揭秘土木工程与环境工程

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工程师设计和开发影响他们周围世界的技术。尤其有两类工程师对世界产生了重大影响。土木工程师创造的结构,从桥梁和道路到机场和水处理设施,社会在日常生活、工作和交通方面都使用这些结构。环境工程师开发技术和流程来解决自然环境中的问题。今天我们来了解一下塑造以上两种工程师的土木与环境工程专业。

土木工程和环境工程是一样的吗?

这两个学科之间存在重叠,大部分学校会把土木工程和环境工程放在一个系下面,统称为土木与环境工程Civil and Environmental Engineering,也就是CEE。

环境工程实际上是土木工程领域中的一个子领域,环境工程比土木工程需要更多的化学和生物知识,而土木工程更关注基础设施的各个方面。

土木工程师会需要注重的知识:

环境工程师会需要注重的知识:

结构分析

基础设施及运输系统

钢筋混凝土结构设计

钢结构设计与性能

有机化学

微生物学

环境毒理学

水质分析与处理

土木工程更侧重于基础设施的各个方面               

环境工程需要学习更多的化学和生物学

土木工程的常见研究方向:

建筑工程Construction Engineering:把设计方案转为现实建筑物,学生不仅需要掌握建筑方法和设备,还要学一些财务、规划、管理等方面的一些问题。

环境工程Environmental Engineering:在这个方向下面学生通过物理化学和生物处理的方法来解决环境污染、开放水资源、处理“三废”、清理有毒物等问题。

岩土工程Geotechnical Engineering:这是土木工程各个领域所必须掌握的,主要是专注于对建筑结构有影响的岩石和土壤的性质进行研究,以及在此基础之上对未来建筑物、斜坡稳定性、抗震能力等进行评估。

结构工程Structural Engineering: 这个方向主要是通过结构设计解决地震、风力等各种力量给建筑所造成的问题,在这个方向下面,学校一般会有一些与桥梁、海上结构物、太空观测台等项目供学生参与。学生也会学到一些钢筋、混泥土、木材、塑料等材料在建筑中的应用。

交通工程Transportation Engineering:该领域主要是设计、建造以及维护各种交通设施,包括公路、铁路、机场和港口等,从而改善交通状况。

水资源工程Water Resources Engineering:主要是对水质量和水流量进行研究,提供方案防止洪灾、合理向城市供水、解决灌溉问题、处理污水等。

城市规划Urban Planning:通过分析各种信息,对城市的娱乐休闲区、工业、住宅等进行宏观规划设计,该领域的工程师需具备良好的专业素养和沟通协调能力。

就业与薪资:

据美国劳动统计局统计,土木工程领域目前在美国有将近33万个岗位,土木工程行业整体平均时薪为45.88美元,平均年薪为9.5万美元。其中平均年薪最高的几个领域为:

  • 废物处理及处置12.7万美元

  • 石油和天然气开采12.5万美元

  • 社会倡导组织12.1万美元

  • 电脑系统设计及有关服务11.5万美元

  • 公司和企业的管理11.4万美元

土木工程师岗位最多的前五个州为加州、德州、佛州、纽约州和科罗拉多州;而薪资最高的五个州为加州、纽约州、新泽西州、阿拉斯加和俄克拉荷马州。

环境工程作为土木工程的分支,相应的环境工程师的岗位仅有将近6万个岗位,平均薪资略高于土木工程师,平均时薪为46.58美元,平均年薪为9.7万美元。其中平均年薪最高的几个领域为:

  • 石油和天然气开采11.8万美元

  • 石油和煤炭产品制造业11.4万美元

  • 天然气分布11.3万美元

  • 公司和企业管理11.3万美元

  • 废物处理与处置11.2万美元

环境工程师岗位最多的前五个州为加州、纽约州、德州、宾州和麻省;而薪资最高的五个州是爱达荷、加州、华州、德州、明尼苏达州。

可以看出,无论是土木工程还是环境工程,从岗位数目和薪资水平来看,都应该优先考虑加州、德州、纽约州这几个大州。另外,值得注意的是环境工程比土木工程的就业增长要高,从2019年到2029年,环境工程师的就业预计将增长3%,与所有职业的平均增速差不多。尤其在水资源方面,州和地方政府对水的可用性和质量的关注应该导致努力提高用水效率。

开设院校:

根据US News排名,土木工程和环境工程排名前十的学校详见下表,可以看出虽然排名稍有不同,但前十的学校基本相同。US News的排名参考因素可以通过Amelia老师的如何看待世界大学排名的差别这篇文章了解。

