发布时间：
邹胜章1，2，梁彬1，2，陈宏峰2，裴建国1，2
（1.中国地质大学，北京 100083；2.中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 541004）
基金项目：国土资源部地质调查项目（200310400043、200310400044）；国家科技攻关项目（2002BA901A13）的部分成果。
作者简介：邹胜章（1969—），男，副研究员，主要从事岩溶资源与环境工程方面的研究工作。
摘要：西南岩溶区居民主要采用溶井、水柜与水窖等三种模式进行分散式供水，其水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。在大量调查与实际工程基础上，本文通过对西南岩溶区分散式供水模式进行了总结，分别对三种供水模式的地区适宜性进行了分析，并对各种模式的设计思路、设计参数与施工中的注意事项进行了详细论述，并结合实际工程给出了设计示意图。最后，对分散式供水目前存在的主要问题——水质安全进行了分析，并提出了相应的措施。
关键词：岩溶区；分散式供水；水窖；水柜；溶井
水是人类赖以生存及从事生产不可缺少的宝贵资源，也是生态系统中一项活跃的影响因子。赋存于地面以下的地下水，因其水质好、分布广、供水稳定等特点，已经成为人类社会生产和生活中重要的供水水源。岩溶地下水资源是岩溶区主要的供水水源，在许多地方甚至是唯一的淡水水源。在欧洲，超过50%的饮用水由岩溶地下水供给［1］。可见，岩溶水资源在社会经济发展中的地位与作用十分重要。
尽管我国西南岩溶区年平均降雨量都在1100mm以上，区域的水资源总量非常丰富（见下表）［2］。但是由于多种原因，造成该地区水资源短缺：①特殊的地表-地下双层结构的地质环境［3］，加上地形高差大、岩溶强烈发育、地表土层薄、植被少以及土层渗透性强、水涵养能力小，导致岩溶区地表水缺乏、地下水深埋，水资源开发利用成本高、难度大，造成“人在山上走，水在脚下流”这一无奈的局面，径流稀少；②降雨的季节性很强，雨量年份分布极度不均匀，连续4个月的降雨量（5～8月或6～9月）占全年降雨量的60%～70%，常形成夏季洪涝、冬春干旱的特点；③该地区地理条件特殊，土地小块而分散，居民零星分布，没有条件建设大型水利工程。可见西南岩溶山区不属于资源性缺水，而是季节性缺水、工程性缺水［4］。
西南部分地区地下河流量统计表
据不完全统计，仅广西39个岩溶石山县就有240万人口、202万头牲畜缺水，且缺水人口在地理分布上较分散，大多以500人以下的缺水为主，尤其是峰丛山区缺水更突出，人口分散也更为明显，加剧了大型集中式供水难度。西南岩溶山区季节性、工程性缺水已经成为制约当地社会、经济发展的主导因素。
为解决西南岩溶山区人、畜饮水困难，通过多年的探索，结合当地地貌区位和水资源特征，分别开发出了多种适合于西南岩溶山区分散供水的供水模式，概括起来主要有溶井、水柜与水窖，水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。以下就这三种主要供水模式的特点、适用条件、设计方法以及存在的问题进行论述。
1 水窖供水
适用条件
水窖在云贵高原峰丛山区多见，主要用于地势较高、地表垂向岩溶极为发育的峰丛山区分散人、畜的供水。该区在水文地质上属于地下水补给区，降水多沿垂直裂隙入渗，只有在雨季大雨期间才可形成地表径流，无表层岩溶泉，降水是该地区唯一的水资源来源。
近年来在西南岩溶山区开展了大规模的雨水集蓄与利用，广西、贵州、云南的很多地方已经在政府的组织下兴建了为数众多的水窖，有效地解决了岩溶山区的人、畜饮水和灌溉用水，极大地促进了生活经济的发展。
为便于收集雨水，水窖都修建于地面以下（图1），每个水窖在地表都有一条专门用来收集雨水（屋檐水及地表径流）的沟渠（图2）［5］。因需要储藏水源，水窖容积较大，一般20～30m3，大的可达50m3以上。
图1 家庭小水窖
图2 集雨工程（小水窖）平面示意图
（据肖厚军）
设计思路
为使水窖水质得到保障，一般将水窖设计成深埋于土体的、密封的、带集雨坪的圆柱形或方形水池（图2），其优点是：①水窖埋于土体，近似于一个微型地下水储存系统，对水质有利；②水窖不易遭人为破坏，经久耐用；③水窖密封，污染物不会落入窖内，且由于密闭不透光，水体内微生物不易生存繁衍；④采用人工集雨坪集流，可使降雨进入水窖前免受污染。设计重点是通过对水质的控制，使水窖能得以有效地使用，并且便于维修。水窖容量依据缺水时间、用水人口、用水定额等参数共同确定。
水窖有关参数的确定
（1）水窖容积公式为：V＝N×I×T。式中：V为水窖容积；N为用水人口数；I为用水定额，依据国家规范结合实际取值为40L/（人·日）；T为连续缺水时间，根据实际缺水时段确定。在实际设计中，水窖容积还应该考虑畜禽用水。
（2）水窖规格的确定。家庭小水窖直径2～3m较为理想，水窖有效盛水深度一般在4m左右。
（3）集雨坪的确定。由于人、畜饮水小水窖对水质要求高，在设计中宜采用人工水泥集雨坪，其主要作用是收集雨水，同时可兼作农户晒场。其公式为：V＝FP（1-η）。式中：F为集雨面积；η为蒸发、集流等造成的降雨损失系数，一般取；P为降雨量，取值依据实际情况确定。如实测降雨量为1500mm，F取值30m2，采用长方形布置，规格为6m×5m。为更有效地集流，集雨坪边缘设置50mm高的围水线。
水窖的设计除了需要考虑储水的体积外，还需要充分的考虑水质问题。在设计建造时，可以进行一体化建设（图3），以保证水窖水质安全。
图3 家庭水窖设计剖面图
施工要点
施工中应注意以下三点：①窖址应选择在坚实的地基上，位置应高于人居住的房屋，便于放水取用；②水窖盖板要留进出孔，用以对水窖进行检修和清洗，同时便于当窖内水位太低时能用吊桶取水；③雨季来临前要对水窖进行消毒，以防止窖水水质恶化。一般地，窖水水温可保持在4～7℃，除大肠杆菌超标外，其他大多数指标都在国家饮用水水质标准允许范围内。
水窖的效益分析
据对受益农户的跟踪调查，大部分农户由几代人的用水靠人背马驮变成用上了自来水，既改善了水质又节省了劳动力。据测算，农户修建小水窖后，每户每年至少可节省用于背水的120个劳动工日，这些节省下来的劳动力用于外出务工或就地发展生产，按较低的人均日收入10元计算，户均年增收或创收可达1200元以上，小水窖的投资回收期仅14年。若以30年的使用寿命计算，投资效益比可达1∶22，长期经济效益十分可观。若在山区农业灌溉中广泛推广使用小水窖，可在很大程度上改善农业生产条件，改变山区农业靠天吃饭的局面，使农作物产量有较大幅度的提高，这对于加快山区贫困农户的脱贫步伐、发展农村社会经济具有十分重要的意义。
2 溶井供水
适用条件
溶井主要适用于峰丛洼地底部及溶丘谷地边缘，为区域性地下水径流区。该区无地表泉水出露，但有地下河经过；溶井实际上属于地下河管道天窗，因地势较低，地下河水从天窗中涌出而成（图4）。可见，溶井的建设条件是比较苛刻的，只有在适宜的地方才可建造。
溶井设计与施工要点
为方便取水，需要将天然溶井进行改造——以天窗为基础修建水井。因溶井水出露地表，可如山塘一样直接方便地使用。为保证水质在使用时不受到人为污染，溶井多修建成串联式（图5），即1个主井后串联2～3个用水池，按用途实行分开用水，以保护水质。主井作为饮用水井，水通过一条小沟槽从主井流向下游的用水池，紧临的第一个水池作为生活洗涤用水水池，再后面的水池水用来浇灌和杂物清洗。
图4 天然溶井
图5 湖南新田邝家三联式溶井
溶井大小根据其流量和人口总数确定。因饮水和用水分开，流量在～1L/s时，一口容积为2m××2m的溶井，便可满足约1000人的生活用水需求。
溶井（主水井）的施工也比较简单。首先需要彻底清理天然溶井内的淤积物，再对天然溶井进行拓展，深度以进入完整基岩面以下1～2m为宜，外围按溶井大小进行拓展。各用水池的建设比照普通水池进行。典型溶井设计见图6。
溶井井壁建筑材料多采用天然块石，水泥清缝；井底分层铺设一定厚度的卵砾石及沙层，以便对地下水进行初步的过滤。用水池池底和池壁建筑材料也多采用天然块石，水泥清缝。溶井主要是做好池壁的防渗，用水池则需要同时做好池底和池壁的防漏。
图6 溶井设计示意图
在设计与施工过程中有一点是非常重要的，那就是要在溶井周边设置一定范围的防护带和畅通的排水沟，以保证周边污水不渗入溶井内，以及在大雨期间地表漫流不淹没溶井。防护带距离应不小于15m，在防护距离内不得有任何污染物存留，防护带地面宜采用水泥地坪固化，以防地面污水下渗。
3 水柜供水
适用条件
水柜供水可适用于整个峰丛山区，首要的条件就是必须有泉水（绝大部分属于表层岩溶泉），泉水是其最主要的水源。这类地区一般属于小型泉域的地下水排泄区，地下水以水平运动为主。
表层泉有常流泉，但更多的是季节性泉，只有雨季才有水流。如河池山区水柜的取水源是季节性山泉水，雨水经过山体上的土壤、植被及山体本身的裂隙渗滤后流出的泉水十分清澈，每到暴雨季节有突发性山泉时才有水涌出。因此，每个水柜在一年之中往往只能注一次水，村民们则必须靠各自水柜中的存水生活1年。
设计与施工
水柜一般采用方形的砖、石结构（水泥抹面防漏），也可采用水罐形式，多建于各自家门口的地表；利用地形的天然高差，从高处的泉口引水入水柜。引水设施有竹槽（将竹子劈开后拼接而成）、木槽（将整根木料挖空拼接而成）、塑料水管、铁管等（图7）。
在有常年来水的地方，水柜容积可适当小些，单个家庭用一般为3～5m3（图8），集中式供水水柜可根据人口数量和用水定额来确定（图9）。
图7 水柜工艺设计
图8 洛塔家庭用水柜（可供7户居民使用）
图9 湖南新田鹅眉凼村可供200多人使用的水柜
在只有季节性来水的地方，水柜容积要修建的比较大，体积太大时可以分成多个中等容积的水柜来建设；水柜容积计算公式与水窖的基本一致。
注意事项
水柜的建设主要注意以下几点：①合适的建设地点。水柜基底岩土层必须要均匀、稳定，以免产生不均匀沉降；②水柜外侧一定要采用加筋设计，以保证水柜不开裂漏水；③水柜内部用水泥抹面后一定要粘贴内衬材料，以保证水质安全。
4 分散供水存在的问题与对策
选址布局
选址布局不合理主要表现在水窖的建设中。由于集雨工程的建设主要是由农民自己进行，政府只负责发起并提供一定的资金和技术支持，所以缺乏统一、科学、合理的规划，造成选址和布局不当，使集雨工程不能发挥应有的效益。大多数水窖的修建根本没有考虑地形地貌、地质条件、集流条件，一些水窖由于地质条件不好，建成后不久就发生了沉降、裂缝，不能使用。
水窖建设的选址布局实际上是一个优化问题，应遵从以下原则［4］：
（1）因地制宜，充分利用岩溶山区地形高差大的特点，尽可能实现完全重力自流集水和自流灌溉，以减少集流场的投资，并节省能量；
（2）集雨工程要建在工程地质条件良好的地方，边坡要稳定，避免修建在受泥石流影响和容易爆发山洪的地方；
（3）尽量少占耕地；
（4）地基最好有一层较厚的粘土层，以防止渗漏。如果底部是砂土、砾石、卵石或风化岩石，必须做好防渗处理。
设计与施工
分散供水设施作为一种小型的给排水工程，水的“给”和“排”都有其自身特点，这一点在设计、施工中往往被忽视。不重视附属设施，如在溶井周围不设排水沟、在水窖引水沟前未设拦污栅和沉沙池，从而造成分散供水水质差。建筑材料的质量不合格，主要是水泥的质量问题。要注意水泥的配比，切忌使用不合格水泥、贮运过程中已经受潮产生团块的水泥以及贮运时间超过5个月的袋装水泥。
水质安全
据调查分析，目前分散供水水源水质都存在不同程度的污染，尤其是溶井和无盖水柜的水质比较差，经常有藻类、树叶、草屑、摇蚊幼虫等漂浮物且细菌总数、COD、氨氮、亚硝酸盐氮超标；有盖水柜的水质尚可，除pH值偏高外，其余指标均达到饮用水标准［6］。以雨水为水源的水窖水质变化较大，主要受当地大气和地面污染物的影响［7］。
分散供水水质被污染后，常常会导致霍乱、伤寒、痢疾以及其他许多疾病，对岩溶区居民的身体健康造成危害［8］。由于岩溶山区的住户过于分散，即使由于分散供水的水质问题而引起疾病，也很难被统计和引起人们警觉。因此，对上述问题更应引起重视，并应开展相应研究。
要改善分散供水的水质，宜采取以下措施：
（1）严禁在水源附近堆放生活垃圾，尤其是在下雨之前要注意清扫集雨坪。
（2）建筑材料要严格采用可防止污染的卫生材质，水窖和水柜宜采用水泥材料，但需进行内衬处理，防止水泥中的有害成分溶出。
（3）应在水窖窖口加盖，且在引水口前设置拦污栅和沉沙池，慢滤池对受污水体进行处理时也是必需的；在暴雨、洪水季节过后，务必要对水窖进行一次清洗；当水质严重恶化时，要投放明矾或漂白粉进行消毒［9］。
（4）水柜引水管宜采用PC管材或镀锌钢管，PVC管材不能用于供水；对于更新较慢的水柜水（超过5天更新一次），需设置慢滤池进行处理并定期清洗水柜，以防止水中细菌孳生和水垢的产生。对于小型水柜，可半个月清洗一次。
（5）在溶井周边设置一定范围的防护带和畅通的排水沟，以保证周边污水不渗入溶井内，以及在大雨期间地表漫流不淹没溶井；为防止阳光照射引起溶井内藻类繁殖，最好在溶井上加留有取水口活动盖板，并在每年枯水期对溶井井壁进行一次清洗，3～5年对溶井底部的滤料进行一次更换。
当然，就目前的情况而言，保证分散供水水质的最重要措施是水要烧开后饮用。
参考文献
［1］COST 65（1995）：Hydrogeological aspects of groundwater protection in karstic areas，Final report（COST action65）.—European Comission，Directorat⁃General XII Science，Research and Development，Report EUR 16547 EN：446 p.；Brüssel，Luxemburg
［2］陈梦熊，马凤山.中国地下水资源与环境［M］.北京：地震出版社，2002
［3］袁道先，朱德浩等.中国岩溶学［M］.北京：地质出版社，1993
［4］陈志祥，王洪涛，陈沐生.西南岩溶山区集雨工程现状与对策［J］.中国给水排水，2004，（9）：31～33
［5］肖厚军.南方山区小型集雨工程的建造［J］.农技服务，2004，（4）：50～51
