高新技术在建筑业中的应用与发展对策.docx

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高新技术在建筑业中的应用与发展对策

 

 

高新技术在建筑业中的应用与发展对策

摘要:

本文针对高新技术在我国建筑业当中的现状,分析高新技术与建筑业之间的联系,提出了建筑业应用高新技术的重要性和紧迫性,以及推广高新技术在建筑业中应用的总体目标。

通过举例说明高新技术在建筑业中具体应用的实际情况,对高新技术在建筑业中的发展提出切实可行的具体措施与对策。

关键词:

高新技术建筑业应用发展对策

Abstract:

Inviewofthestatusquoofhigh-techbuildingindustryinChina,thispaperanalyzesthelinksbetweenthehigh-techandtheconstructionindustry,andalsoproposetheimportanceandtheurgencyoftheapplicationofahigh-techinbuildingindustry,aswellaspromotetheoverallgoaloftheapplicationofhegh-techinbuildingindustry.Byillustratingthepracticalsituationofthespecificapplicationofhigh-techintheconstructionindustry,itproposethespecificpracticalmeasuresandcountermeasuresinthedevelopmentofhigh-techintheconstructionindustry.

Keywords:

high-techbuildingindustryapplicationdevelopmentcountermeasure

1绪论

改革开放以来,特别是党的十三届四中全会以来,作为相关行业赖以生存与发展的基础性先导产业之一,建筑业的改革与发展取得了显著成就。

根据国家统计局资料,1989年到2001年,全国(不包括港、澳、台地区,以下同)建筑业增加值从794亿元增长到6462亿元,年均增长12.6%(扣除价格上涨因素),高于我国国内生产总值(GDP)的同期增长速度9.3%;建筑业增加值占GDP的比重由4.7%提高到6.7%,达到了支柱产业的指标标准。

建筑业在国民经济各产业部门中居第4位(在工业、农业、商贸业之后),为国民经济持续稳定增长做出了贡献。

党的十六大总结了改革开放以来特别是十三届四中全会以来的经验,明确提出,要在21世纪的前20年,集中力量,全面建设惠及十几亿人口的更高水平的小康社会,并且制定了全面建设小康社会的宏伟纲领。

小康社会的建设必然会加速我国城镇化的进程,而城镇化的加速离不开城市基础设施和住宅建设的大发展,这必将为建筑业提供更为广阔的舞台。

可以预计,建筑业在国民经济中的支柱产业地位将会不断加强,对国民经济的拉动作用将更加显著。

就目前现状而言,我国建筑业主要有如下三个特点:

(1)建筑业的总体规模虽大但经济效益普遍不高。

目前我国建筑业包含6万多家施工企业,1.2万家设计企业以及2.7万家房地产企业。

据2003年统计,全行业完成初步设计投资额12172亿元,完成施工图设计投资额18663亿元,实现勘察设计总收入931亿元。

完成的建筑安装工程投资占全社会固定资产投资总额的65%左右,年工程量堪称世界之最。

但我国建筑施工企业盈利情况不佳,我国2000年建筑施工企业产值利润率为1%,资本金利润率为8-10%,而日本公司的产值利润率为1-2%,资本金利润率为20-35%。

(2)我国建筑业企业的国际市场占有额还很小,与我国建筑业的规模很不相称。

虽然近年来我国大型国际承包公司的市场占有额呈上升趋势,但与国外企业相比,市场占有额的绝对数还很小。

据英国一家研究机构的报告,目前全世界的国际工程合同总额每年在1万亿美元左右,但2001年我国对外工程承包合同额为130亿美元,仅占全世界国际工程合同总额的1.3%。

此外,据国际劳工组织统计,全世界每年跨国流动劳动人口量大体保持在2000万人到3000万人之间,而2000年末我国在外劳务人数为42万人,仅为全世界跨国流动劳动人口总量的1%-2%。

(3)包括我国在内的世界各国工程建设过程中损失与浪费惊人,节省的潜力巨大。

据美国1999年有关部门统计,在总造价为6500亿美元的众多工程项目中,由于超预算、错误设计与施工造成返工、工期拖延、管理不当等带来的损失与浪费达到2000亿美元,约占投资额的30%。

