時間：2022-11-16 18:24:56
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在深入學習實踐科學發展觀活動中，我們把“強化基礎地位，建設民生水利，推動科學發展”作為學習實踐活動的主題，以開展“水利基礎設施建設集中突破年”活動為載體，精心組織，合理安排，扎實開展學習實踐活動，學習調研階段各項工作深入推進，水利重點工作進展良好，切實做到了“兩不誤，兩促進，兩提高”。
按照縣委的安排部署和學習實踐活動第一階段工作總體要求，近期，我們組織局領導班子成員深入基層，深入群眾，通過座談討論，個別走訪等形式，就建設民生水利，推進科學發展進行了專題調研，廣泛聽取了廣大基層干部群眾的意見和建議，現結合實際，就建設民生水利，推進科學發展作簡單的探討。
一、全縣水資源及水利工程建設基本概況
我縣屬于內陸地區，區位上處在黃土高原溝壑地帶，氣候為半干旱半濕潤類型，年平均降雨量為599毫米，年蒸發量1403.3毫米，是降雨量的2.3倍，縣境內僅有達溪河、黑河兩條主要河流，水資源十分短缺。全縣水資源總量為2.25億立方米，其中入境水1.17億立方米，自產水為1.08億立方米，人均占有量998.4立方米,耕地畝均占有量276.6立方米。按水資源總量、現有人口及全縣耕地總面積計算，分別是全國的0.8%、43%、18%全省的7%、86% 51%和全市的13.4%、89%96.5%。至20__年底，全縣共建有各類水利工程163處，其中：人飲工程136處，灌溉工程19處（含兩河灌區），防洪工程6處，水庫6座，建成集雨水窖32381眼，新增補灌面積44071畝，發展有效灌溉面積49909畝。人飲工程通村率90%，解決了17.7萬人6.4萬頭畜的飲水困難，全縣累計完成自來水入戶3.3萬戶，入戶率達到了63%。在主要河道修筑防洪堤13.11公里，保護耕地20__公頃，保護人口1.3萬人。全縣還有10%以的村沒有水利工程， 近40%的農戶沒有通上自來水。水資源短缺、水利基礎設施薄弱成為制約全縣經濟社會發展的瓶頸。
二、目前存在的主要困難和問題
在調研中我們發現，目前我縣水利工作還存在著基礎薄弱、管理滯后、工程老化失修、服務體系不健全等困難和問題，與科學發展的要求、與人民群眾的期望、與全縣經濟社會發展的形勢還很不適應。主要表現在：一是我縣水利基礎設施建設歷史欠賬較大，隨著經濟社會發展對水的需求日益增長，工程型缺水矛盾更加突出。二是農村飲水不安全問題十分突出。至20__年底，全縣農村人口中尚有4.34萬人存在飲水不安全問題，占農村總人口數的19.6%。三是水利工程老化失修嚴重，綜合利用效率低。縣城及幾條河流的河堤建設滯后；縣域內六座水庫及部分農村人畜飲水工程均建于70年代，工程老化失修嚴重，防汛隱患突出；灌溉設施不全，渠系淤積嚴重，渠系水利用系數低，灌溉得不到保障。( r1 |3，！ p’ f, z+ v* d3 p四是水環境惡化的趨勢未得到有效遏制。目前，全縣仍有大量的工業廢水和城鎮生活污水未經處理直接排入水域中，其中相當一部分進入了農村地區，造成地下水和地表水污染，這種狀況直接威脅著廣大農民的飲水安全。五是管理機制不適應水利發展要求。從調研情況來看，造成水利工程老化失修、效益衰減等問題，既有資金短缺的原因，也有機制上的根源。目前，大部分農村水利工程尤其是小型水利工程管理主體不明確，尚未形成一套良性的運行管理機制，水利工程的投入補償機制未形成，工程水費收取困難，當前推行的農民用水戶協會建設管理由于工程設施落后、思想認識不夠等原因，也遇到了較大困難，造成工程日常管理維護經費短缺，水利工程使用周期縮短。五是基層水利工程管理不到位，導致農村人畜飲水工程供水不正常、供水秩序差，直接影響了農村群眾正常的生產生活用水。六是水政執法還不到位。群眾的節水意識、水法制意識還比較淡薄，人為破壞水利工程的現象時有發生，亂打井、亂取水、亂采砂的問題仍然存在，依法治水、依法管水的局面還沒有完全打開。
三、解決水利發展突出問題的基本構想
按照建設民生水利，推動科學發展的總體要求，在深入調研，廣泛聽取各方面意見建議的基礎上，我們提出了今后幾年水利工作的總體思路和奮斗目標。
總體思路是：樹立“一個理念”，突出“一個主題”，抓好“四個重點”。即：樹立項目支撐，基礎先行，改善民生，人水和諧的發展理念；突出建設民生水利、推動科學發展這個主題；主攻以支撐水利事業可持續發展為重點的項目建設，以水利基礎設施建設為重點的民生改善工程，以完善體制機制，提升管理服務水平為重點的水利管理，以創建資源節約型、環境友好型社會為重點的節水型社會建設四個重點。
總體目標是：著力構建“六大體系”，切實抓好“六個關鍵”，努力推進“五個轉變”。“六大體系”：一是防洪保安體系。加快流域綜合治理，提高防洪、排澇保障能力，形成較為完備的防洪體系。二是全縣農村安全飲水保障體系。積極爭取完成4.34萬人飲水安全工程建設任務，讓城鄉居民喝上安全水、放心水。三是農田灌溉體系。通過對中小型灌區全面更新改造，加快小型農田水利建設，全縣農田有效灌溉面積和旱澇保收面積恢復到歷史最好水平，保障糧食安全。四是城鄉統籌協調發展的水資源水環境保障體系。對縣境內的達溪河、黑河兩條主要河流進行全面治理，依法保護水源，加強水資源配置，建立節水型社會。五是誠信健康的水利管理體系。建立健全完備的水利管理制度，使水利工程管理上臺階、上水平，有效提高農村飲水保障率、及時率。六是高效的涉水事務社會管理和公共服務體系。建設一支依法行政、作風過硬、技術優良、攻堅克難的水利建設和管理隊伍。“六個關鍵”：把維護人民群眾的根本利益作為水利發展的出發點和落腳點；把實現人水和諧作為水利發展的核心理念；把水資源配置、節約和保護作為水利發展的工作重心；把統籌兼顧作為水利事業發展的根本方法；把因地制宜、分類指導作為深化水利發展的重要措施；把堅持改革創新作為推進水利發展的不竭動力。“五個轉變”: 在管理理念上，要加快從供水管理向需水管理轉變；在規劃思路上，要加快從無序規劃向有序規劃、合理規劃轉變，把水資源合理開發利用和節約保護相結合，站在全縣水利科學發展的高度，科學謀劃，合理規劃；在保障措施上，要加快從治
理為主向預防為主轉變；在用水模式上，要加快從粗放利用向高效利用轉變，積極探索節水型社會建設的模式與途徑，大力推廣運用節水型器具，倡導文明的生產和消費方式，逐步形成節約用水的行為規范和社會風尚；在管理手段上，要加快從行政管理向綜合管理轉變，積極培育和發展農民用水者協會，鼓勵群眾參與水利管理、水價制定、水權轉讓等決策。四、實現水利科學發展的工作重點
建設民生水利，推動科學發展，就是要切實破解水利發展難題，實現水利可持續發展，不斷滿足人民群眾和生態環境建設對水的需求，以水利事業的可持續發展促進全縣經濟社會又好又快發展。當前，要破解這些發展難題，就得從以下幾個方面下功夫：
第一、爭上項目，破解資金難題，在科學興水上集中突破。當前，水利工作既面臨著難得的發展機遇，也面臨著嚴峻的挑戰。就我縣而言，水資源短缺、水利基礎設施建設薄弱，農村群眾飲水不安全等問題亟待我們去解決，而目前國家出臺拉動內需的投資政策，加大對水利的投資，為我們提供了難得的機遇，我們一定要搶抓機遇，爭上項目，重點圍繞解決農村群眾飲水安全、灌區續建設配套、水庫除險加固、中小河流治理等方面積極論證，多方爭取，確保到二0__年解決全縣4.34萬人飲水不安全問題，完成1座小（一）型和5座小（二）型水庫除險加固任務，在08年完成達溪河灌區改造任務的基礎上，爭取在20__年完成橫渠灌區續建配套任務，最大程度地發揮兩河灌區的灌溉能力，提高農業生產效益。
關鍵詞：水力學;教學改革;水文氣象
水文氣象學是研究水圈與大氣圈界面上發生的物理規律、過程及其演變規律的一門學科。它既是應用氣象學的一個分支，又是水文學的重要組成部分。目前大氣、陸地和海洋水分循環系統綜合模型的研究，使水文氣象學的發展受到了廣泛重視[1]。2011年6月南京信息工程大學率先成立水文氣象學院（以下簡稱“我院”），并于同年進行大氣科學（水文氣象方向）本科專業招生，為解決洪澇、干旱、臺風、山洪、泥石流等極端水文氣象事件培養復合型人才。水力學是高等工科院校不少專業特別是水利類專業的一門重要技術基礎課。筆者借鑒已有的教學手段，結合水力學課程特點，積極探索理論學習和動手實驗相結合、多種教學手段并存的教學模式，力爭取得水力學課程的最佳教學效果。
一、根據課程特點，確定教學主線
1.水力學課程特點