［6］蓝俊康，蓝艳红.集雨工程的水质研究进展［J］.中国给水排水，2002，18（8）：23～25
［7］张小玲，梁慧光.雨水集流饮用水的污染及水质改良途径［J］.甘肃农业大学学报，1998，16（3）：84～88
［8］Jensen P K，Ensink H J，Jayasinghe G et transmission routes of pathogens：the problem of in⁃house contamination of drinking water during storage in developing countries ［J］.Tropical Medicine＆International Health，2002，7（7）：604～609
［9］刘洪亮，俞振泰，马蔚等.简易持续饮水消毒器处理地窖饮用水的试验研究［J］.中国公共卫生，2000，16（10）：927～928
在《Irrigation Science》、《水利学报》等国内外刊物与会议发表论文102篇，其中以第一或通讯作者发表的论文被SCI收录30篇、EI收录40篇。[1]Haosu Sun, Yunkai Li*, Ji Feng, Haisheng Liu, Yaoze Liu. Effects of flow path boundary optimizations on particles transporting in drip irrigation emitters. Irrigation and Drainage (Accepted, SCI)[2]Haisheng Liu, Haosu Sun, Yunkai Li*, Ji Feng, Peng Song, Mindi Zhang. Visualizing particle movement in flat drip irrigation emitters with Digital Particle Image Velocimetry. Irrigation and Drainage (Accepted, SCI)[3]Ji Feng, Yunkai Li*, Haosu Sun, Peng Song, Haisheng Liu. Visualizing particle movement in cylindrical drip irrigation emitters with Digital Particle Image Velocimetry. Irrigation and Drainage (Accepted, SCI)[4]Tianzhi Wang, Yunkai Li *, Tingwu Xu, Naiyang Wu, Mingchao Liang, Hynds Paul. Biofilm microbial community structure in an urban lake utilizing reclaimed water. Environmental Earth Sciences (Accepted, SCI/EI)[5]Yunkai Li*，Peng Song，Yiting Pei，Ji Feng．Effects of lateral flushing on emitter clogging and biofilm components in drip irrigation systems with reclaimed water．Irrigation Science．2015，33（3）:235-245（SCI/EI）[6]Bo Zhou，Yunkai Li*，Yaoze Liu，Feipeng Xu，Yiting Pei，Zhenhua Wang．Effect of drip irrigation frequency on emitter clogging using reclaimed water．Irrigation Science．2015，33(3)：221-234（SCI/EI）[7]Chunfa Zhou，Xiaoxuan Fan，Zigong Ning，Pengxiang Li，Chengcheng Liu，Peiling Yang，Yaoze Liu，Ze Shi，Yunkai Li*．Reducing riverbed infiltration using mixtures of sodium bentonite and clay．Environmental Earth Sciences．2015，74（4）：2089-3098（SCI/EI）[8]Zigong Ning，Mingchao Liang，Zhenhua Wang，Yunkai Li*，Yaoze Liu，Tianzhi Wang．Nitrogen and phosphate adsorption on biofilms in reclaimed water．Environmental Earth Sciences．2015，74（1）：451-461（SCI/EI）[9]Mingchao Liang，Zigong Ning，Yunkai Li*，Peng Song，Naiyang Wu，Peiling Yang．Dynamic biofilm component in reclaimed water during rapid growth period．Environmental Earth Sciences．2015，73（8）：4325-4338（SCI/EI）[10] Zhongwei Liu，Pengxiang Li，Zigong Ning，Yang Xiao，Chengzhi Wang，Yunkai Li*．A modified attapulgite clay for controlling infiltration of reclaimed water riverbed．Environmental Earth Sciences．2015，73（7）：3887-3900（SCI/EI）[11] Yiting Pei，Yunkai Li*，Yaoze Liu，Bo Zhou，Ze Shi，Yinguang Jiang．Eight emitters clogging characteristics and its suitability under on-site reclaimed water drip irrigation．Irrigation Science．2014，32（2）：141-157（SCI/EI）[12] Bo Zhou，Yunkai Li*，Yaoze Liu，Yiting Pei，Yinguang Jiang，Honglu Liu．Effects of flow path depth on emitter clogging and surface topographical characteristics of biofilms．Irrigation and Drainage．2014，63（1）：46-58（SCI）[13] Tianzhi Wang，Yunkai Li*，Minchao Liang，Peiling Yang，Peibin Liu，Zhihui Bai．Biofilms on the surface of gravels and aquatic plants in rivers and lakes with reusing reclaimed water．Environmental Earth Sciences．2014，72（3）：743-755（SCI/EI）[14] Lixi Zhao，Pengbo Shui，Fang Jiang，Hengqing Qiu，Shumei Ren，Yunkai Li*，Yu Zhang．Using monitoring data of surface soil to predict whole crop-root zone soil water content with PSO-LSSVM，GRNN and WNN．Earth Science Informatics．2014，7（1）：59-68（SCI/EI）[15] Bo Zhou，Yunkai Li*，Yiting Pei，Yaoze Liu，Zhijing Zhang，Yinguang Jiang．Quantitative relationship between biofilms components and emitter clogging under reclaimed water drip irrigation．Irrigation Science．2013，31（6）：1251-1263（SCI/EI）[16] Yunkai Li*，Bo Zhou，Yaoze Liu，Yinguang Jiang，Yiting Pei，Ze Shi．Preliminary surface topographical characteristics of biofilms attached on drip irrigation emitters using reclaimed water．Irrigation Science．2013，31（4）：557-574（SCI/EI）[17] Yunkai Li*，Haisheng Liu，Peiling Yang，Dan Wu．Analysis on tracing ability of different size particles in drip irrigation emitters with computational fluid dynamics．Irrigation and Drainage．2013，62（3）：340-351（SCI）[18] Mingchao Liang，Tianzhi Wang，Yunkai Li*，Peiling Yang，Chengcheng Liu，Pengxiang Li，Weizhi Hao．Structural and fractal characteristics of biofilm attached on the surfaces of aquatic plants and gravels in the rivers and lakes reusing reclaimed wastewater．Environmental Earth Sciences．2013，70（5）：2319-2333（SCI/EI）[19] Wei Zhao，Yunkai Li*，Chunfa Zhou，Hui Wang，Qun Zhao，Keqiang Zhang，Feng Wang ，Zhiping Huang，Zhiyun Ouyang．Adsorption and desorption characteristics of ammonium in eight loams irrigated with reclaimed wastewater from intensive hogpen．Environmental Earth Sciences．2013，69（1）：41-49（SCI/EI）[20] Dan Wu，Yunkai Li*，Haisheng Liu，Peiling Yang，Haosu Sun，Yaoze Liu．Simulating on the flow characteristics in the drip irrigation emitter with large body methods．Mathematical and Computer Modelling．2013，62（3）：340-351（SCI）[21] Guibing Li，Yunkai Li*，Tingwu Xu，Yaoze Liu，Hai Jin，Peiling Yang，Dazhuang Yan，Shumei Ren．Effects of average velocity on the growth and surface topography of biofilms attached on the reclaimed wastewater drip irrigation system laterals．Irrigation Science．2012，30（2）：103-113（SCI/EI）[22] Yunkai Li*，Yaoze Liu，Guibing Li，Tingwu Xu，Haisheng Liu，Shumei Ren，Dazhuang Yan，Peiling Yang．Surface topographic characteristics of suspended particulates in reclaimed wastewater and effects on clogging in labyrinth drip irrigation emitters．Irrigation Science．2012，30（1）：43-56（SCI/EI）[23] Bo Zhou，Renkuan Liao，Yunkai Li*，Tao Gu，Peiling Yang，Ji Feng，Weimin Xing，Zhichao Zou．Water-absorption characteristics of organic-inorganic composite superabsorbent polymers and its effect on summer maize root growth．Journal of Applied Polymer Science．2012，126（2）：423-435（SCI/EI）[24] Yunkai Li*，Peiling Yang，Honglu Liu，Tingwu Xu，Haisheng Liu．