建设资源节约型社会是目前受到全社会关注的重大课题。从水、电、煤到铅笔、纸张，我们每个人每一天都要消耗相当多的能源和原材料。这些宝贵资源是不是都物尽其用了？这中间有没有再节约一点的可能性？这个问题肯定是值得经常思考的严肃问题， 因为它关系到国家的可持续发展。  

 一、用科技发明节约身边的资源

节约资源需要创新思维。 环顾四周，我们可能会感到一切正常。 但如果你用新的观点、新的标准去考察每一个与资源消耗有关的问题，就会发现许多可以避免的浪费现象。

 水 

城市居民的生活用水绝大部分都是自来水。 一方面从自动洗衣机、从淋浴房、从厨房间水斗中流出的水被直接排入下水道，另一方面，大量洁净的自来水又被用于冲洗卫生间便器。这是否合理？是否应该加以改变？ 答案是不言自明的。 如果我们不再把自动洗衣机、淋浴房、厨房间水斗、卫生间便器 看作是四个独立装置，而是认为它们是一个系统中的四个组成部分，从节约资源的角度重新加以设计其位置、阀门和管道，增添必要的辅助装置，生活用水的重复利用问题是有可能解决的。

水管爆裂，不仅使财产遭受损失，更令无数的水白白浪费。经常听闻马路消防栓被撞，一撞至少200吨水哗哗流失。

留意一下公共厕所，是否有水在无谓的流失。

 电

照明耗费了大量电力。 如果我们改用节能灯具， 根据需要随时调节照明强度，使灯具在人离开后会自动关闭，有多少电力因此就可以用在更加需要的地方？

在酷热的夏天，空调在改善我们生活质量的同时， 也是耗电量最大的家用电器。如果我们改进门窗的结构设计，增强密闭性能，  如果我们采用新型建筑材料，增强墙壁隔热性能， 每家每户的空调用电量肯定会大大降低。

家用电器的遥控方式使使用者倍感方便，但方便的代价是待机时电能的无谓消耗。

教室里空无一人，但灯光却始终长明，人的一次遗忘白白糟蹋了宝贵的能源。

煤

如果你细心观察煤气灶使用过程，不难发现有相当一部分的热量并没有被用来加热食物， 它们白白地散发到空气中， 造成了大量浪费。

还有在煤气热水器排出的炽热废气也需要设法加以利用。如果我们设计出一种外形美观、使用方便的新型灶具，一方面能够减少煤气热量的散失，同时又能够吸收煤气热水器排出的余热， 就可以避免一部分数量可观的能量消耗。

机械结构

设计结构更为合理的装置，最大限度的减小机械内部由摩擦引起的能耗，如合理的选择摩擦付间的材质，减小其摩擦系数等。

二、利用数学建模分析和解决节约资源问题

伴随着计算机高速发展，数学理论与方法迅速进步，各种与数学相关的软件日新月异的开发与研制，为实际经济生活中更有效地开发、利用与节约资源提供了更新、更丰富的各种数学模型与数学方法。本课题提倡利用数学、计算机科学以及其它科学的新方法，研究各种节约资源问题中运行的数量化规律，例如在追求利润最大化时, 如何合理使用与统筹安排开发资源，有效地节约资源, 以使为决策者提供有依据的方案，以实现最有效的管理和决策, 并获得满意的经济效益和社会效果。本课题注重强调具有创新性地建立与解决节约资源的数学模型。

建议建立数学模型与方法的工作步骤如下：

l         发现、提出并形成问题，进行抽象、简化、归纳和综合。

l         建立数学模型。经过合理地假设，确定变量、参数和目标与约束之间的关系，使用有效的模型来表示。

l         求解。使用和创立各种数学方法和数学技术，借助于计算机软件将模型求解。

l         检验和改进与完善数学模型。

l         着重加强实际节约资源问题中建立数学模型的过程分析和综合, 强调数学应用和综合其他学科与科技的创造性中建立模型重要过程。注重节约资源的数学模型建立与解决中新的创意和思想。

三、关注生态资源

近几十年来，全球生态环境正处于不断恶化的过程，中国也没有例外。伴随着快速的社会经济发展，未来20年中国的生态环境将面临前所未有的挑战，环境形势依然严峻，发展前景不容乐观，综合后果影响深远。如果不能采取综合而有效的控制措施，将可能出现不可逆转的生态环境灾难，自然资源难以为继，成为实现全面建设小康社会和可持续发展目标的最大障碍，甚至严重影响全球环境并损害中国的国际形象。