我国尚没有做过类似统计,但我们估计浪费现象会更严重。

造成上述特点的根本原因在于,建筑业管理和技术手段的落后。

我国工程建设领域长期以来是一个劳动密集、粗放经营的行业,管理水平和科技贡献率不高,据有关部门测算,在我国工程建设领域经济效益的增长中只有不到30%是依靠技术进步获得的,而这个数值在我国其他一些行业达到了50%。

现在我国建筑业正面临着严峻的挑战与难得的发展机遇。

特别是我国政府承诺加入WTO三年内将对外商开放建筑业,前几年这一承诺已经部分提前兑现,这将使这一行业的竞争更趋激烈。

面对拥有雄厚资金、先进技术与先进管理经验的国际跨国公司的挑战,必须依靠技术进步才能与之抗衡。

尤其党的十五届五中全会提出,要用信息化带动工业化,发挥后发优势,实现生产力的跨越式发展。

建筑业是国民经济的支柱产业之一,也是需要用高新技术改造的传统产业。

如何充分利用21世纪新的技术资源,加速我国建筑业发展,是摆在我们面前的一项十分急迫任务[1]。

2高新技术与建筑业

2.1高新技术

高新技术,也叫高技术、高科技。

一般而言,它的含义是动态变化的,是不断发展的一个概念。

从地域上看,不同的国家对高技术有不同的理解。

被称为韩国“经济起飞、科技发展之父”的崔享博士从经济发展的角度,从第三世界国家发展的角度来认识,把高技术分为三个层次:

(1)技术的改进;

(2)技术的综合;(3)技术的创新。

技术的改进,技术的综合均属于高技术的范畴,更重要的是技术的创新。

高新技术就一般而言,实际上指的是当代新兴学科与高技术水平,特别是尖端技术和先导技术,它反映了科学向技术的迅速转化以及科学与技术的高度融合,是生产力发挥巨大作用的重要因素。

高新技术本身具有一些有别于一般科技的独特内容,将高新技术的主要特征概括为“六高”:

高智力、高投入、高风险、高效益、高渗透、高竞争。

高新技术在在建筑施工、建筑材料、建筑节能等领域的应用有:

新型建筑材料、建筑节能、信息技术、激光和空间技术、生态环境科学技术、智能化技术、海洋技术等。

这些技术是已经萌发但还远未成熟的前沿技术。

只有利用这些高新技术改造传统的建筑业,该产业才能以较快的速度发展。

2.2建筑业

建筑业是专门从事土木工程、房屋建设和设备安装以及工程勘察设计工作的生产部门。

其产品是各种工厂、矿井、铁路、桥梁、港口、道路、管线、住宅以及公共设施的建筑物、构筑物和设施。

按照传统的统计分类,建筑业主要包括建筑产品的生产(即施工)活动,因而是狭义的建筑业;广义的建筑业则涵盖了建筑产品的生产以及与建筑生产有关的所有的服务内容,包括规划、勘察、设计、建筑材料与成品及半成品的生产、施工及安装,建成环境的运营、维护及管理,以及相关的咨询和中介服务等等,这反映了建筑业真实的经济活动空间。

建筑业是国民经济的重要物质生产部门,它与整个国家经济的发展、人民生活的改善有着密切的关系。

我国正处于从低收入国家向中等收入国家发展的过渡阶段,建筑业的增长速度很快,对国民经济增长的贡献也很大。

1978年以来,建筑市场规模不断扩大,国内建筑业产值增长了20多倍,建筑业增加值占国内生产总值的比重从3.8%增加到了7.0%,成为拉动国民经济快速增长的重要力量。

2.3我国加快建筑业应用高新技术的重要性和紧迫性

我国建筑业近几年持续稳定发展,但建筑业发展中还存在一些问题,严重阻碍了我国建筑业企业进一步做大做强。

主要表现为:

企业数量过多,生产能力过剩,行业整体效益低下;企业缺乏活力和竞争力,技术密集、资金密集的综合管理型大型企业和企业集团发育缓慢,小型化、专业化企业相对缺乏,没有形成合理的工程总分包体系;国有建筑业企业改革进展缓慢;建筑业从业人员整体素质较低,还没有摆脱粗放管理状态;国际建筑市场的占有率过低,参与国际竞争的实力不足。