Pressure losses mechanism analyzed with pipe turbulence theory and friction coefficient prediction in labyrinth path of drip irrigation emitter．Irrigation and Drainage．2011，60（2）：179-186（SCI）[25] Haisheng Liu，Yunkai Li*，Yanzheng Liu，Peiling Yang，Shumei Ren，Runjie Wei，Hongbing Xu．Flow characteristics in energy dissipation units of labyrinth path in the drip irrigation emitters with DPIV technology．Journal of Hydrodynamics，ser. B．2010，22（1）：137-145（SCI/EI）[26] Yunkai Li*，Yingjie Tian，Zhiyun Ouyang，Linyan Wang，Tingwu Xu，Peiling Yang，Huanxun Zhao．Analysis of soil erosion characteristics in small watersheds with particle swarm optimization，support vector machine，and artificial neuronal networks．Environmental Earth Sciences．2010，60（7）：1559-1568（SCI/EI）[27] Yunkai Li*，Peiling Yang，Tingwu Xu，Honglu Liu，Haisheng Liu，Feipeng Xu．Hydraulic property and flow characteristics of three labyrinth flow paths of drip irrigation emitter under micro-pressure．Transaction of ASABE．2009，52（4）：1129-1138（SCI/EI）[28] Yunkai Li*，Tingwu Xu，Zhiyun Ouyang，Xiongcai Lin，Honglu Liu，Zhongyong Hao，Peiling Yang．Micromorphology of macromolecular superabsorbent polymer and its fractal characteristics．Journal of Applied Polymer Science．2009，113（6）：3510-3519（SCI/EI）[29] Yunkai Li*，Peiling Yang，Tingwu Xu，Shumei Ren，Xiongcai Lin，Feipeng Xu．CFD and digital particle tracking to assess flow characteristics in the labyrinth flow path of a drip irrigation emitter．Irrigation Science．2008，26（5）：427-438（SCI/EI）[30] Yunkai Li*，Peiling Yang，Shumei Ren，Tingwu Xu．Hydraulic characterizations of tortuous flow path drip irrigation emitter．Journal of Hydrodynamics，ser. B．2006，18（4）：449-457（SCI/EI）[31] 周博，李云开*，裴旖婷，杨培岭，姜银光．再生水滴灌灌水器附生生物膜生长对堵塞的影响．农业工程学报．2015，31（3）：146-151（EI）[32] 李云开*，宋鹏，周博．再生水滴灌系统灌水器堵塞的微生物学机理及控制方法研究．农业工程学报．2013，29（15）：98-107（EI）[33] 冯吉，孙昊苏，李云开*．滴灌灌水器内颗粒物运动特性的数字粒子图像测速．农业工程学报．2013，29（13）：90-97（EI）[34] Yunkai Li*，Lingyan Wang，Hua Zheng，Hai Jin，Tingwu Xu，Peiling Yang，Xiaokai Tijiang，Zengcai Yan，Zhiheng Ji，Jianli Lu，Zhanfeng Wang，Zhiyun Ouyang．Evolution characteristics for water eco-environment of Baiyangdian lake with 3S technologies in the past 60 years．Computer and Computing Technologies in Agriculture VIFIP Advances in Information and Communication Technology．2012，369（N2）：434-460（EI）[35] 杜少卿，李云开*，曾文杰，施泽，刘耀泽，高福栋．工作压力对滴灌管迷宫流道灌水器水力性能的影响．农业工程学报．2011，27（增刊）：55-60（EI）[36] 李云开*，许廷武，周春发，赵群，林雄财，杨培岭．金属离子对聚丙烯酸钾-丙烯酰胺共聚型SAP交替吸水吸肥特征的影响．高分子材料科学与工程．2010，26（3）：39-42（EI）[37] 林雄财，李云开*，许廷武，杨培岭，任树梅．不同粒径农用高吸水树脂吸水特性及溶胀动力学研究．高分子材料科学与工程．2008，24（5）：116-120（EI）[38] 李云开*，杨培岭，任树梅，雷显龙，吴显斌，管孝艳．分形流道设计及几何参数对滴头水力性能的影响．机械工程学报．2007，43（7）：109-114（EI）[39] 李云开*，杨培岭，田英杰，任树梅，赵焕勋．强烈侵蚀产沙区小流域土壤侵蚀强度的支持向量机预报模型研究．北京林业大学学报．2007，29（3）：93-98（EI）[40] 李云开*，刘世荣，杨培岭，任树梅，林雄财．滴头锯齿型迷宫流道消能特性的流体动力学分析．农业机械学报．2007，38（12）：59-62（EI）[41] 李云开*，杨培岭，任树梅，杨玲，吴显斌．圆柱型迷宫式流道滴灌灌水器平面模型试验研究．农业机械学报．2006，37（4）：48-51（EI）[42] 李云开*，杨培岭，任树梅．滴灌灌水器流道设计理论研究若干问题的进展与评述．农业机械学报．2006，37（2）：158-162（EI）[43] 李云开，杨培岭，任树梅，杨玲．滴灌灌水器迷宫式流道内部流体流动特性分析与试验研究．水利学报．2005，36（7）：886-890（EI）[44] 李云开，杨培岭，任树梅，杨玲，吴显斌．滴头性能综合测试平台构建及其在水力特性研究中的应用．农业工程学报．2005，21（S1）：104-106（EI）[45] 李云开，杨培岭，任树梅，吴显斌．重力滴灌灌水器水力性能及其流道内流体流动机理．农业机械学报．2005，36（10）：61-65（EI）[46] 李云开，杨培岭，任树梅．土壤水分与溶质运移机制的分形理论研究进展．水科学进展．2005，16（6）：892-899（EI）[47] Yunkai Li，Peiling Yang，Shumei Ren，Tingwu Xu．Eco-environment water rights and its calculating framework in water resources justification of construction projects．Remote Sensing and Modeling of Ecosystems for Sustainability II/SPIE Symposium on Optics & Photonics．2005，5884：1-11（EI）[48] 张宇，李云开*，欧阳志云，刘健国．华北平原冬小麦-夏玉米生产灰水足迹及其县域尺度变化特征．生态学报．2014，20（35）：1-10[49] 周博，李云开*，宋鹏，许振赐．引黄滴灌系统灌水器堵塞的动态变化特征及诱发机制研究．灌溉排水学报．2014，33（Z1）：123-128[50] 李云开，冯吉．滴灌灌水器内部水动力学特性测试研究进展．排灌机械工程学报．2013，1（32）：86-92[51] 李云开*，杨培岭，刘培斌，林健，李建民，郑凡东，刘澄澄，姜银光．再生水补给永定河生态用水的环境影响及保障关键技术研究．中国水利．2012，5：30-34[52] 冯吉，邹志超，邢伟民，廖人宽，李云开*．都市屋顶绿化草坪草保水剂施用技术及经济效益分析．节水灌溉．2011，11：76-79[53] 焦有权，刘雁征，李仙岳，茅夏健，徐飞鹏，李云开*．微重力滴灌层状土壤入渗特性及湿润模式研究．中国农村水利水电．2011，1：24-26[54] 李云开，杨培岭，许廷武，刘海生，刘耀泽，孙昊苏．滴灌灌水器堵塞的微生物学机理及控制模式研究进展．现代节水高效农业与生态灌区建设（上）．2010：792-798[55] 焦有权，刘雁征，高福栋，姜银光，李云开*．温棚膜面雨水集蓄回用滴灌系统及存在的问题分析．中国农村水利水电．2009，11：80-83[56] 李云开，刘世荣，张克强，李军幸．磺胺类药物在农田生态系统中迁移转化过程的研究进展．中国畜牧兽医．2007，12：141-144[57] 李云开，杨培岭，任树梅，王勇．圆柱型灌水器迷宫式流道内部流体流动分析与数值模拟．水动力学研究与进展A辑．2005，20（6）：736-743[58] 李云开，杨培岭，任树梅，吴显斌，杨玲．滴头分形流道设计开发平台建设及其关键技术内容．中国水利学会第二届青年科技论坛论文集．北京：中国水利水电出版社，2005，569-574[59] 李云开，杨培岭，任树梅，邱信蛟．建设项目水资源论证中生态需水的计算方法．中国水利．2004，11：18-19[60] 李云开，杨培岭，刘洪禄．保水剂农业应用及其效应研究进展．农业工程学报．2002，18（2）：182-187[61] 李云开，杨培岭，刘洪禄．SMP-01土壤水分传感器性能测试．农业工程学报．2002，18（4）：50-53[62] 李云开，杨培岭，刘洪禄．保水剂在农业上的应用技术与效应．节水灌溉．2002，106（2）：12-16 申请发明专利26项，以第一发明人获授权20项。[1]李云开；周博；王天志；吴乃阳. 国家发明专利：滴灌灌水器附生生物膜模拟培养装置及其应用.2014.专利号:[2]李云开；刘秀娟；王克远；周云鹏；徐飞鹏. 国家发明专利：微纳米气泡加氧滴灌系统及方法.2014.专利号:[3]李云开；王天志；冯吉；裴旖婷.国家发明专利：滴灌系统管壁附生生物膜培养装置及其使用方法.专利号：[4]李云开；冯吉；宋鹏；裴旖婷；张志静.国家发明专利：防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统.[5]李云开；刘秀娟；徐飞鹏；王昕然；张庆龙；贾瑞卿.国家发明专利：一种水肥气一体化滴灌系统及滴灌方法.2014.专利号：[6] 李云开，施泽，张庆龙，徐飞鹏. 国家发明专利：一种温室作物理想调控灌溉系统及灌溉方法. 2014. 专利号：ZL201210535166[7] 李云开，刘中伟，宁兹功，郎琪. 国家发明专利：一种再生水河道减渗的方法. 2014. 专利号：ZL201210477187[8] 李云开，冯吉. 国家发明专利：一种含沙水源滴灌用沉沙池及其优化方法. 2014. 专利号：ZL201210455280[9] 李云开，郎琪，樊晓璇，施泽，唐洋博. 国家发明专利：一种多孔介质生物堵塞模拟测试装置及模拟测试评估方法. 2014. 专利号：[10] 李云开，孙昊苏，冯吉，徐飞鹏. 国家发明专利：一种自清洗抗生物膜堵塞的地表滴灌专用灌水器. 2014. 专利号：ZL201210166732[11] 李云开，孙昊苏，杨培岭，徐飞鹏．国家发明专利：一种可降解型抗堵塞地下滴灌管及制造方法．2013．专利号：[12] 李云开，冯吉．国家发明专利：一种自动反冲洗组合过滤器．2013．专利号：[13] 李云开，吴丹，杨培岭，孙昊苏. 国家发明专利：一种引黄滴灌用片式灌水器．2013．专利号：ZL [14] 李云开，杨培岭，刘澄澄，李鹏翔，梁名超，毛晓敏．国家发明专利：河湖包气带渗滤性能的模拟调控系统及其方法．2013．专利号：[15] 李云开，张庆龙，徐飞鹏，贾瑞卿．国家发明专利：一种滴灌加氧方法及装置．2013．专利号：[16] 李云开，孙昊苏，杨培岭，刘耀则，吴丹，徐飞鹏，杜少卿，郭文哲．国家发明专利：一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置．2013．专利号：[17] 李云开，刘海生，杨培岭，徐宏兵，刘洪禄，徐飞鹏．国家发明专利：一种滴灌灌水器迷宫流道内流动的全场测试方法．2012．专利号：[18] 李云开；郎琪；杨培岭；任树梅；梁名超；路璐；张庆龙．国家发明专利：一种湿地水生态系统健康状况的模拟监测装置．2012．专利号：[19] 李云开；裴旖婷；吴丹；周博；施泽；杜少卿．国家发明专利：一种滴灌系统灌水器堵塞特性的综合评价方法及测试系统．2011．专利号：[20] 李云开；孙昊苏．国家发明专利：一种叠片式自适应滴灌灌水器及其使用方法．2011．专利号： [1]“农业化学节水调控关键技术与系列新产品产业化开发及应用”获2010年度国家科技进步奖二等奖（第3名）[2]“京郊主要果蔬农业化控节水集成技术的试验研究与示范推广”获2007年度北京市科学技术奖一等奖（第6名）[3]“智能决策精量灌溉施肥系统研发与应用”获2008年度北京市科学技术奖二等奖（第3名）[4]“生态灌区建设的支撑技术体系与综合模式研究及应用”获2012年度北京市科学技术三等奖（第4名）[5]“《现代工程项目管理学》课程体系及教学模式的建设与实践”获2008年北京市教育教学成果奖二等奖（第4名）[6]“专业大类招生环境下学院创新型人才培养模式的研究与实践”获2011年度中国农业大学教学成果奖一等奖（第4名）[7]“现代工程项目管理学课程体系及教学模式的建设与实践”获2008年度学校教学成果一等奖（第5名）[8]“滴灌灌水器迷宫流道内流动特征的DPIV测试及CFD模拟”获第十届北京青年优秀科技论文一等奖（第1名）[9] 李云开，杨培岭，任树梅，杨玲，吴显斌．“重力滴灌灌水器水力性能及其流道内流体流动机理”一文获中国农业机械学会优秀学术论文二等奖．2006[10] 杨培岭，李云开，任树梅．“全紊流滴灌灌水器设计开发的思路与方法”一文被评为“中国水利学会2006学术年会优秀论文”．2006[11] 杨培岭，李云开．“北京市农村水管理发展战略研究”获“2006年度北京科协系统优秀调研成果奖三等奖”．2007[12] 李云开，杨培岭，任树梅．建设项目水资源论证中的生态环境需水理论与计算方法．第八届北京青年优秀科技论文一等奖．2005[13] 博士学位论文“滴头分形流道设计及其流动特性的试验研究与数值模拟”获“2005年度中国农业大学十篇优秀博士学位论文” [1] 2012年获“第五届全国优秀科技工作者”称号[2] 2012年获“第十四届茅以升北京青年科技奖”[3] 2012年获“中国农业工程学会第六届青年科技奖”[4] 2010年入选教育部新世纪优秀人才支持计划[5] 2009年入选北京市优秀人才资助计划[6] 2008年入选北京市科技新星计划[7] 2011年获“2010年北京市科学技术协会科技套餐工程突出贡献专家”称号[8] 2012年获“973计划‘海河流域水循环演变机理与水资源高效利用’项目优秀青年人才”称号
