水利与土木工程学院 2010 年“URP”计划指南
项目一：水泥土冻融后抗剪强度变化研究
郝仕玲 副教授
一、项目概况
冻融破坏是指在水饱和或潮湿的状态下，由于温度的正负变化，土体内部
的孔隙水结冰膨胀、溶解松弛产生的疲劳应力，造成土壤抗剪强度降低的破坏现
象。我国冻融侵蚀面积 125 万 km2。
将试验土样分两组按一定密度和一定含水量装入试样盒进行试验,通过实
验研究总结出同种土质不同含水量、不同试验条件下的冻胀系数和融沉系数等有
关冻融的指标.通过实验不同含水量不同配比，研究土体冻融指标的相关因素,土
体的冻融是一个动态变化的过程.进行冻融侵蚀评价时,要充分考虑土质和土壤本
身的含水量及冻融过程中的水分补给、环境变化等因素。
二、实施计划及方案
1）由于本项目名称指明的是学生科研的范围，学生在参加 URP 计划后，即
开始检索国内外有关文献文献，通过系统分析，结合实验室的实验条件，再确定
其研究具体的内容，使学生体验科研立项的工作过程 。该环节着重培养学生文
献查阅和学习的能力。
2）学生在参加 URP 计划的 2 个月左右上交一份开题报告，内容包括：国内
目前研究动态、实验方案、实施计划等。该环节着重培养学生社会调查能力，该
环节着重培养学生社会调查能力，完成相关调查报告。
3）由指导教师组织项目研究的有关人员对开题报告进行评审，提出评审意
见，并听取学生的陈述。学生在与指导教师及有关人员讨论后，对开题报告进一
步完善。
4）学生按项目研究实施计划开展研究工作。
5）学生在参加 URP 计划 6 个月左右提交中期总结报告，内容包括：研究进
展情况分析、存在问题和解决方案等。该环节着重培养学生创新思维能力。
6）研究期满，学生填写的水利与土木工程学院 URP 计划实施情况考核表，
提交书面研究报告，并向考核小组汇报有关情况。利用课堂所学知识，整理实验
结果，编写研究报告，
7）指导教师评价学生在参加 URP 计划过程中的合作能力、思维能力、动手
能力、独立工作能力、工作态度等方面的综合表现，整理有关档案资
料，上交学校有关部门备案。。
三、项目实施的基础和条件
1. 指导教师从事该方面研究多年，有一定的研究基础，熟悉相关研究内容；
2、实验条件
学生可在中国农业大学土力学实验室进行实验。土力学实验室 2004 年 6 月
被列为学校振兴计划建设项目，学校对该实验室投资 40 万元，目前实验室 80%
设备得到更新，实验室已具备土力学的常规实验条件。
四、学生提交的成果
1. 开题报告
2. 中期总结报告
3. 提交研究报告 1 份
4．在国内正式刊物发表论文 1 篇
项目二：风力机调向过程扭矩自平衡齿轮
传动装置可行性验证
刘竹青 副教授
一、项目概况
风力机直接致热效率要高于风能通过其他形式致热的效率，研究风力致热机
有着重要意义。水平轴风力机风轮的运动方式是两种运动的合成，其一为风轮绕
自身轴的旋转，称为相对运动，此运动的主要功能是将风能转化为风轮的旋转机
械能；其二为风轮及机舱作为整体在塔架的支撑下，绕中心轴旋转，称为牵连运
动，此运动的主要功能是调向，使得风轮尽可能正对着风吹来的方向。相对运动
与牵连运动混合运行是一种比较复杂的运动形式。在水平轴风力发电机中，牵连
运动主要是通过一对内啮合圆柱齿轮来实现的。而对于风力致热机来讲，它的能
量传递过程与风力发电机不同。风力发电机是将风能先转换为旋转机械能，然后
由机械能转化为电能。风力致热机是将风能先转换为旋转机械能，然后由机械能
转换为热能。由于风力发电机组的发电机部分一般放置在塔架顶端，所以机组不
需要向地面传递扭矩。风力致热机的发热装置放置在地面上，因而需要将风轮的
旋转机械能通过换向器（一对圆锥齿轮机构）和一根竖轴配合将扭矩传递到地面。
另外一个不同之处在于风力发电机机舱旋转所绕的中心轴是静止不动的，而风力
致热机机舱旋转所绕的中心轴是一根动轴。这一点不同，导致原来风力发电机上
的内啮合圆柱齿轮调向装置在风力致热机上无法奏效。
在风力致热机塔架上方的换向器是由一对圆锥齿轮构成的，一对圆锥齿轮能
够达到向下传递动力的目的，但是无法同时解决风轮调向的问题。因为风力致热
机所带负载相对于调向尾翼所受到的风力而言，无疑是巨大的。那么此时由于圆
锥齿轮的特性所致，尾翼、机舱、风轮整体将会出现在塔架上方绕竖轴空转的现
象，这将无法向下传递动力。
为了解决上述问题，有学者提出了一种新的风力机调向过程扭矩自平衡齿轮传动
机构设想，但目前尚未得到实际验证。本项目旨在通过实际验证风力机调向过程
扭矩自平衡装置的可行性，来解决风力致热机研制过程中的技术难点。也希望能
从中积累一定的实际操作经验，为以后的研究打下好的基础。
具体研究内容和要求如下：
1、学习并掌握关于风力致热机设计及其运行方式的基本知识。
2、学习并掌握关于齿轮箱机构的计算、设计、安装、传动等基本知识。
3、设计齿轮箱传动机构，绘制装置的 autocad 图形。
4、 购买、加工所设计的自平衡装置然后进行试验台的搭建。
按照要求做试验，验证。
二、实施计划及方案
（1）2010 年 04 月至 05 月
查阅国内外相关的在动力传递过程中扭矩自平衡齿轮传动装置文献资料，
重点研读在风力机设计领域相关的文献资料，撰写文献综述报告。培养学生科研
文献查阅、收集以及归纳整理与分析总结的能力，进行写作训练，完成文献综
述 1 篇。
（2）2010 年 06 月至 08 月
学习并掌握关于齿轮箱等相关机械结构的计算、设计、安装、运行知，并
在此基础上进行机械制图。
（3）2010 年 09 月至 11 月
根据设计方案，购买、加工所需要的机械部件、材料设备。
（4）2010 年 12 月至 02 月
在水利与土木工程学院公共实验大厅进行试验机构的搭建并做试验，对该
装置的可行性进行实际的、深入的分析。并鼓励学生在试验分析的基础上对装置
结构进行进一步的改进或者优化。培养学生创新性思维以及观察、分析和动手能
力。
（5）2010 年 03 月至 04 月
撰写学术论文 1 篇。培养学生的综合分析和科研论文撰写能力。
三、项目实施的基础和条件
该项目涉及范围主要是一些机械传动设计和一定的流体机械知识。申请者所
在的水利与土木工程学院拥有流体机械及工程实验室、风力机测试设备等，可为
本项目的开展提供有力保障。申请者在流体机械流动理论、机械设计等方面有相
应的知识背景和科研经历，已经积累了大量的相关研究和试验资料，并与该研究
领域的国内外研究机构有广泛的学术交流和合作关系。申请者先后参与完成了国
家自然科学基金等十余项科研项目的研究工作，具备了开展本项目需要的流体机
械理论以及机械传动设计的知识。
综上表明，项目实施的条件以及关键设备已经基本具备，可以顺利实施。
四、学生提交的成果
1.撰写相关的文献综述报告1篇；
2.详尽的齿轮传动装置计算分析结果；
3.完善的扭矩自平衡机构试验研究报告1份；
4.完成科技论文 1 篇。
项目三：太阳能光伏电驱动除湿机性能研究
袁小艳 副教授
一、项目概况
长江以南如湖北、四川是我国的主要鲜烟叶生产基地。其晾制期在 8-10 月
秋季，当地气候为雨季偏多。对烟叶晾晒而言不利，主要制约因素则是低温潮
湿天气带来的湿度过大，排湿困难导致的烟叶霉烂。在晾制过程中，烟叶外冠
发生明显变化的同时，烟叶内也进行着与烟叶品质密切相关的一系列复杂的生
理生化反应，并且烟叶逐渐失水干燥。据此将晾制过程划分为凋萎期、变黄期、
变褐期和干筋期四个时期。在晾制的不同时期，通过调控晾房内的温度、湿度
条件到适宜的范围内，即使得晾房内相对湿度在凋萎期保持在 75%～80%；在
变黄期、变褐期保持 70%～75%；在干筋期保持在 40%～50%，促进有利于烟
叶优良品质形成的一系列复杂的生理生化反应发生，以获得满意的品质。根据
历年的气候条件分析，若能在低温高湿天气里有效的降低晾房内的湿度，保持
烟叶处于一个失水干燥状态中，则能极大的减少霉烂烟叶的比例。
考虑采用蒸汽压缩制冷除湿机，可以满足调控要求。由于晾晒房在海拔 800
米，零星分布，国家电网投入过大，除湿机无法利用主力电网电力驱动工作。
因此考虑采用太阳能光电驱动除湿机工作，阴雨天要求有足够的太阳能蓄电满
足连续 6 天阴天工作，每天工作 3 小时合计 18 小时运行的技术指标。
在整机投入测试基地工作之前，需要在实验室测试光电转换效率及蓄电池
的蓄电能力，根据测试数据合理匹配太阳光光电板与蓄电池，包括控制器、
逆变器性能监测。提出合理改进方案。
二、实施计划及方案
1. 2010 年 5-7 月，收集太阳能光电理论与设备性能资料，配合设备公司搭建测
试实验台。
要求对目前中外太阳能光伏发电状况及除湿机原理与性能进行文献收集，
要求能收集查阅 20 篇中文文献，10 篇英文文献；翻译典型英文文献 5 篇以
上，字数不少于 4 万字
初步调试并进行监测，获得技术方案的初步数据
2. 2010 年 8-10 月 太阳能光电效率与除湿性能监测，包括太阳能辐射值、太
阳能光电板发电运行数据、蓄电性能、蓄电池带动除湿机工作性能监测与分
析，除湿量与能耗分析
3. 2010 年 11-2010 年 4 月 分析测试数据，撰写分析报告
要求学生能对上述数据作出 3 阶段分析报告，据此作为考核原则
三、项目实施的基础和条件
目前已与湖北烟叶科研所签订项目内容的技术服务合同，可提供试验基地。有相
关太阳能光电公司及除湿机设备厂提供设备供研究使用，并有意向在 2010 年 5
月-7 月搭建预研相关试验台。
项目负责人对除湿机有深入了解，也有配套实验场地
四、学生提交的成果
1.文献收集，要求能收集查阅 20 篇中文文献，10 篇英文文献；翻译典型英文
文献 5 篇以上，字数不少于 3 万字
2. 测试获得技术方案的数据与分析报告
3.总结报告一份
项目四：中空阳光板抗冲击性能数值模拟
王宏志 副教授
一、项目概况
背景:
温室结构中常用的阳光板是薄壁构件，腔体形式多样。承载能力较好，有
很好的透光性能。关于结构的性能研究上，对冲击荷载作用下的防护能力研究
存在不足。在教学实践发现，学生在学习构件时通常把更多的精力放在构件的
计算上，而对覆盖材料的知识掌握不够，尤其是体现在对构造的忽视，对课程
的学习变成了工程计算训练课程，脱离工程训练的本意――即利用所学基础以
致用。
鉴于以上问题，本人计划申请该题目作为教学和课程设计的辅助环节，把
课上及教学大纲中没有具体要求的阳光板抗冲击性能问题作为重点，让学生自
己动手建模，把常见的阳光板在不同受力形式下的内力用数值方法模拟出来，
以便理解结构设计中的不足和今后的教学中对阳光板工作机理有感性认识，对
板件受力有定性的理解。
基本内容概况：
有限元现在已经是常用的力学求解方法，本课题计划使用同学们熟悉的有
限元软件 ANSYS 为平台进行数值模拟，对常见形式的阳光板进行动力分析，
得到板件的受冲击作用下结构的响应。比较现行规范中的假设和实际板件中受
力的不同，了解阳光板在抗冰雹等冲击荷载时的工作原理。对其布置方式等因
素进行分析，弥补现行教学中对该部分内容论述中的不足，提高学生对构造的
重要性的认识和确定构造受力的复杂性的认识。
二、实施计划及方案
计划步骤和方案：
1、首先熟悉 ANSYS 软件的前、后处理器的工作方法并学会使用壳单元和实体
单元建立阳光板模型。可以训练学生对阳光板结构在动力荷载作用下结构响
应有所认识。
2、学习基于 ANSYS 的 APDL 二次开发语言并掌握二次开发技术，用参数建立
常见规格阳光板模型。这部分可以培养学生的编程能力，对开发学生的自学
和创新能力培养有很大帮助。
3、通过软件后处理器读取有限元计算的阳光板动态内力结果。再结合设计规范
的静力设计方法进行比较分析。这部分工作需要对规范进行深入理解，可以
提高学生的应用能力，促进工程问题与力学理论的结合。
考核办法：
对应于以上的步骤分别有以下的考核办法：
1、编程建模型，使用参数化的程序建立常用的有限元模型，计算后获得阳光板
板件内力。
2、指出现行规阳光板计算中的动力问题考虑不足造成潜在威胁，也为教学提供
量化的指标。
3、编制设计程序。
最终要递交一个基于 ANSYS 平台的程序的阳光板受力模型，给出对现行阳光板
计算方法的补充论证。
三、项目实施的基础和条件
项目基础和条件：
1、学生已经掌握基本的有限元的知识，已经能够运用 ANSYS 软件的基本功能。
可以在研究生《工程分析软件应用》课程中进一步深造有关软件的知识。
2、计算机的配备完全可以解决该项目中的问题。
3、指导教师有过多年应用 ANSYS 等有限元软件及其二次开发的经验。
4、一些思路已经在往界学生的教学中有过尝试。
四、学生提交的成果
递交一个基于 ANSYS 平台的程序的常见阳光板建模程序。撰写科研报告。论证
对现行阳光板设计方法中动力问题带来的影响。
项目五：北京平原区地下水天然防污性能
及污染风险性评价
黄冠华 教授
一、项目概况
随着工业化进程的加快以及城市垃圾堆放问题的加剧，导致地下水污染问
题日趋严重。国外水文地质学家在 20 世纪 70 年代就开始了地下水脆弱性的研
究。从 80 年代后期开始，欧美国家陆续开展了地下水脆弱性调查评价与编图。
目前，DRASTIC 模型是国际上用于地下水天然防污性能评价方面较为成熟的
工具。北京平原区地下水是居民的主要供水水源，因此对浅层地下水防污性能
的评价显得至关重要。
本研究在借鉴国内外研究经验的基础上，深入系统地对北京平原区地形、
地貌、地质及水文地质条件进行了解，初步掌握北京平原区地下水天然防污性
能的各项指标，并在此基础上采用 DRASTIC 模型对北京平原区地下水进行天
然防污性能评价，并通过叠加人类活动等影响因素，提出地下水污染风险性的
量化等级。并依据地下水污染风险等级及防污性能的不同，提出科学合理的保
护措施。
二、实施计划及方案
第一阶段（10 年 6 月初-10 年 8 月初）：引导学生开展文献阅读工作。老师
会有针对性地对学生进行阅读指导，主要锻炼学生的主动思考及中英文文献总结
归纳能力。同时指导学生学习数据整理分析所需要的 ArcGIS 软件。本阶段争取
使学生对地下水的风险评价方法和过程有深入了解，结合已阅读文献，提出自己
的想法和认识，将采用提交文献综述报告的形式对学生完成情况进行考核。
第二阶段（10 年 8 月初-10 年 9 月中旬）：图形数字化阶段。本阶段主要进
行一些基础图件的收集和整理，同时结合上阶段学习的 ArcGIS 知识，独立完成
部分图件的数字化工作，建立后续分析所需要的数据库，并完成部分计算工作。
主要培养学生实际操作及自主创新的能力。将采用提交数字化图件的形式对学生
进行考核。
第三阶段（10 年 9 月中旬-11 年 1 月中旬）：数据计算阶段。对上阶段整理
的数据及图件进行必要的分析，并采用 DRASTIC 方法进行地下水天然防污性能
评价。并在此基础上结合地下水开采利用现状和地区排污强度等人类活动影响因
素进一步对地下水进行风险性评价。主要培养学生科学思维能力，将采用提交分
析报告的方式对学生的学习情况进行考核。
第四阶段（11 年 1 月中下旬）：学生进行科研报告整理，老师进行批改，完成
科研项目。
三、项目实施的基础和条件
1. 本项目组已具备开展此项研究的各项条件，并配有高性能计算机。
2. 本项目组已阅读大量国内外相关文献，对地下水风险性评价方面具有一
定了解。项目组中多名硕、博士生对于此领域具有较深入的认识，并能熟练操作
所需要的软件。
3. 本项目获水利部公益性项目（200901083）资助。
四、学生提交的成果
学生综合每个培养阶段对学生的具体要求，提交文献综述，数字化图件及
评价报告，整个过程由老师进行指导和监督，最终由学生提交以项目名称为题的
总结报告一份，在此报告中学生要对整个地下水风险评价进行总结和分析，提出
未来研究展望和可能存在的问题。同时提交部分数字化图件及期刊论文初稿一份。
项目六：宏观弥散试验（MADE）数值模拟
黄权中 副研究员
一、项目概况