此外,一些地方实行地方保护,行业封锁。

因此,加快我国建筑业科技进步,提高自主创新能力,对推进我国建筑业结构优化升级、培育新的经济增长点、实现由建筑大国向建筑强国的跨越,具有十分重要的意义。

2.4我国推广高新技术在建筑业中应用的总体目标

(1)依靠高新技术,基本建立统一开放、竞争有序、适应市场经济发展、符合我国社会主义现代化国情和工业化、现代化、国际化要求的建筑产业体系、市场体系、行业管理体系和企业运行机制,竞争能力和市场份额达到国际先进水平。

(2)努力建立一个体系完善、结构合理、资源丰富、创新能力强、创新效率高,能实现主体联动、资源流动、市场推动、区域互动的建筑业集成创新体系,构筑市场经济环境下的企业创新平台。

(3)以新技术、新材料、新工艺、新设备的研发、应用为支撑,通过流程再造、集成管理,建立起我国建筑业的新型建造体系。

(4)在事关国际国内竞争走向、关联性强、制约我国建筑业总体技术水平提高的关键技术和通用性强、发挥基础作用的共性技术方面,有突破性进展。

(5)建立起比较完善与国际接轨的现代化建筑业科技人才管理体制和科技人才资源开发机制,形成专业技术人才及技术工人的合理梯度和层次分布,努力造就一支数量充足、素质精良、结构优化的一流建筑业科技人才队伍,使我国建筑业科技人才的综合竞争力处于国际先进水平[2]。

3高新技术在建筑业中的具体应用

3.1新型建筑材料

建筑材料是项目建设的物质基础,建筑材料的价值占土建工程造价的绝大部分,现在已对传统建材做了很大改进,并有不少替代产品可供选用,同时大量的新材料不断涌现,使建筑施工有很大的选择余地。

这些新材料具有性能好、能源低、占用资源少、重量轻、耐久性好等优点,促进了建筑施工的发展。

新材料的大量应用将对房屋建筑产生极大的影响,建筑设计、结构设计、建筑施工都将产生革命性的变化。

建筑设计单位和建筑施工企业应积极开展新材料应用方面的研究和试验工作,对那些性能价格比较好,有一定的经济效益和社会效益的新材料,要及时介绍推广新材料应用的经验[3]。

本小节将以部分新型建筑材料在建筑行业中应用现状进行具体分析。

3.1.1加气混凝土

加气混凝土是一种轻质多空的建筑材料,它是以水泥、石灰、矿渣、粉煤灰、砂、发气材料等为原料,经磨细、配料、浇注、切割、蒸压养护和铣磨等工序而制成的。

因其经发气后制品内部含有大量均匀而细小的气孔,故名加气混凝土。

它具有表面平整、光滑、轻质、保温性能好和可加工等优点,是我国推广应用最早,使用最广泛的轻质墙体材料之一。

加气混凝土产品品种可分为非承重砌块、承重砌块、保温块、墙板与屋面板五种。

其中,非承重砌块生产和使用最为广泛,它的体积密度一般为500kg/m3和600kg/m3,主要使用在结构中的填充墙与隔墙,而不承担荷载;承重砌块的体积密度为700kg/m3和800kg/m3,在建筑中经特殊结构处理后承担荷载;保温块的体积密度一般为300kg/m3和400kg/m3,主要用于建筑物保温隔热、屋面板和墙板都是加筋加气混凝土板,根据用途不同,其配筋不同。

国外加气混凝土的密度已从500kg/m3~600kg/m3降至400kg/m3~500kg/m3,强度由3MPa提高至4MPa~6MPa,甚至加外加剂后达到15MPa。

因此降低加气混凝土的密度,提高强度是加气混凝土发展趋势。

3.1.2水泥基聚合物防水涂料

水泥基聚合物防水涂料,是以聚丙烯酸、酯乳液、乙烯-醋酸、乙烯酸共聚乳液和各种添加剂组成有机液料与高铁、高铝水泥、石英砂及各种添加料组成的无机粉料按一定比例(双组合)复合制成的防水涂料。

其特点是:

①可在潮湿或干燥的基面上施工;②无毒无害,可用于饮用水工程;③施工安全、简单、工期短;④涂层高弹性、高强度,还可按工程需要配制彩色涂层;⑤保质年限在10年以上。

适用于游泳馆、洗漱间、浴室等长期处于潮湿环境的部位的面层。

3.1.3多孔黏土砖

多孔黏土砖、空心砖可替代烧结黏土砖,其优点是:

