探索交叉學(xué)科師資隊(duì)伍建設(shè)新途徑，出臺(tái)相關(guān)政策支持交叉學(xué)科的高端人才、骨干人才、以及專職科研人員引進(jìn)：（1）高端人才建設(shè)，支持采用兼職辦法引進(jìn)，推行兼職教授和校內(nèi)教授合作培育，由兼職教授帶動(dòng)校內(nèi)團(tuán)隊(duì);（2）骨干人才引進(jìn)，支持人才特區(qū)建設(shè)，按考核目標(biāo)設(shè)定引進(jìn)人才的在崗時(shí)間和薪酬;（3）專職科研人員，出臺(tái)新政策并提供一定的科研補(bǔ)助，支持專職科研人員的招聘。在整體隊(duì)伍建設(shè)上，支持鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)建設(shè)模式，注重培養(yǎng)水利、環(huán)境、生態(tài)等多學(xué)科交叉的急缺關(guān)鍵核心骨干人才、交叉復(fù)合人才。強(qiáng)化對(duì)青年人才的選拔與重點(diǎn)支持，鼓勵(lì)申報(bào)各類人才計(jì)劃，在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究的科研經(jīng)費(fèi)方面予以資助。

（三）社會(huì)服務(wù)與成果轉(zhuǎn)化

加強(qiáng)與國家和地方高新技術(shù)企業(yè)的溝通互聯(lián)，立足“產(chǎn)-學(xué)-研-用”相結(jié)合的發(fā)展思路，積極承擔(dān)國內(nèi)外生產(chǎn)課題，直接服務(wù)國家重大工程建設(shè)及運(yùn)維管理、生態(tài)環(huán)境修復(fù)與保護(hù)等國家重大需求。堅(jiān)持科教融合、產(chǎn)教融合，集中力量突破工程建設(shè)影響下的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)的關(guān)鍵核心技術(shù)和應(yīng)用平臺(tái)，完善技術(shù)轉(zhuǎn)移與成果轉(zhuǎn)化體制和服務(wù)體系，孵化人才、孵化技術(shù)最終形成高新技術(shù)企業(yè)孵化器，加快推動(dòng)科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

（四）國際交流與合作

新時(shí)期的學(xué)科發(fā)展應(yīng)圍繞“一帶一路”等對(duì)外開放戰(zhàn)略，積極推進(jìn)工程教育國際化。聚焦交叉領(lǐng)域，尋求與國際一流大學(xué)/國際一流學(xué)者建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，培養(yǎng)出具有國際視野的學(xué)生。制定支持和導(dǎo)向政策，積極聘請(qǐng)專兼職外籍教師。擴(kuò)大與國外知名高校聯(lián)合培養(yǎng)研究生規(guī)模，提高國際研究生培養(yǎng)規(guī)模和質(zhì)量，提高非國際班的雙語課程比例。鼓勵(lì)與世界知名高校聯(lián)合申報(bào)重大國際合作項(xiàng)目，開展共性基礎(chǔ)理論探索、前沿技術(shù)開發(fā)及重大工程集成應(yīng)用研究，協(xié)同取得具有國際先進(jìn)水平的科研成果。激勵(lì)國際專利聯(lián)合申請(qǐng)，聯(lián)合出版國際學(xué)術(shù)著作。對(duì)承辦高水平國際會(huì)議予以政策和財(cái)力支持，鼓勵(lì)學(xué)生參加高水平國際學(xué)術(shù)會(huì)議。從吸收和整合優(yōu)質(zhì)國際高等工程教育資源，加強(qiáng)國際學(xué)術(shù)和人才交流，加強(qiáng)國際工程科技合作等方面綜合提升國際競爭力和影響力。

五、結(jié)束語

在當(dāng)前我國生態(tài)文明建設(shè)需求下，傳統(tǒng)水利學(xué)科迫切需要關(guān)注工程開發(fā)建設(shè)所帶來的生態(tài)環(huán)境影響，立足于傳統(tǒng)優(yōu)勢，開展水利與環(huán)境、生態(tài)、海洋等交叉學(xué)科建設(shè)工作。相關(guān)科學(xué)研究應(yīng)注重全球氣候變化與高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響下，流域-海岸帶系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，結(jié)合新興技術(shù)手段，研發(fā)面向生態(tài)環(huán)境安全與健康的治理、修復(fù)、調(diào)控與管理技術(shù)。在新的交叉學(xué)科領(lǐng)域，提出人才培養(yǎng)、師資隊(duì)伍建設(shè)，社會(huì)服務(wù)與成果轉(zhuǎn)化，及國際交流與合作的建設(shè)舉措。以水利工程學(xué)科為例，為支撐國家生態(tài)文明建設(shè)，為高校在新工科背景下的學(xué)科發(fā)展模式提供參考和借鑒。

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