为了对污染物(溶质)在大尺度的多孔介质中的迁移过程有一个全面的了解，
Boggs 等(1992) 、Zheng 等(2007)先后在美国密西西比州东北部的哥伦布空军基
地 开 展 了 一 系 列 的 野 外 实 验 ， 即 宏 观 弥 散 试 验 (Macrodispersion
Experimen-MADE)。MADE 试验点在含水层的极端的非均质性、地下水流场在
空间上的大尺度变异性和对含水层水力传导度的广泛的测定等方面具有鲜明的
特色。MADE 试验点含水层为非承压的冲积含水层，是由强透水层和弱透水层
不规则的组合而成的，其中强透水层以松散的砂砾介质为主，而弱透水层是以粉
粒和粘粒沉积物为主。含水层平均厚度大约为 11m，水流方向大致为由南向北。
试验展开期间，水位季节性波动的幅度为 2~3m，导致饱和含水层的厚度有
20%~30%的变化，浅层含水层的水位随季节的周期变化也表现出一定程度的波
动。浅层含水层的平均水力梯度为 ，观测表明水力梯度的变化与水位变化
的相关性并不明显，即水力梯度没有表现出明显的随季节变化而变化的趋势。
目前，包括 ADE 模型、MIM 模型、CTRW 模型和 FADE 模型等在内的许
多模型都被应用于 MADE 试验资料的模拟中，但都还没有取得较好的模拟效果。
本项目将结合 MODFLOW 软件、MT3DMS 软件及自行开发的 FADEMain 软件
对 MADE 试验资料进行模拟，探讨数学模型在具有强非均质特性的介质中的适
应性及应用范围，分析介质的非均质特征参数与溶质宏观运移参数之间的定量关
系。研究成果对推动和促进多孔介质溶质迁移理论的研究具有重要的科学意义，
对地下水环境的保护和污染的治理具有一定实用价值。
二、实施计划及方案
第一阶段（2010 年 6 月初-2010 年 8 月初）：引导学生开展文献阅读工作。
本领域的文献大部分为英文文献，老师会有针对性地对学生进行阅读指导，主要
锻炼学生的主动思考及英文文献总结归纳能力。同时指导学生学习数值模拟所需
要的 MODFLOW、MT3DMS 及自行开发的 FADEMain 软件。
第二阶段（2010 年 8 月初-2010 年 12 月中旬）：数值模拟准备阶段。本阶
段主要进行对 MADE 试验数据的初步整理，挑选出数值模拟所需要的参数并初
步制定数值模拟实验方案，指导学生学会熟练操作模拟所需要的软件。主要培养
学生独立思考问题及自主创新的能力。将采用提交数值模拟实验方案报告的形式
对学生进行考核。
第三阶段（2010 年 12 月中旬-2011 年 4 月中旬）：数值模拟阶段。依据已
确定的数值实验方案开展数值模拟研究，并与实测数据进行对比分析。主要培养
学生实际操作、灵活应变等动手能力，将采用提交数据分析报告的方式对学生的
学习情况进行考核。
第四阶段（2011 年 4 月中旬-2011 年 6 月）：学生进行科研报告整理，老师
进行批改，完成科研项目。
三、项目实施的基础和条件
1. 本项目组已具备开展此数值模拟研究的各项条件。配有高性能计算机，
具有 MODFLOW、MT3DMS 及软件的 FADEMain 使用权。
2. 本项目组已阅读大量国内外相关文献，对溶质不规则迁移研究方面具有
一定了解。项目组中多名博士生从事溶质不规则迁移的数值模拟研究，能熟练操
作所需要的数值模拟软件，已在国际期刊发表多篇学术论文，对于此领域具有较
深入的认识。
3. 本项目获中国农业大学科研启动基金项目的资助。
四、学生提交的成果
学生综合每个培养阶段对学生的具体要求，提交文献综述，数值模拟设计方
案及数据统计分析报告，整个过程由老师进行指导和监督，最终由学生提交以项
目名称为题的总结报告一份，格式为本科生毕业论文格式，在此论文中学生要对
整个数值实验进行总结和分析，提出未来研究展望和可能存在的问题。
项目七：农用风机的三维造型及流场分析拟
丁涛 副教授
一、项目概况
伴随着我国设施农业的迅猛发展，我国农用通风设备的生产也得到了飞速发
展，许多以前生产工业用通风机的企业纷纷转产温室和畜禽舍中使用的大型轴流
墙排式风机，许多中小企业也加入到农用通风设备生产制造的大军中来，农用通
风设备的生产和制造成为我国一个新兴行业。结合农业部重点实验室的风室检测
设备以及农用风机的检测标准。首先采用测量的方式对农用风机进行木模图的测
绘，得到实验测试的数据后，利用三维造型软件进行三维造型，然后利用计算软
件对其进行模拟计算。
农用风机大多采用低压、大流量的轴流风机。但是这种轴流风机会出现效率
低的现象。本项目中，学生根据所掌握的流体力学的知识和流体机械原理的知识，
首先利用三维造型软件（Pro/E 软件）对 48HS3P1H 型风机进行三维造型，并形
成风机的三维造型图。然后对造型进行网格划分，最后用 Fluent 软件对流场进行
计算。并将分析结果与实验测量结果进行比较，以提出对风机性能的改进方法。
二、实施计划及方案
首先，学生要掌握如何准确的对风机叶片进行测量，通过这一环节的训练，
可以培养学生动手实验的能力，以及对实验仪器的分析使用能力。
其次，学生要三维造型软件将农用风机的造型完成。对这一环节要求学生不
但要知道木模图的绘制方法，还要掌握三维造型软件的使用方法。
最后，学生利用 Fluent 软件对风机流场进行模拟分析计算，并将计算结果与
实际测量结果进行比较，以提出对风机性能的改进方法。
三、项目实施的基础和条件
风室测量实验台是农业部重点开放实验室的农用风机检测设备,现已建成。前
期进行了大量的实验测试工作，具有丰富的实验数据。学生此时已经完成了《流
体力学》、《流体机械原理》课程的学习，具备了专业基础知识，同时计算机和模
拟软件也具备。可以顺利完成 URP 项目的内容。
四、学生提交的成果
4. URP 项目开题报告。
5. URP 项目中期总结报告。
3. URP 项目结题论文。
项目八：侧面角焊缝连接工作机理数值模拟
剧锦三 教授
一、项目概况
背景:
钢结构课程中讲授的基本构件都是薄壁构件，连接形式多样，设计内容烦杂，
对于构件的连接往往有多重条件限制，在学习和课程设计中常出现学生不能很好
地理解规范中的连接构造问题。比如构件的连接中，通常有焊缝和螺栓连接形式。
通过教学实践发现，学生在学习构件时通常把更多的精力放在构件的计算上，而
对把握全局能力不够，尤其是体现在对构造的忽视，对《钢结构》课程的学习变
成了工程计算训练课程，严重脱离工程训练的本意――即利用所学基础以致用。
鉴于以上问题，本人计划申请该题目作为教学和课程设计的辅助环节，把课
上及教学大纲中没有具体要求的侧面角焊缝在拉力作用下受力问题作为重点，让
学生自己动手建模，把常见的焊缝的受力形式用数值方法模拟出来，以便理解钢
结构教材中论述的不足和今后的教学中对侧面角焊缝工作机理有感性认识，对局
部受力集中有定量的理解。
基本内容概况：
有限元现在已经是常用的力学求解方法，本课题计划使用同学们熟悉的有限
元软件 ANSYS 为平台进行数值模拟，对常见形式的侧面角焊缝进行受力分析，
得到焊缝连接中焊缝及其所连接板件的受力特点。比较现行规范中的假设和实际
焊缝中受力的不同，了解侧面角焊缝工作原理、布置构造等因素对连接刚度的影
响，弥补现行教学大纲中对该部分内容论述中的不足，提高学生对构造的重要性
的认识和确定构造受力的复杂性的认识。
二、实施计划及方案
计划步骤和方案：
4、首先熟悉 ANSYS 软件的前、后处理器的工作方法并学会使用壳单元和实体
单元建立侧面角焊缝模型。可以训练学生对焊缝构造的传力途径的认识。
5、学习基于 ANSYS 的 APDL 二次开发语言并掌握二次开发技术，用参数建立
常见侧面角焊缝连接的模型。这部分可以培养学生的编程能力，对开发学生
的自学和创新能力培养有很大帮助。
6、通过软件后处理器读取有限元计算的构件内力结果。再结合设计规范的内力
结果进行比较分析，得到现行规范的不足之处。这部分工作需要对规范进行
深入理解，可以提高学生的应用能力，促进工程问题与力学理论的结合。
考核办法：
对应于以上的步骤分别有以下的考核办法：
1、编程建模型，使用参数化的程序建立常用的有限元模型，计算后获得焊缝及
板件内力。
2、指出现行规范焊缝连接计算中对孔洞设计中的部分的假设的合理性。为教学
提供量化的指标。
3、编制设计程序。
最终要递交一个基于 ANSYS 平台的程序的侧面角焊缝受力模型，给出对现行规
范中侧面角焊缝计算方法的分析和论证。
三、项目实施的基础和条件
1、学生已经掌握基本的有限元的知识，已经能够运用 ANSYS 软件的基本功能。
可以在申请人所授《研究生工程分析软件应用》课程中进一步深造有关软件的知
识。
2、计算机的配备完全可以解决该项目中的问题。
3、指导教师有过多年应用 ANSYS 等有限元软件及其二次开发的经验。
4、一些思路已经在往界学生的教学中有过尝试。
四、学生提交的成果
递交一个基于 ANSYS 平台的程序的常见承压型螺栓连接建模程序。撰写科
研报告，汇报现行规范承压型连接的分析结果，论证对现行规范承压型螺栓连接
设计方法的冗余度。
项目九：轴流泵装置的三维造型及流动数值模拟
黎耀军 讲师
一、项目概况
轴流泵属于低扬程、大流量的泵型，在农田灌溉、防洪排涝、城市给排水和
跨流域调水等领域应用广泛。随着工农业生产发展和科学技术的进步，我国泵站
工程得到了巨大发展，目前全国拥有各类型泵站 50 多万台，总装机容量达 7000
余万 kW，这些泵站工程的建设，在发展工农业生产和保证人民生命财产安全等
方面发挥了巨大作用。
近年，为了满足节能减排的要求，工农业生产领域对轴流泵效率及机组运行
的安全、稳定性，提出了更高的要求。深入研究轴流泵装置内部流动结构，对高
性能轴流泵设计开发具有重要意义。由于离心力和科氏力的影响，轴流泵内部流
场极其复杂，常伴有流动分离、二次流和尾迹流等，工程中对其进行实验研究非
常困难。随着高速、大容量计算机的相继出现以及 CFD 技术的发展，泵内部流
动的数值模拟得到了巨大进步，其可靠性、准确性和计算效率得到了很大提高，
呈现了采用 CFD 方法进行“数值试验”的现实前景，数值模拟技术已成为分析泵
内流特征的重要手段。
本项目拟采用雷诺平均 N-S 方法，对轴流泵装置内流动进行数值模拟，观察、
分析泵内流动结构，预测装置的能量特性，以期建立较准确预测轴流泵内部流动
特性的方法，揭示其内部流动特征，为轴流泵水力优化设计及泵站建设和运行提
供参考。
研究内容主要包括以下三个方面：
1、建立轴流泵装置内流动模拟的模型
2、不同流量工况条件下，泵内流动特性的数值计算和泵能量特性预测
3、不同轮缘间隙尺寸对轴流泵装置内流特性及外特性的影响
二、实施计划及方案
1、引导学生开展文献阅读。指导教师将有针对性地对学生进行阅读指导，
主要锻炼学生的主动思考及英文文献总结归纳能力。同时指导学生学习数值模拟
所需要的 UG、GAMBIT 和 FLUENT 等软件。本阶段争取在数值模拟工作开始
前使学生流体机械内部流动数值模拟过程有初步了解，结合已阅读文献，提出自
己的想法和认识，将采用提交文献综述报告的形式对学生完成情况进行考核。
2、数值模拟准备阶段。本阶段主要进行数值模拟前的软件学习，实体造型、
网格处理及初始边界条件的设定等，学生在老师的指导下，熟悉包含转动部件的
流动模拟方法，初步制定数值模拟实验方案，学会熟练操作模拟所需要的软件。
主要培养学生独立思考问题及自主创新的能力。将采用提交数值模拟实验方案报
告的形式对学生进行考核。
3、数值模拟阶段。依据已确定的数值实验方案开展数值模拟研究，完成典
型工况下泵内流场的定常数值计算，获得压力、速度等流动参数的分布规律，进
一步进行水泵外特性预测，绘制能量特性曲线。通过与现有试验数据的比较，分
析工况变化对泵特性的影响，提出优化水力设计的建议。主要培养学生独立思考、
实际操作、灵活应变等能力，将采用提交数据分析报告的方式对学生的学习情况
进行考核。
4、学生进行研究报告整理，指导教师进行批改，完成科研项目。
三、项目实施的基础和条件
申请者参与了国家自然科学基金项目“大型水轮机组水力激振问题的动力学
特性研究”等课题的研究工作，熟悉水力机械内部流动分析方法，具有水泵内流
分析的研究经验。
项目组已具备开展此数值模拟研究的各项条件。配有高性能计算机，具有
UG、GAMBIT 及 FLUENT 等软件的使用权。申请者拥有轴流泵水力模型及泵装
置的水力设计结果，为本项目的研究提供了基础。
本项目获教育部博士点基金项目（20090008120032）资助。
四、学生提交的成果
1、课题调研、文献综述报告；
2、获得轴流泵不同工况条件下，泵内压力、速度等流动变量的分布特性；
3、获得轴流泵能量性能曲线；
4、提交包含上述研究成果的总结报告。
项目十：地下水污染物运移的试验和模拟
毛晓敏 副教授
一、项目概况
由于农药化肥的大量实施、污染物的不合理排放，世界范围内大量的地表和
地下水源遭受污染。在我国伴随着经济的迅速崛起，水资源的污染问题更为突出，
给本来严峻的水资源短缺问题雪上加霜，并且带来了大量生态环境问题，严重影
响了人们生活质量的提高。地下水是我国的重要水源，然而地下水更新周期长，
自净能力弱，且隐藏于地下，一旦发生污染很难治理。
了解污染物在地下水中的运移规律，可以为地下水中污染物的风险预报和工
程治理提供依据。进行地下水中污染物运移的室内土柱试验，可以排除地下水大
范围上空间变异性的影响，较有针对性的了解污染物在饱和含水层中的运移以及
伴随的物理化学和生物反应。这种试验和研究成果可以为进一步进行野外试验和
数值模拟奠定基础。
土壤层（包气带）是连接地表水和地下水的纽带，土壤水分入渗是污染物由地表
进入地下水的主要途径。进行渠道渗漏试验，可以了解地表水进入土壤并产生深
层渗漏的基本规律，有助于深刻认识地下水接受来自地表和土壤污染的强度和过
程。
随着计算机技术的提高和数值计算方法的发展，利用数值模拟方法研究预测
污染物在地下水中的运移规律成为趋势。在提供了可靠的地下水和溶质运移参数
的前提下，此方法可以较为准确的模拟出污染物的迁移途径。从而为相应的污染
物风险预报和实施有效的污染物处理工艺设计提供条件。
综上，本研究拟针对典型污染物进行室内土柱和渠道渗漏的室内试验，并在
此基础上进行特定区域地下水污染物运移的三维数值模拟。通过本研究，让学生
掌握污染物运移研究的基本方法，并为评估地下水中污染物的运移规律提供理论
依据。
二、实施计划及方案
本研究拟通过试验和模拟相结合的方法，带领学生学习领会如何对污染物在
地下水中的运移规律进行试验和机理研究，具体计划和方案如下：
（1） 进行典型污染物室内饱和土柱垂向一维试验。测定污染物及作为对照
的保守性物质在土柱中的浓度穿透曲线，分析污染物在土柱中发生的
吸附反应并求出污染物运移的迟滞因子、弥散系数的参数。进一步进
行一维污染物土柱运移的数值模拟。
（2） 进行渠道渗漏的室内试验，对渠道渗漏强度、湿润锋行进进行观测，
了解地表水经包气带向地下水运动的规律，为进一步掌握地表水的污
染进入地下水的途径和规律奠定基础。
（3） 对典型地区地下水中污染物运移情况进行 3 维数值模拟和情景分析。
首先引导学生熟悉数学模型的基本原理，了解常用的数值模拟软件并
引导学生应用软件进行模拟计算。并学习如何对模拟结果进行分析解
释和将分析结果应用于实际。
撰写研究报告。进一步培养学生总结科研成果、撰写科研论文的能力。
三、项目实施的基础和条件
本项目申请人多年来主要从事水文水资源的科研工作，在数值模拟方面具有
深厚功底，已经积累了地下水污染物试验和数值模拟方面的研究经验和科研成果。
通过这些研究工作，本申请人对项目申请的研究重点、难点有清晰的认识，可较
好地指导学生完成本项工作。
四、学生提交的成果
提交结题报告一份，根据所分配的研究工作题目，分别包括以下三者之一：
1 饱和土柱溶质运移试验报告和结果分析 （拟 1 人）
2 渠道渗漏及土壤水分运动的室内试验和结果分析 （拟 1 人）