水力學課程具有概念多、公式多、推導多、計算難的特點。其研究內容包括“水靜力學”和“水動力學”;研究方法主要是利用物理學和理論力學中相關的運動規律和原理，運用高等數學中的積分、求導等計算方法，推導水力學公式，用于擋水、輸水及泄水建筑物的計算和設計，具有較強的工程實踐性。
作為一門應用范圍相當廣泛的技術基礎課，水力學教材種類繁多。但目前不同機構或部門組織編寫的教材基本上是采用20世紀50年代前蘇聯洛強斯基的課程體系框架[2]，在很大程度上能夠滿足目前水力學教學的需要。對于水文氣象學這個新興的專業，沒有經驗可以借鑒。為了較好地保證教學工作的順利進行，分別以吳持恭主編，高等教育出版社出版的《水力學》（第4版）教材（國家級精品教材）和趙振興等主編的《水力學實驗》作為課堂教學和實驗用書。
2.確定教學主線，探索“教―學―做一體化”模式
水力學基本原理、工程應用和水力學實驗是該課程的三大組成部分。基本原理和理論是課程的基礎，工程應用是基礎的應用和體現，水力學實驗可以驗證、加深和鞏固理論課所學知識，三者相輔相成，是一個不可分割的整體。
教學方法或手段是教師向學生表達教學內容、傳授課程知識的途徑。在理論性和實踐性較強的水力學課程教學過程中，堅持啟發式教學，重點講清基本的概念、原理和方法。根據教學內容，分階段進行課堂總結，將相關內容連貫起來，變零散知識為整體知識，提高學生綜合分析問題的能力。
由于水力學涉及高等數學、大學物理、理論力學等知識，理論推導復雜、概念和方法多且易混淆，學生普遍反映這是一門難學的課程。為了充分調動學生的積極性、主動性和創造性，我院成立了水力學興趣小組。按照教學進度，安排小組成員參與實際工程設計，使學生變被動為主動，極大地提高了其學習興趣和解決問題的能力。
水力學試驗是揭示水流運動規律的一種重要手段。通過觀察水流的靜止和機械運動現象，了解水流運動的一般規律，學會量測水力要素和使用基本儀器的方法，掌握基本的實驗技能;培養學生分析實驗數據、整理實驗成果和編寫實驗報告等方面的能力以及良好的實驗室工作習慣和科學素質，為今后的工程設計和科學研究打下必要的基礎。
二、水力學課程建設與實踐
1.教學內容靈活化
基于“教―學―做一體化”教學模式，應針對不同內容，采取不同的教學方法。如三大方程是重點，應詳細講解。另外，我院購進了全套的水力學實驗設備，每套設備有2臺儀器可供使用，一次實驗安排2～3個實驗內容，保證每個同學均有機會動手操作。課余時間，實驗室對學生開放，鼓勵其進行創新性實驗研究。
2.教學手段多樣化
多媒體可將水力學中很多難以用語言表達清楚或學生很難理解的水力現象展示給大家，把抽象、難懂的問題變得直觀、易懂，因此其成為水力學課堂教學中的重要手段。但由于該課程自身的特點，全部使用多媒體并不能達到較好的教學效果，因此，采用多媒體和板書相結合的授課方式，可大大提高教學質量，達到事半功倍的教學效果。同時在教學中鼓勵學生參與教學，在課堂上采用學生講課、討論、提問等方式，從而增強學生的參與意識，活躍學習氛圍。
參考文獻：
[1]尹義星.普通水文氣象學課程探究式教學模式探討[J].安徽農業科學，2013（27）.
2、實驗儀器和藥品:分液漏斗,鐵架臺(帶鐵圈),溴水,CCl4
3、實驗步驟:] 您正瀏覽的文章由kt250.COM(第一·范·文網)整理，版權歸原作者、原出處所有。
取少量溴水加入分液漏斗,加CCl4,振蕩,靜置,分液
關鍵詞：明渠流；實驗裝置；創新性實驗；實驗平臺；旋轉式；水槽
中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：16721683（2015）05100803
Development and application of comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow
RONG Guiwen，YUAN Yue，XIAO Baiqing，XU Guangquan
（College of Earth and Environment，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）
Abstract：In order to cultivate the innovative ability of college students and overcome the disadvantages in the experiment device of single open channel flow，such as simple experiment content，occupation of large area，and high cost，a comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow was developed based on the conventional hydraulic experiment apparatus and basic principle of fluid flow.The experiment platform used the rotatable method to integrate different open channel flow experiments，which can meet the demand of conducting various conventional open channel flow experiments in the same platform，and the demand of modern teaching including the comprehensive，designed，and innovative training plans.The platform has the advantages of perfect design，complete function，and convenient reestablishment，which is of important significance for the cultivation of innovative talents with water conservancy major.
Key words：open channel flow；experiment device；innovative experiment；experiment platform；rotatable mode；flume
天然河道、人工渠道以及水流未充滿全斷面的管道中的水流都屬于明渠流[1]，明渠流是水力學研究的重要內容。水力學實驗在水力學學科發展中占有很重要的地位，是整個水力學理論教學不可替代的環節[23]。然而目前高等學校的水力學實驗教學仍存在諸多與現代高等教育理念不相適應之處，例如實驗平臺不完善、功能單一，一個實驗裝置只能滿足一類實驗需要，實驗多為演示性、驗證性實驗，缺乏新意，很難激發學生自主學習與創新的興趣，不利于培養學生的創新意識和創新能力[4]。同時，現有的明渠流實驗裝置存在設備體積大、占用實驗室面積多、成本高的不足，致使配置的實驗裝置臺套數都較少，尤其是高校擴招后，傳統的明渠實驗裝置難以滿足實驗教學和創新能力培養的需要，嚴重影響工科高校水力學的實驗教學和創新驅動[5]。
本文在研究傳統水力學實驗裝置和流體運動基本原理的基礎上，采用旋轉方式創造性地將多種水力學明渠試驗集為一身，自主研發了一套旋轉式明渠流綜合實驗平臺。該實驗平臺能夠滿足學生在同一實驗平臺上進行多種常規水力學和流體力學實驗的需求，能夠滿足高校創新創業訓練計劃等現代教學的要求。
1 綜合實驗平臺
1.1 實驗平臺設計思路
長期以來，受傳統觀念等方面的限制，水力學實驗大多以單一的驗證性實驗為主，綜合設計性實驗幾乎沒有，實驗教學缺乏靈活性[6]。為了促進高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化創新創業能力訓練，增強高校學生的創新能力和在創新基礎上的創業能力，培養適應創新型國家建設需要的高水平創新人才，高校要高度重視大學生創新創業訓練計劃對推動人才培養模式改革的重要意義，重視大學生創新創業訓練計劃實施的條件建設[7]。本文設計了一種旋轉式明渠流綜合實驗平臺，將傳統的多種實驗明渠水槽和回水槽通過旋轉軸和弧形固定翼連接構成平臺的旋轉明渠系統，旋轉軸通過兩端支架支撐，旋轉明渠系統主體為四個對稱的旋轉明渠水槽和四個對稱的旋轉明渠回水槽，旋轉明渠回水槽設置在槽底與旋轉軸之間。同時，綜合實驗平臺設計有水箱和固定明渠系統。裝置的特殊設計能夠實現了在一個水箱、一個固定明渠系統和一個旋轉明渠系統組成的實驗平臺上開展多種明渠流實驗的目的，不僅節約水泵和水箱，而且節省實驗占地面積和空間，符合我國資源節約型社會建設要求。