①强度等级可满足MU10要求,墙砌体荷载能力完全可达到承重要求,且抗剪能力明显提高;②多孔粘土砖多层建筑可按现行国家行业标准进行抗震设计与施工,能达到国家抗震规范要求;③自重比实心砖轻19%,可节约基础处理费用和减少施工机械费用;④砌筑方便,砌筑效率高,砂浆用量省。

现场实测表明,砌筑效率比实心砖提高14%,砂浆用量节省19%;⑤墙体保温、隔热性能改善、热阻值比实心砖墙提高28.16%;⑥墙面平整,外形美观;⑦抹灰面收缩均匀,不易裂缝。

3.1.4彩钢板

彩钢板属新兴材料,它具有质轻、高强、色泽丰富、施工快捷;抗震、防火、防雨、寿命长等特点。

它的优点是用途广泛,可适用于工厂、仓库、办公楼、体育馆、飞机库等。

既适合单层大跨度建筑,也可用于建造多层或高层建筑。

建筑简易、施工期短。

所有构件均在工厂预制完成,现场只需简单拼装,从而大大缩短了施工周期。

而且经久耐用,易于维修,美观实用,具有现代感。

彩色墙身板有多种颜色可供选择,墙体也可采用其他材料,因而更具灵活性,造价合理。

建筑自重轻,减少基础造价,建造速度快,可早日建成投产,综合经济效益大大优于混凝土结构建筑。

3.1.5聚苯颗粒保温板

可发性聚苯颗粒压制而成的泡沫保温板及聚苯乙烯保温板,其抗压强度高,保温效果好,施工方便,是炉渣、珍珠岩、蛭石等传统保温材料的替代产品。

它不仅可以做屋面保温,还可以做墙体保温,是当前建筑市场理想的节能保温材料,有广阔的发展前景。

除以上的新型材料外,在实际工作中还应用了SBS防水卷材、聚苯乙烯泡沫塑料板等建筑材料,以及一些琳琅满目的装饰材料,都给建筑行业注入了生机与活力。

它们在工程质量、施工速度、环保等方面都优于传统的建筑材料。

新材料的产生,标志着社会技术的进步,应用新型材料是建筑行业的发展方向,也是建筑行业蓬勃发展的有力标志[4]。

3.2建筑节能

随着我国经济的发展,能源与环境问题已成为影响发展的重大问题。

我国对能源需求不断增大,如石油的消耗量就已经成为仅次于美国的第二大消耗国。

能源的大量消耗,也造成了日益严重的环境问题。

我国建筑能源的利用率还不高,平均水平仅为发达国家的30%~50%,还有广阔的节能空间。

开展建筑节能对提高能源的有效利用率,降低能耗,保护人类赖以生存的生态环境及保持国民经济的可持续发展等都有着重要的意义[5]。

以下简要的阐述建筑节能技术的应用。

3.2.1对建筑围护结构进行高水平的隔热保温来降低能耗

在现行节能建筑标准的基础上,通过对围护结构的合理设计和优化,可进一步提高节能标准。

对于节能要求高的居住类民用建筑,其耗热量指标可在《民用建筑设计标准(采暖居住建筑部分)》(JG-J26-95)的基础上再降低30%或50%。

窗户采取多层窗、中空玻璃、低辐射玻璃、填充惰性气体等方法,使整窗的传热系数降低至2.5W/(㎡·K)以下。

外墙可采用优质隔热材料加强保温隔热,特别要采取外保温,使外墙传热系数降至0.6W/(㎡·K)以下。

3.2.2大力推广可持续发展能源技术和各种节能技术

大力采用先进的供能技术,充分的利用可再生能源太阳能、风能等。

调整优化建筑能耗结构,最大限度地减少建筑对常规能源的消耗,建成真正的低能耗建筑。

(1)采用先进的围护结构节能技术,如外墙保温技术、外遮阳技术,使建筑物具有良好的保温隔热性能。

大力提倡采用绿色建材,以降低室内的通风换气量,降低单位面积的耗能量。

(2)鼓励采用先进的蓄能技术,以降低建筑用能成本。

冰蓄能空调及蓄热锅炉的使用对电力供应起到了削峰填谷的作用,同时其在电力供应的波峰和波谷时段用电的电价差较大,也使建筑节能成本有了一定的降低。