3 地下水流与溶质迁移的数值模拟计算结果与讨论 （拟 2 人）
项目十一：典型地区农村旧房状况调研与改造设计研究
黄仕伟 副教授
一、项目概况
由于缺乏科学的规划引导和完善的管理制度，长时间以来我国农村的建设处
于无序状态，村镇建设用地和人均建设用地持续快速增长，村民在建房过程中存
在攀比心理，盲目追求房子“新”、面积“大”、体量“高”、外形“气派”，忽视了房
屋的经济、实用、安全的实质以及节地、节能、节材等要求，出现了许多充满悖
论的现象：
1．农村人口增长越来越慢，建设用地增长越来快
随着城市化快速发展，农村人口发展总体趋势是减少，但村镇的建设用地不
但不减，反而快速增长。原因是：（1）分散化的农村工业发展模式，出现大量
圈地占地行为；（2）农村住房建设管理松散，按户申请宅基地的政策存在漏洞，
存在许多 1 人 1 户的现象，催生了“一户多宅”现象大量涌现；（3）户均宅基地
面积和人均建设用地大大超出国家标准；（4）只盖新房、不拆老房，在村边自
留地或承包的耕地盖新房，抛弃村中的旧房。
2．农村家庭人口越来越少，住宅却越盖越大
由于国家计划生育政策的实施，使农村人口增长率降低，加上生活观念和生
产/生活方式的改变，多代共居的大家庭逐步减少，户均 3~4 口人的核心家庭逐
步增多，可是因为邻里攀比的心理作怪，农村住宅的建筑面积却越来越大，一个
人平均拥有 2~3 间房是普遍现象，但农村住宅的空置率极高，既浪费土地资源，
也占用了家庭的大量资金，致使大部分盖了新房的农户都缺乏进行扩大再生产的
经营资金。
3．住宅投资越来越大，翻建频率越来越快
由于新型建筑工业材料的大量应用和建筑材料的价格不断上涨，农村住宅的
投资已经远远超出大多数人的经济承受能力，每次房屋建设都面临资金短缺限制，
房屋功能、配套设施、结构材料等都存在不少问题。随着经济的快速发展，过不
了几年就不能满足居住需要，加上乡邻间的相互影响和攀比心理，农村住宅的翻
建时间间隔从几十年缩短到十来年，过去是一幢房子住几代人，现在很多地方一
代人盖好几次房子，造成有限资金的大量浪费。
在这些现象背后，说明农村存在着大量旧房及其隐含的许多问题，突出表现
在：（1）住宅空间使用功能不合理，存在极大的浪费现象，也不能满足新的生
活和生产需要；（2）住宅结构材料和施工安全存在隐患；（3）住宅的给水排水、
采暖通风、电气线路和通讯线路等配套设施不完善，影响居民新的生活需要；
（4）住宅节能措施缺乏，能耗较大；（5）住宅外立面造型杂乱，影响乡村整体
景观。问题产生的原因主要包括：家庭人口结构变化、经济条件制约、建筑材料
限制、生活方式改变、城市外来文化的快速冲击及农村宅基地政策制约等。因此，
在社会注意新农村建设过程中，如何根据新形势下农村生活环境的各种条件变化
和农村居民不断变化的新需求，来进行旧房的改造、加固和完善，提高住宅的居
住环境，减少村民重复低效的投资，是亟待研究的课题。
二、实施计划及方案
本课题将根据申请人现有的研究项目地区分布和参加课题的学生来源情况，
选择我国典型地区的农村进行现场调研，然后对这些地区农村现有住宅存在的问
题进行综合分析，最后提出改造设计的措施和政策建议。
1、文献综述阶段
利用校内外文献和以往研究项目的基础资料，让学生对农村住宅现存问题、
面临形势和新的需求进行收集、整理和分析，锻炼学生的文献查阅和分析能力。
2、调研阶段
先择五个典型地区的村庄，利用现场踏勘、访谈和问卷等方法，深入村庄和
农户进行现场调研，主要了解：（1）现有农村住宅在空间利用与功能布局、结
构材料与安全隐患、节能措施与能耗状况、配套设施与设备、外部造型与乡村景
观等五个主要方面存在的问题；（2）不同地区农村的生产方式与生活方式变化
情况、村民的急迫需求、各级政府部门的行动计划等状况。本阶段主要培养学生
的调查方案设计、现场调查应变能力和调查结果的整理能力。
3、结果分析阶段
根据文献研究和现场调查两个阶段的结果，根据不同地区的农村经济社会条
件和地区特色文化，分析该地区农村住宅存在的主要问题和农民的主要需求，提
出改进建议和措施。该阶段主要培养学生的归纳分析能力。
4、住宅改造设计阶段
根据上述分析结果，对典型地区的典型住宅进行改造设计，包括功能空间调整、
结构加固、节能改造、设施设备完善、立面设计等五方面。该阶段主要培养学生
利用专业知识解决实际问题的能力，培养学生建筑、结构、设备和节能设计方面
的综合能力。
三、项目实施的基础和条件
项目申请人一直从事城乡规划设计与农村住宅设计方面的课题研究和实际
工程项目设计工作，在北京、江西、云南、广西、山西、内蒙、山东等地方有类
型不同的案例和固定的实践基地，同时具有城乡规划项目研究经历和研究经费支
撑，同时具有丰富的工程设计及具有 19 年的本科生毕业设计指导经验。
四、学生提交的成果
1、研究报告一份；
2、典型地区农村住宅改造设计方案 3 套；
3、发表学术论文 1 篇。
项目十二：地下滴灌系统新型网式过滤器开发与性能测试
黄兴法 教授
一、 项目概况
地下滴灌是微灌技术中最为节水的一种技术，也是我国鼓励发展的高新技术，
目前我国与国外先进国家还有一定的差距，因此必须不断跟踪世界先进水平、开
发新产品新设备、提高配套水平。而微灌系统的过滤器是其最关键部件，可以说
是系统的心脏。本项目结合申请人的 863 计划项目，计划通过调查了解国际和国
内地下滴灌过滤器的发展态势和我国市场需求及现实生产中存在的实际问题，展
开对地下滴灌系统过滤器的研究，实现我国地下滴灌过滤器产品的产业化。
我国微灌市场巨大，国外产品纷纷涌入中国市场。但他们只愿卖给中国先进
的微灌器材，而拒绝向中国出口生产技术；有些相对较落后的技术，虽然向中国
出口，但价格相当高，且从订货到货物离港时间长。如果能由我国自行设计和生
产，其价格仅需进口国外整机的 1/3~1/5 左右，不仅经济效益可观，同时还有利
于形成具有自主知识产权的地下滴灌过滤器系列产品，提高我国微灌企业的国际
竞争力。
考虑到现有网式过滤器由于储存污物能力小，导致反冲洗次数频繁，影响自
洁净效果的问题，本项目拟采用特殊的筛网滤芯结构，分散不同粒径污物的存储
空间，有效增加储存污物的能力，提高洁净能力。其主要任务是开发新型高效过
滤装置，提高地下滴灌系统抗堵性能。通过改进过滤器的过滤形式和结构，扩大
过滤介质的有效面积，实现高效过滤。因此，如何采用新型结构和新技术，提高
过滤器的过滤效率是本项目需要解决的技术关键。通过其性能测试，与国内外相
关产品进行比较，从而确定新产品开发成功与否。
二、实施计划及方案
本项目拟采用理论与试验相结合，科研与生产相结合的方法，在室内试验的
基础上，提出优化的技术方案。
（1）通过试验和理论分析，建立过滤器结构参数与水砂分离效率的机理关
系，分析结构参数对水砂分离效率和能耗的影响，优化过滤器结构参数。该环节
旨在培养学生掌握进行科学理论研究的基本方法，通过本环节学生能够提出新型
过滤器的机理及其主要参数的优化。
（2）拟采用特殊的过滤结构，有效增加储存污物的能力，提高洁净能力；
通过室内实物样机过滤试验，确定过滤器的结构。该环节旨在培养学生进行科学
技术及理论创新方面的能力，通过本环节学生能够提出新型过滤器的结构形式。
（3）通过配套现有过滤器自动控制装置的成熟产品或利用加压系统的水压
力，实现过滤器的自清洁自冲洗。该环节旨在培养学生进行现有技术整合的能力，
通过本环节学生能够获得具有自冲洗功能的新型过滤器。
（4）对微灌新型过滤器进行性能测试。该环节旨在培养学生动手操作的能
力，熟悉过滤器实验室测试过程和规范，为今后的科研工作奠定试验操作基础。
通过本项目的研究，可望申报 1 项国家发明专利或新型实用专利，发表学术
论文 1 篇，新型过滤器样机 1 套。
三、项目实施的基础和条件
本项目依据申请人的 863 计划项目而展开的，针对国际地下滴灌过滤器产品
发展态势和我国市场需求及现实生产中存在的实际问题进行研究，提高地下滴灌
过滤器产品的洁净能力，技术上可行的。项目申请人具有丰富的研究开发经历和
经验及组织能力，对国内外地下滴灌技术和设备的发展趋势、现状及需求有清晰
的认识和了解。有能力指导学生完成该项目的研究开发任务。
项目申请人主要参加完成的十五 863 子课题成果《全自动自吸附反冲洗网式
过滤器研发》、《低压软管喷嘴喷头研发及配套应用》通过教育部科技成果鉴定，
结论为国际先进水平和国内领先水平；主要参加完成的十五 863 子课题成果《小
管径 D6～8mm 温室专用滴灌带生产线及产业化开发》通过河北省科技厅成果鉴
定，结论为国际先进水平。上述研究成果为本项目的开展提供了有利的基础和支
撑条件。
申请人所在的水利工程系的灌溉排水实验室具有微灌系统性能测试平台，有
合作厂家可以制作研究产品，所有这些，为本项目的顺利实施提供了有力的硬件
支持。
四、学生提交的成果
1）开题报告、调研报告；
2）中期总结报告；
3）新型过滤器原理图、结构图；
4）新型过滤器性能测试报告；
5）新型过滤器专利申请书 1 份或有关新型过滤器性能测试论文 1 篇；
6）研究总结报告。
项目十三：栓钉连接件抗剪承载力计算分析
丁 敏 讲师
一、项目概况
钢−混凝土组合梁中剪力连接件的主要作用是传递钢梁与混凝土板之间的纵
向剪力和抵抗混凝土板与钢梁之间的掀起，其强度、刚度和变形能力是表征组合
梁交界面上相对滑移能力的重要参数。栓钉是目前工程中应用最广的柔性抗剪连
接件。
栓钉抗剪承载力的影响因素有：栓钉材料强度、栓钉弹性模量、栓钉横截面积、
栓钉高度、栓钉数量与布置、混凝土材料强度、混凝土弹性模量、混凝土类型以
及普通钢筋的配置情况等。
目前各国家相应规范中一般都有关于栓钉抗剪承载力的计算公式，而且众多
学者关于栓钉抗剪承载力的研究较多，但分析发现：规范公式的计算结果与试验
结果一般相差较大，各学者公式基本上仅考虑了栓钉抗剪承载力的部分影响因素，
计算结果也差异较大。因此，在工程应用中如何经济、合理地选用栓钉抗剪承载
力计算公式，是一个值得注意的问题。这就要求必须对各种公式的适用条件、考
虑因素、结果差异有所了解。
本项目针对目前部分国家规范中、文献中栓钉抗剪承载力计算公式，明确其
适用条件，了解其考虑因素及差异，计算栓钉抗剪承载力，并根据已有试验结果，
分析各公式计算结果差异。本项目研究成果为更合理地制订栓钉抗剪承载力计算
公式的相应规范提供分析依据和参考。
二、实施计划及方案
1 研究内容
(1) 规范及文献中栓钉抗剪承载力计算公式的适用条件分析；
(2) 各计算公式中栓钉抗剪承载力影响因素及差异分析；
(3) 采用各公式计算栓钉抗剪承载力，并分析其差异。
2 研究方案
(1) 查阅规范及文献研究资料，找到关于栓钉抗剪承载力的各规范公式以
及学者公式，同时查阅栓钉抗剪承载力试验资料，了解试验概况和试验结果；
(2) 明确各栓钉抗剪承载力计算公式适用条件；
(3) 分析各公式考虑栓钉抗剪承载力的影响因素及差异；
(4) 计算栓钉抗剪承载力，与所查试验结果对比，分析差异及优缺点。
3 对学生的创新能力培养的思路
(1) 通过查阅资料与调研，了解栓钉连接件抗剪承载力的计算方法，了解
土木工程领域科学研究的一般思路；
(2) 通过计算与分析，了解栓钉抗剪承载力计算公式的优缺点和科学研究
中掌握规律性问题的一般方法。
4 考核办法
(1) 考查查阅的栓钉抗剪承载力的规范公式和学者公式表达的正确性；
(2) 考查查阅的栓钉抗剪承载力试验资料的全面性；
(3) 考查各栓钉抗剪承载力计算公式考虑因素与差异分析的正确性；
(4) 考查采用各公式计算栓钉抗剪承载力过程的正确性及与试验结果对比
过程的合理性。
三、项目实施的基础和条件
(1) 参与本项目研究的同学学习过材料力学、钢筋混凝土原理、钢结构设计
原理等基础课程，了解栓钉连接件的工作原理；
(2) 在教师的指导下，能够完成资料查阅、公式计算与分析；
(3) 具备计算机硬件设备和 Excel 或 Curve expert 等数据处理软件。
四、学生提交的成果
(1) 栓钉抗剪承载力计算公式及已有试验资料；
(2) 各栓钉抗剪承载力计算公式考虑因素与差异分析结果；
(3) 各栓钉抗剪承载力计算公式的计算结果与试验结果的对比与分析。
项目十四：压差式流量计的设计与试验研究
严海军 副教授
一、项目概况
目前测试喷微灌系统通过管道的灌溉用水量多采用水表，由于测得是累计通
过水量，因此需要测试通过流量，还需要知道测试时间后，换算得到平均流量，
存在一定的误差。用于测试灌溉系统总量的水表一般安装在首部枢纽中过滤器之
后，用于测试田间灌溉小区的灌水量，则安装在相应灌溉小区的支管进口位置。
目前喷微灌系统中常用的水表是 LXS 旋翼式和水平螺翼式两种。前者适用于流
量较小的灌溉系统，安装口径小于 DN80，而后者适用于流量较大的灌溉系统，
安装口径大于 DN80。水流通过水表时，将产生水力损失，而且随着通过流量的
增大，水力损失将迅猛增长。如 DN25 的 LXS-67 型旋翼式水表通过 5m3/h 流量
时，水力损失 ；通过 7m3/h 时，水力损失则达到 10m，其流量量程范围较
小。微灌系统的灌水器工作压力低，如非压力补偿滴头（滴灌带）的工作压力
为 5~15m)。可见水表产生较大的水头损失几乎和滴头的工作压力相同。国内多
数的微灌系统工程实际应用时经常省略安装水表，究其原因，除上述产生较大水
头损失之外，还因其价格较贵，水表材料易受肥料腐蚀导致测量精度下降，两侧
直管段较长等因素。但是不安装计量设施则难以准确地按设计灌水量灌溉，不能
做到科学、正确地灌溉，不能实现节水、节肥和节能。
工程应用时，在灌溉系统的首部枢纽和田间灌溉小区入口位置需要安装压力
表和用于调节流量的闸阀。如果利用原有的闸阀（1 个）和压力表（1 块），再增
加 1 块压力表，就可设计开发一种基于压差式的流量计。开发设计思路是根据流
体力学的基本知识，闸阀在一定开度条件下通过某流量将水力损失，水力损失与
通过流量大小有关。开度越大，水力损失越小。因此在闸阀的一定开度下，通过
流量与闸阀两侧的工作压力和压力差存在一定关系，通过试验寻找出这种关系，
并建立起他们之间的函数模型。在实际应用时，就可根据压力表读数准确地换算
出通过的流量。这种压差式流量计在通过同等流量下水力损失小于水表，结构简
单，价格低（只在正常的系统设备中增加一块压力表），受肥料腐蚀的影响较小，
而且不影响其他设备安装，可以应用于喷微灌系统中的流量（灌水量）的测量。
二、实施计划及方案
本课题将针对喷微灌系统灌水量测试中应用水表的计量方法及其存在的问
题，利用首部枢纽或田间灌水小区进口现有的控制阀门和压力表基础上，另增一
块压力表，开发设计一种简易的压差式流量计（计划规格 DN25），借助于试验
室的多功能试验装置和测试仪器进行压差式流量计的水力性能试验，提出压差式
流量计的测试方法，并建立相关的水力模型，最后对压差式流量计的测试精度进
行分析。
在试验过程中，对学生进行的能力训练：
1、调研常用管道式流量计的情况（安装、价格、精度、适用范围等）和微
喷灌系统中流量（灌水量）测试方法及仪器的总体情况，了解本项目研究的工程
背景，学习相关的基础知识，提出压差式流量计的总体设计方案。可以培养学生
对文献和资料的综合分析能力，并在应用基础理论知识解决实际工程问题的能力
方面获得训练；
2、设计、加工、组装压差式流量计；改装多功能试验装置，搭建压差式流
量计试验系统，提出压差式流量计的试验大纲。培养学生动手、解决问题的能力；
3、应用相关的仪器设备进行压差式流量计的水力性能试验，获取不同闸阀
开度下进出口压力与通过流量之间的关系。培养学生实验操作、使用测试仪器的
实践能力。
4、应用统计分析方法整理试验数据，建立相关的数学模型，提出压差式流量计
在工程应用中的使用方法。培养学生基础理论和实践知识的综合应用能力。
三、项目实施的基础和条件
项目申请人长期从事节水灌溉装备的教学科研工作，为本项目的开展积累了
大量的技术资料，多年来在本科生毕业设计和硕士生培养亦积累了丰富的指导经