1.2 實驗平臺結構
旋轉式明渠流綜合實驗平臺由水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統三部分組成，見圖1。
1旋轉明渠水槽；2明渠水槽底床；3水槽固定翼；4明渠回水槽進口；4明渠回水槽出口（三角量水堰）；5旋轉軸；6升降閥；7支架；8水泵；9壓力管道；10刻度尺；11儲水箱；12消能罩；13溢水回流管；14溢水過渡箱；15支架；16螺紋桿；17擋板滑動槽；18有機玻璃擋板；19穩水箱（源頭）；20梯形水流出口；21固定明渠水槽；22水槽銜接縫（卡槽）；23活動水位測針；24測針滑動架。
圖1 實驗平臺結構立體圖
Fig.1 Stereogram of experiment platform
水箱為兩層、三箱結構，包括下層的儲水箱、上層的穩水箱和溢流箱，在儲水箱靠近固定明渠水槽一側的壁面上設有三角量水堰，三角量水堰與固定明渠回水槽出水口連通，在穩水箱靠近固定明渠水槽一側的壁面上設有梯形出水口，儲水箱和穩水箱通過壓力管連通，壓力管上設有抽水泵，儲水箱和溢流箱通過溢水回流孔連通，穩水箱和溢流箱之間通過在擋板活動槽中活動的溢流板分隔，明渠中的流量通過旋轉螺紋桿調節溢流板高度來控制。
固定明渠系統位于水箱和旋轉明渠水槽之間，由固定明渠水槽、固定明渠回水槽構成，固定明渠水槽位于固定明渠回水槽正上方，固定明渠水槽截面為梯形，固定明渠回水槽截面為弧形，固定明渠水槽的進水口一端連接固定在穩水箱的梯形出水口，固定明渠回水槽出水口與儲水箱上的三角量水堰連通。
旋轉明渠系統主體為四個對稱的旋轉明渠水槽和四個對稱的旋轉明渠回水槽。如圖2所示，相鄰的明渠水槽和明渠回水槽之間通過30°弧形固定翼和旋轉軸連接，旋轉明渠回水槽設置在槽底與旋轉軸之間，旋轉軸兩端通過支架支撐。明渠水槽和明渠回水槽之間是明渠試驗水槽底床，每個明渠水槽的槽底末端均設置有許多出水孔，出水孔與明渠回水槽進口相通，在明渠水槽和明渠回水槽右端設有擋水板。在旋轉明渠系統靠近固定明渠系統的一端設有用于密封銜接的橡皮圈和卡扣。旋轉明渠系統每次旋轉90°后，其中一個旋轉明渠水槽恰好與固定明渠水槽完全吻合，明渠通過橡皮圈和卡扣密封銜接后連接為一個整體，相應的回水槽也連接為一整體，并與水箱相通組成一個可循環系統。旋轉明渠水槽底坡可調節1°～5°，不同的旋轉明渠水槽中設置不同類型的水工建筑物。旋轉明渠上的活動水位測針用來測量明渠中的水位。通過儲水箱外壁的刻度尺讀數和三角量水堰流公式[8]計算明渠水流流量。
圖2 旋轉明渠橫截面
Fig.2 Cross section of rotatable open channel
1.3 實驗平臺功能
1.3.1 開展常規明渠流實驗
利用該綜合實驗平臺提供的水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統，學生在此實驗平臺上進行簡單改裝，即可完成常規性明渠流實驗和測量實驗[5，911]。
在水力學中，把頂部溢流的泄水建筑物稱為堰，過堰的水流，當沒有受到閘門控制時為堰流。堰流的特點是水流的上方為僅受重力作用而降落的連續變化的光滑曲面，水流的下方受到堰體型的控制。堰流的過流能力與堰的體型有很大的關系，不同體型的堰，其堰上水流的形態也不同。在某一條旋轉明渠水槽中分批設置不同體型的薄壁堰、實用堰和寬頂堰，能夠開展矩形薄壁堰流實驗、三角形薄壁堰流實驗、曲線型實用堰流實驗、折線型實用堰流實驗、寬頂堰流實驗以及寬頂堰的堰頂水深實驗。
在水利工程中，為控制過堰流量，常在堰頂安裝閘門，當過堰的水流受到閘門控制時為閘孔出流。閘孔出流的特點是水流上方受閘門控制形成不連續變化的曲面，水流下方受到堰體型的控制。影響閘孔過流能力的主要因素不僅有堰的體型，還有閘門的型式和控制方式。為了觀察閘孔出流現象，可以在另一條旋轉明渠水槽中分批設置平板閘門和弧形閘門，開展平板閘門流量實驗、弧形閘門流量實驗。
圓柱繞流問題是研究流體繞物體流動的典型水動力學問題。通過實驗測量實際流體繞圓柱流動時的表面壓強分布規律，能夠更好地幫助學生理解圓柱繞流中的前后駐點、最小壓強點、壓強系數特征，觀察圓柱后部發生的流動分離現象。在第三條旋轉明渠水槽中設置不同數量、不同布局的圓柱，可以開展圓柱繞流實驗。
水躍和水跌是明渠非均勻流中常見的急流與緩流過度的急變流。當明渠中的水流由急流過渡到緩流時，會產生一種水面突然躍起、劇烈旋滾的水躍現象，常發生于泄水建筑物的下游；當處于緩流狀態的明渠水流遇到陡坡或突然擴大的渠道斷面時，水面會迅速降落產生一種由緩流向急流過渡的水跌現象。在第四條旋轉明渠水槽設置潛壩或跌坎，觀察明渠的水躍和水跌現象。
1.3.2 開展設計性明渠流實驗
實驗設計訓練是培養學生創新精神、創新能力和創新思維的有效手段，該綜合實驗平臺具有開展水力學相關的設計性、創新性明渠流實驗的功能。如，在旋轉明渠系統中，布置模型沙進行泥沙推移（跳躍、滾動、滑動）運動和懸移運動等觀察實驗和量測實驗[12]，設置丁壩、順壩或鎖壩開展水工整治建筑物附近流場、自由水面變化和紊動現象等觀察實驗[13]，布置水草開展植被水流運動特性實驗[14，15]，增加消能工開展底流消能、挑流消能和面流消能等消能演示實驗[16]，修改溢流堰剖面形狀開展壩體優化等探索性實驗，在明渠水槽中布置彎道開展彎道水流運動綜合實驗 [17]。學生通過自行設計、改造和加工模型，能夠激發自身的主動性、積極性和創造性，能夠從自身所長與興趣出發，積極參與實驗實踐活動，在探索、研究、創新的實踐訓練過程中，提出自己的觀點與見解。
2 實驗平臺使用模式與實踐
2.1 實驗平臺使用模式
在綜合實驗平臺的使用過程中，堅持“開放式、啟發式”實驗模式，最大限度地發揮學生的主動性、能動性和創造性，促進學生主動探索性學習，提高學生的學習興趣。實驗平臺的使用模式可歸納如下。（1）使用前，教師提出實驗目的和要求，學生自行擬定實驗方案、設計實驗思路。這一階段注重培養學生的獨立思考能力和創新設計能力。（2）使用中，學生獨立摸索實驗平臺水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統各組成部件的功能和使用方法，根據擬定的實驗方案、實驗思路親自動手實施，必要時，允許學生自己制作、改裝相應的部件進行探索性實驗。這一階段注重培養學生的動手能力和實踐能力。（3） 使用后，學生獨立從實驗數據和實驗現象中分析相關實驗的水動力特性，查閱國內外相關實驗資料，撰寫實驗報告，并做實驗成果匯報。這一階段注重培養學生的分析能力和表達能力。對有創新性的實驗成果，教師鼓勵和指導學生撰寫學術論文，在學術刊物上發表或在學術會議上交流。
2.2 實驗平臺應用實踐
綜合實驗平臺建成以來，先后開展了一系列的綜合性、設計性和創新性實驗研究，取得了非常理想的教學成果。許多師生在此實驗平臺上進行了“曲線型實用堰剖面設計實驗”、“折線型實用堰剖面設計實驗”、“平板閘門流量實驗”、“弧形閘門流量實驗”和“明渠水躍和水跌實驗”等自主創新性實驗，完成了多篇畢業設計和畢業論文。目前，學生正在該實驗平臺上進行智能化操作的探索研究。
3 結語
本文介紹了由水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統組成的旋轉式明渠流綜合實驗平臺，通過旋轉和對接方式將不同的明渠水槽及相應的明渠回水槽與同一個固定明渠系統貫通，實現了僅在一個水箱、一個水泵提供水源的前提下進行一系列明渠水流自主創新設計實驗研究的目的，克服了傳統明渠流實驗裝置功能單一、占地面積大、建設成本高等缺點，為水力學傳統基礎實驗教學向綜合設計性實驗教學轉變提供了新思路。具有系統靈活、改造方便、水資源節約、功能強大和適應性強等特點，有重要的實用價值及推廣應用前景。
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關鍵詞：雙語教學；SPOC；教學模式；流體力學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0249-02
一、引言