(3)在建筑设计中充分利用自然通风技术尽可能依靠自然通风来维持室内舒适的居住条件,创造一个更加宜人的健康人居环境。

(4)大力推行太阳能技术

①被动式太阳房是一种完全通过建筑朝向和周围环境的合理设计,内外部空间的巧妙处理以及材料和结构的恰当选择来实现集取、储存、分配和利用太阳能的建筑。

目前我国被动式太阳房已进入规模普及阶段,并开始向太阳能小区、太阳城发展。

②太阳能采暖、太阳能空调系统的使用。

以水为介质的太阳能采暖系统,它的集热效率较高,并且可以和太阳能热水系统联合使用。

北京地区已有建成太阳能地板采暖系统的示范工程,此方式在北方地区很有推广价值。

实现太阳能空调的主要途径为利用太阳能光热转换以热能制冷,目前较为普遍的太阳能制冷空调系统的形式有氨一水吸收式、溴化锂一水吸收式及固体吸附式。

太阳能空调尚未实现产业化突破。

在2002年,“太阳能供热制冷成套技术开发与示范”课题被科技部列人国家“十五”攻关计划,太阳能空调的推广应用还有待继续努力。

③热水能耗是建筑物能耗排在供暖、空调和照明之后的第四大能耗。

充分利用太阳能热水器产生的热水是降低建筑物能耗的有效手段之一。

2001年在南京召开的“中国太阳能热水器与建筑结合研讨会”上首次提出了要对太阳能与建筑一体化进行研究、探讨和实践。

国内已有许多太阳能中央热水系统成功使用的范例,如青岛千禧龙花园,采用太阳能与燃气互补的辅助热源设计,24h供应卫生热水,并做到太阳能集热自动化、太阳能与辅助热源切换自动化、供水自动化,供水质童无论从温度、压力和即时性上完全达到星级宾馆的要求。

其工程的设计思路为所有立志于太阳能应用方面的专家和地产商提供了发展的方向,从而具有广阔的发展前景。

(5)从建筑物采暖各个环节上严格控制,实现有效节能

①控制建筑的气密性和通风换气量,同时规定住宅要有满足卫生健康要求的最低通风换气量。

②采暖设备和热水系统中,所有的燃烧器安装须达到国家环保标准;所有小锅炉,必须在采用相应的防止热损失措施之后才能投入使用;中央供暖系统安装的循环水泵,须配有自动调节装置,以便根据供暖需要提供相应的热水量[6]。

建筑节能是我国持续发展的重要战略,强化全社会的节能意识,运用各种传媒,大力宣传“节电、节能、环保”思想,推广促进“能效标识”的应用和发展,大力宣传使用节能空调的经济性,从应对电力高峰入手,推广有效缓解高峰用电的吸收式燃气空调、蓄冷、蓄能技术以及冷热电联产技术,加速我国建筑节能事业的步伐。

3.3信息技术

3.3.1信息技术在工程施工中的应用

建筑业是国民经济的支柱产业之一。

由于工程施工比工程设计更为复杂,资金消耗更为巨大,且计算机应用水平偏低,因此施工领域信息化的发展是整个建筑业信息化发展的关键环节。

信息技术在建筑施工中的应用主要体现信息化施工上,信息化施工就是以建筑信息化为总体目标,在施工过程涉及的各部门,各阶段广泛应用信息技术,开发信息资源,以促进施工技术和管理水平不断提高,施工生产效益显著增加的过程。

目前,信息技术在施工中的应用情况主要表现在以下四个方面:

第一、在建筑施工中,通过电脑办公利用计算机技术进行各项计算作业和辅助管理工作,如办公自动化系统、招投标系统(工程量计算、投标报价、标书制作,施工平面图设计、造价计算、编制工程进度网络)、设计计算系统(深基坑支护设计、脚手架设计、模板设计、施工详图设计)、项目管理系统(项目成本、质量、进度管理、日常信息管理)等。

第二、以信息技术为特征的自动化控制技术,在施工中取得了较好的效果。

如大体积混凝土施工质量控制、高层建筑垂直度控制,预拌混凝土上料自动控制、采用同步提升技术进行大型构件和设备的整体安装和整体爬升脚手架的提升、幕墙的生产与加工、建筑物或深基坑支护的沉降、变形观测和工程测量、建筑材料检测数据采集等。