验，完全具备指导本科生顺利开展并完成所申请的“URP”项目。
此外，水院的水力机械试验室、灌溉排水实验室和流体力学实验室等相关实
验室可以为本项目提供试验空间和各类测试设备。申请人已建成的多功能自循环
试验装置可以为本项目试验提供试验平台。
上述工作基础和工作条件可以确保本项目的顺利实施。
四、学生提交的成果
（1）DN25 压差式流量计设计图纸一套
（2）压差式流量计试验大纲
（3）试验报告（建立闸阀下同开度下通过流量与进出口压力和压差之间函数模
型，精度与误差分析）
（4）工程应用实例
项目十五：灌区机井与农电配套建设模式研究
王素芬 副教授
一、项目概况
该项目是公益性行业项目--农田基础设施工程集成技术及模式研究的部分
内容，主要是以完善和提高井灌区农电机井工作效率，实现粮食增产、农业增
效、农民增收为目标，摸清我国现有灌区农电与机井配套建设的标准和模式，
主要的指标有：灌区电网装备、供电能力、供电保证率、电能损耗、电费收取
方式、灌区机井数量、种类、运行效率、配套、机井管理、供水成本和水费收
取方式等，了解不同地区地下水开采现状和农业发展规划，并对不同的建设情
况进行分析比较，得到各种分类标准下的机井与农田配套模式。
通过该项目的实施，能够使学生对科学研究的方法和思想有一定的了解，增
强专业兴趣，培养学生发现问题和解决问题的能力。
二、实施计划及方案
该计划实施主要有以下三个环节：
1． 查阅文献，了解国家及典型地区农电和机井的建设标准。本环节主要是
培养学生查阅文献、总结和发现科学问题的能力。
2． 资料的收集、整理和分析。本环节主要是培养学生分析问题能力。
3． 采用不同的分类标准，完成各种分类标准下的机井与农田配套模式研究。
本环节主要是培养学生利用专业知识解决科学问题的能力。
三、项目实施的基础和条件
（1）本项目的实施方案已制定。
（2）申请人多年从事教学科研工作，为本项目的开展积累了一定的技术资料和
指导 “URP”项目的经验。
四、学生提交的成果
灌区机井与农电配套建设模式研究报告 1 份。
项目十六：保水剂防治面源污染的室内土柱淋溶试验研究
任树梅 教授
一、项目概况
我国水土流失治理工作开展的较早，根据国情进入 20 世纪 80 年代，我国大
力推行了小流域综合治理工作，出现了很多很好的治理典范，在遏制水土流加剧
的过程中起到了重要的作用。但是，随着农村经济的不断发展，原有的治理形式
已开始显露出不少弊端，实施的难度也越来越大，这在北京市小流域治理中表现
的极为突出。为此，必须在新的形势下加以深化和完善。针对小流域治理存在的
问题，结合北京市水土流失的特点，北京市水务局提出了生态清洁小流域的新理
念，即以小流域为单元，根据系统论、景观生态学、水土保持学、生态经济学和
可持续发展等理论，结合流域地形地貌特点，土地利用方式和水土流失的不同形
式，将小流域划分为“生态修复区、生态治理区、生态保护区”三道防线，以“三
道防线”为主线，紧紧围绕水少、水脏两大主题，把水源地上游及周边流域水土
流失及农村污水、垃圾污染防治作为工作重点，防止水源污染，重点保护密云、
怀柔、官厅三大水库和怀柔、张坊、平谷三大应急水源，保证这些水源的安全。
同时，注重解决山区农民生产生活实际问题，把山区流域内水资源、水环境、产
业开发、人居环境改善等统筹考虑，水系、农路、农田、村庄、绿化美化、景观
建设一并进行规划和整治，使流域总体景观优美，自然和谐，卫生清洁，人居舒
适，充分发挥山区生态、生产和生活功能，促进首都宜居城市的建设。
建设清洁小流域，点源污染得到成功控制，而对于影响极大的农业面源污染
仍未能够得到很好的解决。总体来看，面源污染是伴随着地表水文过程而发生的，
主要通过降雨-径流-侵蚀-污染物地表流失以及降雨（灌溉）-土壤水分运动-污染
物淋溶渗漏两种途径进行流失。为此本研究将探索性地引入保水剂这种化学调控
技术进行生态清洁小流域面源污染控制研究，借助在作物根层土壤层施土壤保水
剂，建立土壤调节水库，降低土壤深层渗漏、水分蒸发，实现养分农药缓释增效。
保水剂又称土壤保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水性树脂、高分子吸水剂，
是一种超高吸水保水能力的高分子聚合物，它能迅速吸收和保持自身重量几百倍
甚至上千倍的水分，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放
水分供植物吸收利用，由于分子结构交联，能够将吸收的水分全部凝胶化，分子
网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，因而具有很强的保水性。与其它技术相
比，保水剂防治技术更具有操作简便、投入少、见效快等优点，但保水剂的使用
可能会对土壤微生物和果实食品安全产生一定的影响，因此，我们有必要在全面
推广使用化控制剂前充分考虑到它所得来的风险问题，并对这些问题进行相应的
研究和探讨。
本课题将研究保水剂不同施用方式和不同施用量条件下土壤养分元素和农药
的淋溶情况，并结合磷脂脂肪酸（PLFA）图谱分析技术来主要研究以下三个方
面的内容：
（1）对北京郊区农业面源污染的情况进行调研，研究保水剂应用于面源污染
防控的推广范围和市场前景, 论证保水剂应用于面源污染防控的可行性。
（2）以室内土柱试验为基础，研究反复干湿交替条件下保水剂（保水剂剂型、
施用浓度、施用层位）对北京郊县特色种植果品和大田作物地土壤养分和农药淋
溶的影响效应及其作用机理，并研究经过多次交替干湿后作用的持效性；揭示保
水剂对土壤水分、养分和农药的截流、蓄持与散失规律及这种条件下的土壤水分
运动规律。
（3）研究保水剂施用下土壤微生物群落结构的变化，拟采用磷脂脂肪酸图谱
分析技术来进行保水剂降解产物和土壤微生物环境之间的相互影响效应的试验
研究。
二、实施计划及方案
2010 年 5 月-7 月：调查国内外有关保水剂应用于面源污染防治应用现状的
文献资料，撰写文献综述报告；并选取北京地区典型的 3-4 个点进行调研，从经
济、节水和环保等方面进行论证保水剂应用于面源污染防控的可行性。
2010 年 8 月-10 月：进行室内的土柱淋溶试验，人工配制肥料和农药。采用
串联式马氏瓶装置，其水位控制精度可达±，为室内外大供水量的入渗实
验提供高精度的供水装置成为可能。研究不保水剂不同施用方式和不同施用量条
件下的养肥和农药淋溶情况。
2010 年 11 月- 12 月：取土柱淋溶后保水剂所在土层土壤进行土壤微生物群
落结构的检测，该试验在中国科学院生态中心进行，拟采用磷脂脂肪酸图谱分析
技术（PLFA）来对保水剂处理下土壤微生物群落结构的变化特征进行检测。
2011 年 1 月-4 月：整理分析前期的试验数据，撰写论文。
三、项目实施的基础和条件
中国农业大学水利与土木工程学院设有节水灌溉技术与设备、水资源与水环
境、水土保持、水文等专业实验室，还设有解决本专业领域重大工程问题、专门
从事工程设计和科技开发研究的中国农业大学“节水农业工程技术中心”及农业部
重点实验室－土壤和水实验室、农业环境实验室、土壤-机器-植物实验室和的仪
器设备完成本研究的部分关键内容。
项目申请人任树梅教授主持和参加过多项国家和省部级重点科研项目的研
究工作，具有丰富的室内和大田试验经验，对本学科国内外发展状况及存在的问
题相当了解，具有扎实的基础理论知识和丰富的实践经验。
目前项目申请人所在课题组正承担着北京市水土保持总站项目“清洁小流域
面源污染防治关键技术”，内容与本申请交叉、相关。已经具有土壤水分传感器、
采集器等试验器材，并有多次研究生进行着相关试验研究。
本研究可以利用中国农业水问题研究中心“农业节水与水资源实验室”、农业部生
物环境重点开放实验室以及中国科学院生态环境研究中心的相关实验室，并已经
具备相应的基本实验装置。
四、学生提交的成果
（1）撰写相关的文献综述报告；
（2）详细的试验研究方案、样品测试与方法；
（3）试验数据集以及试验研究报告；
（4）拟投中文论文 1 篇。
项目十七：畜禽舍内氨气等有害气体减量化试验研究
陈刚 副教授
一、项目概况
冬季舍内的通风与保温问题长期以来都是困扰养殖场的矛盾问题。若加强通
风，则舍内温度下降过大，而减少通风，则有害气体浓度过大。为了减少能耗，
我们国内的养殖企业和养殖户一般都采用后一种选择，即尽量减少通风量，在不
加外加热源的情况下使舍温不至过低，而这样做的后果是舍内氨气等有害气体严
重超标，对畜禽的健康生长及畜禽产品品质都带来非常不利的影响。
目前，许多研究人员在探索不同的方法来减少舍内氨气等有害气体浓度。其
中，用发酵床的方法可以比较有效地降低舍内臭气等有害气体浓度。但发酵床的
应用普及有难度，最主要的障碍是耗用锯末量大，对应的成本较高。以饲养育肥
猪为例，每头猪需要有 、深度在 以上的发酵床才能有效消化一天排
泄的粪尿量。
发酵床是通过提供合适的生长条件，使其中外加的及土著微生物以粪尿中的
有机物为食料而得到繁殖，从而减少舍内臭气等有害气体浓度。本研究基于农大
的清洁生产工艺，采用粪尿分离的干清粪技术，将粪清除出舍外，尿与水由专门
的尿沟排出。而粪尿中挥发到舍内的挥发物通过生物发酵床的方式加以分解，从
而减少舍内氨气等有害气体浓度。
本研究的减量化方案只需应用生物发酵床的方式来分解畜禽舍内空气中的有
机成分，因此所需的锯末量很少，成本低，易于推广使用。由于只针对舍内空气
的净化，可以在不增加通风量的情况下减少舍内有害气体浓度。
二、实施计划及方案
(1).查阅国内外相关文献，掌握文献查阅方法，提高学生文献查找和阅读能力。
翻译相关英文文献 1 篇和提交开题报告 1 份。
(2).根据阅读文献，分析国内外研究现状，提出存在的问题以及解决问题的方法，
明确研究目标，并制定研究方案。提高学生发现问题，分析问题和解决问题的能
力，培养创新性思维。提交研究方案 1 份。
(3).在试验室测量不同通风量条件下的生物除臭装置的分解氨气的效果。培养学
生动手解决问题的能力。提交中期研究报告 1 份。
(4).在现场测试生物除臭装置的使用效果。培养学生动手解决问题的能力和仪器
使用的操作能力。提交试验报告 1 份。
(5).分析试验数据，撰写研究报告或研究论文。培养学生论文写作的能力。提交
总结报告 1 份。
三、项目实施的基础和条件
畜禽环境工程技术的研究在我国已有 20 余年的历史，尤其在“九五”以来，
农业部和科技部在主要畜禽规模化养殖及产业化技术研究与开发项目中列入“规
模化猪鸡场环境控制关键设备研制”专题，在猪鸡舍通风、降温、保温、粪污处
理与利用、自动控制等方面的关键设备进行了攻关，取得了较大突破。本项目申
请人参与了其中许多的研究工作，具有很好的研究基础。同时，项目申请人于
2009 年初已经开始从事生物滤池减少畜禽舍氨气排放的研究，目前有研究生专
门从事有关的硕士学位论文研究。
申请人所在的农业部设施农业生物环境工程重点开放实验室拥有农业工程领域
研究试验所需的较为齐备的先进实验设备与仪器，如本项目开展所需的氨气测定
仪器等，从事本研究的试验仪器设备已得到落实。因此具备开展本项目的硬件条
件和前期研究基础。
四、学生提交的成果
1. 提交开题报告一份；
2. 提交中期总结一份；
3. 翻译与研究相关英文文献;
4. 提交实验报告一份；
5. 提交 URP 总结报告一份，主要包括终期成果，实验结论，存在问题和改进建
议。
项目十八：沼渣人工基质在设施栽培中的应用研究
曲英华 教授
一、项目概况
沼肥是沼气发酵残余物，是农作物秸杆、人畜禽粪便等经沼气池发酵后产生
的剩余物，沼肥除了含有丰富的氮、磷、钾等元素外，还含有对农作物生长起重
要作用的硼、铜、铁、锰、钙、锌等微量元素，以及大量的有机质、多种氨基酸
和维生素等，是一种养分含量全面、速效养分丰富、肥效稳长的有机肥。近些年，
国内外学者经过不断探索，已经找到了沼渣和沼液的各种有效的利用途径，如沼
液浸种、沼液喂猪、沼渣育蘑菇等等。其中效果最显著的是将其作为肥料直接用
于粮食和蔬菜生产。
基质中含有一定量的营养物质，不仅可以节约配制营养液时的肥料用量，而
且对保证基质中营养元素浓度的稳定性也是十分重要的。本研究旨在通过观察植
物不同生长期的发育状况，删选出最佳沼渣人工基质配方，以便将来推向市场，
服务于三农。
二、实施计划及方案
1） 文献检索：研究国内外沼渣与人工基质研究现状，撰写文献综述。
2） 学习新知识：根据个人情况补充一些必要的专业知识或在实验室师生的帮助下进行
具体操作等练习。
3） 设计实验方案：根据实验室条件，设计出初步实验方案经讨论后实施。
4） 栽培试验：配置不同比例的沼渣人工基质、进行栽培试验、记录植物生理参数。
5） 数据分析：对不同配方基质下的植物生长状况进行方差分析。
6） 结果分析：针对数据分析结果和实际问题，结合专业知识，进行全面分析汇总。
撰写报告：按实验论文的要求，撰写学术报告。
三、项目实施的基础和条件
本研究室长期从事设施园艺的各类研究，承担多项国家，省部级项目，具备各
类植物栽培与生理检测的基础仪器，联系本院本校其余植物研究单位的渠道较多
现有硕士生 3 名，教师和研究生将帮助同学们解答疑难问题。
四、学生提交的成果
URP 结束后需提交实验报告，鼓励有条件者发表学术论文
项目十九：城市草坪雨水利用实验研究
叶水根 副教授
一、项目概况
北京是一个北方缺水城市，目前人均水资源量不足 300 立方米，仅是全国人
均水资源量的 1／8，世界人均值的 1／30。但作为国家的政治文化中心，一个国
际大都市，其绿化建设一直是城市建设的一个重点之一。每年新增绿地都在 300
万平方米以上，目前全市仅草坪面积已经就达到 5000 万 m2，年灌水量一般在
～ 亿立方米。这对缺水的北京来说是一
个相当可观的数字。城市下凹式绿地是最适应北京地区降水量小、绿地面积总量
大的特点，能大范围的利用城市雨洪资源，这对于一个严重缺水、拥有需要灌溉
的大片绿地的城市来说是极为重要的，能大范围的节约城市绿地的灌溉水量。研
究下凹式绿地耗水规律、灌溉需水量、节水效果，制定下凹式绿地的灌溉制度对
于城市雨洪利用具有极为重要的意义。
城市下凹式绿地作为城市节水型绿地已经受到广泛的关注，它是城市雨水利
用效果最为明显的措施之一。项目就是在前期下凹式绿地蓄渗效果试验的基础上，
通过试验研究下凹式绿地的耗水规律，研究绿地的耗水量、绿地对地下水的补给
量，提出下凹式绿地灌溉需水量和节水效果，为制定下凹式绿地的灌溉制度，为
下凹式绿地的进一步推广提供试验依据。
二、实施计划及方案
项目主要内容包括利用现有的下凹式绿地耗水量试验场；通过试验设计，选
择不同的草种，通过观测降雨及下凹式绿地雨水蓄渗试验，计算分析不同情况下
的耗水规律，计算相应的蒸散量、提出在不同情况下的下凹式绿地灌溉需水量和
节水效果；同时通过试验装置利用水量平衡原理计算不同情况下对地下水的补给
作用。
试验场设在中国农业大学水利与土木工程学院实验室院内，总面积 72m2，
内建有 16 块 1m×1m 不同组合的下凹式绿地。试验选择四种北方常见冷季型草
种(分别为高羊茅、早熟禾、黑麦草和紫羊茅)，及四个重复共 16 个处理。在降
雨或灌溉后，观测降雨量及试验场排水量。
具体时间安排：5 月 15 日前完成草坪种植，准备各类实验仪器安装调试；5 月
15 日-10 月 31 日为草坪管理及试验观测；11 月-12 月攥写报告。
三、项目实施的基础和条件
现有比较完善的下凹式绿地试验场，所依附的水文地质实验室各类实验仪器
设备完善，可以直接使用。
四、学生提交的成果
1、试验观测数据记录表
2、试验报告
项目二十：半透膜实时灌溉系统的水流动
力学特性试验研究
杜太生 副教授
一、项目概况
随着全球气候变化和人类活动的加剧，水资源匮乏，供需矛盾十分突出。通
过各种节水灌溉理论与技术的创新和采取综合节水措施来提高水分利用效率
（WUE）是未来中国粮食安全保障和水资源可持续利用的根本途径。目前，人