隨著全球經濟一體化的不斷發展，對復合型人才的需求越來越大，高等教育的國際化也逐漸成為發展趨勢。國內高校如何實現人才的國際化提高教育的國際競爭力，引起廣泛的思考。雙語教學被認為是高等教育國際化的重要內容。流體力學課程是能源動力類專業及機械類部分專業的專業基礎課，具有較強的工程性、技術性和實踐性，課程基礎知識與生產生活實際密切相關，除流體力學的基本理論和方法講解外，還需注重實驗測試、工程應用等實踐教學。雙語教學可以使學生具備一定的專業英語技能，采用原版教材接觸國外最新的專業知識，使在人才培養上與國際接軌成為可能。但是流體力學雙語教學存在一些問題，實踐教學部分如何體現雙語授課及其意義與價值，還需進一步思考，流體力學雙語教學模式仍處于探索階段。
二、流體力學課程雙語教學現狀
1.教學目標不夠清晰。流體力學課程本身概念多、專有名詞多、流動原理復雜，用中文教學時部分學生尚且不能很好地完成該課程的學習，雙語教學時通常引進原版的英語教材，學生英語水平參差不齊，對于英語水平不佳的學生來說，學習難度將進一步提高，流體力學雙語教學往往變成了專業外語課，專業詞匯及專業術語的解釋占據了課堂大部分的時間，忽視專業知識的講授，與雙語教學實施的初衷大相徑庭。
2.缺乏專職的雙語教學師資。雙語教師既要精通專業知識，又要有較高的外語水平，能流利地應用外語講授課程。目前，擔任雙語教學的教師主要是外語水平相對好的專業課教師，沒有受過系統的語言教學方面的訓練，遇到突發事件時，很難用英語準確、充分地表達自己的想法。另外，承擔雙語課程的教師一般比較年輕，教學經驗不足，教學手段、教學方法和教學能力還需進一步完善。
3.學生接受度不佳。雙語授課時，通常是教師用英文向學生傳授知識，學生始終是被動地聽講、被動地接受英語和專業知識，師生之間幾乎沒有互動，學生的英語聽說能力、英語應用能力依然得不到鍛煉。雙語教學過程中必然會涉及大量生僻的專業詞匯，學生很容易由于一些句子沒聽懂，產生畏難情緒，影響課程雙語教學效果。
三、MOOC模式與SPOC模式
MOOC（Massive Open Online Course，大規模開放式在線課程）模式將多種形式的數字化資源放在網上，學習者反復觀看教學視頻，理解課程講授的知識。將MOOC模式應用到流體力學雙語教學中，可以有效解決學習者由于英語水平不高而引起的學習困難的問題。然而，MOOC模式下的教學活動主要是以知識為中心的理解類活動，個性化學習和學習體驗缺失，虛擬實驗無法替代真實實驗。流體力學課程除了要求學習者掌握基本知識點外，還要求學習者學會知識點的應用。MOOC模式下單一的線上教學不足以激發學生的熱情，課程完成率不高的缺點亦廣為詬病。流體力學課程雙語教學的目的在于在講授流體力學知識的同時，培養學生具有較強的英語應用能力，學生若不能有效地完成課程學習，則新教學模式的探索就顯得毫無意義。SPOC（Small Private Online Course）是小規模限制式在線課程，其受眾可以限制為在校大學生，設計和利用優秀的MOOC資源，克服MOOC單一的線上學習的缺點，實施混合式教學，將MOOC之所長與面對面教學融為一體，增加師生互動，激發學生的學習熱情，提高課程完成率和學習成績。因此，SPOC模式將更加適合流體力學雙語教學，幫助教師與學生突破英語水平不高的限制，高效地完成流體力學知識的講解與學習，同時提高教師與學生的英語聽說能力及英語應用能力，實現教學相長的良性循環。
四、流體力學SPOC雙語教學資源
1.流體力學SPOC雙語課程教學視頻。眾所周知，看電影學英語是提高英語水平的一個好方法，通過視頻看情節，重復聽取單詞，更加容易了解單詞的發音及其用法，當然還能學到更加地道的生活化語言。受這一方法的啟發，引進國外優秀的流體力學MOOC資源，根據國內大學生思維方式、知識結構的特點進行優化，編寫雙語教材，精心制作流體力學SPOC雙語課程教學視頻，讓學生聽英語學流體力學知識。
2.流體力學SPOC雙語實踐教學視頻。流體力學SPOC雙語教學開展3～4周后，學生對流體力學課程及專有詞匯有了一定了解，此時可以開展流體力學SPOC雙語實踐教學。雙語實踐教學視頻僅提供流體力學專有詞匯的中文意思，要求學生逐漸適應全英語教學。在視頻頁面顯示實驗名稱，提供英文版實驗目的、實驗原理及實驗步驟、實驗數據處理方法說明、實驗報告撰寫要求及思考題回答要求，這部分文本依然提供鼠標取詞功能，幫助學生理解實驗要求。流體力學SPOC雙語實踐教學視頻可以不局限在本校流體力學實驗室能開設的實驗，可以是國外的實驗裝置、先進測量方法等的解說，讓學生了解學科的前沿知識。
五、教學過程
1.課堂教學。流體力學雙語課開課前，教師將每次課的授課內容、相應的教材章節、相關的雙語課程教學視頻列表發放給學生，讓學生明確SPOC雙語教學模式下教與學雙方所需要的改變與努力，以期獲得良好的教學效果，同時師生共同提高英語應用能力。課堂教學采用翻轉課堂的講學模式，要求學生課前觀看SPOC雙語課程教學視頻，理解視頻中的主要內容，思考教師前一次課布置的討論主題。在課堂上，教師講評教學視頻中的重難點，不再講解課程的全部內容，課前備課的精力不再集中在背熟講稿，而是更專注于主題的設置、問題的解答及流體力學知識的應用方法，預估學生可能的回答內容并準備合理有度的評論。組織學生學習小組，一個自然班通常為30名學生，分成6組，每組5人，設小組長1人。每次課教師針對重點與難點準備30個問題，基本從易到難設置，分成五輪問答。每輪小組抽簽得到問題，各小組派一名學生回答，若用英語回答正確得25分，用中文回答正確得20分，回答不完全正確，由教師酌情給分。每組各成員得分之和即是該學習小組的得分，多次平均后作為平時成績。
2.實踐教學。基于流體力學SPOC雙語實踐教學視頻，實踐教學改變了傳統實驗教學模式。按照原有的教學方式，學生進入實驗室，教師針對實驗臺講解后，學生立刻開始做實驗采集數據，沒有時間深入思考實驗相關流體力學知識，很難將理論與實踐聯系起來。在SPOC雙語教學模式下，學生在實驗前先觀看相關視頻，進入實驗室后，實驗指導教師拿出測試卡要求學生答題，全部正確后，學生才進入實驗室采集數據。學生仍以課堂學習時的學習小組為單位進入實驗室，采集并整理數據，形成全英文的實驗報告。流體力學SPOC雙語實踐教學視頻要求每位學生均觀看，測試卡答題可由學習小組派代表完成測試，實驗操作、實驗數據處理以及實驗報告撰寫等任務由學習小組自行安排分工，小組成員協同合作，培養學生的團隊合作精神。在SPOC雙語教學模式下，要求學生觀看雙語實踐教學視頻8個，學生學習小組根據各自的興趣愛好選擇2個，完成實驗數據采集，整理分析形成英文實驗報告。教師根據實驗數據及思考題準確程度給分，兩項實驗平均分為各學習小組的實驗成績。
六、課程考核
流體力學SPOC雙語教學采用多樣化的考核形式，最終成績由課堂平時成績（40%）、實驗成績（20%）、學習小組組長打分（10%），學生自評分（10%）及期末考試成績（20%）組成。其中課堂平時成績及實驗成績占60%，大幅降低了期末考試成績的所占百分比，鼓勵學生在平時認真準備雙語課程的學習，真正做到學以致用。其次，課堂平時成績、實驗成績均是以學習小組為單位給出的團體得分，要想獲得好分數，各成員必須共同努力。學習小組組長對各成員打分，占最終成績的10%。學生自評分是學生對自己的評價，在學期結束時總結自己的學習成效，占最終成績的10%。期末考試試卷設置50%的英語題量，占最終成績的20%。
七、結語
流體力學SPOC雙語教學新模式的關鍵在于優質的SPOC視頻教學資源和師生之間的互動配合，學習世界一流大學的教學視頻優化SPOC教學資源，可以快速縮小與世界一流大學教育水平的差距，教師備課的重點由知識傳授轉變為知識的深入理解與應用，學生從被動地接受知識轉變為主動學習知識并嘗試應用。并且，教師與學生的英語聽說能力、英語應用能力都能得到鍛煉。在流體力學SPOC雙語教學模式下，教師有更多的時間準備創新性的教學設計與教學內容，學生以團隊形式組隊學習，在課堂上與教師互動，培養學生靈活應用知識的能力與創新能力。基于流體力學SPOC雙語教學模式，可以形成優質的雙語教學師資隊伍，培養學生具備創新精神、雙語溝通能力和團隊合作能力，滿足教育國際化的需要。
參考文獻：
關鍵詞 流體力學管理 創新能力
流體力學是一門技術基礎課，在工程領域應用廣泛。流體力學實驗室承擔了我校農業水利工程、水利水電工程、農業建筑環境與能源工程、土木工程、熱能與動力工程、環境工程和氣象工程等八個專業的實驗課。為了進一步加強基礎課教學實驗室的建設與管理，提高教學質量，適應開放式實驗教學的需要，在學校的大力支持下，我們從硬件建設、計算機系統管理、實驗教學方法、實驗項目管理與設置等方面進行了改革與實踐。建立起較為完整的實驗室管理體系。中國農業大學水利與土木工程學院實驗室通過了北京市教育委員會高等學校基礎課實驗室評估。