给排水常用名词中英文对照1、给水工程 water supply engineering 原水的取集和处理以及成品水输配的工程。 2、排水工程 sewerage ,wastewater engineering 收集、输送、处理和处置废水的工程。3、给水系统 water supply system 给水的取水、输水、水质处理和配水等设施以一定方式组合成的总体。4、排水系统 sewerage system 排水的收集、输送、水质处理和排放等设施以一定方式组合成的总体。5、给水水源 water source 给水工程所取用的原水水体。 6、原水raw water 由水源地取来的原料水。7、地表水surface water 存在于地壳表面，暴露于大气的水。8、地下水ground water 存在于地壳岩石裂缝或工壤空隙中的水。9、苦咸水(碱性水) brackish water ,alkaline water 碱度大于硬度的水，并含大量中性盐，PH值大于7。10、淡水fresh water 含盐量小于500mg/L的水。11、冷却水cooling water 用以降低被冷却对象温度的水。12、废水 wastewater 居民活动过程中排出的水及径流雨水的总称。它包括生活污水、工业废水和初雨径流以及流入排水管渠的其它水。13、污水sewage ,wastewater 受一定污染的来自生活和生产的排出水。14、用水量 water consumption 用水对象实际使用的水量。 15、污水量 wastewater flow ,sewage flow 排水对象排入污水系统的水量。16、用水定额 water flow norm 对不同的排水对象，在一定时期内制订相对合理的单位排水量的数值。17、排水定额 wastewater flow norm 对不同的排水对象，在一定时期内制订相对合理的单位排水量的数值。18、水质 water quality 在给水排水工程中，水的物理、化学、生物学等方面的性质。19、渠道 channel ,conduit 天然、人工开凿、整治或砌筑的输水通道。20、泵站 pumping house 设置水泵机组、电气设备和管道、闸阀等的房屋。21、泵站 pumping station 泵房及其配套设施的总称。22、给水处理 water treatment 对不符合用不对象水质要求的水。进行水质改善的过程。23、污水处理 sewage treatment ,wastewater treatment 为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。24、废水处理 wastewater disposal 对废水的最终安排。一般将废水排入地表水体、排放土地和再次使用等。25、格栅 bar screen 一种栅条形的隔污设备，用以拦截水中较大尺寸的漂浮物或其他杂物。26、曝气 aeration 水与气体接触，进行溶氧或散除水中溶解性气体和挥发性物质的过程。 27、沉淀 sedimentation 利用重力沉降作用去除水中杂物的过程。28、澄清 clarification 通过与高浓度沉渣层的接触而去除水中杂物的过程。29、过滤filtration 借助粒状材料或多孔介质截除水中质物的过程。30、离子交换法 ion exchange 采用离子交换剂去除水中某些盐类离子的过程。31、氯化 chlorination 在水中投氯或含氯氧化物方法消灭病原体的过程。32、余氯 residual chlorine 水中投氯，经一定时间接触后，在水中余留的游离性氯和结合性氯的总和。33、游离性余氯 free residual chlorine 水中以次氯酸和次氯酸盐形态存在的余氯。34、结合性余氯 combinative residual chlorine 水中以二氯胺和一氯胺形态存在的余氯。35、污泥 sludge 在水处理过程中产生的，以及排水管渠中沉积的固体与水的混合物或胶体物。36、污泥处理 sludge treatment 对污泥的最终安排。一般将污泥作农肥、制作建筑材料、填埋和投弃等。37、水头损失 head loss 水流通过管渠、设备和构筑物等所引起的能量消耗。 给水工程中系统和水量方面的术语1、直流水系统 once through system 水经过一次使用后即行排放或处理后排放的给水系统。2、复用水系统 water reuse system 水经重复利用后再行排放或处理后排放的给水系统。3、循环水系统 recirculation system 水经使用后不予排放而循环利用或处理后循环利用的给水系统。 4、生活用水 domestic water 人类日常生活所需用的水。 5、生产用水 process water 生产过程所需用的水。 6、消防用水 fire demand 扑灭火灾所需用的水。 7、浇洒道路用水 street flushing demand ,road watering 对城镇道路进行保养、清洗、降温和消尘等所需用水。 8、绿化用水 green belt sprinkling ,green plot sprinkling 对市政绿地等所需用的水。给水工程取水构筑物的术语1、管井 deep well ,drilled well 井管从地面打到含水层，抽取地下水的井。 2、管井滤水管 deep well screen 设置在管井动水位以下，用以从含水层中集水的有缝隙或孔隙的管段。3、管井沉淀管 grit compartment 位于管井最下部，用以容纳进入井内的沙粒和从水中析出的沉淀物的管段。4、大口井 dug well ,open well 由人工开挖或沉井法施工，设置井筒，以截取浅层地下水的构筑物。 5、井群 batter of wells 数个井组成的群体。6、渗渠 infiltration gallery 壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠。 7、地下水取水构筑物反滤层 inverted layer 在大口井或渗渠进水处铺设的粒径沿水流方向由细到粗的级配砾层(简称反滤层) 8、泉室 spring chamber 集取泉水的构筑物。 9、进水间 intake chamber 连接取水管与吸水井、内设格栅或格网的构筑物。 10、格网 screen 一种网状的用以拦截水中较大尺寸的漂浮物、水生动物或其他污染物的拦污设备。其网眼尺寸较格栅为小。 11、吸水井 suction well 为水泵吸水管专门设置的构筑物。给水工程中净水构筑物的术语1、净水构筑物 purification structure 以去除水中悬浮固体和胶体杂质等为主要目的的构筑物的总称。2、投药 chemical dosing 为进行水处理而向水中加一定剂量的化学药剂的过程。 3、混合 mixing 使投入的药剂迅速均匀地扩散于被处理水中以创造良好的凝聚反应条件的过程。 4、凝聚 coagulation 为了消除胶体颗粒间的排斥力或破坏其亲水性，使颗粒易于相互接触而吸附的过程。5、絮凝 flocculation A、完成凝聚的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集以形成较大絮状颗粒的过程。曾用名反应。 B、高分子絮凝剂在悬浮固体和胶体杂质之间吸附架桥的过程。 6、自然沉淀 plain sedimentation 不加注任何凝聚剂的沉淀过程。7、凝聚沉淀 coagulation sedimentation 加注凝聚剂的沉淀过程。 8、凝聚剂 coagulant 在凝聚过程中所投加的药剂的统称。9、助凝剂 coagulant aid 在水的沉淀、澄清过程中，为改善絮凝效果，另设加的辅助药剂。10、药剂固定储备量 standby reserve 为考虑非正常原因导致药剂供应中断，而在药剂仓库内设置的在一般情况下不准动用的储备量。简称固定储备量。 11、药剂周转储备量 current reserve 考虑药剂消耗与供应时间之间差异所需的储备量。简称周转储备量。12、沉沙池(沉砂池)desilting basin ,grit chamber 去除水中自重很大、能自然沉降的较大粒径沙粒或杂粒的水池。 13、预沉池 pre-sedimentation tank 原水中泥沙颗粒较大或浓度较高时，在进行凝聚沉淀处理前设置的沉淀池。14、平流沉淀池 horizontal flow sedimentation tank 水沿水平方向流动的沉淀池。 15、异向流斜管 (或斜板)沉淀池 tube(plate)settler 池内设置斜管(或斜板)，水自下而上经斜管(或斜板)进行沉淀，沉泥沿斜管(或斜板)向下滑动的沉淀的池。 16、同向流斜板沉淀池lamella 池内设置斜板，沉淀过程在斜板内进行，水流与沉泥均沿斜板向下流动的沉淀池。 17、机械搅拌澄清池 accelerator 利用机械使水提升和搅拌，促使泥渣循环，并使原水中固体杂质与己形成的泥渣接触絮凝而分离沉淀的水池。 18、水力循环澄清池 circulator clarifier 利用水力使水提升，促使泥渣循环，并使原水中固体杂质与己形成的泥渣接触絮凝而分离沉淀的水池。19、脉冲澄清池 pulsator 悬浮层不断产生固周期性的压缩和膨胀，促使原水中固体杂质与己形成的泥渣进行接触凝聚页分离沉淀的水池。 20、悬浮澄清池 sludge blanket clarifier 加药后的原水由上通过处于悬浮状态的泥渣层，使水中杂质与泥渣悬浮层的颗粒碰撞凝聚而分离沉淀的水池。 21、液面负荷 surface load 在沉淀池、澄清池等沉淀构筑物的净化部分中，单位液(水)面积所负担的出水流量。其计量单位通常以m3/()表示。 22、气浮池 floatation tank 运用絮凝和浮选原理使液体中的杂质分离上浮而去除的池子。23、气浮溶气罐 dissolved air vessel 在气浮工艺中，水与空气在有压条件下相互溶合的密闭容器。简称溶气罐。 24、清水池 clear-water reservoir 为贮存水厂中净化后的清水，以调节水厂制水量与供水量之间的差额，并为满足加氯接触时间而设置的水池。给水工程中输配水管网的术语1、配水管网 distribution system ，pipe system 将水送到分配管网以至用户的管系。2、环状管网pipe network 配水管网的一种置形式，管道纵横相互接通，形成环状。3、枝状管网 branch system 配水管网的一种布置形式，干管和支管分明，形成树枝状。 4、水管支墩 buttress ,anchorage 为防止由管内水压引起的水管配件接头移位而造成漏水，需在水管干线适当部位砌筑的墩座。简称支墩。排水工程中排水制度和管渠附属构筑物的术语及其涵义1、排水制度 sewer system 在一个地区内收集和输送废水的方式。它有合流制和分流制两种基本方式。2、合流制 combined system 用同一种管渠分别收集和输送废水的排水的方式。 3、分流制 separate system 用不同管渠分别收集和输送各种污水、雨水和生产废水的排水的方式。 4、检查井 manhole 排水管渠上连接其他管渠以及供养护工人检查、清通和出入管渠的构筑物。 5、跌水井 drop manhole 上下游管底跌差较大的检查井。 6、事故排出口 emergency outlet 在排水系统发生故障时，把废水临时排放到天然水体或其它地点去的设施。7、曝雨溢流井 (截留井)storm overflow well ,intercepting well 合流制排水系统中，用来截留、控制合流水量的构筑物排水工程中水和水处理的术语及其涵义1、生活污水 domestic sewage ,domestic wastewater 居民中日常生活中排出的废水。 2、工业废水 industrial wastewater 生产过程中排出的水。它包括生产废水和生产污水。 3、生产污水polluted industrial wastewater 被污染的工业废水。还包括水温过高，排入后造成热污染的工业废水。 4、生产废水 non-polluted industrial wastewater 未受污染或受轻微污染以及水温稍有升高的工业废水。 