们已将更多的注意力由如何“浇地”转向如何“浇作物”，更多的去考虑如何既能保
证作物产量与品质又能减少田间蒸发蒸腾耗水损失，即提高作物的水分利用效率。
近年来，在节水灌溉理论研究方面，提出了限水灌溉、非充分灌溉、调亏灌溉、
根系分区交替灌溉、节水调质高效灌溉等许多新的概念和方法，对由传统的丰水
高产型灌溉转向节水优产型灌溉，提高水的利用效率和效益起到了或必将起到积
极的作用。上述灌溉方式以作物需水信息监测、作物水分利用过程调控和局部根
区的干旱信号控制为核心，往往需要较小的灌水定额和特殊的局部根区灌溉方式。
而目前广泛采用的地面灌溉、微灌、喷灌等节水灌溉技术往往难以满足这种小定
额精量灌溉的要求。因此，基于作物需水信息研究切实可行的非充分小定额灌溉
实时控制方法和技术是实现上述节水灌溉理论的重要支撑。
半透膜是一种只允许某种分子或离子透过的具有选择性的薄膜，该材料是经
特种工艺加工制成的管膜状纳米膜，每平方厘米膜上有约 10 万个微孔，微孔的
孔径为 10~900 纳米，孔径分布在半透膜材料的孔径范围内（~10µm），因
此是一种具有半透膜性质的功能性材料。半透膜灌溉系统以地下供水的方式向植
物根部直接并且以植物的吸水速度进行灌溉，这也是多年来众多科学家追求的一
种理想的灌溉方式。由于半透膜材料中的孔隙及其微小，是分子尺寸的孔径，比
泥土颗粒的粒径小几个数量级，泥土粒子无法穿越或堵塞，尺寸较大的分子都不
能穿越半透膜。同时，这些孔隙在数量上极其庞大，保证了单位时间内穿越半透
膜的水分子的数量，从而使半透膜在透水的同时不易堵塞，系统可长期稳定的运
行。
半透膜实时灌溉系统以地下局部点源或线源的方式直接向植物根部供水并以
植物的吸水速度进行灌溉，这种灌溉方式尽管从原理上来讲是可行的，但限于技
术和产品的原因，其具体应用效果和抗堵塞性能尚缺乏进一步的试验验证。目前
有以下问题尚需进一步研究：应用半透膜灌溉系统时根系向水向肥性对半透膜释
水的影响；不同土壤和作物条件下的应用效果；土壤中基质、养分、盐分等离子
含量和成分的影响，以便为系统的长期稳定运行可靠性；系统与传统农业生产措
施的干扰问题；实际应用中的可操作性与适用性；半透膜节水灌溉系统在大田、
温室、果园的具体应用模式等提供技术参数和理论依据。
二、实施计划及方案
（1）研究内容
拟在中国农业大学农业节水与水资源实验室内用马氏瓶供水，在 PVC 土槽
内布设半透膜管，测定不同压力水头条件下，单位长度半透膜渗水量变化以及土
壤含水率的变化。在某一初始土壤含水率情况下，将压力水头定为 80cm，
100cm，120cm，140cm，160cm，180cm，200cm，每 2h 记录渗水量，做出不同
压力下累计渗水量与时间的关系曲线。研究不同初始含水率条件下，沙土、壤土、
粘土中单位长度半透膜渗水量变化以及土壤含水率的变化。保持恒定 ｍ水头，
研究不同土壤初始含水量条件下累计渗水量与时间的关系曲线。（a）在不同初
始含水率条件下，每 -2h 测定土壤含水率变化。根据以上实验数据，做出相对
于灌溉管位置，各钻孔点位置土壤含水率的变化情况，进行灌水均匀度的研究。
将马氏瓶恒定供水装置的压力水头设定为 ；（b）在相同土壤初始含水率条
件下，将半透膜灌溉系统中灌入不同泥沙粒径级配的溶液，每 -2h 测定一次马
氏瓶中水位的下降情况，并与(a)中的结果进行比较，研究其抗堵塞性能；（c）
在膜管系统周围充填不同辅助保水材料（保水剂、PAM）和边界过渡材料（发
泡充填物、细沙、原状土等），考虑不同的膜管铺设密度和深度，研究该系统对
土壤和作物根系吸水的动态响应。
（2）时间安排
2010 年 6 月~2010 年 8 月 要求学生查阅部分相关书籍和文献资料，写出 1000
字左右的文献综述，培养学生查阅文献能力与写作能力；细化具体实验方案，进
行预试验，培养学生解决具体问题的能力；
2010 年 7 月~2010 年 12 月 系统进行室内模拟试验，在中国农业大学农业节
水与水资源实验室，按试验研究方案布设室内土槽试验，开展半透膜实时灌溉系
统的水流动力学特性研究和半透膜实时灌溉系统对 SPAC 系统土壤水分、盐分及
根系吸水的动态响应机理研究培养学生的试验动手能力、观察和分析问题的能力。
2010 年 12 月~2011 年 6 月 整理试验资料，发现实验中存在的问题并进行补
充试验，写出实验报告和结题报告。
三、项目实施的基础和条件
申请者所在的单位拥有中国农业水问题研究中心“农业节水与水资源实验室”，
拥有 DX-120E 型离子色谱仪、露点水势仪、SEC3005-3223 压力室等大型仪器设
备 20 余台件。与深圳金圣方生物科技有限公司合作开展了半透膜灌溉系统试验
研究，初步探讨了半透膜灌溉系统的节水机理及其应用方法。已在《水资源与水
工程学报》、《中国水利报》发表相关论文 2 篇，对半透膜灌溉系统进行了初步的
研究。
四、学生提交的成果
（1）文献综述和开题报告各 1 份。
（2）获得半透膜实时灌溉系统的水流动态变化规律，明确半透膜灌溉系统的
水势响应关系及其作用机制，获得半透膜实时灌溉系统对土壤水分、盐分及根系
吸水的动态响应过程数学关系。
（3）获得管式透水膜的灌水均匀参数，确定不同土壤的半透膜最大供水量值
以及与土壤田间持水量的关系。
（4）提交研究报告一篇。
项目二十一：人工光照环境对烟草育苗齐整度的影响
贺冬仙 副教授
一、项目概况
1.立项背景
作物栽培尤其是园艺生产要经过种苗培育、作物栽培、及收获与采后处理三
个阶段。定植到温室或陆地的种苗品质对其后期生长发育、最终产量和品质有很
大的影响。正如谚语所说的“苗是一半收成”那样，农业生产尤其是栽培农户对于
种苗品质是非常重视的。近年来，在园艺和林业生产中，育苗、栽培、收获作业
不断向专业化分工的方向发展，从专业育苗生产者处购买种苗的栽培农户也在不
断增加。今后，随着育苗专业化和产业化的推行，种苗的商业流通量的需求也将
日益增大，栽培农户对种苗品质的要求会不断增高。目前，在自然光下培育的种
苗存在育苗期较长，齐整度不够，成活率较低等问题，而采用人工光照能够对影
响育苗的诸如光质、光照强度、光照时间、温度、湿度等环境要素进行很好的控
制，进而将种苗控制在适宜的环境下生长，从而达到提高种苗品质的目的。
目前，国际上主要有环境控制型温室和人工光型密闭式种苗工厂的两种种苗
生产模式。烟草作为我国云南、广西等地的重要支柱产业，基本上实现了利用温
室或大棚等环境控制型农业设施进行专业化育苗来为烟农提供种苗。但是，由于
在烟草育苗的环境控制比较粗放，烟草种苗的齐整度难以满足烟草栽培对其品质
的需求，为此，现有的烟草育苗通常采用 3-4 次剪苗作业以提高其齐整度。剪苗
作业耗时、耗力、费工，也在一定程度上延长了烟草的育苗时间。为此，在人工
光型密闭式种苗工厂中进行烟草育苗有可能提高其齐整度，并简化或省略剪苗作
业从而缩短育苗时间。
2.烟草育苗的国内外发展现状
当今，国内外采用的烟草育苗技术主要有漂浮育苗、空气整根育苗及湿润育
苗等技术，其共同特点都是以自然光作为烟苗生长所需的光源，而自然光不易调
控，加上烟草育苗设施粗放的环境调控使得在自然光下培育的烟草种苗不齐整，
因而给其后的烟苗定植造成了很大的麻烦。现有的烟草育苗和栽培的企业或专业
农户必须花很多劳力用于育苗时剪苗以提高其齐整度，移栽后补苗以对应种苗质
量不均造成的缺苗问题。烟草剪苗和补苗的作业耗时、耗力、费工，还会影响烟
草以后的生长发育。也就是说，烟草种苗的不齐整问题直接影响到了工厂化育苗
和烟草栽培的经济效益。目前，现有利用自然光进行育苗的各项技术很难解决烟
草育苗的不齐整问题，但是，基于在人工光下育苗的各种技术优势，利用人工光
型密闭式植物工厂技术能够简单地解决烟草育苗的不齐整问题。
3.种苗生产中利用人工光照的适应性和优点
日光（波长：300～3000nm）的能量中，光合成所利用的波长范围（400～
700nm）仅为全部太阳辐射能量的 50%。其余的太阳辐射能仅有加热作用，因此
在强光下，幼苗的叶易被灼伤，同时温室内易产生高温。此外，自然光不能维持
幼苗的光合成适宜的光照强度。早、晚和阴雨天光照强度过弱，而晴天的白昼光
照强度又过强。光照强度随着时间发生的急剧变化，影响苗生长环境的气温及相
对湿度等也发生很大的变化。自然光对种苗的生长发育和光形态形成（花芽分化、
茎的生长、发芽等）影响随着光质（波长组成）、季节（太阳高度）、天气等情况
呈现复杂的变化，而利用人工光照代替自然光照进行育苗就可以不受光质量、季
节、气候的影响。烟草育苗中将自然光照改为人工光照具有以下几个优点：1）
适合种苗生产的光照强度较低（100～300 Ⅰmol m-2 s-1），因此，在幼苗上方 20～
30cm 处，设置 6 支 40W 荧光灯，就可容易地得到适宜的光照强度。2）可以针
对不同生育时期和种植密度，采用不同的光照强度和均匀一致的光照环境。3）
自由地控制明期和暗期的时间长短，明暗周期也可以设定为任意时间。4）采用
常用的荧光灯（400～800nm）就能满足种苗生产对光质的需求。5）与人工光照
的控制相结合，配合温度、湿度、CO2 浓度、气流等环境要素的控制，为种苗
生产提供适宜的环境条件，从而缩短育苗周期、提高种苗品质。
综合以上论述，本项目旨在利用人工光型密闭式植物工厂的环境控制技术，
通过为烟草种苗提供适宜的光照、温度等环境条件，从而培育出均匀一致的烟草
种苗。
二、实施计划及方案
1、进度安排
—：查阅文献，设计实验方案。（培养学生掌握文献检索方法的能力，提交
文献检索报告和烟草育苗文献综述报告作为考核标准）
—2011-1：进行准备试验和正式试验，测量相关参数。（培养学生进行试验设计、
试验处理和相关参数测量的能力，提交试验计划书和测量报告作为考核标准）
—：处理实验数据、总结实验报告、整理投稿论文。（培养学生统计处理能
力和实验报告撰写能力，提交测量结果统计处理报告和实验报告，并提交投稿论文初稿作为
考核标准）
2、研究方案
1）研究目的
通过对比人工光照和自然光照对烟草育苗的品质的影响，开发一种基于人工
光照的烟草育苗的新型方法，从而达到提高烟草育苗齐整度和缩短育苗周期的目
的。
2）研究类型：试验研究
3）研究方法：对比试验法。利用温室的自然光环境进行常规烟草育苗座位对
比，在其他条件尽可能相同的情况下，探究人工光照与自然光照在烟草育苗中的
品质的区别和光合能力的差异。
三、项目实施的基础和条件
所需专业知识：生物环境工程、植物生产技术、烟草栽培、育苗原理及方法，
人工光型密闭式种苗工厂的环境控制等方面的理论知识和实际技能。
基本仪器：天平、便携式光合仪、叶面积仪、环境监测仪等。（具备条件）
实施条件：人工光型密闭式种苗工厂、自然光型温室。（具备条件）
四、学生提交的成果
实验报告、投稿论文初稿。将上述试验总结实验报告进行提交，并整体试
验整理为投稿论文的初稿。
项目二十二：石羊河流域土壤特性参数试验研究
佟玲 讲师
一、项目概况
该项目是国家科技支撑计划的子课题--西北旱作区环境协调型节水农作制
度研究（编号：2006BAD29B02）中的部分研究内容。以协调西北旱作农业生产
与资源环境关系为主攻方向，揭示西北旱作农业区资源环境要素的变化规律，探
明水土资源承载能力，定量评价西北旱作农业区的水土资源承载能力，建立环境
协调型种植制度为研究目标。回答“西北旱作农业区水环境要素如何影响作物产
量以及不同种植结构和模式下水环境要素如何响应？”等问题。
本项目选择“石羊河流域农业与生态节水试验站”作为研究对象，在对已有基
础资料分析研究基础上，采取野外定位试验与室内试验结合的方法，研究农田土
壤水分、养分的动态变化规律。
二、实施计划及方案
①为学生提供部分相关书籍和文献资料，系统学习有关知识，在此基础上要
求学生查阅 20 篇左右相关的中英文参考文献，写出 2000 字左右的文献综述，培
养学生的文献查阅能力和写作能力；
① 细化具体实验方案，要求学生购置部分试验用品，掌握正确的试验操作
规程，并去实地参观野外试验并带回试验土样。培养学生独立解决具体问题的能
力；
① 系统进行室内分析试验，探讨不同生育期作物根区不同深度土壤含水量、
氮、磷、钾等养分的变化，培养学生的试验动手能力、观察和分析问题的能力。
① 整理试验资料，写出实验报告。
三、项目实施的基础和条件
申请者主要从事灌溉排水理论与新技术方面的研究，先后主持和参与多项国
家自然科学基金项目、国家科技支撑计划等课题的研究工作，具有较好的研究工
作基础，利于学生能力的培养。
本项目申请者所在的单位拥有中国农业水问题研究中心“农业节水与水资源实验
室”。实验室拥有 Dionex-ICS1500 型离子色谱仪、土壤水分/盐分/温度速测系统、
土壤水分与溶质动态监测集成系统、UV-1800 紫外分光光度计、TRIME 管状土
壤水分仪、Diviner 2000 土壤水分廓线仪、电子天平、烘箱等仪器。中国农业水
问题研究中心还拥有野外试验基地—— “石羊河流域农业与生态节水试验站”。
四、学生提交的成果
1．文献综述 1 份
2．试验报告 1 份
项目二十三：中国西北 ET0 变化的多时间尺度分析
康绍忠 教授
一、项目概况
该项目属于国家“863”计划“基于作物生命健康需水的非充分灌溉技术”研究
内容。西北地区主要包括陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等省（自治区）及内蒙
古自治区西部，干旱是本区的主要自然特征（为半干旱、干旱气候），所以高效
利用有限的水资源对于该地区经济与社会的可持续发展意义重大。参考作物蒸发
蒸腾量（ET0）的测定与估算对农业高效用水有着重要的作用。该项目正是为了
全面认识和了解西北地区的 ET0 变化规律，为西北地区的农业节水规划设计与管
理提供理论依据和科学指导。
进行 ET0 变化多时间尺度分析的方法有很多，常用的有累积距平曲线法、R/S
方法、Mann-Kendall 方法、小波方法、混沌法、人工神经网络法等。本研究拟采
用数理统计方法、Mann-Kendall 方法、R/S 方法及小波分析方法探索 1951 年至
2009 年近 60 年中国西北地区 ET0 变化的多时间尺度分析。
二、实施计划及方案
1、2010 年 6 月～2010 年 8 月收集、整理中国气象数据共享中心提供的
1951-2009 年近 60 年的西北地区六省（自治区）各站点逐日气象资料及地理位置
资料（已有部分资料）；旨在锻炼学生数据收集和分析能力。
2、2010 年 7 月～2010 年 10 月预备知识的学习。要求学生学习数理统计相
关知识和傅立叶级数的知识，旨在培养学生的自学能力；要求学生查阅部分相关
书籍和文献资料，写出 1000 字左右的文献综述，培养学生查阅文献能力与写作
能力。
3、2010 年 10 月～2011 年 6 月结合气象资料，用 1998 年 FAO-56 分册推荐
的 Penman－Monteith（P-M）方法计算参考作物蒸发蒸腾量；用 Excel 和统计知
识寻找西北地区 ET0 的年代变化规律和 ET0 的月变化规律；用 Mann-Kendall 方
法和 R/S 方法研究 ET0 的趋势变化；用小波分析方法分析 ET0 的周期性和突变
特性，培养学生思考和分析问题的能力。
4、综合得出 ET0 近 60 年的多时间尺度变化规律，写出 5000 字左右的研究
总结。
三、项目实施的基础和条件
项目申请人主持和参加过多项国家重点科研项目和国际合作项目的研究工
作，具有丰富的项目主持经验，对本学科国内外发展状况及存在问题比较了解，
具有扎实的基础理论知识和丰富的实践经验。
而且本研究所需要的西北六省（自治区）的 1951-2009 年的部分气象资料可
由国家气象资料中心提供。
这些条件为本项目的顺利开展提供了保障。
四、学生提交的成果
1、获得由数理统计方法、Excel 得到的西北地区 ET0 的年代变化规律和 ET0
的月变化规律图表；
