构建黄河水沙调控体系，保障黄河长治久安

 黄河难治的根本症结是水少沙多,以善淤、善决、善徙而闻名于世。公元前602年以来,下游河道决口1590余次,较大的改道26次,呈三年两决口、百年一改道,洪涝灾害频繁。治理黄河历来是中华民族安民兴邦的大事,新中国成立后,党和政府高度重视黄河治理开发与保护,取得了巨大成就：一是黄土高原“变绿了”,黄河“变清了”。流域水土流失面积治理了近50%,黄土高原林草覆被率由20纪80年代的20%增加到现状的63%,梯田面积由1.4万km²提升至5.5万km²,建设了各类淤地坝5.9万座,累积拦截泥沙194亿t,黄土高原主色调由黄变绿,入黄泥沙由1919-1959年的16亿t/a锐减到2000年以来的2.4亿t/a。二是水沙调控体系初步建成,洪水得到有效控制。黄河干支流上建成了龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底等控制性工程,已建水库库容近800亿m³,下游两岸1371.2 km临黄大堤进行了4次加高培厚,调水调沙使下游河槽平均冲深2.5 m,水沙关系不协调问题得到初步改善,“悬河”得到遏制,河道游荡性大幅减小,保障了伏秋大汛岁岁安澜。三是水资源综合管理能力显著提高,资源分配日趋合理。黄河在全国率先出台了“八七”水量分配方案, 1999年开始实施全河水量统一调度,保障了黄河20年不断流,生态环境逐步改善。黄河以占全国2.5%的水资源量,养育着全国12%的人口、灌溉着全国15%的耕地。     

页岩气的开发

 页岩气作为一种资源量巨大的非常规天然气,具有“自生自储,原地成藏”的特征,其储层致密、开采难度大、气井投产后“初产高,递减快,长期低产”的特点明显。综述了全球页岩气的储量、开发技术及意义,介绍了目前中国页岩气的开发现状。中国页岩气资源丰富,地质资源量134.42×10¹² m³,技术可采资源量25.08×10¹² m³,“水平井+体积压裂+工厂化作业”是页岩气成功开发的基本模式,目前在长宁-威远、昭通和涪陵3个南方海相页岩气示范区实现了初步规模开发,已经具备了年产气97亿m³的生产能力。分析表明,合理高效地开发页岩气,对于缓解中国能源供需矛盾、调整能源消费结构、增强国际天然气定价影响力及促进区域经济发展均具有重要意义。     

京津冀居民生活用煤“煤改电”政策的健康与经济效益评估

针对以电力等清洁能源替代居民散煤的“煤改电”政策, 构建可实现京津冀区域“十三五”规划中“煤改电”政策目标的技术选择以及电力供应来源的相关情景, 利用综合评价模型分析并估算不同情景下实施“煤改电”政策对环境质量、健康效益和经济效益的影响。研究结果表明, 通过在该区域实施居民生活“煤改电”政策, 2020年京津冀区域PM_2.5年均浓度可以下降6~15 μg/m³, 可因此避免约2.22万人过早死亡和60.78万致病例。如同期在京津冀区域采用一致性的政策实现“煤改电”政策目标, 可以获得187.31~198.69亿元的社会净效益。基于对3个地区净效益的分析结果, 并考虑地区间的差异, 提出具体的技术选择建议: 北京市和河北省宜采用“空气源热泵+可再生能源供电”方式, 天津市则宜采用“蓄热式电暖器+可再生能源供电”的方式。在3个地区均采用各自净效益最大化的政策情景下, 整个京津冀区域的净效益约为203.41亿元。     

福建省地热能学科发展报告

地热能是一种洁;争的新能源,福建地热资源丰富,已发现温泉点计203处,居全国第五位,以温度计最高121．5℃居全国第四位。已探明水热型地热资源量61522940m^3／年,约相当于35．16万吨／年标准煤,从福建地质构造条件分析,我省东南部蕴藏有大干150℃的高温地热资源,具备地压地热、干热岩地热开发潜在条件;若通过热泵技术加大开发低温地热资源后,我省现已探明地热资源仅占地热总蕴藏量的一小部分,地热能必将成为福建经济持续发展新的增长点之一。地热资源开发利用历史悠久,20世纪70年代以后,进入地热资源开发利用高潮期,主要应用于城市集中供热、温泉旅游、水产养殖,医疗保健,农业利用、体育训练、地震观测等方面。地热能开发利用的原则是：统一规划,科学开发,加强管理,综合利用,集中供热,多能互补,保护环境,讲求效益。建议加强地热资源勘探评价,依据有关法律法规,出台具体有利于地热能开发利用的优惠政策,做到政策扶持、资源保障,加强国际合作、鼓励多渠道资金投入,以加快我省地热能开发利用步伐。     