5、城市污水 municipal sewage ,municipal wastewater 排入城镇污水系统的污水的统称。在合流制排水系统中，还包括生产废水和截留的雨水。 6、旱流污水 dry weather flow 合流制排水系统在晴天时输送的污水。 7、水体自净 self-purification of water bodies 河流等水体在自然条件的生化作用下，有机物降解，溶解氧回升和水体生物群逐渐恢复正常的过程。 8、一级处理 primary treatment 去除污水中的漂浮物和悬浮物的净化过程，主要为沉淀。 9、二级处理 secondary treatment 污水经一级处理后，用生物处理方法继续除去污水不胶体和溶解性有机物的净化过程。 10、生物处理 biological treatment 利用微生物的作用，使污水中不稳定有机物降解和稳定的过程。 11、活性污泥法 activated sludge process 污水生物处理的一种方法。该法是在人工充氧条件下，对污水和各微生物群体进行连续混和培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。 12、生物膜法 biomembrance process 污水生物处理的一种方法。该法采用各种不同载体，通过污水与载体的不断接触，在载体上繁殖生物膜，利用膜的生物吸附和氧化作用，以降解去除污水中的有机污染物，脱落下来的生物膜与水进行分离。 13、双层沉淀池(隐化池) Imhoff tank 由上层沉淀槽和下层污泥消化室组成。 14、初次沉淀池 primary sedimentation tank 污水处理中第一次沉淀的构筑物，主要用以降低污水中的悬浮固体浓度。 15、二次沉淀池 secondary sedimentation tank 污水生物处理出水的沉淀构筑物，用以分离其中的污泥。16、生物滤池 biological filter ,trickling filter 由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间歇接触，使污水得到净化。 17、生物接触氧化 bio-contact oxidation 由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下，污水与填表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。 18、曝气池 aeration tank 利用活性污泥法进行污水生物处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。排水工程中污泥和污泥处理的术语及其涵义1、原污泥 raw sludge 未经污泥处理的初沉污泥、二沉剩余污或两者的混合污泥。 2、初沉污泥 primary sludge 从初次沉淀池排出的沉淀物。 3、二沉污泥 secondary sludge 从二次沉淀池排出的沉淀物。 4、活性污泥 activated sludge 曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。5、消化污泥 digested sludge 经过好氧消化或厌氧消化的污泥，所含有机物质浓度有一定程度的降低，并趋于稳定。 6、回流污泥 returned sludge 由于次沉淀池(或沉淀区)分离出来，回流到曝气池的活性污泥。 7、剩余污泥 excess activated sludge 活性污泥系统中从二次沉淀池(或沉淀区)排出系统外的活性污泥。 8、污泥气 sludge gas 在污泥厌氧消化时，有机物分解所产生的气体。主要成分为甲烷和二氧化碳，并有少量的氢、氮和硫化氢。俗称沼气。 9、污泥消化 sludge digestion 在有氧或无氧条件下，利用微生物的作用，使污泥中有机物转化为较稳定物质的过程。 10、好氧消化 aerobic digestion 污泥经过较长时间的曝气，其中一部分有机物由好氧微生物进一步降解和稳定的过程。 11、厌氧消化 anaerobic digestion 在无氧条件下，污泥中的有机物由厌氧微生物进行降解和稳定的过程。 12、中温消化 mesophilic digestion 污泥在温度为33℃－35℃时进行的厌氧消化工艺。13、高温消化 thermophilic digestion 污泥在温度为53℃－55℃时进行的厌氧消化工艺。 14、污泥浓缩 sludge thickening 采用重力或气浮法降低污泥含水量，使污泥稠化的过程。 15、污泥淘洗 elutriation of sludge 改善污泥脱水能的一种污泥预处理方法。用清水或废水淘洗污泥，降低水化污泥碱度，节省污泥处理投药量，提高污滤脱水效率。 16、污泥脱水 sludge dewatering 对浓缩污泥进一步去除一部分含水量的过程，一般指机械脱水。 17、污泥真空过滤 sludge vacuum filtration 利用真空使过滤介质一侧减压，介质的污泥脱水方法。 18、污泥压滤 sludge pressure filtration 采用正压过滤，使污泥水强制滤过介质的污泥脱水方法。 19、污泥干化 sludge drying 通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量的过程，一般指采用污泥干化场(床)等自然蒸发设施。 20、污泥焚烧 sludge incineration 污泥处理的一种工艺。它利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬。排水工程中物理量的术语及其涵义1、生化需氧量 biochmical oxygen demand 水样在一定条件下，于一定期间内(一般采用5日、20℃)进行需氧化所消耗的溶解氧量。英文简称BOD。 2、化学需氧量 chemical oxygen demand 水样中可氧化物从氧化剂重铬酸钾中所吸收的氧量。英文简称COD。3、耗氧量 oxygen consumption 水样中氧化物从氧化剂高锰酸钾所吸收的氧量。英文简称OC或CODMn 。 4、悬浮固体 suspended solid 水中呈悬浮状态的固体，一般指用滤纸过滤水样，将滤后截留物在105℃温度中干燥恒重后的固体重量。英文简称SS
参考文献，提供给你。
哪方面的呢？水利类的？[01] 刘汉龙;陈永辉;吴跃东;龚廉溟;王新泉;王国良;邱正华;颜永华;蔡泉华;魏健;高明军;顾长存;余湘娟;陈庚;杨振中;李平;肖杨;史林;江锋;项小伟. 浙江省关于处理已通车高速公路软土地基桥头路堤沉降的应用技术研究 [Z]. 国家科技成果. [02] 何秀凤;李浩;何敏;罗海滨;刘志平;黄其欢;桑文刚. 基于InSAR/GPS集成的大尺度形变灾害监测研究 [Z]. 国家科技成果. [03] . 广东省广宁县潭布镇带下一站技改扩建工程水资源论证报告 [Z]. 国家科技成果. [04] . 广东省广宁县古兴水电站工程水资源论证报告 [Z]. 国家科技成果. [05] . 江苏东源纺织科技实业有限公司织造、染色年产10000吨染色布项目水资源论证报告书 [Z]. 国家科技成果. [06] 强培;郑垂勇;王黎明;赵敏;张平. 基于区域经济协调发展的土地资源优化配置模式研究 [Z]. 国家科技成果. [07] 蒋亚清;郭莉;龚明子;李中华;陈龙;胡飞龙. 一种水泥基材料内养护剂的制备方法 [Z]. 国家科技成果. [08] . 水文循环大气—陆面过程模拟及应用 [Z]. 国家科技成果. [09] . 国际资本外撤的潜在风险测度及其防范措施 [Z]. 国家科技成果. [10] . 丁家庄物流基地总体规划及货运交易市场可行性研究 [Z]. 国家科技成果.
公路路基横向不均匀沉降主要原因及控制措施
论文关键词：公路路基横向沉降原因控制质量管理
论文摘要：随着我国高速公路的大量建设，在施工过程中路基横向不均匀沉降问题已十分突出。本文通过对公路路基横向不均匀沉降的主要原因的分析，研究并提出了相应的主要的应对质量控制措施，并在实际工作过程中取得了大量的显著成果同时也为今后的类似工程提供了一定的参考依据。
0引言 改革开发以来我国公路建设数量的增加，公路建设也积累了丰富的经验。通过对这些经验的科学分析和总结、归纳，为我国对公路路基横向不均匀沉降问题的研究打下了良好的基础。在此基础上，我国的公路专家学者又对该问题进行了有益的探索，并取得了大量有现实意义的成果。其中有一些技术成果已达到了国际先进水平，如土工格栅和土工格室技术在防治路基横向不均匀沉降中的运用，且其在软土地基地段路基拓宽或拼接工程中的应用，也取得了良好的工程应用效果。 1路基横向不均匀沉降原因分析 路基横向不均匀沉降的发生是多方面因素综合作用的结果。其中，内因在于地基及路基本身；外因是车载、地下水及自重等作用。 地基对路基横向不均匀沉降的影响路堤地基处理不当:伐树除根及表土处理不彻底或是路基基底的压实度不够，致使路堤形成后，一旦杂质腐烂变质，地基将会发生松软和不均匀沉降。地面横坡大于1：的路段，路堤填筑前地基未按规定要求挖成台阶，填料与地基结合不良，在荷载作用下填料极易失稳而沿坡面发生滑移，从而产生横向不均匀沉降。特殊地基地段:当路基修筑在软土地段时，软土层本身力学性能差，在附加应力作用下，会发生固结沉降、次固结沉降和侧向塑性挤出，导致明显的沉降变形。 1．2 路基本身引起的路基横向不均匀沉降路堤填料不均匀:在路基施工过程中，我们若想有效地控制填料和级配是相当困难的。假如填料中混有一些劣质土，例如腐殖土、种植土等，抑或是填料中包含没有经过打碎的大块，或者是石料的规格不相同，乱石里面的空隙相当大，着在特定的期限内，都能够发生局部有明显的.横向沉降。路基填土压实不足:由于压实度不足往往导致填方路基的横向不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点。半填半挖部位产生的不均匀沉降：由于填方的沉降系数与挖方的沉降系数不同，在行车荷载的作用下，随着时间的推移，填方与挖方的沉降差值越来越大，易在交界处出现土基不均匀沉降，路基产生纵向裂纹。 水文气候引起的路基横向不均匀沉降气候对路基横向不均匀沉降的影响，气候也是引起路基的横向不均匀沉降的一个重要因素。降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或温差过大，都可能使高路堤产生横向不均匀下沉。地下水对路基横向不均匀沉降的影响:在地下水的交替作用下，路基土体内水含量反复变化。土体重度在一定范围内波动，更为重要的是，由毛细管张力引起负孔隙水压力可以达到相当的数值，再加上水的软化、润滑效应，有可能使路基产生横向沉降变形。路基或地基中地下水的动态性对路基不均匀沉降有很大影响。路堤及其地基中的地下水主要补给来源有三种类型，即地下水侧向补给、降雨补给和地表水侧向补给，其动态变化及侵蚀作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度，从而导致路基的横向不均匀沉降。 施工方面的原因填筑顺序不当，未在全宽范围内分层填筑，填筑厚度不符合规定，填料质量不符合要求，填料水稳性差，不同性质的填料混填，因不同土类的可压缩性和抗水性差异，形成不均匀沉降。路基填料含水量控制不严，又无大型整平和碾压设备，使压实达不到要求。施工过程中，未注意排水，遇雨天时，路基积水严重，无法自行排水，有的积水浸入路基内部，形成水囊；晴天施工时，未排除积水、控制含水量就继续填筑，以致造成隐患。 2路基横向不均匀沉降主要应对措施 2．1 设计方面做好地质勘探调查：我们要详细的勘察路线通过的地形和水文地质条件，对于不同一般的路段，我们要有具体的设计材料。确保路基最小填筑高度：路基最小填筑高度必须保证不因地面水、地下水、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性。按照路基设计规范要求，根据土基干湿类型及毛细水位高度确保路基最小填筑高度。土质挖方路基，需换填不少于60cm砂砾；石质挖方路基，需设置30cm砂砾垫层，横向排水不畅路段要加设盲沟。完善路基综合排水设计:县级以上公路工程设计中，必须遵循因地制宜、整体规划、综合考虑的原则，进行路基纵、横向排水设计，避免造成两侧长期积水浸泡路基，使路基承载力下降而发生沉降变形。 2．2 施工方面优化施工组织设计：确保路基施工质量的关键环节是在施工阶段合理安排其先后顺序及调配人员和设备，了解路基与构造物之间的接连关系。做好施工前准备工作：施工前，仔细查阅设计文件，明确各段的填、挖土质，地质，调配情况。重点路段重点勘察，发现设计文件中有差误的要及时给业主报告，采取合理措施解决。质量监控：在未填筑路基时，要依据设计作施工放样，建立半永久性的临时水准点和坐标点，同时把相应的记录做好。为保证路基宽度达到设计要求，路基坡脚放样必须正确。在路基坡角范围内，要做整形碾压，并清除杂草等。路基施工排水：在路基施工过程中，为了达到路基可以常常干燥和硬实，我们要遵照设计要求，首先把排水工程和施工场地附近的临时排水设施做好。施工后的养护：不同种类的防护要在坡体上施工并建立在稳定的基础上。对于防护工程所需要的砂浆和混凝土，我们要使用机械拌和，做好施工后的养护。 3结束语 路基横向不均匀沉降引起的公路工程病害是公路工程质量通病之一。本节对质量通病产生的原因进行认真研究与分析，对设计、施工、监理单位有针对性地提出治理工作要点、质量标准以及相应的对策与措施。这对实行全过程的质量管理具有极其重要的现实意义。公路工程建设中应以实现质量目标为目的，以提高质量意识和强化质量措施为重点，以严格管理为手段，以强化责任制为关键，以综合治理质量通病为突破口，确保工程质量。对工程质量的综合治理工作要点及措施应逐步修正与完善，最终使之成为制度化、规范化、标准化的操作规程。 参考文献： [1]郑健平.路建设中路基横向不均匀沉降的原因与预防[J].建材技术与应用，2008，(8):35-36.