2、获得由 Mann-Kendall 方法和 R/S 方法检验的西北地区 ET0 的趋势分析图
表；
3、获得小波变换的简单编程，并能用该程序得到西北干旱地区的小波分析
结果，包括反映周期变化和突变点的小波变换实部等值线图和小波变换实部过程
线；
4.提交文献综述和研究总结各一篇。
项目二十四：盐胁迫提高番茄果实营养品质的试验
宋卫堂 副教授
一、项目概况
温室蔬菜生产，在解决蔬菜的周年供应上起到了决定性的作用。人们在解决
了没菜吃的问题后，越来越关心蔬菜的口感、风味和营养品质，希望吃到营养价
值高的新鲜蔬菜。但在温室生产中，不可避免地出现弱光、高温、肥料过剩等问
题，会对营养品质产生负面影响。有关利用盐胁迫方法提高番茄果实营养品质的
研究，近几年来逐渐成为国外同行的关注热点，即在不引起较大幅度减产的前提
下，不进行人工补光，仅利用盐胁迫来提高蔬菜的营养品质。国内对提高温室番
茄品质的研究，目前还主要集中在营养成分比例、肥料种类等方面，鲜有关于盐
胁迫对番茄营养品质的影响的报道。
设定本 URP 项目的在于：以探究在我国日光温室条件下，如何利用盐胁迫
来提高温室番茄果实的营养品质为试验载体，对本科生进行基本的科研训练；通
过国内外文献的查阅与综合分析、试验的独立设计、试验的开展与完成、试验数
据的统计分析、科研论文的写作等环节，培养本科生的科技创新思想，激发他们
的科研兴趣，同时也锻炼他们的动手实践能力，以及综合分析问题的能力。
本项目计划从 2010 年 5 月至 2011 年 6 月，先后进行 2 次完整的“盐胁迫提
高番茄果实营养品质的试验”。学生分别提交文献综述报告、试验设计报告、试
验数据报告、试验总结分析报告、项目总结汇报、研究论文各 1 份。
项目预算 4500 元。
二、实施计划及方案
1、2010 年 5～6 月：①查阅、学习关于无土栽培、番茄栽培方面的文献资料；①
与研究生一起在温室中进行栽培试验。
本阶段的学习和实践，是为后面学生独立完成研究做准备，重点培养学生独
立查文献、自学新知识、动手实践的能力。
以 PPT 汇报和观测记录番茄生长情况、温室运行情况为考核项目。
2、2010 年 6～7 月：Ⅰ查阅国内外关于利用盐胁迫提高番茄果实营养品质的文献
资料；Ⅰ学习无土穴盘育苗的方法和技术；Ⅰ筛选供试番茄品种，准备育苗材料。
本阶段是独立试验的准备阶段，重点培养学生独立查阅、阅读和综合分析外
文文献、提出新的创新性思路的能力。
以文献综述报告、PPT 汇报和读书笔记作为考核项目。
3、2010 年 8 月：Ⅰ采用无土穴盘育苗方法，在温室中进行番茄育苗；Ⅰ进行盐
胁迫试验设计，明确试验步骤；Ⅰ准备试验所用试剂、仪器、设备等。
本阶段重点培养学生独立设计科学试验的能力、学会穴盘育苗方法。
以提交完整可行的试验设计报告作为考核项目。
4、2010 年 9 月～2011 年 1 月：Ⅰ按照试验设计，分别进行番茄苗定植、盐胁迫
处理；Ⅰ生长过程中，形态指标、光合指标、温室综合环境指标的观测；Ⅰ利用
无损微测技术，进行根系吸肥变化规律的检测；Ⅰ番茄果实营养品质的检测；Ⅰ
采用统计分析软件，对试验结果进行分析，探寻盐胁迫提高番茄果实营养品质与
肥料、温室环境之间的关系；Ⅰ总结分析本次试验的得与失，并进行下一次试验
的穴盘育苗。
本阶段是本 URP 计划的核心阶段。重点培养学生独立完成科学试验的能力，
包括：按设计安排试验、观测和记录试验现象与数据、自己动手进行仪器设备操
作、试验数据的分析处理、试验结果的综合分析等。
以提交完整的试验数据报告、试验总结分析报告作为考核项目。
5、2010 年 2 月～6 月：进行春季条件下，盐胁迫提高番茄果实营养品质的试验：Ⅰ
再独立完成一次 2010 年 9 月～2011 年 1 月所进行的试验；Ⅰ对比分析秋季和春
季条件下，试验结果的差异以及产生的原因；Ⅰ整理试验数据，进行项目总结汇
报、论文写作投稿。
本阶段是本 URP 计划的又一核心阶段。除了重点培养学生独立完成科学试
验的能力，如：按设计安排试验、观测和记录试验现象与数据、自己动手进行仪
器设备操作、试验数据的分析处理、试验结果的综合分析等以外，还培养学生进
行科研论文写作的能力。
以提交项目总结汇报、研究论文作为考核项目。
三、项目实施的基础和条件
关于利用盐胁迫提高番茄果实营养品质的研究，已经由 2008 级硕士生开始
进行试验。到目前为止，已经进行了 1 次预试验和 1 次正式试验，也得到了比较
好的结果。本 URP 计划是在前面试验的基础上，再进行深入、细致地研究。
试验所需温室、观测和检测的仪器与设备等都已经具备，完全可以保证试验
的完成。
四、学生提交的成果
1、文献综述报告、试验设计报告各 1 份；
2、试验数据报告、试验总结分析报告各 1 份；
3、项目总结汇报、研究论文各 1 份。
项目二十五：矿物材料对产甲烷性能调节的研究
蒋伟忠 副教授
一、项目概况
厌氧处理法处理有机固体废弃物能够获得能源回收与环境保护的双重效果。
在有级污水、固体有机废弃物的处理中有了广泛的应用。
决定甲烷发酵过程效率的主要因素是所加基质的可生物降解性以及微生物
的活性。在厌氧产甲烷的反应过程中，产甲烷菌对环境较为敏感。pH 的变化、
有机酸或碱的积累均可能造成发酵过程的不稳定。
目前，调节甲烷反应过程性能的方法包括，延长反应时间（HRT）、污泥返
送以增加微生物浓度、降低负荷达到甲烷菌容忍的范围。利用矿物材料调节产甲
烷性能是最新的方法。其中，沸石已经用于猪场粪污厌氧处理中，主要通过吸附
氨以达到激活微生物的目的。麦饭石对缓解有机酸阻碍以及促进微生物活性都有
作用。本项目利用矿物材料的吸附特性、矿物质溶出特性，通过理论分析和实验
研究结合的方法，研究添加不同矿物材料对正常负荷、超负荷产甲烷性能的影响，
为提高高负荷条件下产甲烷速度提供过程依据。
主要研究内容
1．组建一套由甲烷相、旋转圆筒式的有机固体废弃物厌氧水解酸化装置、
叠层式厌氧发酵反应器组成的发酵系统；
2．以合成废水加醋酸（或葡萄糖）为投入原料，以麦饭石、木炭、商业沸
石为添加剂启动甲烷相。相对水力滞留时间为 10 d,检测参数为：pH 值、ATP 浓
度、所产气体量及成份；
3.设计、试制改进型 UASB（上流式固体床反应器）。在实验基础上建立加
产甲烷速度计算式，确定整个系统的不同矿物质条件下产甲烷速度。
预期目标
通过实验确定添加不同矿物材料对正常负荷、超负荷时的产甲烷性能。完成
论文 1 篇。
二、实施计划及方案
1、2010 年 06 月，调查与厌氧发酵、有机污水处理相关的文献。要求撰写文
献综述，特别是英文文献的综述。培养学生文献调查、分析、归纳总结的能力以
及英文学术论文撰写的能力。完成文献综述 1 篇。
2、2010 年 07-08 月，进行厌氧发酵产甲烷实验方案设计，试制、组装反应系
统，包括：厌氧反应器，恒温水槽，气体收集装置。在厌氧反应器试制、组装上，
鼓励学生引用已有的知识，进行创新性思维，完成实验装置 1 套。
3、2010 年 09-11 月，实验室内试验。通过序批试验，获得不同矿物材料添加
条件下，厌氧反应器在正常、超负荷时的反应过程性能参数。培养学生较强的动
手能力（实验装置安装、现场的试验布置等），掌握生物反应参数、环境参数及
水质监测的技能方法。
4、2010 年 12 月-2011 年 01 月，试验数据的整理、分析，撰写实验报告，并
建立相关的计算模型。培养学生数据分析、处理能力，掌握 SPSS、Excel 或 Matalab
等的使用，从数据分析中发现问题的能力。
5、2011 年 03-04 月，根据实验结果的分析，改进实验装置，重复试验。实验
数据分析，撰写实验报告。
6、2011 年 05 月，撰写学术论文。在文献综述、实验报告的基础上，进一步
分析、归纳总结，完成英文学术论文 1 篇。培养学生综合分析能力，提高学生的
学术水平。
三、项目实施的基础和条件
申请人从事固体有机废弃物、废水处理及能源领域的研究教学 10 多年，主
持完成省部级项目 2 项，参加项目 4 项。发表论文 20 多篇，其中 SCI、EI 及 ISTP
检索论文 9 篇，其他国际期刊论文 4 篇。现在主持项目 2 项，参加项目 2 项。指
导硕士生 4 名、协助指导博士生 1 名。指导本科生毕业论文 11 名，现指导 2 名。
可再生资源利用与环境实验室 1 间，合 60 多 m2,具备项目所涉及的环境因子
测试、水质参数测定以及热参数检测的条件。另外，近几年的研究积累，具备了
污泥理化参数测定的试验条件。
现主持“非电离有机酸对固体有机废弃物水解阻碍机理及调节研究”及水利部
公益性项目“生态灌溉区内有机废水处理模式与技术研究”项目，主要参加国家科
技支撑计划项目“高浓度物料规模化沼气工程工艺研究”，对完成该项目具有充足
的配套经费。
综上所述，项目实施的条件及基础基本具备，在试验材料及动力消耗方面尚
需经费支持。 学生所具备的基础及条件：具备较好的生物反应工程计算基本知
识及较好的英语阅读能力，具备日常计算机操作技能以及常规理化实验能力。
四、学生提交的成果
1、完成相关文献综述 1 份；
2、完成实验装置的设计、试制 1 套。
3、原始实验数据及实验报告。
4、英文论文 1 篇。
项目二十六：坡面径流侵蚀产沙过程及输沙率关系的试验研究
李淑芹 副教授
一、项目概况
该项目以黄土高原丘陵沟壑区为研究对象，通过对不同草被覆盖度条件下坡
面径流水深、流速、流量、沟道横断面几何形态等参数的测量和计算，结合侵蚀
产沙地貌形态变化过程的观测，认识坡面产生侵蚀的发育过程，定量表达降雨、
径流与坡面地貌形态的关系，进而分析坡面径流剪切力、坡面径流阻力在不同地
貌形态过程中的变化规律，研究径流在不同地貌形态过程中的输沙特性，为建立
坡面径流输沙率的动力学关系提供理论依据。
本项目的研究内容主要包括：坡面径流侵蚀产沙过程研究和坡面径流侵蚀输
沙率关系研究。研究采用室内试验观测和理论分析的方法进行。技术路线包括：
查阅国内外有关研究文献，并借鉴国内外坡面径流侵蚀研究经验，以相关学科的
基本理论为支撑，利用试验观测方法，认识坡面产生侵蚀的发育过程。在试验观
测基础上进行理论分析，建立坡面径流输沙率的动力学关系。
项目的实施可使学生掌握相关的理论知识；培养分析问题、解决问题的能力；
并对科研工作有一定的了解和认识。
二、实施计划及方案
实施计划：
（1）查阅国内外相关文献资料。完成 1 篇坡面径流水力侵蚀研究现状与成果
的综述报告。本环节主要是培养学生查阅文献资料、总结和发现科学问题的能力。
（2）试验观测、资料的收集和整理。在试验观测过程中，收集该项目的观测
试验资料，并进行整理和分析，提出研究思路和具体研究方案。本环节主要是培
养学生实践能力和分析问题能力。
（3）试验数据的分析和处理。分析坡面径流在不同地貌形态过程中的输沙特
性。提交研究报告一份。本环节主要是培养学生利用专业知识解决科学问题的能
力。
三、项目实施的基础和条件
项目的部分试验观测已经开始，所需资料可以共享。
强大的网络资源和图书馆丰富的图书资料为研究资料的收集提供了条件。
四、学生提交的成果
1.综述 1 份（不少于 3000 字）。
2.研究总结报告 1 篇（不少于 5000 字）。
项目二十七：污水养殖微藻生长环境优化研究
曹薇 副教授
一、项目概况
微藻作为二十一世纪最有潜力的生物质能源之一，其在大规模生产生物质的同时
还可以解决二氧化碳的固定与污水处理的问题，从而减少温室效应和环境污染问
题。二氧化碳是自养微藻生物质生长过程中主要的碳源。通常生产 1 吨生物质干
重即可吸收 4 吨以上的二氧化碳。此外，研究表明，葡萄藻与小球藻在二次处理
过的污水中具有高产的生物量与高效的氮、磷综合作用。微藻的生长受到很多因
素的影响，包括非生物因素（包括光，温度，营养，溶解氧的含量，二氧化碳的
浓度，pH，盐度，以及培养液中有毒的化学成分），生物因素（包括细菌，真菌，
病毒以及其他品种的微藻的污染），以及操作因素（包括由搅拌产生的细胞间的
摩擦力，稀释率，收获方式和频率）。William 等人分析了光，温度以及营养浓度
对 Nitzschia closterium 和 Tetraselmis spp.生长的影响，结果表明在单因素均最优
的条件下微藻的生物质浓度反而低于单因素相互协调作用下的生物质浓度。由于
环境因素对微藻代谢及生物质积累的作用的影响，研究微藻在环境协同作用下生
物质生长的模型有利于深入了解微藻的生长机制，提高生物质产量。
本项目拟以螺旋藻和小球藻为模型藻，研究不同性质污水（畜禽场污水和沼液）、
光照和温度对模型藻生长的影响。考察不同 COD、N 和 P 含量的污水对模型藻
生长速率、生物量积累和油脂含量等的影响，及模型藻对 COD、N 和 P 的去除
效果；研究不同光质、光强和光周期及温度对模型藻生长的影响，为规模化微藻
养殖提供技术参数。
二、实施计划及方案
实施计划
（1）查阅国内外相关文献，掌握文献查阅方法，提高学生文献查找和阅读能力。
翻译相关英文文献 1 篇和提交文献综述报告 1 份。
（2）根据阅读文献，分析国内外研究现状，提出存在的问题以及解决问题的方
法，明确研究目标，并制定研究方案。提高学生发现问题、分析问题和解决问题
的能力，培养创新性思维。提交研究方案 1 份。
（3）研究不同性质污水对微藻生长的影响。主要考察不同 COD、N 和 P 含量的
污水对微藻生长（生长速率、生物质、油脂含量等）的影响。培养学生动手和解
决问题的能力。定期汇报研究结果
（4）研究光照（光质、光强和光周期等）对微藻生长的影响。培养学生仪器操
作和实践能力，掌握试验技巧。定期汇报研究结果
（5）分析数据，撰写研究报告或研究论文。培养学生论文写作能力。提交总结
报告 1 份。
实施方案
实验一：不同性质污水对微藻生长的影响
试验材料：畜禽场污水、沼液；螺旋藻、小球藻
试验方法：（1）不同来源（畜禽场污水和沼液）污水对微藻生长的影响：分别
以螺旋藻和小球藻为模型藻，研究不同 COD、N 和 P 含量的污水对微藻生长速
率、生物量积累和油脂含量等的影响。
（2）考察微藻对污水中 COD、N 和 P 的去除效果。
实验二：光照（光质、光强和光周期等）和温度对微藻生长的影响
（1）不同光源（LED 光源：白光、红光等）和温度对微藻生长速率、生物量积
累和油脂含量等的影响。
（2）不同光强和光照周期对微藻生长速率、生物量积累和油脂含量等的影响。
三、项目实施的基础和条件
项目申请人主要从事生物环境与能源工程方面的工作，具有坚实的理论基础和丰
富的科研经验。申请人具有电化学、生物化学、食品化学多学科交叉的科研背景。
目前，申请者致力于微藻环境增值能源的研究，利用微藻处理污水的同时生产能
源。申请人所在的农业部设施农业工程重点开放实验室具备较好的研究条件，所
需的仪器设备已经得到落实。因此，本项目具有较好的硬件条件和前期工作基础。
四、学生提交的成果
（1）提交文献综述 1 份；
（2）翻译与研究课题相关的英文论文 1 篇；
（3）提交试验研究报告 1 份或合作发表中文核心期刊论文 1 篇；
（4）提交 URP 总结报告 1 份，主要内容包括 URP 实施过程中个人的体会、存
在的问题以及提出改进的建议。
项目二十八：贴壁堰流水头-流量关系实验研究
张昕 教授
一、项目概况
项目以矩形薄壁堰为研究对象，矩形薄壁堰是水力学中的一种典型堰流和有
效的流量量测工具。由于其结构简单、水头与流量关系稳定，在野外和实验室是
首选的明渠流动量测工具，在水力学实验室中，矩形薄壁堰常用来对其它堰型的
率定和水工模型过水能力的精准测量。
然而，矩形薄壁堰堰流有两种流态——自由流和贴壁流，传统的水头-流量
关系是建立在自由流态基础上。对于贴壁流和流态转换过渡区，经典的水头-流
量公式不再成立，限制了矩形薄壁堰在低水头、小流量情况下的应用。
该项目以水力学实验为主要研究方法，通过研究贴壁流态下的水头-流量关
系，培养学生创新思维和能力。