第三、虚拟现实技术在建筑施工中的应用,如应用虚拟现实技术,可以对大型复杂施工项目进行施工过程预演,在实际施工前发现设计中的缺陷,或者进行施工方案的比较与优化。

又如地下过程虚拟现实系统,可以对土方的开挖过程进行模拟,计算并演示可能塌方的区域及范围,为土钉支护设计提供可靠的依据。

第四、多媒体技术和网络技术在施工中的应用。

如施工现场图象的传输,管理者坐在现场办公室即可看到现场各种情况;施工现场采用摄像监视系统,用以监视工地现场安全,消防等。

远程专家事故会诊;基于计算机的施工过程的交接班处理和对道路桥梁等工程的监控管理。

另外,我们提倡企业的信息管理系统要求逐步加入国际互联网,做到资源共享,提高企业的决策能力和管理水平,从而实现施工信息化、工程流程化、技术管理规范化[7]。

建筑施工信息化的意义不仅在于利用信息设备替代手工方式的信息处理作业,更重要的是高度信息化的系统具有许多手工操作无法比拟的优势。

突出表现在信息检索、交换、加工等方面。

信息化的发展,通过增加可利用信息的数量提高信息利用的质量,促进信息资源在施工生产中转变为现实生产力,对于建筑业的发展具有“加速器”与“倍增器”的作用[8]。

3.3.2信息技术在建筑工程管理中的应用

信息技术应用,网络计划的编制与实施是建立在已知的施工方法基础之上的,施工管理中除应了解计划方法之外,还应了解各项工作的工艺及组织,根据网络计划的性质和特点,并非应用网络计划法就一定能任意缩短工程期限,它只限于给管理人员提供定在哪些工作上会合理赶上工期以及与成本和物质技术条件。

因此,管理人员制定科学合理的进度控制计划必须与工程技术人员紧密结合。

计算机应用范围:

应用计算机和工具软件,提高工作效率。

在建筑施工中,较早地利用计算机技术进行各项计算机作业和辅助管理工作,办公信息管理自动化系统,招投标自动化系统(工程量计算、投标报价、标书制作、施工平面图设计、造价计算、编制工程进度网络);设计计算机系统(深基坑支护设计、脚手架设计、模板设计、施工详图设计);项目管理系统(项目成本、质量、进度管理、日常信息管理)等。

其次,把一项工程作为一个整体来考虑,按照一定的程序对它进行合理安排,在施工中推广应用信息技术为特征的自动化控制技术,在一些地方取得了较好的效果。

并通过计算机网络计划所特有的反馈作用,调整和改进施工管理工作才能使施工得以全面地达到优质、节省和快速的要求。

施工实践证明,应用计算机网络计划技术组织与管理施工一般能保证质量、缩短工期,降低成本。

如大体积混凝土施工质量控制、高层建筑垂直度控制、预伴混凝土上料自动控制,采用同步提升技术进行大型构件和设备的整体安装和整体爬升脚手架的提升、幕墙的生产与加工,建筑物沉降观测和工程测量,建筑材料检测数据采集等。

总之,现代计算机信息技术的发展,为实现建筑工程全过程(进度、质量、成本、安全)联合监控提供了条件。

实施进度、质量、成本的联合管理,要求在工程进度过程中即时获得成功的发展。

利用计算机信息把网络进度计划和工程预算结合起来。

推广应用现代化科学管理方法,并采用先进的信息技术手段,是十分必要的,将给工程带来极大的效益[9]。

3.4生态环境科学技术

生态环境技术是生产技术领域中的新概念,是模拟自然界物质生产创造过程的新技术形式。

在建筑施工中应用生态技术,体现在具有生态环境的思想意识,主要是做好防止施工污染,处理好建筑垃圾,做好文明施工,求得与环境的协调,创造良好和谐的施工环境。

例如,打预制桩时严格控制噪音和振动,泥浆护壁灌注桩施工要注意废泥浆的排放与处理,基础施工中要防止水源的污染,在施工中提倡采用新型环保材料,在施工中保护植被,避免砍伐树木,对建筑垃圾及时处理,综合利用,尽量保持环境的原貌

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