排名

土木工程

环境工程

1

加州伯克利

斯坦福

2

佐治亚理工

加州伯克利

3

伊利诺伊香槟分校

伊利诺伊香槟分校

4

斯坦福

密歇根安娜堡

5

德州奥斯汀

德州奥斯汀

6

普渡大学

佐治亚理工

7

麻省理工

弗吉尼亚理工

8

密歇根安娜堡

卡耐基梅龙

9

卡耐基梅龙

麻省理工

10

弗吉尼亚理工

耶鲁大学

学校在设置项目的时候会考虑到院校本身的研究方向,有的学校设有独立的土木工程/ 土木与环境工程学院school,如佐治亚理工。有的是设置土木与环境工程系department,如麻省理工、加州伯克利和伊利诺伊香槟等。school的研究范围一般比department广泛,一般涵盖土木工程和水资源、大气、噪声污染控制等环境工程领域。

虽然大部分学校的土木和环境工程设置在一起为CEE,也有的学校会把土木工程和环境工程分开,比如普渡大学的工程学院下面,土木工程是一个单独的school,而环境工程则和生态相结合设立了环境和生态工程系。再举个例子是哥伦比亚大学的工程学院,土木工程与工程力学是在一个系下面,而地球与环境工程是另外一个系。

以上说的土木/环境工程school和department一般都在工程学院的下面,但是也有不同的情况,因为环境工程可以和其他专业相融合,也会有其他专业方向的研究方向涉及到环境工程的内容,比如康奈尔大学,它在工程学院下面有土木与环境系,同时在农业与生命科学学院下面的研究生项目也有环境工程的研究方向。

我们从项目名称中应该可以推测出一些项目的偏向性。用水资源来举例子,在土木工程和环境工程下面都可能有水资源的分支,都包括流体力学、水文学和水利工程。环境工程专业的大多重点放在水领域:水质、废水处理、水资源、水权与法律、水文学等。作为土木工程专业关注水;然而,多数会将这一重点与另一个领域结合起来,并且通常关注水的数量和功率,而不是水的质量。例如,将基础设施与水相结合将具备设计水中结构的能力,如桥梁、码头或地下/水下列车。

土木/环境工程研究生申请需要的条件:

有些土木/环境工程研究生项目要求学生在数学、科学或相关领域有一定的背景。事实上,许多项目都指出,学生应该已经获得该领域的学士学位,如果不是该专业的本科生,最好是理科或者工科的学生。土木/环境工程申请难度相对机械工程电气工程较小。CEE需要较好的化学和数学基础知识,主要有生物化学、物理化学、有机化学、无机化学、高等数学、工程力学,掌握基础知识后,学习过程中会涉及实验,并有一些设计、施工实习任务。美国高校的教授会喜欢具有扎实数学、物理、生物和化学等理论基础和相应领域研究能力的申请者。

这篇文章我们介绍了土木工程和环境工程的课程侧重方向、研究方向、就业和薪资、开设院校和项目的设置特点等内容,目的是让对该方向感兴趣的学生和家长进一步了解该专业,根据以上信息可以在选择学校和项目的过程中有更清晰的思路。当然对于项目的选择还有很多重要的因素,比如学校的地理位置、专业的课程设置、导师的研究方向等,请申请者在选校前做好充分的研究,选择最适合自己的项目和方向。

参考

https://www.bls.gov/oes/current/oes172051.htm#st

https://www.bls.gov/oes/current/oes172081.htm#st

https://www.usnews.com/best-graduate-schools/top-engineering-schools/civil-engineering-rankings

https://www.usnews.com/best-graduate-schools/top-engineering-schools/environmental-engineering-rankings

https://ce.gatech.edu/

https://cee.mit.edu/

https://cee.illinois.edu/

https://ce.berkeley.edu/

https://engineering.purdue.edu/CE

https://www.engineering.columbia.edu/

https://www.cee.cornell.edu/cee

https://bee.cals.cornell.edu/graduate/

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-走访数百所美国高校,密切对话美国名校招生官,熟悉美国留学申请全过程 -善于挖掘学生潜力,帮助学生探索规划未来,根据学生的特点,帮助学生提升硬性实力和软性背景 -在工程类、生物健康类、信息技术和计算机科学类、数据分析等专业方面的申请都有深入研究,帮助学生成功获得包括哥大、宾大、约翰斯霍普金斯、加州伯克利、加州洛杉矶、悉尼大学等世界名校录取。
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