二、实施计划及方案
实验观察贴壁流与自由流的区别
通过学生在水力学实验中学习掌握的自由流现象，比较发现贴壁流的不同之
处，培养对水力学特征和现象的观察能力。
2. 实验实测数据分析贴壁流与自由流下水头-流量关系的区别
通过分析在相同水头下，贴壁流与自由流哪个流量大，培养分析问题的方法。
3. 解释两种流态下水头-流量关系不同的原因
利用已学过的水力学知识，解释为什么在相同水头下，贴壁流流量比自由流
大。从水舌所受的表面力和体积力分析。
4. 力求定量描述贴壁流下水头-流量关系（选作）
对于基础好、科研兴趣浓厚的学生，可进一步引导学生推求定量描述。
三、项目实施的基础和条件
水力学实验室已经具有基本的实验设备和量测工具，指导教师具有一定前期
研究基础，并有指导 URP 的经验。
四、学生提交的成果
1. 实验实测数据的整理资料
2. 实验研究报告 1 份
项目二十九：回流比对沼气发酵的影响
张燕生 副教授
一、项目概况
目前，利用厌氧发酵产沼气工程技术处理畜禽废弃物时，大量厌氧残留物
（即沼渣和沼液）的直接利用存在消纳困难的问题。工程中需要建设大池容的沼
液池，长时间储存沼液然，已成为制约大中型沼气工程正常运行和发展的一个重
要制约因素。寻求沼液减量化工艺方法是急需研究解决的重要课题。该项目以减
少用水量为目的，研究高回流比条件下的抑制物积累影响问题。
二、实施计划及方案
研究方案：
以高回流比工艺条件下的正常稳定运行为基本目标，以反映运行稳定状况
的 pH、甲烷产出、TS 负荷强度等为控制参数，在中温、高回流比条件下进行实
验研究，分析确定实现系统稳定运行的工艺条件；试验分析高回流比条件下的产
物积累状况或难降解物质积累状况，以及其对发酵的影响，探讨其解决方法。
试验方案：
1、将常规猪粪发酵液按不同比例与原料液混合，调制成不同回流比的试验
组。
2、进行不同回流比的分批式试验；比较分析 pH 变化、产气变化；分析记录
氨氮等主要抑制物积累状况。
3、其他难降解物的影响分析
4、视需要进行以葡萄糖、铵盐、硫酸盐、磷酸盐为碳源、氮源、磷源的合
成废水试验，进行物流转换分析。
5、分析最大可能回流比。
6、研究报告
三、项目实施的基础和条件
该项目的实施有充实的理论基础与实际应用经验，试实验条件要求不高，校
内已有条件即可实施。考虑时间因素和可靠性，某些测定项目也可委托食品学院
或农学院相关实验室进行分析。
四、学生提交的成果
1、实验记录、分析数据等档案资料
2、研究报告或论文
项目三十：基于 CAD 的数字测图系统探索
周春发 副教授
一、项目概况
数字测图是以计算机及其软件为核心，在外接输入输出设备的支持下，对地
形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。数字化测图
与传统的测绘方法相比发生了巨大的变化：一是减轻测绘工作内、外业的劳动强
度，自动成图、提高测图的精度和速度。二是为后续以 CAD 为基础的设计提供
高精度的数字图。三是为 GIS 提供高精度的空间数据。
目前数字化测图是通过计算机专用软件进行的，它有其自身的优点，也有以
下不足：1）软件太多，没有太成熟的，且互不兼容，数据相互之间转化较复杂，
有的软件也难以与 GIS 接口。即使在通用的 AutoCAD 上，有些软件所形成的文
件也无法完全打开，给后续工作带来较大的麻烦。目前国家也没有优选和指导推
广使用哪一种数字化测图系统。2）大多软件需要专门的学习和培训，售价昂贵。
3）目前有的单位也不需要进行大量测绘，以及组成 GIS 系统，只是为工程设计
而测绘一些图纸。很多单位不必要、也不具备掌握测绘专业软性的条件。比如我
院水利、农水的学生，大多不会专门从事测绘，而只是因设计而需要一定的图纸，
但他们对 CAD 都掌握得较好，有一点基础，不需专门培训。
基于以上因素，该项目设想，通过探讨形成一套以通用的 AutoCAD 为基础
的测图思路。借助经纬仪或全站仪等设备，进行数字化测图，为生产设计提供地
形图，既不需要购买专门的软件，也不进行专门培训。
二、实施计划及方案
通过项目的探讨，摸索出在小范围内，借助 AutoCAD 进行数字化测图的方
法，从而提高测图的精度和速度，既不额外增加测绘成本，同时也能满足工程设
计的需要。
1、熟悉仪器和工作软件。学生全面掌握全站仪的使用和性能，了解其特点。
对 AutoCAD 进行必要的熟悉。培养学生自主学习的能力。
2、对地物和地貌符号的描述进行一定的探讨，要能对常用的符号进行一定
的编码，但又不要增加测绘者的负担。此阶段着重培养学生创新应用能力。
3、了解全站仪和计算机的通讯连接，特别是数据格式要弄清楚。如用经纬
仪进行测绘，则需对数据进行一定格式的规定，对 AutoCAD 中，以测站点为中
心，输入角度和距离的方式进行一定的探讨。此阶段可培养学生创新应用和使用
计算机绘图能力。
4、在完成了基本的构架后，形成一套完善的方案，并能测绘出一份小范围的数
字地图，从而找出不足和要改进的地方，为后续工作提出方向和意见。培养学生
的理论与实践结合以及进行工作总结的能力。
三、项目实施的基础和条件
1、2009 年的 URP 计划学生完成了其中的一部分工作，打下了良好的基础。
2、教师多年进行测量学的教学工作，组织过较多的测绘实践活动，具有丰
富的实践经验。目前，测量课也亟待进行数字化测图的教学，教师也进行过
AutoCAD 的教学工作，对 AutoCAD 较熟悉。
3、测量实验室目前具有一定数量的国产全站仪和一台国外全站仪，具备实
验的条件。
四、学生提交的成果
1、整个工作过程的工作总结，包括工作的内容以及取得的成果。
2、利用工作成果，完成一份学生自己测绘的数字地图，为数字化测图的教
学工作提供一定的借鉴和经验。
项目三十一：双吸离心泵杂质泵的三维造型设计
唐学林 副教授
一、项目概况
双吸渣浆泵在大流量输送固-液两相流方面应用非常广泛，其过流部件在能
量转换中起关键的作用，所以其水力设计极其重要。同时，随着计算机三维造型
技术的发展，三维图形技术已经在机械制造行业得到越来越普遍的应用。机械制
造单位及相关研究院所为了提高企业生产效率、降低生产成本、提升本企业的品
牌形象，在机械零件设计，装配工艺设计、产品宣传、技术培训等多个方面利用
三维绘图技术越来越普遍，很多企业在传统 AutoCAD 工程制图软件的基础上,都
购置了 ProE，UG 等大型工程制图软件，计算机三维造型技术已成为机械相关行
业必不可少的技能。此项目着眼于杂质泵的水力设计、三维造型等系统训练。首
先，了解渣浆泵三维设计的方法和发展状况，比较各种渣浆泵的设计理论和设计
方法，运用渣浆泵的设计方法和设计理论进行渣浆泵过流部件的设计。然后，运
用 Pro/E 对多级渣浆泵的所有水力部件进行三维实体造型设计，利用 Pro/E 的三
维造型的单一数据等特点，进行装配图的相关设计。
二、实施计划及方案
本课题将针对杂质泵，采用两相流理论三维造型设计相关水力部件。在此过
程中，对学生的如下能力进行训练:查阅杂质泵的相关文献；分析、比较各种两
相流泵的设计理论和设计方法；确定双吸渣浆泵的结构型式，进行水力部件设计；
利用 Pro/E 进行双吸渣浆泵的过流部件三维造型；利用 Pro/E 进行零件的装配；
完成 URP 结题报告等。
三、项目实施的基础和条件
中国农业大学水利与土木工程学院流体机械及流体工程系室在水力设计、结
构设计等相关领域有长期的知识积累，指导老师在长期的科研活动中主持并参加
了多项实际课题，将为本项目研究提供有力的支持和指导。
四、学生提交的成果
两相流理论的杂质泵的设计方法比较分析，以及双吸渣浆泵的叶轮、蜗壳等
水力部件的所有三维造型图。
项目三十二：园艺种植机械化、智能化配套技术集成
张天柱 教授
一、项目概况
随着现代农业的发展，实现设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自
动控制和智能化管理，是工厂化农业生产的必然趋势。
生产机械化的问题也是我国设施农业一直未能得到很好的解决，其主要问题
是：目前生产过程基本是手工劳动，劳动强度大；机械化程度低，生产效率低，
作业费用高。现有的温室机械还没有电动力机械，只有少量温室机械也是柴汽油
机作动力，排出的烟气对温室内的果蔬、土壤和操作者造成严重污染。这些油烟
雾沉积在温室顶部的玻璃、透光板或塑料膜的内表面很难清除，采光率显著下降，
影响作物的光合作用。同时，柴汽油机的运行和维护费用比电动机高得多。
针对以上情况，本项目进行园艺种植机械化、智能化配套技术的集成，主要
内容为温室多功能耕作机、园区农业环境远程监控系统及温室生产智能控制系统
等设施、设备的集成和试验。进行国内外发展现状等资料的收集，对机械化、智
能化设备进行集成和总结。
实施地点在中国农业大学通州都市农业示范基地进行（通州潞城镇）。
二、实施计划及方案
月 月 资料文献的查询，主要训练学生查询文献等资料的能力；
2010． 机械、设备等应用效果的试验，增强学生对现代农业设施、
机械化、智能化设备、技术的认识，训练学生科研试验及
实际的操作动手能力；
文献综述，试验研究数据的整理和总结，训练学生进行资料
整理归纳，试验数据分析、处理和总结的能力；
报告的完成。
三、项目实施的基础和条件
项目的实施在中国农业大学通州都市农业示范基地进行（通州潞城镇），面
积 227 亩，现已建成冷棚 6 栋（400 平方米/栋），双层充气连栋温室 1 栋（2000
平方米），高标准节能型日光温室 4 栋（400 平方米/栋）。办公、培训、住宿等建
筑面积 400 多平方米，拥有完善的试验场所、生活设施、办公场所和培训场所，
可以满足项目科研和生活条件。
项目 2010 年将在通州基地引进展示温室多功能耕作机、园区农业环境远程
监控系统及温室生产智能控制系统等设施、设备。
项目有张天柱教授的指导，并有通州基地员工的协助，可以保障项目的顺
利实施。
四、学生提交的成果
学生通过一年的项目训练，主要提交：
每人 2 万字左右的项目报告（包括文献综述，项目实施和试验总结等材料）。
项目三十三：配筋对钢筋混凝土板抗剪
承载力安全性的评价分析
蒋秀根 教授
一、项目概况
混凝土板在房屋、给排水、海洋、桥梁等结构中有广泛的使用，是建筑结构
的基本构件之一。混凝土板是构成建筑中的楼板、码头面板、桥梁的桥板等重要
构件。它是形成水平空间、承担并传递建筑物结构重力荷载、连接并形成竖向分
结构的关键结构，其结构性能对整体结构的可靠性有很大影响。
混凝土板受荷载作用时，主要发生弯曲变形，同时也会发生剪切变形，比如
板和柱的连接处易产生冲切。所以其除了可能发生弯曲破坏外，还可能产生剪切
破坏。钢筋混凝土板的抗剪问题是钢筋混凝土结构理论研究的一个重要课题，也
是钢筋混凝土板设计中的重要内容。在大部分混凝土构件中，均采用配置箍筋的
方法以承担剪力。在实际使用中，我国多数混凝土板的设计并不配置专门的抗剪
钢筋，因此混凝土板中的剪力就由混凝土板和板内配置的纵筋承担，这就使混凝
土板存在了能否满足抗剪承载力要求的问题。如果混凝土板的抗剪承载力不能够
满足要求，就会发生剪切破坏。混凝土板的剪切破坏有三种破坏形态，包括斜拉
破坏、剪压破坏及斜压破坏，三者均属于脆性破坏，破坏前无明显征兆，破坏后
板的承载力急剧下降，可能会影响建筑的整体性能，严重的情况下还会发生整体
坍塌等情况。因此不配抗剪钢筋的混凝土板是否能够满足抗剪要求是板安全性中
很重要的问题，而目前未见文献对于这方面进行系统的论述。
本文研究的目标是：（1）利用现有的抗剪承载力公式计算混凝土板的抗剪
安全系数和抗弯安全系数，并分析在哪些情况下混凝土板需要配置抗剪钢筋，哪
些情况可以不配置抗剪钢筋。（2）分别在混凝土板中配置箍筋与不配置箍筋的
情况下，计算抗剪和抗弯安全系数的比值，并进行比较，从而分析抗剪钢筋的配
置对混凝土板抗剪承载力的影响。
二、实施计划及方案
1.研究内容：
（1）不设抗剪钢筋的钢筋混凝土板的抗剪承载力和抗剪安全系数的计算。
（2）不设抗剪钢筋的钢筋混凝土板的安全性分析。
2.研究方案：
（1）板截面尺寸，按工程习惯选取，混凝土和钢筋强度等级结合工程习惯
和现行钢筋混凝土规范规定要求确定。板的纵向配筋按现行钢筋混凝土规范设计，
考虑抗弯和抗剪要求。
（2）不同结构实际内力分析均采用解析分析，采用弹性分析法进行计算，
不考虑大变形。
（3）板承载力的计算方法按现行规范及其他的研究结果计算。
三、项目实施的基础和条件
（1）参与本项目研究的同学学习过结构力学、钢筋混凝土原理等基础课，
能够进行钢筋混凝土结构方案的制定、分析和设计。
（2）在教师的指导下，能够完成混凝土板的抗剪承载力分析。
（3）有足够的工程设计资料。
对学生的创新能力培养的思路：
（1）通过实际分析，了解简化模型与实际工程的差异，并掌握分析其差异
的手段。
（2）通过实际分析，了解工程简化的背景和意义，并建立科学、技术与工
程的概念。
（3）通过研究，提出设置抗剪钢筋与不设置抗剪钢筋的混凝土板结构的抗
剪承载力，给出各自的适用条件。
考核办法：
（1）考查不同分析模型及方法的合理性。
（2）考查结构抗剪承载力对比结果的合理性。
（3）考查结构方案适用性条件的科学性。
四、学生提交的成果
学生提交的研究报告应包含
（1）考查不同配筋下钢筋混凝土板的抗剪承载力的计算结果。
（2）考查钢筋混凝土板的抗剪承载安全系数的计算值。
项目三十四：抽水蓄能电站水力机组
量测系统的布置
李小芹 副教授
一、项目概况
水电和电网中各种电源的建设进展迅速，但因受水能资源的限制，水电不能
与其他电源等同步增长，因此整个电网中能担任调峰的电源比例下降，电网在尖
峰时常出现供电不足而低谷时又常有多余，不仅影响电网输电质量还影响电网的
可持续发展。抽水蓄能作为常规水电的补充，可弥补水能资源的不足，可使电网
中日益增长的低谷电能变成可再生能源而且是尖峰时宝贵电源。我国水电和抽水
蓄能发展很快，目前水电装机容量已超过 1 亿 kW，居世界第一。抽水蓄能电站
飞速发展，对抽水蓄能电站系统的安全性、稳定性、灵活性、速动性要求越来越
高。
水电站机组的量测系统需要进行水头、流量、压力、压力脉动等参数进行测
量，采用何种方法进行数据采集与电站建设时测量系统管路的布置有直接的关系
方法，它影响到电站实际运行时的数据的精度、方法的可实施性。因此应合理地
设计量测系统，以便在电站建设初期进行施工安排。
本项目以我国某抽水蓄能电站为依托，旨在进行大型抽水蓄能电站水泵水
轮机组量测系统的设计。可对学生熟悉科研工作方法，提高学生参与实际工程的
能力有一定的提高作用。
二、实施计划及方案
1、学生要掌握抽水蓄能电站的基本结构，水泵水轮机的工作过程。
2、应熟练掌握水电站水力机械测试方法及手段。
3、合理地设计抽水蓄能电站的量测系统。
4、掌握科研方法，为以后走向工作岗位打下基础。
最后，学生应掌握阅读文献资料并能进行整理的能力。真正掌握抽水蓄能电
站量测系统的布置方法。
三、项目实施的基础和条件
本项目依托我国某抽水蓄能电站，对其进行量测系统的布置。
在项目中，学生利用所学的流体力学以及水力机械测试的有关专业知识，
AutoCAD 进行绘图，能够进行蜗壳进口、尾部压力、流量测量等参数的测量。
四、学生提交的成果
6. 开题报告。
7. 设计报告一份。
8. 抽水蓄能电站量测系统图一份。
项目三十五：混合发酵原料单项与联合厌氧
处理技术与工艺优化研究
林 聪 教授
一、项目概况
目前利用厌氧发酵建设沼气工程已成为在解决农村环保和能源的一种实用技
术。我国是农业生产大国，畜禽粪便和秸秆资源相当丰富，但还普遍存在着未经
处理和利用的现象，一方面造成了环境污染，另一方面造成了资源的浪费，而沼
气工程建设在解决农业废弃物污染防治、资源高效利用以及循环经济发展等方面
发挥着重要的作用。由于沼气具有较高的热值,并能替代煤炭、石油、天然气等
化石能源及薪材、秸秆等生物质能源,可以有效的减少温室气体排放的特点，被