晨曦徐徐拉开了夜的帷幕，又一个绚丽的早晨,带着清新降临在人间。 我们每天迎着冉冉旭日走进校园，身披橘红色霞光的教学楼在高大茁壮的大榕树的衬托下映入眼帘。雾终于带着满怀的依恋散去了，整个校园一片清新明亮，青翠的树叶上，晶莹的露珠像珍珠粒一样滚来滚去。当你信步走入校门时，顿时会被那美妙的晨景所陶醉：枝繁叶茂，绿树成荫的榕树像老寿星们凝望着小学生，湿润的泥土气味，扑鼻而来；整个校园的黎明是那么的温馨和幽美。深吸一口气，顿觉一阵清新，真让人心旷神怡。这是，偶尔传来几声鸟啼，又为宁静的校园添了一番情趣。 放眼望去,崭新的教室和会议室屹立在屏障似的围墙里,小巧玲珑的传达室守卫在校门。我们学校有一个小小的花坛。红花绿叶相互掩映，散发出一股清清的幽香。幽香四溢，为校园增添了色彩。 同学们陆续来到学校。顿时，同学们有的在打扫校园，有的在做运动。老师也夹着课本向教室匆匆走去。 每当上课铃一响，教室里就传来琅琅的读书声和老师的讲课声，这声音好似一条清澈的小溪弹着欢快的乐曲，滋润我们的心田。下课铃一响，校园里顿时沸腾起来。同学们有的在跳皮筋，有的在丢沙包，有的在打篮球，还有的在爬竿……欢笑声久久的回响在校园的上空。 我们的校园，富有生机，充满活力，挂满笑意，充满诗意，富有情趣。它像一个大花园，我们在这里茁壮成长，
民间游戏参考文献
民间游戏，是民俗学和非物质文化遗产的重要部分，在广袤的历史长河中，各民族人民充分发挥智慧，洋溢纯真，创造出了大批的民间游戏，有些随着时间的流逝保留了下来，这些民间游戏随着时代发展有所变化，并充分的反映出了人民群众向往愉悦生活的渴望。
参考文献：
[1] 侯生辉 ,曲洪建 ,晋飞行 .民间游戏的处境与开发[J].运动..
[2] 阿不来提·吉力力.维吾尔传统民间游戏[J].新疆艺术学院学报..
[3] 李炳珍.传承与创新:让吴地民间游戏重放光彩[J].江苏教育研究..
[4] 牛桂红.农村民间游戏的衰落及原因探析[J].甘肃高师学报..
[5] 武氏雪.越南传统庙会民间游戏的文化探析[D].华中科技大学.2012.
[6] 徐玲芳.民间游戏“缺场”原因及“在场”策略[J].上海教育科研..
[7] 王文宝 .应该重视民间游戏的研究 [J].神州民俗 (学 术版)..
参考文献
① 青海省循化县文化馆编印《中国民间文学集成.青海省循化撒拉族自治县民间歌谣》=
② 据清.顾禄《清嘉录》
③ 郑振铎《中国俗文学史》(上册)第十页，上海书店出版，1984年 ④ 沈榜《宛署杂记》
《幼儿园游戏指导》
《幼儿教育》
《幼儿园园本课题研究实践》
参考文献：
(1)《中国民间游戏》，黄桂华，上海市世纪出版集团，上海教育出版社，1998年。
(2)《快乐家庭亲子游戏指南：一起来游戏》，张晓，福建美术出版社，2002年。
(3)《民族文化学》，张文勋、施惟达著，中国社会科学出版社，1999年。
(4)《情感教育论纲》，朱小曼著，南京师范大学出版社，2002年。
(5)《把幼苗中在民族文化的土壤中》，严冬英、唐叶红，上海教育出版社，1996年。
(6)《民间节日》，孟宪明、程建军，海燕出版社，1997年。
(7)《幼儿家庭教育实例》， 黄娟娟，上海教育出版社，1996年。
(8)《学前儿童家庭教育》 李生兰 华东师范大学出版社 2000年。
(9)《社区教育学基础》，叶中海，上海大学出版社，2000年。
(10)《本土知识与教育改革》 石中英 《教育研究》2001第8期
(11)《参与孩子的玩》《启蒙》 2002第2期
民间游戏在初中体育教学中的应用论文
民间游戏是劳动人民根据生活经验创编的，具有很强的趣味性、民族性、继承性和科学性。传统民间游戏丰富多彩，具有很强的生命力，深受学生喜爱。如何将民间游戏有效融入体育教学中，激发学生对民间游戏的喜爱，让学生体验到民间艺术的文化底蕴，考验的是教师的智慧。
一、引入民间游戏，创设趣味情境
《初中体育课程标准》明确指出：“体育教学要对民间传统游戏进行继承和发展，创造性地将其贯穿于教学实践中，为培养学生运动素养、文化素养奠定基础。”民间游戏深深扎根于民众的土壤中，往往采用民众喜闻乐见的形式展开。民间游戏的趣味性比较明显，在游戏中，学生强健了体魄，身心也得到了发展。
如：在学习“短跑”时，教师首先将男生女生分开，为学生准备一些传统游戏活动内容。男生进行投沙包的游戏，女生开展老鹰抓小鸡的游戏。教师提出总体要求，并认真讲解游戏内容和游戏规则。活动开始，整个操场上都是学生活跃的身影，学生参与积极性极高，学习氛围浓厚。教师也要参与到游戏活动中，解决学生游戏中存在的问题。游戏活动结束后，教师引导学生谈感受和经验。很多学生都认为参与活动必须眼疾手快，具备敏锐的洞察力、迅速的行动力，接着教师引入短跑内容。在这样的学习情境中，学生迅速掌握了短跑相关知识。
丢手绢、扔沙包、老鹰抓小鸡、跳房子等都是比较常见的民间游戏。这些游戏符合学生身心发展特点，能够引发学生探究、参与兴趣，提升学生对课堂学习内容的关注度。教师要为民间游戏开展创设趣味情境，让学生在情境中产生运动欲望。
二、借助民间游戏，提升互动水平
将民间传统游戏引入体育课堂教学中，丰富了课堂教学的内容和维度，为合作学习创造了机会，提供了平台。初中体育课堂教学已经不局限于对知识、技能的传授，而是要注重学生综合素养的培育。教师要以合作学习为主要教学方法，审时度势，在课堂教学中适时引入民间游戏，提升互动水平，扩大学生视野，彰显教学多元化。
学习“投掷实心球”时，教师首先示范投掷动作，边投掷边讲解。学生的好奇心被激活。沙包与实心球有相似之处，为了让学生更好地感知投掷方法和技巧，教师引入了丢沙包这项传统游戏运动项目。教师在操场上画出一个大大的长方形，并将学生分为四个小组，每个小组八个人，两个学生分别站在方框的两头，其余人站在中间，躲避迎面袭来的沙包。这项游戏考验的是学生精准的投掷能力，与投掷实心球有相似之处。学生进行互动合作，协作精神被激活。
初中阶段，学生正处于身心发展的关键期，对丰富多样的游戏活动有更强的渴求，教师要以此为切入点，让学生在多样化的游戏中交流思想、探讨运动技巧，培养学生的合作精神和协作能力。
三、筛选民间游戏，传承体育文化
传统体育游戏有特定的时代性，蕴含着巨大的文化价值。但并不是所有的民间游戏都符合体育教学要求。一些传统体育游戏技术要求较高，且带有一定危险性，根本不适宜引入到体育教学实践中。因此，教师必须对民间游戏进行筛选。还有一些民间游戏在内容和形式上已无法激发学生的`兴趣，教师要根据现实需要设计活动主题。在此基础上，剖析民间游戏价值，对民间游戏进行改进、升级，充分发挥民间游戏的价值。
在学习“障碍跑”时，教师要针对学生的学习情况和教学内容进行考量。民间传统游戏中跳竹竿、跳绳都是跨越障碍的跳跃运动。教师对跳竹竿、跳绳各自的特点进行分析。跳竹竿是黎族最富有乡土气息的活动，它是以竹竿为障碍物开展的一项活动，与障碍跑的活动内容更加接近。综合考量后，教师选择了跳竹竿这项游戏。体验了跳竹竿这项活动后，学生对“障碍跑”技巧有了更深刻的理解。
经过改良的传统游戏项目，更加精巧、灵活，能够为体育教学注入新鲜活力，挖掘出了传统体育游戏中蕴含的文化价值，为体育文化的传承奠定坚实基础。
教无定法，贵在得法。体育课堂教学方法选择的终极目标是为了凸显学生的主体地位，为打造高效课堂服务。将民间传统游戏创造性地引入体育教学实践中，更好地服务体育教学，是现代教学思想的重要内容，也是体育教学的现实需要。在具体操作中，教师要注意借助民间游戏创设趣味情境，通过对游戏内容、形式的改良、创新，提升师生、生生互动水平，实现传统教学理念与现代教学思想的高度融合，为学生运动素养的提升奠定基础。
针对当今现状，学前教育领域将中国优秀传统文化融入幼儿园的园本课程中，让幼儿从小接触、感受、体验并珍惜本民族的优秀文化，使传统文化得以传承与发展，便显得尤为重要。具体的做法可参考以下内容：
1、多途径开发传统文化课程资源。
幼儿园可以挖掘和整理适合幼儿的人文资源，并将其以幼儿感兴趣和乐意接受的方式做呈现。还可以挖掘传统节日中的民俗资源，让幼儿以亲身体验的方式感受传统文化的魅力。帮助幼儿学习和了解传统文化。
2、多形式组织实施传统文化教学活动。
幼儿园应通过多种形式组织实施传统文化教学活动，提升教育质量。教师在活动过程中除了要让幼儿了解传统文化的相关知识外，也要注重激发幼儿参与活动的积极性。
教师可以运用体验式教学策略，还可以将传统文化融入到区域活动中，通过角色扮演游戏，剪纸、编织等艺术活动，丢沙包、老鹰抓小鸡等民间游戏，提高幼儿参与活动的积极性。
3、多方面提升幼儿园教师的专业能力。
幼儿园教师应将自己看作是课程资源的开发者、使用者，以双主体的角色参与到幼儿园传统文化课程资源的开发与运用中，提升自身的专业能力。教师不能盲目将传统文化知识融入到幼儿园课程中，而是应当依据幼儿的年龄特点等进行综合设计，把握好预设和生成之间的关系，促进幼儿发展。
在斜板斜管沉淀池中，按照水流流过斜板的方向，可分为上向流、下向流和平向流三种，如图2和图3所示。水流由下向上通过斜管或斜板，沉淀物由上向下，它们的方向正好相反，这种形式称作上向流(也称异向流)。水流向下通过斜管或斜板与沉淀。洁康环保
(1)斜板（管）之间间距一般不小于50mm，斜板（管）长一般在左右；
(2) 斜板的上层应有的水深，底部缓冲层高度为。斜板（管）下为废水分布区，一般高度不小于，布水区下部为污泥区；
(3) 池出水一般采用多排孔管集水，孔眼应在水面以下2cm处，防止漂浮物被带走；
(4) 废水在斜管内流速视不同废水而定，如处理生活污水，流速为3-5mm/s。
(5)斜板(管)与水平面呈60°角，斜板净距(或斜管孔径)一般为80～100mm。
沉淀池利用水的自然沉淀或混凝沉淀的作用来除去水中的悬浮物。沉淀池按水流方向分为水平沉淀池和垂直沉淀池。沉淀效果决定于沉淀池中水的流速和水在池中的停留时间。
为了提高沉淀效果，减少用地面积，目前多采用蜂窝斜管异向流沉淀池、加速澄清池、脉冲澄清池等。沉淀池在废水处理中广为使用。 考虑到颗粒沉淀过程中的絮凝因素，假设颗粒的沉速以等加速改变，并设起始沉速为零。
结合考虑管内的流速分布，则斜管长度为：-d*tgθ式中a为颗粒沉速变化的加速度，即a=du/dt上述三种方法，各有不足之处。
斜管沉淀池优点是：
①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；
②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；
③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。
这种类型沉淀池的过流率可达36m3/（）,比一般沉淀池的处理能力高出7-10倍，是一种新型高效沉淀设备。并已定型用于生产实践。优点：去除率高，停留时间短，占地面积小。
参考资料来源：百度百科-斜管沉淀池
平流式沉淀池的池型呈长方形，废水从池的一端流入，程度方向流过池子，从池的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。 辐流沉淀池的池型多呈圆形，小型池子有时亦采用正方形或多角形。池的进口在中央，出口在四周。水流在池中呈程度方向向周围辐流，泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥（或吸泥）机械扫除。 竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中沸水竖向活动的沉淀池。池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中平均散布后沿整个过水断面迟缓上升（关于生活污水普通为，沉淀时间采用），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，廓清水从池周围沿周边溢流堰流出。堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。