一带一路,地热先行

 “一带一路”是“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的简称，目前已成为中国综合性发展战略。中东、中亚各国虽然煤炭、石油、天然气等传统化石能源十分丰富，但污染严重，加剧环境恶化，急需大力开发包括地热能在内的各种新能源和可再生能源。     

加快中国地热发电的步伐

 自从上世纪70年代初李四光教授提出开发地热能源,向地球要热的号召以来,中国地热能的开发利用取得了不小的成绩,主要表现在：1) 中低温地热直接利用始终走在世界前列,连续二十多年总量排名全球第一;2) 浅层地热能的开发利用已取得相当大的成效,截至2011年底,中国城乡利用地源热泵进行的供暖、制冷、生活用热水的“三联供”建筑面积已超过1.4亿平方米;3) 随着人民生活水平的提高,温泉洗浴、疗养已成为多数人的诉求,全国已命名的“温泉之乡”、“温泉城”等已达数十个。     

耐盐碱油菜品种选育及修复利用盐碱地研究进展

 中国有1.0×10⁸ ha盐碱地资源,其中0.33×10⁸ ha有开发利用潜力。修复、利用盐碱地有重要的经济、生态和社会效益。经过10多年的研究,华中农业大学选育出耐盐碱甘蓝型油菜“华油杂62”等品种,在中国滨海盐碱地和内陆盐碱地均能生长良好,可收获青鲜油菜4.5×10⁴~7.5×10⁴ kg/ha,也可翻耕作绿肥。耐盐碱油菜具有“利用”与“改良”盐碱地相结合的特色,是改良利用盐碱地最有优势的大田作物。利用耐盐碱油菜、农牧结合等综合措施,是修复、利用盐碱地经济有效、可持续发展的途径。     

封面图片说明：太阳燃料开启绿色能源新时代

 模仿自然光合作用，科学家开发了人工光合成过程，即利用太阳能将水和CO₂等转化为甲醇等可直接使用的燃料，此类燃料因而被称为太阳燃料。人工光合成过程可以大幅度减少CO₂的排放，同时可获得新的绿色能源，对于开发和发展人工光合成太阳燃料科学与技术，达成《巴黎气候协议》中提出的，“本世纪下半叶实现温室气体净零排放”的目标，以及中国“将于2030年左右使CO₂排放达到峰值，2060年达到碳中和”的承诺，从根本上改善生态环境、拯救人类居住的地球家园具有重大而深远的意义。     

封面图片说明：太阳燃料开启绿色能源新时代

 模仿自然光合作用，科学家开发了人工光合成过程，即利用太阳能将水和CO₂等转化为甲醇等可直接使用的燃料，此类燃料因而被称为太阳燃料。人工光合成过程可以大幅度减少CO₂的排放，同时可获得新的绿色能源，对于开发和发展人工光合成太阳燃料科学与技术，达成《巴黎气候协议》中提出的，“本世纪下半叶实现温室气体净零排放”的目标，以及中国“将于2030年左右使CO₂排放达到峰值，2060年达到碳中和”的承诺，从根本上改善生态环境、拯救人类居住的地球家园具有重大而深远的意义。     

三种地震方法在岩性地层油气藏预测中的应用

岩性地层油气藏勘探已成为近年来的一个重点与难点问题。“四类盆地、三种储集体”的岩性地层油气藏区
带、圈闭与成藏的地质理论与“构造-层序成藏组合”模式研究,为中国陆相岩性地层油气藏勘探开发奠定了重要的
基础。松辽盆地南部中央拗陷区属于“多坡折缓坡-湖侵域和高位域河流三角洲组合”的岩性地层油气藏,仅仅依靠
“构造-层序”的思路难以实现有效的岩性地层油气藏预测。岩性地层油气藏勘探地球物理方法呈现多元化发展,推
进了地震技术在岩性地层油气藏预测领域的应用,但同时地震技术的局限适应性同样明显。以对松辽盆地南部中央
拗陷区为例,通过应用垂向岩性组合关系、地震波谷信息的应用和多子波分解技术,尽可能多地挖掘地震波形中蕴含
的地层岩性信息,探索这3 种地震方法在松辽盆地南部中央拗陷区岩性地层油气藏勘探中的适用性,依靠钻井、沉积
规律约束,取得了良好的效果。     