一、實驗室基本設備的更新與完善
實驗室儀器設備的水準直接影響到實驗教學質量，從1980年到2002年，由于缺少經費，流體力學實驗室的實驗儀器設備陳舊老化，儀器套數少，遠不能滿足一個標準班教學實驗的使用，造成學生在做實驗時動手率低，實驗中調試排氣需占用大量時間。書本上經常提到一些流動現象，如：層流、紊流、射流、真空度、旋渦、水擊、虹吸、空化和邊界層等基本概念，由于沒有必要的教學儀器，學生不能直接觀察，難以理解透徹。
我們和清華大學水力學實驗室聯合開發了31臺（套）新型實驗儀器：靜水壓強實驗儀、靜水總壓力實驗儀、能量轉換實驗儀、文透里流量計實驗儀、雷諾實驗儀、局部水頭損實驗儀、沿程水頭損實驗儀、水面曲線實驗儀等，同時對原有實驗設備進行了設計、改造和更新。目前流體力學實驗室建有小型水槽1個、大型水槽2個、明槽非均勻流水面曲線實驗儀，實用剖面堰與寬頂堰溢流實驗儀，明槽水躍實驗儀，有壓地基滲流水電比擬實驗儀，調壓井水擊實驗儀，空氣粘性實驗儀和流線漩渦流譜實驗儀以及各種模擬實驗儀和管流實驗儀等設備，用這些設備可完成17種教學實驗。
更新改造后，實驗儀器設備更具優勢：滿足了把理論與實踐相結的實驗教學的需要。在測量精度、可視性及實驗原理方面，均達到國內最先進水平。 在可視性強方面，學生能直接觀察，容易理解旋渦、射流、突然擴大、突然縮小、空化等流動現象，所以對基本概念理解得更加透徹。小型化的實驗設備、供水系統自成一體且占地面積僅為0.98M2 。而傳統的流體力學實驗設備卻與之相反。這為學生獨立操作創造了有利條件。小型化的實驗設備，測試性能強，調試排氣占用時間少，測量精度高。我們還對雷諾實驗儀的恒定水頭穩水段進行了改造，設計了隔水板，讓水流形成繞流狀態，使臨界雷諾數的測定準確度大大提高，層流狀態也很容易調試成功。
二、流體力學實驗室的管理
我們對流體力學實驗室實行了規范化管理，建立了計算機系統管理：實驗項目管理，實驗項目綜合管理，實驗專業班級管理，儀器設備管理，低值儀器設備工具明細管理，實驗課計劃管理，實驗運行記錄管理，學生實驗報告存檔管理，并建立了新的規章制度。設備帳目管理網絡化，實驗室與學校設備處直接網上連通。
三、實驗教材的更新和完善
為了適應開放式實驗教學，滿足儀器更新和高標準實驗的需求，我們新編了實驗指導書，這部實驗指導書，把測量流體、水位、流量的傳統方法和現代方法一一作了重點介紹。并將各種實驗設備的基本數據重新率定，實驗成果分析的思考題注重理論與實踐相結合，使學生拓展了思路，擴大了知識面，為未來創新奠定了基礎。
四、創建開放型實驗室和設計性綜合實驗
（一）創建開放型實驗室。為了培養學生的實踐能力，加強實驗操作的基本功訓練，實驗室向學生開放，這為學生提供了創造性實驗的環境和機會。學生可以自命題目、自行設計方案、也可選擇大綱以外的實驗項目進行實驗，學生需首先向實驗室提出書面申請，方可安排進行實驗。學生也可以按各專業教學大綱的要求，1-3人自由組合進行實驗，如果該實驗結果不理想，所得數據不準確，未能達到要求，他們可以重做而不需要做書面申請。在實驗過程中，指導教師隨時進行輔導。
（二）在實驗教學中，我們開設了設計性綜合實驗，其特征主要表現為：內容的復合性，方法的多元性，手段的多樣性。這樣能夠使學生開闊思路去探究，去發現問題，然后找出解決問題的方案。設計性綜合實驗改變了原有的理論式的傳統模式，這有利于學生實踐與創新能力的培養。在教師的指導下， 學生自已動手，將自己的設想付諸于實踐。學生在實驗的過程中培養了自己的創新意識。這種把理論與實踐相結合的實驗方法，倍受學生歡迎。
以上我們所試行的流體力學實驗教學與管理的探究，受到了學生的普遍歡迎，取得了理想的教學效果，提高了學生創新和綜合實踐的能力。我們將繼續努力，為了21世紀中華民族的偉大復興，培養出更多的優秀人才。
關鍵詞: 化學需氧量；生化處理；序批式活性污泥法；折流式厭氧反應器
0 引言
中海石油（中國）有限公司湛江分公司潿洲終端處理廠于1998年8月正式建成投產，是中海油湛江分公司第一個自營綜合性油氣處理終端。潿洲終端廠原有的電解法污水處理工藝在除油、脫硫、懸浮物等方面有較好的處理效果，曾一度滿足了小排量污水COD（化學需氧量）處理的要求。但是舊的COD電解處理方法存在處理量少（日處理量80立方米左右）、維修工作量大、維修成本高、操作不方便等缺陷。隨著油氣田不斷地勘探開發生產和油田綜合含水的上升，生產污水量也逐年增加（2005年已達1000立方米），原來的COD電解處理工藝已滿足不了實際生產的需要，對污水處理系統進行擴容和尋求新的處理技術勢在必行。
1 終端污水特性的試驗研究
污水生物處理技術是利用污水中的細菌、真菌以及原生動物、后生動物等微生物的作用，分解污水中的污染物，從而實現污水凈化。按照污水生物處理的條件，又可分為：厭氧生物處理和好氧生物處理兩種。
中海油湛江分公司與桂林工學院于2002年7月22日簽定了關于“潿洲終端處理廠污水CODCr環保達標研究”的合同。桂林工學院資源與環境工程系隨后成立了研究項目組，并根據合同的要求立即開展工作。經過多次采集潿洲終端處理廠污水，分析化驗、在實驗室完成了多項實驗后，又在現場開展了兩個多星期的試驗。為獲得更加全面、準確的資料，研究項目組于2004年先后3次采集潿洲終端處理廠污水，系統研究了溫度和厭氧處理時間對污水處理效果的影響。研究表明：
（1）潿洲終端處理廠污水COD為150～400mg/L，并具有鹽度高，含硫化物高，水質水量均變化較大的特點。
（2）污水中BOD/CODcr的比值為0.38，具較好的可生化性，通過對微生物的馴化，可 以用生化法處理污水。但單一的厭氧生化處理和好氧生化處理均不能達標。而厭氧—好氧聯合處理后的出水CODcr為15～85mg/L，完全可以實現CODcr達標。
（3）化學混凝可去除20%的COD，化學混凝—活性碳吸附聯合處理可去除44%的COD，但處理后的出水均不能達標。
（4）在30-50度的范圍內，溫度對厭氧處理效果無明顯影響。
2 污水處理技術方案的對比研究
厭氧+好氧組合工藝目前廣泛的應用于中高濃度、難降級的有機廢水。目前國內外厭氧反應器應用的主要類型有厭氧濾池（AF）、升流式厭氧污泥床反應器（UASB）、厭氧折流板反應器（ABR）、厭氧顆粒污泥膨脹床反應器（EGSB）等。好氧反應器主要有接觸氧化池、SBR反應器、氧化溝。曝氣生物濾池等。鑒于本設計的水質水量特征，設計初步確定兩個處理方案，并通過實驗運行，評價其處理效果。
（1）方案一：UASB＋SBR組合工藝處理含油廢水
UASB反應器和SBR反應器串連運行。升流式厭氧污泥床反應器是荷蘭的Lettinga教授研究開發的一種高效厭氧生物處理反應器，其上部設置氣、固、液三相分離器，下部為污泥懸浮層區和污泥床區，廢水用泵連續或脈沖由反應器底部均勻進入污泥床區，與厭氧顆粒污泥充分接觸反應，有機物被厭氧微生物分解成沼氣。液體、氣體與固體形成混合液流上升至裝配式三相分離器，使三者很好地分離，顆粒污泥回流到污泥床內，沼氣通過導管流入沼氣柜，處理過的水由出水槽排走。反應過程約80％以上的有機物被轉化為沼氣，完成廢水處理過程
序批式活性污泥法（簡稱為SBR工藝）是近年來引起國內外廣泛重視、研究和應用日趨增多的好氧生化工藝之一。其工作核心是SBR反應池，該池集水質均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀等功能于一體，整個工藝簡潔，運行操作可通過自動控制裝置完成，管理簡單，投資省。
SBR工藝的序批式包含兩層含義：一是運行操作在空間上按序列、間歇的方式進行，由于污水大都是連續或半連續排放，處理系統中至少需要兩個或多個反應器交替運行，因此，從總體上污水是按順序依次進入每個反應器，而各反應器相互協調作為一個有機的整體完成污水凈化功能，但對每一個反應器則是間歇進水和排水；二是每個反應器的運行操作分階段、按時間順序進行，典型的SBR工藝的一個完整的運行周期由五個階段組成，即進水階段、反應階段、沉淀階段、排水階段和閑置階段，從第一次進水開始到第二次進水開始稱為一個工作周期。