(1)斜板（管）之间间距一般不小于50mm，斜板（管）长一般在左右；(2) 斜板的上层应有的水深，底部缓冲层高度为。斜板（管）下为废水分布区，一般高度不小于，布水区下部为污泥区；(3) 池出水一般采用多排孔管集水，孔眼应在水面以下2cm处，防止漂浮物被带走；(4) 废水在斜管内流速视不同废水而定，如处理生活污水，流速为。(5)斜板(管)与水平面呈60°角，斜板净距(或斜管孔径)一般为80～100mm。异向流斜板（管）沉淀池的设计计算式可由如下分析求的。假定有一个异向流沉淀单元，倾斜角为a，长度为l，断面高度为d，宽度为w，单元内平均水流速度v，所去除颗粒的沉速为u0，如下图所示。
锂离子电池原理如下充电过程，锂离子从正极板内脱嵌出来．进入电解液穿过隔膜，最后镶嵌进负极板内；放电过程．锂离子从负极板内脱嵌出来，进入电解液穿过隔膜，最后镶嵌进正极板内。业内形象的称之为“摇椅”电池，充电锂离子摇到了负极．放电又摇回了正极。这张图片来源于网络，阳极主成份是钻酸锂，阴极主成份是碳，电解质为聚合物。1．正极板的主要成分不同．形成了前面提到的钻酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元锂四大类，例如钻酸锂电心的正极是LICoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板。铝箔是集流体，等同于铅酸电池的阳极板栅和汇流排．铝箔与铝箔间用超声波焊接。由阳极主材料分类，锂电池有四种：钻酸锂、磷酸铁锂（有时简称铁锂）、锰酸锂和三元锂四种。目前，关于阳极主材料的研究仍在继续，品种还在增加。2．负极板，锂离子电池一般用碳材料（主要是石墨）作负极，是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上：这里，铜箔是集流体，等同于铅酸电池的阴极板栅和汇流排，铜箔与铜箔间用点焊机焊接。3．电解液是含锂离子的．成分比较复杂，多用代号表示，第一代电解液：PC+DME+IMLiPF6，与石墨负极匹配性差，易发生溶剂共嵌入。第二代电解液：EC+DMC(orDEC)+lMLlPF6，低温性能差。第三代电解液：EC+DMC(DEC)+EMC+lMLiPF6．电导率可达10-2S．cm-1．>50%。目前工作大多集中在选择添加剂方面，以提高电池首次充放电效率，提高SEI(该代号后文化成中有解释)稳定性。
喜欢就 关注我们吧，订阅更多最新消息
全文速览
针对锂金属不均匀沉积造成的锂枝晶生长以及死锂疯狂聚集等问题，本工作利用平行排列的具有多孔结构的轻质碳骨架，在电镀过程中为锂沉积提供足够的空间和连续的导电网络，从而来均匀化锂离子分布，使电极/电解液的界面处的电流密度分布均匀，达到抑制锂枝晶生长以及缓解金属锂循环过程中的体积膨胀的目的。作者对其复合金属负极进行了一系列电化学性能的测试，所测结果表明该复合锂金属负极所组成的对称电池在 mAh cc， mAh cm -2 的条件下可稳定循环4800 h而没有明显的电压滞后现象。此外，以该复合锂电极为负极，NCM811为正极所组装的全电池也展现出了优异的循环稳定性以及高的倍率性能。更重要的是，低温性能测试结果表明，该复合金属锂负极在低温下依然具有优异的可逆性以及循环稳定性。在此基础上，作者还通过理论计算很好地验证了实验结果，进一步证明了该平行排列的多孔结构有利于促进锂离子的均匀沉积，实现锂金属负极的稳定循环
背景介绍
金属锂表现出的高理论比容量（3860 mAh g -1 ）和超低电化学电势（ V），一直是二次电池领域人们为之神往的圣杯。然而，锂金属负极中的枝晶生长以及固态电解质界面的不稳定性成为它趋向完美的严重阻碍。锂枝晶的生长以及界面的不稳定会造成金属锂的可持续利用率降低，甚至会刺穿隔膜造成电池爆炸等安全性问题。因此，控制金属锂的均匀沉积是实现锂电池实际应用的重要途径之一。目前，已经有许多策略致力于稳定锂金属负极，其中一个重要的方向就是通过构建合适的功能性的3D集流体框架，促进锂离子的均匀沉积，实现无枝晶的锂金属负极。相比3D的金属集流体，碳集流体以其优异的的化学稳定性、柔韧性及可延展性而被广泛研究，但是其本身的疏锂性以及有限的比表面积阻止了其进一步的发展。因此，本工作从这两个方面出发设计了平行排列且具有多孔结构的碳骨架(PAPCFs)来稳定锂金属负极。
图文解析
图1展示了PAPCFs和CCFs上的结构和初始锂沉积的特性。(a-b) SEM 图像和 (c) 通过使用 PAPCFs 的 DFT 模型计算的 N2 吸附-解吸等温线和累积孔体积 ( nm); (d-e) 在 PAPCFs 和 CCFs 电极上镀有 mA h cm -2 锂时的SEM 图，PAPCFs在镀锂后仍然显现出平整光滑的表面，而普通的CCFs则出现了疏松的锂枝晶，表明了PAPCFs对调控锂沉积有重要的意义。 PAPCFs 和 CCFs 电极界面信息的有限元模拟。(g) 分别用于 PAPCFs 和 CCFs 电极的 18 24 µm 2 半电池电沉积系统下具有恒定反应电流和电极表面的电流密度矢量分布，轮廓中的箭头代表锂离子的运动。 (h) 分别具有多孔结构和不具有多孔结构的 PAPCFs 电极在 18 24 µm 2 半电池电沉积系统下的平衡的锂离子浓度分布。在相同几何尺寸下，高比表面积将降低电极表面上的局部电流密度。因此，多孔电极上的电流密度设置为无孔电极上的一半。 (f) 多孔和非多孔电极中沿 Y 方向的一维横截面的锂离子浓度分布。 Y 方向表示垂直于电极。 (i) PAPCFs 在初始状态调节低浓度梯度和均匀的 Li + 通量分布，实现均匀的锂沉积的示意图。
Fig. 1 The structure and initial Li deposition characteristic on PAPCFs and contrastive CCFs. (a-b) SEM images and (c) N2 adsorption-desorption isotherm and cumulative pore volume ( nm) calculated by the use of DFT-model of PAPCFs. (d, e) SEM images for Li deposition morphology with mA h cm-2 of Li plated on PAPCFs and CCFs electrode. Finite element simulation for the interface information of PAPCFs and CCFs electrodes. (g) Current density vector profiles with constant-reaction-current electrode surfaces at 18 24 µm2 half cell electrodeposition system for PAPCFs and CCFs electrode, respectively. The arrows in the profiles stand for the movement of Li-ion. (h) Equilibrium Li-ion concentration profiles at 18 24 µm2 half cell electrodeposition system for PAPCFs electrode with and without porous structure, respectively. The high surface area will reduce the local current density on the electrode surface under the same geometry dimensions. Therefore, the current density on the porous electrode is set as a half of that on the non-porous electrode. (f) 1D cross-sectional Li-ion concentration profiles along Y direction in porous and non-porous electrodes. The Y direction is perpendicular to the electrode. (i) Schematic diagrams of PAPCFs to regulate low concentration gradient and even Li+ flux distribution for uniform Li deposition at initial state.
图2 展示了Li@PAPCFs复合负极的镀锂/脱锂稳定性与循环过程中的形貌演变。(a) 三种对称电池（Li@PAPCFs、Li@CCFs 和 Li 箔）在 1 mA cm -2 和 2 mA h cm -2 下的时间-电压曲线。(b-d) Li@PAPCFs 和 (e-g) Li@CCFs 在 200 次循环后的 SEM 图以及截面图（状态 A）。Li@PAPCFs 对称电池 (h) 在 4 mA cm -2 的电流密度下和 2 mA h cm -2 的容量下和 (i) 在 2 mA cm -2 的电流密度下和 4 mA h cm -2 的容量下的时间-电压图。 从所有的时间-电压曲线可知，该PAPCFs在不同的电流密度以及不同的容量下始终表现出最小的极化，说明具有平行排列且具有丰富孔结构的PAPCFs在重复的镀锂/脱锂循环过程中保持了优异的结构稳定性并始终维持着稳定的固体电解质膜。此外，其高的表面积很好地均匀了锂离子流，抑制了枝晶的生长。
Fig. 2 The Li plating/stripping stability and morphology evolution of Li@PAPCFs. (a) Voltage profiles in three types of symmetrical cells (Li@PAPCFs, Li@CCFs, and Li foil) at 1 mA cm-2 and 2 mA h cm-2. Insert: Magnified voltage profiles at the 100th, 200th, and 500th cycle, respectively. Top view and cross section of SEM images of (b-d) Li@PAPCFs and (e-g) Li@CCFs after 200 cycles (state A). Voltage profiles of Li@PAPCFs symmetrical cell (h) at 4 mA cm-2 and 2 mA h cm-2 and (i) at 2 mA cm-2 and 4 mA h cm-2. Insert: Magnified voltage profiles at specific a certain cycles.
图3展示了NMC111-Li@PAPCFs、NMC111-Li@CCFs和NMC111-Li全电池的电化学性能。(a) 在电流密度为 1 C时，第 1 次和第 10 次循环的比容量-电压曲线。（b）GITT测试，从图中可以明显地看出NMC111-Li@PAPCFs的平均 D app, Li在相同的测试环境下最高，表明Li@PAPCFs具有更好的Li + /电子传导性以及更好的界面稳定性；（c）不同倍率下的电化学性能。 (d) 1 C下的长循环稳定性。
Fig. 3 The electrochemical performance of NMC111-Li@PAPCFs, NMC111-Li@CCFs, and NMC111-Li full cells. (a) Voltage profiles at 1 C for the 1st and 10th cycle. (b) GITT tests of the D app, Li along with the galvanostatic charge-discharge process of 4th cycle at C. (c) Rate performance at the different rates. (d) Long-term cycle stability at 1 C.