从上世纪90年代后期开始，我国的生态环境问题发生了深刻的变化，正处于多种环境问题复杂并存的时期，各种生态环境问题相互联系，形成更大范围的综合性问题，对生态系统人体健康、经济发展乃至国家安全的影响和风险都将是深远的。因此，中国正面临着多种生态环境问题并存的复杂局面：生态问题日益突出和扩大，已经影响到区域、流域的生态安全和可持续发展；清洁的空气、卫生的饮水和食品安全越来越受到公众的关注。合理利用生态资源、保护生态环境是我国社会经济可持续发展的迫切需求。

值得关注的线索：

l         水资源循环利用

l         土地资源的合理利用及土壤污染控制

l         海洋资源保护与可持续利用

l         太阳能、风能、氢能等清洁能源的开发与利用

l         天然气等清洁能源的高效利用

l         煤炭等化石燃料的高效清洁利用

l         循环经济实施技术

l         充分利用微生物的特性（发酵、分解），对各种秸杆、各类垃圾、沼气等处理利用，变废为宝。

l        利用微藻、微生物改造环境，特别是改善水环境。

l         废弃物中资源的再生及综合利用，如：电子垃圾中的贵金属回收等；

l         通过使用添加剂、应用新原理等，提高产品的使用效率，如：加入新型添加剂的高效洗涤剂等；

l         开发稀缺资源的替代品，如：因石油资源短缺，开发替代的燃油产品等；

l         通过新的功能材料的研究和开发，减少资源的消耗，如：新型保温材料的研制等。

树立节约意识是减少浪费的途径，然而运用科技的力量减少浪费、杜绝浪费则更为有效。

上述各问题最终都可归结为运用创新思维进行工程设计的课题。 为了在规定的时间内 取得阶段性具体成果，一定要有周密详尽的工作计划。

 一个比较完整的工程设计过程是：

1． 阐明研究课题的背景（选题目的）；

2． 课题研究的预期目标；

3． 课题的基本工作原理；

4． 课题实现的方法；

5． 本课题的创新点；

6． 估算制作成本与推广前景。

工程设计的方法：

1． 观察和分析设计对象

    以煤气灶创新设计为例，我们需要观察煤气灶使用的完整过程，分析与煤气灶热量利用和流失有关的所有因素。 特别重要的是：要通过各种信息渠道获取各种煤气灶设计资料。   在拓展视野的前提下进行创新设计。

2．列举所有可以采用的技术方案，逐个加以比较和筛选。

以灯具照度自动调节、自动关闭装置设计为例，可以用改变电压或电流的方式调节灯具照度， 也可以将若干小功率灯具组合成一个照明装置，通过切换各个灯具电路的闭合/断开状态，调节灯具照度。   自动关闭灯具的控制信号可以是电子延时器产生的电子信号，或是机械定时器产生的动作，也可以来自人体发出的红外信号，我们甚至可以启用视觉检测装置得出灯具使用者是否在场的结论。这几种设计方案在制作成本、使用性能和可靠性等方面差别非常大。显然需要仔细地比较和筛选。

3．  运用各种手段进行试验， 获取关键数据作为设计依据。

以家庭总体节水系统设计为例，我们可能需要增加一个储水容器和水泵，将现有的自动洗衣机的出水口、淋浴房的排水道、厨房间水斗排水管道、卫生间便器进水管道加以适当改造，定量计算每天被节水系统回收利用的生活用水容积，同时要考察新装置的可靠性和使用便利程度。

4．   制定总体设计方案和系统中各个组成部分的设计方案。

图纸是工程的语言。 在总体设计阶段， 绘制符合国家标准的机械图纸是完全必要的。 常用的图纸形式有： 正视图， 俯视图，左视图。  还有直观性更好的正等轴测图， 立体透视图。  必要时， 我们还可以运用计算机辅助设计软件进行三维造型。生成彩色渲染图和计算机动画。

5． 制作实物模型或原理性样机， 验证和完善设计方案

（本次活动将分实物作品组和设计方案组，对于设计方案可以省略这一过程）

中国是一个人口众多，资源相对不足的发展中大国。随着经济快速增长和人口的不断增加，能源、淡水、土地、矿产等资源匮乏的矛盾越来越突出。建设节约型社会、促进可持续发展， 已经成为十分紧迫的任务。 我们要努力培养崇尚节约、合理消费的理念和行为模式，潜心研究与资源节约有关的所有问题，使我们在生活和生产中消耗的每一点自然资源都得到充分利用。

关于比赛

设计方案请根据以上要求完成，文字不超过2000字。

作品（或设计方案）征集截止日为10月20日。

可从网上（wwwsecsacn）“未来工程师”栏目下载申报表。