基于不同动态负荷的太阳能辅助地源热泵系统供暖特性研究

建立了太阳能辅助地源热泵系统(SAGSHPS)动态仿真模型,基于间歇负荷1(8:00-20:00末端开启)、间歇负荷2(18:00-次日7:00末端开启)和连续负荷(末端全天24h开启)条件,对大连地区SAGSHPS在整个供暖期内的运行过程分别进行逐时动态仿真,分析了3种典型动态负荷下SAGSHPS的运行特性.结果表明:冬季最冷日内不同负荷下,系统供暖运行方式不同.间歇负荷1下系统以地源热泵(GSHP)和太阳能热泵(SHP)交替供暖;间歇负荷2下系统以地源热泵供暖为主,只在入夜初期辅以太阳能热泵供暖;连续负荷下系统白天以太阳能热泵供暖,夜间以地源热泵供暖.整个供暖期内,蒸发器入口温度对热泵机组性能系数的影响高于对系统性能系数的影响;对于太阳能、地热能和电能对热负荷的贡献比例而言,蒸发器入口温度越高,太阳能对热负荷的贡献比例越大,地热能的贡献比例越小,而电能的贡献比例变化不明显.     

地热开发及利用：理想的“绿色空调”技术

地热能是指贮存在地球内部的可再生热能，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。全球地热能的储量与资源潜量十分巨大．每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h，但是地热能的分布相对比较分散，因此开发难度很大。由于地热能是储存在地下的，因此不会受到任何天气状况的影响，并且地热资源同时具有其他可再生能源的所有特点，随时可以采用，不带有害物质，我国主要沉积盆地储存的地热能量为736亿千焦耳，相当于标准煤25004L吨。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳，折合每年32847万吨标准煤的发电量：目前．我国地热资源开发利用已初具规模，年利用地热能为100亿千瓦时，并且地热开发利用量以每年近10％的速度增长。全国已经基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、以天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。、但是，我国地热在能源结构中占的比例还很小，因此．加快地热资源开发利用的速度和步伐势在必行。     

“地球充电/热宝”——一种地热开发利用的新途径

 所谓“地球充电/热宝”（earth charger），是指以地球介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用，是地热开发利用的一条新途径。     

区域污染物总量控制及排污权-交易优化模型的应用

修正区域污染物总量控制优化模型, 并利用修正后的模型研究案例省“十二五”总量控制减排方案. 模型优化结果表明, “十二五”期间案例省COD,NH₃-N,SO₂,NO_x可控指标减排量分别增加了3.01（6.85%）,0.47（8.63%）,5.00（17.34%）,1.25（6.51%）万t, 优化后减排成本为494.02亿元, 较案例省“十二五”期间主要污染物总量控制规划成本降低了28.00亿元, 缩减比例达5.36%, 并细化了各行业及各类别污染物的减排量.     

协同创新,建立智能骨科手术体系

 精准、微创治疗是21世纪骨科手术发展的主旋律，已成为骨科临床治疗的发展趋势。骨科手术机器人作为医疗领域“新技术革命”的典型代表，是推动精准、微创手术发展和普及的核心智能化装备。在国家科技部“863计划”/科技支撑计划、国家自然科学基金、北京市科委重大科技计划等项目支持下，北京积水潭医院联合北京航空航天大学、北京天智航医疗科技股份有限公司、中科院深圳先进技术研究院等单位，自2004年起，医工合作，以“创新现代骨科手术研发体系与治疗手段、提升临床治疗水平和治疗效果”为理念，通过“产-学-研-用”协同创新，开展了智能骨科手术的研发、产品化和应用推广工作，建立了创新机制体系、技术支撑体系、手术设备体系和临床应用体系，形成了一套完整的智能骨科手术体系。     