進水階段是反應池在短時間內接納需要處理的污水，同時起到調節和均質的作用，此階段可曝氣或不曝氣。反應階段是停止進水后的生化反應過程，根據需要可在好氧和缺氧條件下進行，也可兩種條件下交替進行，但一般以好氧為主。沉淀階段停止曝氣，進行泥水分離。經過一定時間的沉淀，進入排水階段，利用排水裝置將上清液排出反應池。排水結束到第二次進水的時間間隔為閑置階段，這一階段曝氣或不曝氣均可，此時通常不進水，而是通過內源呼吸作用使微生物的代謝速度和吸附能力得到恢復，為下一個周期創造良好的初始條件。在每一個運行周期內，各階段的運行參數都可以根據污水水質和出水指標進行調整，并且可根據實際情況省去其中的某一階段，還可以把反應期與進水期合并，或在進水階段同時曝氣等，系統的運行方式十分靈活。
（2）方案二：ABR＋SBR組合工藝處理含油廢水。
厭氧擋板式反應器和SBR反應器串連運行。折流式厭氧反應器（Anaerobic Baffled Reactor）是Bachman和McCarty等人于1982年前后提出的一種新型高效厭氧反應器。厭氧擋板式反應器內部垂直于水流方向設多塊擋板來保持反應器內較高的污泥濃度以減少水力停留時間。擋板把反應器分為若干個上向流室和下向流室。上向流室比較寬，便于污泥聚集，下向流室比較窄，通往上向流的導板下部邊緣處加 60°的導流板，便于將水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持較高的污泥濃度。當污水COD濃度高時，為避免出現揮發性有機酸濃度過高，減少緩沖劑的投加量和減少反應器前端形成的細菌膠質的生長，處理后的水進行回流，使進水COD稀釋至大約5～10g/L，當污水COD濃度較低時，不需進行回流
雖然在構造上ABR可以看作是多個UASB反應器的簡單串聯，但工藝上與單個UASB有顯著不同。UASB可近似地看作是一種完全混合式反應器，而ABR則更接近于推流式工藝。與Lettinga提出的SMPA[1]工藝對比，可以發現ABR幾乎完美地實現了該工藝的思路要點。首先，擋板構造在反應器內形成幾個獨立的反應室，在每個反應室內馴化培養出與該處的環境條件相適應的微生物群落。例如ABR用以處理葡萄糖為基質的廢水時，第一格反應室經過一段時間的馴化，將形成以酸化菌為主的高效酸化反應區，葡萄糖在此轉化為低級脂肪酸（VFA），而其后續反應室將先后完成各類VFA到甲烷的轉化。通過熱力學分析可知，細菌對丙酸和丁酸降解只有在環境H2分壓較低的情況下才能進行[2]，而有機物酸化階段是H2的主要來源，產甲烷階段幾乎不產生H2。與單個UASB中酸化和產甲烷過程融合進行不同，ABR反應器有獨立分隔的酸化反應室，酸化過程產生的H2以產氣形式先行排除，因此有利于后續產甲烷階段中丙酸和丁酸的代謝過程在較低的H2分壓環境下順利進行，避免了丙酸、丁酸過度積累所產生的抑制作用。由此可以看出，在ABR各個反應室中的微生物相是隨流程逐級遞變的，遞變的規律與底物降解過程協調一致，從而確保相應的微生物相擁有最佳的工作活性。其次，同傳統好氧工藝相比，厭氧反應器的一個不足之處是系統出水水質較差，通常需要經過后續處理才能達標排放。而ABR的推流式特性可確保系統擁有更優的出水水質，同時反應器的運行也更加穩定，對沖擊負荷以及進水中的有毒物質具有更好的緩沖適應能力。值得指出的是，ABR推流式特點也有其不利的一面，在同等的總負荷條件下與單級的UASB相比，ABR反應器的第一格不得不承受遠大于平均負荷的局部負荷。以擁有五格反應室的ABR為例，其第一格的局部負荷為其系統平均負荷的5倍，如何降低局部負荷過載的不利影響還有待于深入探討。
ABR的工藝特性與其水力特性緊密相關。對于ABR的水力學特性，A.Grobicki、D.C.Stuckey和天津大學的郭靜[3]研究表明：ABR反應器在沒有回流和攪拌的條件下，混合效果良好，死區百分率低。反應死區可以分為生物死區和水力死區，生物死區來源于污泥所占的體積以及污泥對水力條件的改變；水力死區則可通過改善反應器構造設計而減小。在單個反應室內，水力特性接近于完全混合式，而從整體效果上看，則近似于推流式。由于ABR的水力特性較復雜，二者均未能就其流態提出一個較好的數學模型。其水力死區的計算借用了化學反應工程中反應器的流態模型，其合理性尚待進一步考證。
關于ABR的工藝特性研究，最早是由A.Bachman和P.L.McCarty等人所做。ABR反應器運行時污泥床層（常為顆粒污泥）處于流化狀態，廢水中基質的降解和微生物代謝產物的排除均須經由顆粒污泥表面通過擴散作用完成。試驗中ABR的負荷可高達36gCOD/L。此外W.P.Barber和D.C.Stuckey[4]研究了ABR的啟動特性，結果表明，固定進水基質濃度而逐步縮短HRT的啟動方式優于固定HRT而逐漸增大進水基質濃度的啟動方式。另外，ABR對水力負荷沖擊響應迅速但恢復卻快于濃度負荷沖擊。在高水力負荷條件下，反應器內的短流現象是造成污泥流失的主要原因。A.Grobicki和D.C.Stuckey[5]研究了以葡萄糖為基質的ABR在穩定狀態和沖擊負荷情況下的運行特性，系統分析了酸化過程以及甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中間產物在不同運行狀態下沿流程的分布積累狀況。與其它反應器在沖擊負荷條件下不同的是，ABR中甲酸并非是很重要的電子受體。此外，無論是在水力或是在濃度負荷沖擊下，ABR均表現出良好的穩定性能，因此有可能適用于工業廢水處理。
（3）方案比選。
根據潿州終端處理廠污水平流式厭氧處理實驗報告，UASB+SBR聯合處理含油廢水實驗結果，ABR+SBR聯合處理實驗結果
對比UASB+SBR組合工藝、ABR+SBR組合工藝處理含油廢水實驗結果，從工藝的運行管理，處理效果、耐沖擊負荷等方面對兩個方案進行比較。比選方案的主要區別在厭氧處理反應器的選擇上，兩種不同厭氧反應器比較如下：
①構筑物結構：UASB池體結構較復雜，其三相分離器對設計要求較高，且單反應器存在明顯的床體水流溝流的現象；ABR反應器采用多格室結構代替單室反應器結構，無專用的氣固液分離系統，結構簡單。
②反應啟動時間：UASB污泥馴化期40天以上，不宜間歇運行，污泥床破壞后重新啟動困難；ABR污泥馴化期在20天左右，各隔室的微生物隨流程逐級遞變，可間歇運行。
②設計、運行管理：UASB的三相分離器對設計和運行的要求較高，處理低濃度污水時，有機物濃度低，產氣量少，污泥間無良好的間隙性，有機物和污泥的傳質作用較差，處理效率受到一定限制，且為使UASB布水均勻，反應需設攪拌器使泥水充分接觸，這在實際工程中較難控制。ABR不需要專門的布水系統，也不需要設置專用三相分離器，其運行管理簡單。
④成本及運行費用：根據有關資料顯示，在處理相同負荷的有機廢水，UASB與ABR相比，一次性成本和常年運行費用均較高。
綜合以上分析研究成果及現場試驗，雖然實驗結果說明UASB+SBR組合工藝、ABR+SBR組合工藝都能有效地處理本設計含油廢水，但厭氧段宜采用處理原理和效果相似，且運行管理方便的ABR反應器。最后確定了處理的最佳方案為：原水調節池厭氧生化好氧生化沉淀（過濾）出水。其中，反應體系中，厭氧生化處理采用了平流式厭氧處理法。
3 污水生化處理系統工藝原理
根據潿州終端處理廠污水處理小試、中試報告，污水通過采用化學混凝法處理、好氧處理、厭氧+好氧組合工藝對比實驗確定污水處理以生物處理技術為主體，采用“厭氧+好氧＋過濾”工藝，污水首先進入厭氧池進行厭氧處理，厭氧池設計采用“折流板式厭氧反應器”（ABR），該反應器的設計水力停留時間為36小時，原污水利用厭氧微生物（主要是厭氧菌）將廢水中的可溶性的高分子有機物和不溶性有機物降解為低分子的有機酸、醇及二氧化碳、氨、硫化氫等氣體，并放出細菌生長、活動所需的能量。污水中的有機物得到降解的同時廢水的可生化性得到改善，COD去除率為20%～30%。厭氧出水再泵入“序批式生物反應器”（SBR）內進行好氧生化處理，SBR設計的運行周期為12h（進水1h，曝氣8h，沉淀2h，排水1h）。剩余污泥進入濃縮池濃縮處理后經過脫水處理后將泥餅外運填埋處理。SBR處理出水通過潷水裝置排入過濾池，經過濾池的濾料層后截留了SBR池出水中可能殘留的懸浮顆粒。過濾池處理后出水經儲水池后達標排放
（1） 本工藝采用生化（ABR+SBR）組合工藝對污水進行處理。污水進入厭氧池進行厭氧處理，再泵入SBR池內好氧生化處理，污泥回流至厭氧反應池，多余污泥進入濃縮池濃縮處理后經過脫水處理后將泥餅外運填埋處理。處理后出水經貯水池后達標排放。
（2）工藝采用了處理技術工藝成熟，所設各構筑物的功能明確，組合合理，處理過程中運行穩定，操作簡單，便于管理，通過各構筑物的綜合處理，相關指標可達到國家污水綜合排放的一級標準。