图4是 Li@PAPCFs 和其对应的全电池的低温性能。 Li@PAPCFs 对称电池在（a）1 mA cm -2 和 2 mA h cm -2 下0 的时间-电压曲线，（b） mA cm -2 和 1 mA h cm -2 下-15 的时间-电压曲线。 PAPCFs 在预先镀有10 mA h cm -2 后（Li@PAPCFs）(c-e) 和在 0 电镀/剥离循环后的SEM图和截面图(f-h)。NMC111-Li@PAPCFs 在(i)不同倍率和温度下的容量保持率，(j) C不同温度下的充放电曲线。(k) NMC111-Li@CCFs 与 NMC111-Li@PAPCFs 在不同倍率和温度下的容量保持率。 NMC111-Li@PAPCFs 在电流密度为1 C时，温度为 (l) 0 和 (m) -15 时的长循环稳定性。
Fig. 4 LT tolerance of Li@PAPCFs and the corresponding full cell. Voltage profiles of Li@PAPCFs symmetrical cell (a) for 0 at 1 mA cm-2 and 2 mA h cm-2 and (b) for -15 at mA cm-2 and 1 mA h cm-2. Insert: Magnified voltage profiles at specific a certain cycles. Top view and cross section of SEM images of Li@PAPCFs (c-e) after the initial Li plating of 10 mA h cm-2 and (f-h) after the plating/stripping cycles at 0 . (i) Capacity retention ( C r) of NMC111-Li@PAPCFs at different rates and temperatures vs. 25 . (j) Charge-discharge profiles at C for different temperatures. (k) C r of NMC111-Li@CCFs vs. NMC111-Li@PAPCFs at different rates and temperatures. Long-term cycle stability of NMC111-Li@PAPCFs at (l) 0 for 1 C and (m) -15 for C.
总结与展望
从商业无纺布中提取的可再生、可伸缩的3D轻质碳骨架可以很好地实现Li的均匀成核和沉积，使HLCA在长期循环甚至低温条件下依然能够实现保持完整的结构，同时也能维持稳定的电极/电解液界面。其中，碳骨架的平行排列可以均匀化Li + 分布；其大的比表面积可以大大降低有效电流密度，缓解电极界面的浓度梯度，从而形成稳定的富含LiF的 SEI 层。其对称电池和全电池的循环稳定性优于目前所报道的亲碳或亲锂修饰的碳宿主，表明HLCA的内在排列模式和微观结构对实现具有高稳定性以及高安全性的锂金属负极的重要性。本工作从实用角度出发，为一系列可充电金属电池提供了一种很有前途的碳主体材料。
作者介绍
吴兴隆 ，东北师范大学教授，教育部“青年长江学者”，课题组的研究领域包括纳米能源材料（用于锂离子电池、钠离子电池和电化学电容器等）、新型电化学储能器件、锂离子电池回收与再利用。已在《Adv. Mater.》（5篇）、《Energy Environ. Sci.》、《Sci. Bull.》、《Adv. Energy Mater.》（5篇）、《Adv. Funct. Mater.》、《Energy Storage Mater.》（2篇）、《Nano Energy》、《Small》（3篇）和《J. Mater. Chem. A》（12篇）等学术期刊发表通讯/第一作者论文110余篇。14篇论文被评选为ESI高引论文，文章被引用超过11000次，H指数为57；已获授权发明专利17项；负责了锂离子电池正极材料从实验室到中试，再到小规模工业化生产定型，开发了多款高性能锂离子电池产品。主持了国家自然科学基金委重大研究计划和吉林省省 科技 厅等十余项研究课题。曾获得教育部自然科学研究成果一等奖和中国科学院 科技 成果转化二等奖等 科技 奖励。
参考文献
Chao-Ying Fan, Dan Xie, Xiao-Hua Zhang, Wan-Yue Diao, Ru Jiang, Xing-Long Wu, Homogeneous Li + Flux Distribution Enables Highly Stable and Temperature-Tolerant Lithium Anode. Adv. Funct. Mater. 2021, 2102158.
以下是锂电池原理及结构：锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。
▲第一作者：宋丽娜、张伟、王颖；通讯作者：徐吉静教授 通讯单位：吉林大学
论文DOI：
针对锂氧气电池存在的反应动力学缓慢而导致能量转换效率低的问题，研究者通常开发高效、稳定的正极催化剂来降低电池的充电极化电压提高反应动力。该工作将Co单原子固定于掺杂N的碳球壳载体上，用于锂氧气电池的高效催化反应，实验发现Li2O2形成和分解路线与LiO2在单原子催化剂的吸附能有关。研究明确指出，在放电过程中，原子级分散的活性位点能够诱导放电产物的均匀成核和外延生长，最终形成有利的纳米花状放电产物。在充电过程中，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，诱导充电反应由两电子路径向单电子路径转变。 得益于高分散的Co-N单原子催化剂的能级结构和电子结构所发生的根本性变化，大幅提升了电池的充电效率和循环寿命。与同等含量的贵金属基催化剂相比，达到600 mV充放电极化电压的降低和218天的长寿命循环。
锂氧气电池具有锂离子电池10倍以上的理论容量密度，被誉为颠覆性和革命性电池技术 。然而该电池还处于研发的初级阶段，受限于ORR和OER电化学反应动力学缓慢，电池的实际容量、倍率性能、能量效率和循环寿命距产业化应用还有很大差距。因而开发高效稳定的催化剂，是提高电池反应动力和循环效率的迫切需要。原子级纳米晶具有最大化的原子利用效率和独特的结构特点，往往表现出不同于传统纳米催化剂的活性、选择性和稳定性，为调控电化学反应过程提供了多种可能。在锂氧电池中，电解液中可溶性LiO2中间体能够调控放电产物Li2O2的形成与分解路线。先前的研究结果表明[1]，不同的生成路线与LiO2在催化剂的不同晶面上的吸附能有关。 因此，探究单原子催化剂的尺寸效应对LiO2吸附能的影响，可能是一种调整低供体数电解质中过氧化锂形成与分解路径的新思路。这一新发现将为高能量效率和长循环寿命的锂氧电池的设计提供更多的选择。
单原子催化剂（SACs）是一类非常重要的电催化剂，其独特的单分散结构集均相催化和多相催化剂的优点于一身，拥有最大的金属利用率、优异的催化活性和稳定性。同时，SACs的活性位点相对简单确定且易于调控，因而这种独特的结构和性能使得单原子催化剂成为了一个非常理想的催化机理研究和性能优化的材料平台。然而当单原子催化剂与锂空气电池相遇，会擦出怎样的火花呢？本文采用原位聚合技术，设计合成了Co单原子嵌入的氮掺杂碳空心球（N-HP-Co）用于锂氧气电池的研究，并对其充放电过程进行详细分析。其结果表明，受益于N-HP-Co最大化暴露的CoN4单原子活性位点及活性位点在碳球壳上的均匀分布，降低了对LiO2的吸附能力，有效的改变了电池的反应路径，使得电池反应动力学得到极大提高，大幅提升了电池性能。
▲图一 单原子催化剂的合成过程。
单原子催化剂由于活性位点均匀性的提高以及配位环境的高度可控性，在许多催化反应中都表现出较高的催化活性。因此将单原子Co催化剂应用于锂氧气电池中，来探究对Li2O2形成与分解反应路径的影响。我们采用原位聚合的方法，以二氧化硅作为模板，盐酸多巴胺作为碳源，并在900 °C的氮气氛围内热解。
▲图二 单原子催化剂的特性表征。a, b) 样品的SEM图像（a：1微米；b：200纳米）；c) 样品的TEM图像（主图：200纳米；插图：10纳米）；d) 样品的EDX元素分析（50纳米）；e, f) 样品的HAADF-STEM图像（e：50纳米；f：2纳米）；g) 样品及对比材料的XRD图像；h) 样品的N 1s XPS光谱；i) 样品及对比材料的氮气吸附曲线。
▲图三 单原子催化剂的原子结构分析。a) 样品的XANES光谱；b) 样品的傅里叶转换的Co-K边光谱；c, d)样品在k和R空间的EXAFS拟合曲线。
N掺杂的碳球壳作为载体是锚定Co单原子的关键步骤。高角度环形暗场球差电镜（HAADF）、能量色散谱（EDX）元素映像图表和X射线吸收光谱（XAS）测试等关键性表征技术证实了单原子Co的成功制备和CoN4高活性位点的存在。
▲图四 单原子催化剂的放电机理研究。a) 样品及对比材料的放电曲线；b) 样品及对比材料的CV曲线；c) 样品及对比材料的倍率性能；d, e, f) 样品及对比材料的放电产物的SEM图像及相应的XRD谱图（500纳米）；h, i) 样品及对比材料的放电机理图。
受益于N-HP-Co SACs最大化暴露的CoN4单原子活性位点在碳球壳上的均匀分布，电极氧化还原反应动力学得到极大提升，加快了放电产物Li2O2的形成速率，大幅提升了电池的放电容量和倍率性能。与同等含量的贵金属催化剂相比，在相同的电流密度和容量下，N-HP-Co SACs具有更多的反应活性位点，因而更有利于生成纳米片状的Li2O2，并通过“外延生长方式”进一步组装形成有利的纳米花状Li2O2。这种特殊的放电机制有利于打破电荷传输限制和放电产物电化学绝缘的本质。
▲图五 单原子催化剂的充电特性。a) 样品及对比材料在不同充电阶段的紫外可见光谱图；b) 样品的充电机理图；c-h) 样品及对比材料上的不同结构对LiO2的吸附能。
为了更全面地了解CoN4单位点催化剂的充电机理，通过密度泛函理论(DFT)计算表明复杂的配位环境可以显著改变中心金属原子CoN4对LiO2*的吸附能力，从而调控反应的活性和选择性。可以看出，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，有利于提高LiO2在电解质中的溶解度，诱导充电反应过程由两电子路径向单电子路径转变。因而有利于提高电池的充电效率。
▲图六 锂空气电池的循环稳定性。a) 样品及对比材料的循环性能；b-e) 样品及对比材料在不同循环过程中放电产物的SEM图像（b, d：1微米；c, e：500纳米）；f, g) 样品及对比材料在不同循环过程中的放电产物的XPS光谱。
单原子催化的锂空气电池可以有效的抑制副反应的发生，并展现出优异的循环稳定性，充分验证了催化剂对放电产物的精准调控对稳定电池体系的重要作用。
▲图七 单原子催化剂在循环过程中的稳定性。a) 样品在全圈循环后的XPS光谱；b) 样品在多圈循环后的EDX光谱（200纳米）；c) 样品在多圈循环后的XANES光谱；d) 样品在多圈循环后的傅里叶转换的Co-K边光谱。
N-HP-Co 在50次的循环过程中，Co的单原子结构依然被保留。Co单原子在碳载体上的固有稳定性使它们在电化学反应中具有优异的耐久性，这一显著的优势与低成本的优势相结合，为金属单原子催化剂在锂氧电池反应路线的可调性提供了新的策略。
单原子催化剂的合成受到草莓生长过程的启发，采用二氧化硅为模板，原位聚合生成氮掺杂的Co单原子催化剂。由于单原子催化的本质特征，低配位环境和单原子与碳球壳之间的协同作用能够精准的调控锂氧气电池中放电产物的生成与分解路线。与同等含量的贵金属催化剂相比，单原子催化剂不仅能够调控放电产物的形貌，同时增加了放电容量，避免了过多的副反应的发生，极大地提高了电池的电催化性能。该研究提出的单原子催化正极的概念、设计、制备及催化机制，将为锂空气电池领域新型催化剂的发展提供新的研究思路和科学依据，具有鲜明的引领性和开创性特征。
参考文献 [1] Yao, W. T. et al. Tuning Li2O2 formation routes by facet engineering of MnO2 cathode catalysts. J. Am. Chem. Soc.,2019,141,12832-12838.
徐吉静，1981年7月出生于山东省单县，现任吉林大学，化学学院，无机合成与制备化学国家重点实验室，未来科学国际合作联合实验室，教授，博士生导师。光学晶体标准化技术委员会副秘书长。主要从事多孔新能源材料与器件领域的基础研究和技术开发工作，研究方向包括锂（钠、钾、锌）离子电池关键材料及器件，锂空气（硫、二氧化碳）电池等新型化学电源，外场（光、力、磁、热）辅助能量储存与转化新体系。近5年共发表SCI学术论文50余篇，其中包括第一作者/通讯作者论文：篇、 1篇、. 2篇、篇、Energy 篇、ACS Nano 1篇、ACS 篇。迄今为止，论文被他引4000余次，单篇最高引用360次，12篇论文入选ESI高引论文，研究成果被Nature、Science等作为亮点报道。获授权发明专利和国防专利10项。曾获科睿唯安“全球高被引学者”（2019年）、吉林省拔尖创新人才（2019年）、吉林省青年 科技 奖（2018年）和吉林大学学术带头人（2018年）等奖项或荣誉。