3种木棉光合特性及碳汇能力研究

以美丽异木棉、爪哇木棉、海南木棉叶片为测试材料,利用3051D光合作用测定仪测定3种木棉光合作用日变化规律,分析其相关性,并通过光合速率计算固碳量,从而得出三者碳汇能力.结果表明：3种木棉光合速率(Pn)日变化基本都呈“M”型双峰曲线,存在明显的“午休”现象;3种木棉蒸腾速率(Tr)均呈单峰曲线变化,12∶00～14∶00时达到最高,其中爪哇木棉 Tr在出现的时间和峰值上都早和高于另外两个品种;3种木棉单位日固碳量在 0.59～0.68 g·m^－2·.d^－1之间,其中美丽异木棉和海南木棉均为0.68 g·m^－2·d^－1,爪哇木棉为0.59 g·m^－2·d^－1.3种木棉年固碳量在214.49～246.11 g之间,其中爪哇木棉比另两品种碳汇能力弱,约低12.8%.通过聚类分析表明,美丽异木棉和海南木棉具有极高的相似性.本研究可为以后园林绿化优良树种选育工作提供参考.     

营养科技为全民健康保驾护航，助力健康中国建设

 我从事营养与健康科研工作已经30载有余，近10年来也致力于营养科学普及，曾于2014年获得“全国优秀科技工作者”荣誉称号。如同全国的科技工作者一样，“全国科技工作者日”的设立让我倍感鼓舞。今年的“全国科技工作者日”就要到了，我对“科技为民、奋斗有我”的活动主题非常赞同，也深有感触。     

2020年中国重大科学、技术和工程进展

 本着分门别类、本刊推荐、专家遴选、宁缺毋滥、叙述事实的原则，从国内外重要科技期刊和科技新闻媒体所报道的中国科技成果中，按科学、技术、工程3个类别，由《科技导报》编辑部遴选、推荐候选条目，经《科技导报》编委、审稿人等专家通信评选，推选出2020年中国重大科学、技术、工程进展30项。（1）2020年中国重大科学进展10项：精准绘制地球3亿年生物多样性变化历史；揭示脑-脾神经环路控制抗体免疫应答新机制；发现H+HD→H₂+D反应中直接抽取机制和漫游插入机制的量子干涉；首次合成近质子滴线百纳秒寿命超铀新核素²²²Np；首次证明4-乙烯基苯甲醚是蝗虫的聚集信息素；发现睡眠压力调控的神经环路机制；首次实现单个超冷分子的相干合成；首次发现快速射电暴源的辐射具有丰富偏振特征；在极细多晶体铜中发现新型亚稳结构；新型冠状病毒的发现与科学应对。（2）2020年中国重大技术进展10项：提出质子辅助方法实现超平整石墨烯的可控生长；自主研发成功商用毫米波相控阵芯片；揭示克制小麦赤霉病的主效基因Fhb7；开发RNA-RNA空间相互作用的原位全景分析技术；实现尺寸最大、晶面指数最全单晶铜箔库的可控制备；提出基于忆阻器阵列的新型脑机接口；成功研制全球神经元规模最大的类脑计算机；成功设计纳米“人造分子”简易制备方法；发现空位诱导的二维材料薄膜超快离子传输；中国量子计算原型机“九章”问世。（3）2020年中国重大工程进展10项：“中国天眼”验收开放，取得一系列重大成果；无人潜水器和载人潜水器取得新突破；“北斗三号”最后一颗全球组网卫星发射成功；中国首个火星探测器“天问一号”成功发射；中国最大直径盾构机下线；“国和一号”和“华龙一号”两大三代核电技术取得新突破；中国最高参数“人造太阳”建成；世界首座高速铁路悬索桥开通；“嫦娥五号”完成中国首次地外天体采样；世界最强流深地核天体物理加速器成功出束。     

加快材料基因组工程信息化基础设施的建设

 2016 年2 月,中国科学技术部发布了国家重点研发计划“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项^[1],其主要目标是:融合高通量计算(理论)/高通量实验(制备和表征)/专用数据库3大技术,变革材料研发理念和模式,实现新材料研发由“经验指导实验”的传统模式向“理论预测、实验验证”的新模式转变,实现新材料“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的目标,为实现“中国制造2025”的目标做出贡献”。     

理性看待“慕课”的时代意义与局限

 “慕课”是“大规模网络在线开放课程”的简称（英文全称为Massive OpenOnline Course，一般简写为MOOCs）。2011 年秋，斯坦福大学2 位教师创立的一个在线免费课程平台，挑拨起了人们对于网络技术参与当代教育变革的敏感神经。这种被定义为“慕课”的教育模式迅速得到世界诸多知名高校的响应，大家纷纷推出自己学校的品牌“慕课”。近2 年，中国各大高校也纷纷推出“慕课”，成立专门的开发部门，掀起了一股“慕课”热。