（3）SBR反應池特點：SBR反應池設置多個反應池，其運行操作在空間上按序列、間歇的方式進行，污水采用連續處理排放；反應池運行靈活，在一個運行周期內，各階段的運行參數都可以根據污水水質和出水指標進行調整。
（4）ABR反應池特點：采用多格室結構代替單室反應器結構，無專用的氣固液分離系統，結構簡單；不需要專門的布水系統，也不需要設置專用三相分離器，其運行管理簡單；反應啟動時間，ABR污泥馴化期在50天左右，各隔室的微生物隨流程逐級遞變，可間歇運行。
（5）成本及運行費用：根據有關資料顯示，在處理相同負荷的含油有機廢水，SBR＋ABR工藝，一次性成本和常年運行費用均較低。
4 污水處理效果分析
潿洲終端污水處理項目于2005年8月1日正式開工建造，2006年4月28日全面竣工投用，采用的“厭氧 + 好氧 ＋ 過濾” 處理含油污水工藝，是集各成熟、高效處理單元的合理組合，經過三年時間的運行證明，本污水處理流程耐沖擊負荷、操作簡便、運行穩定。同舊的污水處理裝置相比較，污水處理量滿足了現場的實際需要，節約了大量的電力資源、減輕了操作難度、減少了大量的設備維修和維修成本。經當地環境監測站的多次監測結果表明，經過生化處理后的污水水質達到設計排放標準，符合國家一級排放標準的指標要求。
參考文獻
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我校給水排水工程專業實驗教學主要是《普通化學》、《水分析化學》和《水處理微生物學》配套的基礎實驗以及為《水質工程學》配套設置的32學時的水處理實驗技術，同時4學時的《建筑給水排水工程》演示實驗，使學生通過實驗教學加深對水處理基本原理的理解，培養學生實驗方案設計的初步能力、一般實驗技能、實驗儀器、設備的基本應用及進行科學研究的初步能力，但在多年教學中發現實驗教學存在一定的問題。
1.1實驗教學得不到重視，實習環節不系統作為新升本不久的地方院校，教學中多注重工程設計環節教學實踐及能力培養，忽略了實驗教學的重要性。水質工程學實驗教學從屬相應的理論課程，是水處理理論結果的驗證和演示，是理論教學有效補充，對但實驗教學內容陳舊，多為演示及驗證性實驗，導致教師對實驗重視不夠。在有限的時間內，學生按照事先給定的實驗指導書中的方法和步驟進行操作，得到相應的實驗數據，填入實驗報告單，得到實驗之前就已經知道的結論。這種實驗教學方式導致學生在實驗過程中處于被動地位，學生主觀能動性和積極性得不到發揮，對實驗教學環節不夠重視，更談不上創新意識、獨立分析問題和解決問題能力的培養。
1.2專職實驗教師缺少，教師積極性不高課程授課教師一般重視課程理論教學與工程實踐項目，不愿意將精力放在實驗教學上，實驗室缺少專職實驗教學指導教師，目前本校給水排水工程水處理實驗室僅有專職教師一人，既要進行實驗室儀器設備的日常維護和文件管理，還要兼顧部分理論課教學，且實驗室管理人員沒有得到應有重視，工作積極性不高，尤其是對待實驗教學方面，多以匆匆按照指導書的內容完成了事，最終導致學生實驗小組人數盡可能多，實驗內容盡可能少，實驗過程盡可能簡化，實驗報告書批閱不仔細。
1.3實驗設備利用率低，先進檢測設備少由于學校辦學條件限制及實驗室面積和實驗經費原因，實驗儀器設備臺套數較少；另外，實驗室設備管理體制不夠完善，設備共享性差，致使設備利用率低。同時實驗室管理手段還比較落后，管理水平低，實驗室實行的依然是比較落后的、傳統的封閉式管理方式。實驗室設備服務對象單一，各項管理制度依然不健全，實行封閉式管理，嚴重影響設備利用率。由于資金問題，實驗室大型的實驗儀器設備基本沒有，實驗室綜合性人才普遍比較缺乏，同時具有較強專業背景的授課老師忙于理論教學及橫向工程項目，疏于對專業儀器設備的掌握和實驗課程教學，導致實驗室現有設備作用不能充分發揮，造成設備利用率低。
2開放性實驗教學體系的建立
2.1開放性實驗教學內容組成體系憑借學校應用型人才培養的戰略實施和湖南省省級特色專業建設契機，根據“弱化驗證性實驗，強化綜合、設計性實驗”新的教育發展趨勢，以及“驗證型實驗鞏固理論知識，綜合實驗提高綜合素質”的教學思想，利用現有資源，對原實驗教學內容進行重組，選擇一些綜合性強、設計性強、工程背景較強的實驗進行重新設計，構建“基礎實驗—綜合實驗—開放性實驗”多層次實驗教學體系，加大綜合、設計型實驗力度，并以開放性實驗適應不同層次的學生要求，形成新的實驗教學體系，著力培養學生自主學習和動手能力，使學生學習本課程后能夠到水處理廠經過短暫培訓后直接上手操作。基礎實驗主要包括普通化學實驗、水分析化學實驗、水處理微生物學實驗及水力學實驗，實驗過程主要由學生預習實驗報告，教師利用PPT講解實驗基本要求、分析儀器和相關設備原理、實驗流程及操作過程、數據處理要求等，學生在教師指導下完成。根據實驗室教學條件采用以一個或者半個班為單位，一般按4~6人一組，分工協力完成本組實驗，理論課主講教師與實驗指導教師共同指導，保證每個學生親自動手完成實驗。綜合性實驗是指實驗內容涉及專業課程綜合知識或與本課程相關課程知識的實驗。綜合實驗要求指導教師給定實驗目的要求、實驗條件及所學理論知識和基礎實驗操作技能，由學生自行設計實驗方案并加以實現；實驗過程中，學生自行根據實驗基本要求及目的制定實驗計劃，經老師同意后完成實驗。實驗指導教師根據學生實驗的需要，在實驗器材與藥品上配合完成學生完成綜合性實驗。開放性實驗主要針對學有能力、學有興趣的學生設置的針對性實驗項目。實驗主要依靠學生自主設計，在掌握基礎實驗、部分綜合實驗操作技能的前提下，進行自選項目的實驗，采取4~6人小組預約方式，實驗在指導教師的輔助下由學生自主完成。學院根據實驗項目需要給予不同程度的經費資助，實驗完成后由指導教師組織相關教師進行項目答辯，通過答辯后相關資料交由院部整理備案。
2.2開放性實驗教學管理體系開放性實驗單獨設課，指導教師單獨計算教學工作量，實驗課程由教學及科研經驗豐富的教師擔任，專職實驗教學人員輔助教學與指導，實現實驗室的全面開放或階段性開放。實驗前實驗小組人員必須掌握給排水專業實驗儀器的使用和操作技能，熟悉掌握實驗任務書、指導書及操作步驟，學生進行網上預約前，需由實驗指導教師核準實驗小組對實驗的準備工作后可進入預約系統，預約成功后按預約時間進入實驗室按實驗目的和要求完成實驗項目，實驗指導教師負責答疑和考查，實驗室專職教學人員負責監督實驗儀器設備的使用和操作指導。實驗完成后，實驗儀器設備需提交給實驗專職教師進行核查。實驗完成后將實驗報告提交給實驗指導教師審查，由實驗指導教師組織進行答辯，進行實驗成績評定，并將考核結果及存在的問題及時在實驗教學平臺網上公布。對實驗資料交由院部歸檔管理，學生隨時可以查閱實驗完成和考核結果。
2.3開放性實驗教學保障體系開放性實驗教學的順利進行，需要完善的保障體系支持。首先，教研室教師對本專業開放性實驗教學的順利開展大力支持，開放性實驗教學選擇科研經驗豐富、專業知識全面的的老師擔任，實驗室專職教師進行輔助，教研室教師集體進行開放性實驗教學評估，形成比較完善的開放性實驗教學指導和監督體系。其次。學院對于開放性實驗均給予經費支持，支持力度也在逐年增大；此外，本專業為湖南省特色建設專業，對實驗耗材有專用經費進行支持，可確保開放性實驗的順利完成。學校給水排水特色專業建設網站上建立了實驗教學網絡平臺，形成給排水開放性實驗室教學網絡輔助教學。再次，針對給排水開放性實驗教學的特點與需要，建立了靈活的實驗室教學管理制度，方便實驗的順利開展。針對教師重視理論課教學、忽視實驗教學的情況，經學院批準，制定了教師參與開放性實驗教學的工作量計算方法，規定理論課教師必須參與實驗課的教學與實驗室管理。
3學生工程設計能力的培養
給水排水工程專業具有實踐性強、工程應用背景濃厚的學科特點，學生除應掌握扎實的專業理論知識外，還需培養動手能力、團隊協作精神、工程實踐能力和專業理論知識應用能力，實現復合應用型人才的培養目標。鑒于CAD課程在給排水工程規劃設計中的重要性，在專業課教學中，調整了給排水CAD的教學大綱，在工程實踐性極強的《泵與泵站》、《給水排水管網系統》等課程的課程設計之前完成給排水CAD的教學，相關課程設計要求學生運用CAD設計軟件完成，初步鍛煉學生運用CAD軟件進行工程初步設計的能力。吸收專業知識掌握好、CAD軟件運用熟練的學生進入教研室老師組建的市政工程設計室參與老師橫向社會服務項目的完成。近年來，學生在教師負責的橫向課題如水資源規劃、給水工程專項規劃、排水工程專項規劃、給排水管道施工圖設計及給水廠初步設計等領域發揮重要作用。此外，每年教研室均組織給排水設計大賽，吸收設計能力強的學生進入設計室學習與工作，做到設計室向學生的開放。從實際結果看，進入設計室的學生在教師指導下，工作熱情積極，服從設計室管理與調配，工作中不計報酬，以鍛煉自身的工程設計能力為目的，其自身工程設計能力均有較大提高。
4開放性實驗教學存在的問題
本校給排水開放性實驗教學由于組織實施時間較短，實際運行中存在較多問題。由于開放性實驗具有獨立性、設計性及創造性等特點，在實驗過程中，指導教師只負責實驗方案的審查，實驗過程的指導。實踐證明，開放性實驗教學有助于地方高校應用型人才的培養。結合本校給排水工程開放性實驗室的運行，開放性實驗教學存在以下問題：
4.1重設計、輕實驗開放性實驗教學對提高給排水專業實驗教學及理論知識的提高具有重大意義。但多年形成的教學傳統短時間內仍難以改變。重社會服務項目、輕縱向科研的教學風格也使得學生更加注重自身工程設計的能力培養，學生對實驗項目不夠重視，認為實驗對其將來要從事的工作幫助不大，心理上的不重視也導致了開放性實驗實施的困難性。對此，學科帶頭人向學生強調了實驗的重要性和必要性，統一思想認識，調動學生的積極性。因此，開放性實驗教學的實施仍然需要較長一段時間的認知過程。
4.2經費投耗大開放性實驗教學勢必增加實驗器材及藥材的耗用量，加上原來實驗室器材基礎薄弱，先進的實驗設備少，這都給給排水開放性實驗的順利開展增加了難度。學院以“湖南省給水排水工程特色專業”和學校“應用型人才培養”的目標為契機，加速了給排水實驗室實驗儀器的更新，自行設計制作了部分實驗器材，并對實驗耗材進行統一管理，從各方面盡量做到節約。雖然目前有特色專業專項經費支持，但從長遠發展來看，仍面臨經費短缺現象，需要多方面拓展經費來源。
4.3實驗內容及組織難度大開放性實驗的目的在于提高給排水實驗教學的內容和層次，實驗內容注重學生理論知識的應用和綜合專業能力的培養，提高學生獨立解決問題和團結協作的能力。由于各種條件限制，開放性實驗的選題遇到較多困難。指導教師根據實驗室條件、專業研究熱點以及縱向科研項目在給水處理、污水處理及生態環境等方面給予選題指導，最大限度地豐富學生的選題范圍。同時，鼓勵學生結合自己的興趣，踴躍參加校級、省級大學生科技創新項目的申報和研究工作。由于開放性實驗的特殊屬性，實驗過程中耗材的增加、實驗儀器的損壞以及實驗時間的安排等因素均給開放性實驗的組織帶了了難度。
5結束語
1 土壤物理學課程的特點
土壤學研究主要分為土壤物理和土壤化學兩大類。土壤物理學是土壤學的一個分支，且研究歷史悠久。土壤是一種成分復雜發育于地球陸地表面能生長綠色植物的疏松多孔結構表層。土壤是由三相物質組成的復雜團聚體，土壤物理學則是研究組成土壤的三相物質（固相、液相、氣相）的物理運動規律。故土壤物理學廣泛涉及物理學、水力學、數學、空氣動力學等多學科基礎知識。土壤物理學的核心內容是土壤顆粒、土壤結構和土壤水的運動規律。
南京信息工程大學應用氣象學院是以氣象在各行業應用為研究領域的學院，其前身是農業氣象學。土壤作為大氣與地面接觸的重要環節，是物質交換和能量傳輸的重要載體，學好土壤物理學對應用氣象學專業的學生來說意義重大。農業微氣象是農業氣象的重要組成部分，土壤中水汽熱的組成對農業微氣象有著重要影響。總而言之，土壤物理學課程對應用氣象專業學生開展深入的基礎研究，明確物理過程有著不可或缺的作用[1-2]。
大田實驗是應用氣象等一些農業類專業必要的研究手段，作物在田間的生長離不開土壤，學習土壤物理學可以讓學生明確農田土壤質地、土壤類型、土壤干容重、土壤飽和導水率等基本土壤參數，這些參數在科技論文寫作中是基本的試驗地背景資料，當前很多科技論文不注重試驗地背景資料的介紹，尤其是一些中文期刊。實驗數據可重復，詳細可靠是一種最基本的科學態度，也是嚴謹科學態度的基礎。土壤物理學的課程的開展可以讓學生了解如何測定或者獲得土壤背景參數，為科技論文的寫作打下基礎[3-4]。
2 土壤物理學課程教學中存在的主要問題
目前我校應用氣象學院土壤物理學學時不足，現有的教學內容過于深奧，學生學習以氣象專業為主，土壤物理的深奧公式學生很難聽懂，也很難應用于實踐，這是我們應該改革的重要內容。
土壤物理學是一門實踐性很強的課程，由于種種原因，本課程只有理論講解，沒有實踐教學內容，在實踐教學的開展上困難重重。實驗器材短缺，雖然具備個別土壤物理學實驗的開展條件，但限于教學規定學校管理等方面原因，還是很難實施。實踐教學經費也基本沒有，實踐教學更是無從談起；土壤物理學實踐教學實驗應為小班教學，這樣才有利于提高實踐教學效果，但于此同時，教師的工作量也會加大。實踐教學應提供土壤物理學實驗場地，有足夠大的試驗臺給學生開展實驗。最后，實驗區土壤樣本少，最好能到其他地區多搜集一些土壤樣本，為學生實驗提供素材，有利于學生加深對土壤物理學課程的認識。
3 土壤學課程教學的變革措施
3.1 合理選取教學內容
針對應用氣象學專業特點，土壤物理學學時有限，所以要講授傳統土壤物理學上所有內容不現實，也沒有必要，故需要在教學過程中及時調整教學內容，突出應用氣象學領域相關的土壤物理學課程的特點和重點。
教學內容的選取主要有如下措施：首先，明確應用氣象學相關的土壤物理學重點內容，包括土壤物理學概念，土壤的粒徑組成，土壤的三相組成，土壤質地的分類及確定方法，土壤特征曲線等基本物理參數的概念，意義及測定方法。隨著技術的進步，測定方法有了哪些革新，可以提高效率。其次，土壤中的化學、微生物、溶質方面的知識是土壤化學方面的內容，但土壤溶質運移屬于土壤物理的范疇，這部分內容交給學生自學，自己查閱文獻，并能制作幻燈片講給其他同學。再次，加強實驗課的開展，實驗課對土壤物理這門課程尤為重要，通過土壤物理實驗，學生可以對理論知識更加了解，并能增強學生的動手能力，分析問題解決問題的能力，故需要在32學時中拿出8到10個學時開展土壤物理實驗教學，并合理安排實驗內容，如土壤質地類型的測定實驗，土壤水分測定實驗，土壤容重、飽和導水率試實驗等要重點開展。通過以上理論教學內容的優化和實踐課程選取的結合，充分調動學生積極性，保證了土壤物理學課程基本理論的講授和鞏固，提高了學生的動手能力。
3.2 選取合理的教學方法
教學內容的優化是課程的靈魂，教學方法的選取則是教學內容能否發揮其教學效果的關鍵。針對應用氣象類專業土壤物理學課程特點，重點集中在土壤基本的物理參數，水、氣、熱的轉化上，在這些部分要多與專業結合起來講授，學生更喜歡學習與自己專業密切相關的課程，這與他們今后的就業或科研緊密結合。土壤物理學有許多的假設，講這些假設的緣由一一講來學生可能興趣不大，但實際生活中土壤物理的應用有很多，如常說的反濾層在花盆中的應用，將反濾層的設置，基本原理，用途給學生講清楚，學生們還是很愛聽講的，與實踐相結合也是課堂教學的一個趨勢。最好的教學方法就是理論聯系實際，將理論問題與實際問題結合起來更能吸引學生，讓學生在喜聞樂見中掌握復雜的理論知識，如果能將一些涉及土壤物理的小實驗搬到課堂上，相信學生會更喜愛這門課程。
教學過程中不僅要將理論知識講好，還要結合課堂效果來適當引入學生感興趣的內容，激發學生的學習興趣，提升課堂講授的效果。例如，講一段理論知識后要引入現在科研中存在的問題，如果在學術論文材料中的實驗部分中涉及到土壤部分，一定要介紹土壤的參數，這是一直科學嚴謹的表現，這樣學生才會集中注意力。很多同學還不清楚如何查閱參考資料，可以適當的給同學們介紹一下各個著名數據庫的使用，為他們今后的發展提供一些幫助。
除了以上一些方法，還應該多提問，讓學生進行適當的思考，如果不能當場回答則可以作為課后作業，讓學生自己去找答案，下一次課讓學生將自己找到的答案介紹給所有的同學聽，這樣不僅可以充分調動學生積極性，而且又能熟練掌握理論知識，鍛煉學生們查閱文獻，言語表達能力。總之，所有的新穎的教學方法都是為了將枯燥的知識順利的教授傳遞給學生，避免死記硬背，這樣學生才會激發興趣，學習才會有主動性。
3.3 課程考查方式的改革
以前課程基本是考試，包括名詞解釋、選擇、簡答、計算或論述，隨著教學的深入，對于應用氣象系的學生來說，土壤物理學并非主干課程，最終的考核除了平時成績外，實驗部分可以用實驗報告的形式來完成，學生通過親自操作，將實驗步驟，注意事項弄清楚，并能發現問題，提出解決方案，這是最理想的狀態；課堂講授部分可以讓學生選取自己最感興趣的部分，去查閱文獻，制作幻燈片，在老師的指導下給大家做一個簡短的交流，將自己的看法和想法展示給大家，不僅可以掌握知識，又鍛煉了學生的能力。