越来越多的应用到能源环保工程中。除了秸秆和畜禽场粪污外，城市生活垃圾、
人粪污水和餐厨垃圾也是很好的发酵原料。如何开发利用这些原料作为制取沼气
的原料，拓宽沼气发酵原料来源，不仅可以解决对我国能源紧张，开发清洁可再
生能源，有效控制温室气体排放，还可以实现可再生清洁能源的多元化利用，建
立友好型能源消费结构和低碳排放生态循环系统。
但因畜禽粪便、秸秆、城市生活垃圾、人粪污水和餐厨垃圾等本身的特性，
在工程应用中所遇到的最大问题和发展障碍是进出料难，消化过程容易酸化和受
抑制，消化原料的 C/N 比不适合于厌氧消化要求，其厌氧消化工艺参数不清等
等，所以研究畜禽粪便、秸秆、城市生活垃圾、人粪污水和餐厨垃圾等混合原料
的厌氧消化技术与工艺迫在眉睫。
本项目通过对农作物秸秆、人畜粪便和生活垃圾的结构特性进行分析，进行
单原料和混合原料的厌氧消化处理工艺参数的研究，通过开展实验室厌氧消化温
度、营养条件、酸碱程度、碳氮比、营养物质平衡等研究，优化消化工艺参数，
为实际工程应用提供理论依据。
针对北京区县废弃物处理的需求，正在建设以人粪便、农作物径叶秆和生活
垃圾为原料的沼气工程，拟通过工程的启动和运行参数调节，分析研究发酵原料
物性、厌氧消化温度、营养条件、酸碱程度、碳氮比、营养物质平衡等参数对运
行的影响，确定最佳控制参数，提高工程的可靠性。
二、实施计划及方案
对畜禽粪便、秸秆、城市生活垃圾、人粪污水和餐厨垃圾等为原料的厌氧消
化物能转化研究，拟通过实验室的研究和沼气工程示范与调控，确定最佳工艺参
数和调控指标。为工程建设和运行提供理论依据。
实验室研究：
主要研究Ⅰ实验装置的设计与准备；Ⅰ研究秸秆厌氧消化启动过程菌种富集
的影响，探索接种物的添加量影响；Ⅰ秸秆厌氧消化过程池 C/N 的调节与添加量；
Ⅰ在中温发酵温度条件下，秸秆产气量的监测分析，观察水解酸化过程和产甲烷
阶段微生物的变化，进行秸秆厌氧消化过程物质和能量转化的研究。
该阶段培养学生查阅有关沼气厌氧消化的相关参考资料，查阅最新国内外沼
气研究发展动态的文献，熟悉沼气厌氧消化实验的装置设计、参数测试分析方法
和科学实验基本技能，学会使用测试的仪器设备。通过对秸秆的厌氧消化工艺、
原料的碳氮比、厌氧消化过程参数变化及影响因素，提出工艺和参数的优化方案。
沼气工程研究：
通过北京朝阳区崔各庄乡混合原料沼气工程运行中各影响参数的监测检测，
分析沼气工程运行的技术经济合理性，分析厌氧消化工艺参数对工程运行的权重，
优化工艺参数的调控性能，连续监测工程运行的产气量变化，进行沼气各成分分
析。
该阶段培养学生吃苦耐劳的精神，锻炼实际工作的能力，培养为社会服务和
独立工作的能力，提高学生理论与实践结合的能力。
考核办法：
1、阅读参考文献不少于 20 篇，写一篇不少于 5 千字的文献综述。
2、翻译一篇 5000 单词左右的外文参考文献。
3、提供实验室实验的检测数据报告，要求测试数据需完整、真实。
4、提供沼气工程现场检测数据报告，要求测试数据需完整、真实。
5、提供完整的研究报告。
三、项目实施的基础和条件
本项目组长期从事相关厌氧发酵、沼气工程建设的研究，取得了很好的经验，
既有理论研究，又有工程实践经验，为项目的研究打下了坚实的基础。实验室有
关测试仪器可以保证实验测试内容的完成，现项目组已完成了人粪便的厌氧消化
试验，人粪便与垃圾混合的厌氧消化试验，纯秸秆的厌氧消化试验，秸秆与畜禽
粪便的联合厌氧消化试验，并正在进行工艺技术参数的优化分析，为进一步的实
验研究做了很多的前期工作可以保证研究工作的正常进行。
项目所研究的内容目前受到科技部“十一五”科技支撑计划的资助，给项目的
完成提供了一定的经费资助。
四、学生提交的成果
1、阅读参考文献不少于 20 篇，写一篇不少于 5 千字的文献综述。
2、翻译一篇 5000 单词左右的外文参考文献。
3、提供实验室实验的检测数据报告，要求测试数据需完整、真实。
4、提供沼气工程现场检测数据报告，要求测试数据需完整、真实。
5、提供完整的研究报告。
项目三十六：混流式水轮机导水机构
三维零件造型及仿真装配
肖若富 副教授
一、项目概况
混流式水轮机结构简单，适用水头范围广，广泛的应该各种水头段的水力发
电站中。混流式水轮机的导水机构是混流式水轮机结构设计中非常重要的一个环
节，其结构非常复杂，零件众多，在教学和科研中，二维的平面图很难解释其装
配关系以及其运动规律。因此，需要的教学和生成培训中需要能够有直观清晰的
三维模型以及其仿真装配图。通过对水轮机导水结构三维模型的建立以及仿真装
配，可以有助于在科研中理清导水机构的各个零件的装配关系，运动关系以及其
力特性关系。同时通过对导水机构整体的建模，可以为水轮机的水力性能预估提
供 CAD 基础。
本 URP 项目中以 Unigraphics（以下简称 UG）三维 CAD 软件为基础，首先，
对混流式导水机构进行三维零件建模；其次，到生产厂家进行现场调研，了解导
水机构组装工艺流程，并优化装配工艺流程；最后，在优化装配流程的基础上，
对导水机构进行仿真装配，完成课题。
二、实施计划及方案
该 URP 项目实施计划及方案分为 5 步：
1. 三维造型软件 UG 的学习。通过对三维造型软件的学习，可以使学生在二
维工程图的基础上对三维结构有深刻的认识，对新的三维结构设计方法有所提高。
2. 对混流式导水机构所有零件进行三维建模。通过三维零件建模，提高学生
关于结构的设计的认识。
3. 到生产单位去调研，了解导水机构装配工艺流程。
4. 对导水机构三维零件进行仿真组装。
5. 完成项目报告。
三、项目实施的基础和条件
1. 项目申请人长期从事于流体机械的教学和科研工作，对混流式水轮机非
常熟悉，曾参与多个关于混流式水轮机的结构设计、水力设计及动态特
性研究等课题。
2. 项目申请人所在的流体机械及工程系现有多个混流式水轮机模型，可以
提供学生参考。
四、学生提交的成果
1. 导水机构所有三维零件三维结构图。
2. 导水机构三维仿真装配图。
3. 项目总结报告。
项目三十七：不同覆盖条件对主要乔木
耗水规律影响的试验研究
苏艳平 讲师
一、项目概况
本项目针对北京地区绿地建设中突出的水分利用率低下的实际问题，以常用绿化
乔木为研究对象，采用田间试验和数值模拟相结合的方法，摸清不同覆盖保墒条
件下乔木水分生理生态学特征及水分利用效率的动态变化规律，探讨节水灌溉条
件下乔木木多重尺度耗水规律并构建尺度提升模型，提出基于不同乔木覆盖保墒
措施最优施用模式，为北京地区城市绿地建设中的水分管理提供理论基础。
以朝阳区北小河绿地蓄水保墒技术示范园为试点，通过系统深入研究覆盖保墒措
施在城市典型乔木毛白杨树和白蜡树上的应用，明晰覆盖保墒技术对土壤水分动
态、土壤温度及乔木蒸腾耗水规律的影响效应，提出针对城市绿地典型乔木的覆
盖保墒最优施用量和施用方式，建立北京地区乔木覆盖保墒的实用技术体系。
二、实施计划及方案
1.项目详细工作内容
通过查阅相关文献资料，对覆盖保墒技术在国内外的应用与研究进展进行概述性
研究；并在此基础上，在朝阳区北小河公园示范区，研究城市典型乔木毛白杨树
和白蜡树覆盖保墒技术。选用石子覆盖、松针压石覆盖和树皮覆盖进行分区实验，
对土壤墒情和土壤物理参数、土壤温度、树木蒸腾耗水量进行观测并分析实验数
据；研究覆盖保墒技术对土壤水分、温度、乔木耗水量的影响，并对乔木覆盖保
墒技术的效果进行评价。
2.技术路线
本项目是在资料收集整理、典型调查研究和定点定位试验的基础上，综合利用多
学科理论与研究方法，做到微观分析与宏观分析相结合、理论研究与实证研究相
结合、定量分析与定性分析相结合、现状分析与发展趋势分析相结合，进行以北
京地区常用绿化乔木覆盖保墒研究。本研究以田间定位系统监测实验和室内模拟
实验研究相结合为其总的技术路线。
3.项目工作进度计划
2010 年 6 月～8 月 查阅国内外相关文献及研究成果
考核办法：写一篇关于乔木覆盖保墒技术及蒸腾耗水规律的综述性文章。
2010 年 6 月～12 月在北京市朝阳区北小河公园进行覆盖保墒技术及蒸腾耗水规
律研究。
考核办法：熟练掌握试验设备的使用与测量，提出适合北京地区的乔木覆盖
保墒技术施用方法。
2011 年 1 月～6 月 完成乔木覆盖保墒技术实用技术体系构建
考核办法： 提出针对城市绿地典型乔木的覆盖保墒最优施用量和施用方式，
建立北京地区乔木覆盖保墒的实用技术体系。
三、项目实施的基础和条件
国家科技支撑计划子课题“首都绿地高效用水综合技术研究与示范”的研究期限
为 ~，专项经费 60 万元，现有 2 名硕士和 1 名博士共同参与该项
目的研究，并取得了一些进展。
本次 URP 项目所需试验基础，“绿地用水”项目组成员已初步完成了试验示范区
建设，并已进行了一年的的监测与研究，仪器较齐全，数据较齐备。
四、学生提交的成果
本项目需要学生实地参与试验，并撰写试验报告。由于试验任务繁重，拟招
两名学生协助完成，学生提交的成果有以下两大内容。
1、提交试验报告
2、完成乔木覆盖保墒技术及蒸腾耗水规律的论文
项目三十八：保水剂施用条件下玉米根系生长及
吸水特性试验研究
李云开 副教授
一、项目概况
玉米根系在土壤剖面中的分布决定了其吸收养 分和水分的能力，也是准确
量化植被与气候间相互作用不可缺少的参数。因此，研究玉米根系在土壤剖面中
的分布对玉米生产的科学管理和节水农业发展具有重要意义，也可为全球变化研
究中的区域土壤-植被-大气系统碳、水分、养分传输过程提供基础性资料。虽然
因作物根系生长在地下而导致研究其在土壤剖面中的分布存在许多困难，但随着
科学技术的发展以及农业生产和科学研究的迫切需要，国内外对玉米根系的研究，
特别是在土壤剖面中分布规律的研究仍取得了显著进展。
在国外，Jackson 等研究了全球范围陆地生态系统中包括玉米在内的主要植
物群落的根系分布、密度和生物量，并比较了不同植物群落根系差异。Gale 等
给出描述根系在土壤剖面中分布的关系式。Teare 等对玉米根深及其分布进行了
定量描述，玉米根系扩展范围一般为 m，大部分根系可达 ，有的接近 2m，
并指出玉米根系具有一种潜在逃避受旱机能。Liedgens 等总结了玉米根系在土壤
剖面中分布的 4 种类型。并指出，这些分布型是受玉米植株发育和土壤环境条件
影响而形成的。国外在玉米根系研究方法上也有明显进展，近年来应用微型根系
观测管技术观测根生长的空间和时间类型受到重视。与传统的土壤采样技术相比，
微型根系观测管是透明界面，且观测时不破坏土壤和根系。SchrSder 等应用微型
根系观测管技术系统地描述了玉米根系的空间分布，还有一些科学家应用微型根
系观测管技术研究了干旱、灌溉、施肥和耕作对玉米根系在土壤中分布的影响。
在国内，李少昆等研究了玉米根系干重在不同生育期的侧向和垂直分布模型，
并指出玉米成熟期根深可达 160cm。张喜英研究了太行山山前平原冬小麦、夏玉
米、谷子和高梁等作物的根系生长发育状况，指出夏玉米最大根深为 ，80％
以上的根系集中在 0-40 cm 土层中。国内在根系研究方法上长期以来主要应用
土壤采样技术，近年来少数单位开始应用地下玻璃窗观测技术和微型根系观测管
技术。
保水剂又称土壤保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水性树脂、高分子吸水剂，
是一种超高吸水保水能力的高分子聚合物，它能迅速吸收和保持自身重量几百倍
甚至上千倍的水分，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放
水分供植物吸收利用，保水剂自 20 世纪被美国农业部研究中心研制，并在玉米、
大豆种子涂层、树苗移栽应用取得显著效果后，1974 年保水剂实现工业化生产。
日本随后购买美国专利进行产品开发，并成为目前生产和出口保水剂最多的国家，
英国、法国、俄罗斯、韩国等国家也投入大量资金进行农用保水剂研发，目前全
世界年生产保水剂草果 200 万 t。我国农用保水剂研发与应用始于 20 世纪 80 年
代初，发展速度较快。许多科研单位引进和开发不同类型的农用保水剂，如 SA
型、IPA 型、KH841 和 IAC-B 型等保水剂，并应用于农林生产领域，但均未进
行批量生产。2002 年科技部在“生物与现代化农业”领域的 863 节水重大专项中，
列入“新型多功能保水剂系列产品研制与产业化开发”专题，将保水剂研究和生产、
应用和推广提升到一个新的层次，迎来我国保水剂发展的第三次高潮。解决我国
的抗旱节水问题，不仅需要发展投资较大的喷灌、微灌、渠道衬砌等工程技术，
根据国情推广相对价格低廉的节水技术产品-保水剂也有广阔空间。业内专家称
保水剂是继化肥、农药、地膜之后第 4 种最有希望被农民接受的新型农用化学制
品，是国家鼓励推广并重点支持开发的农林业节水新技术产品。2000 年水利部
全国农村水利工作会议也将保水剂列为十大节水灌溉技术之一，2001 年农业部
将抗旱保水剂应用列为重点推广的种植业生产技术。保水剂在农业、林业、水利、
沙产业等领域发挥抗旱保苗、增产增收、改良土壤、防风固沙、水土保持等多种
功能，是工程方法所不能比拟和达到的，已成为农业抗旱节水的一种新途径和新
方法，在果树林木、粮食作物、素菜花卉等方面得到了广泛应用。
长期以来，保水剂的农用研究主要集中在保水剂对土壤和作物的效应方面，
由于土壤本身是一个不均匀、多相和多孔的复杂有机体，在生产实践中，保水剂
的直接穴施、沟施，或与土壤混合后再穴施、沟施，都会造成保水剂在土壤中的
不均匀分布。保水剂本身是一种吸水保水物质，其在土壤中的不均匀分布，在作
物根区可能形成非均衡土壤水环境。 但对该种水分环境下，作物根系生长和生
理生态的研究涉及较少，缺乏较为系统的研究。
本课题研究拟采用时域反射技术对分根区施用保水剂条件下大田玉米土壤
水分状况进行动态监测，并采用补偿式热脉冲探针技术对盆栽沙培玉米植株根系
和植株茎杆的液流速度进行实时监测；同时，结合可视化交互设计，分析保水剂
不同施用方式下的玉米根系特征并建立拓扑结构，模拟展现出玉米根系结构的局
部微特征和整体构型，以期对保水剂不同施用方式下土壤局部微域水肥状况与玉
米根系生长空间构型之间的关系进行初步探索。本课题重点涉及以下三个方面的
研究内容：
（1）开展室内研究，测试典型保水剂产品吸水能力及吸、释水特征；
（2）利用温室盆栽试验，研究不同保水剂用量、施用层位条件下，研究玉
米根系面积、长度、干重及其增长速率等生长特性，分析玉米根系分布与保水剂
颗粒的耦合关系；
（3）建立精细模拟试验系统，研究保水剂施用构造玉米根区局部微域土壤
水分非均匀分布对根系吸水的影响效应，分析根系吸水与保水剂颗粒分布的耦合
关系。
二、实施计划及方案
1、项目进度
（1）2009 年 4 月-5 月：调查国内外有关保水剂在大田作物种植中使用现状的文
献资料，并主要对其施用于京郊密云大田玉米的情况进行调研，撰写相关的文献
综述报告；
（2）2009 年 5 月-6 月：选取典型保水剂，进行室内性能测试试验，对其在去离
子水以及各种不同浓度的盐溶液中的吸、释水性能进行比较，并测试其在反复吸、
释水情况下的保水能力；
（3）2009 年 6 月-9 月：在密云县开展大田夏玉米的田间试验，布置相关的试验
仪器，并在室内性能测试试验的指导下进行田间保水剂施用试验，制定灌溉施肥
计划，在玉米生长周期内进行相关指标的测定；
（3）2009 年 9 月-11 月：对前期的试验数据进行整理和分析，进行本年度的试
验总结，并制定下一年的试验计划；
（4）2009 年 11 月-2010 年 4 月：进行温室玉米沙培试验，在不同保水剂使用制
度下，人工配制肥料施入，并结合补偿式热脉冲、可视化交互设计等技术对土壤
局部微域水肥非均匀分布、玉米根系空间构型等指标进行测定；
（5）2009 年 4 月-2010 年 5 月：对整个试验阶段的数据进行整理分析，撰写结
题报告，发表论文。
三、项目实施的基础和条件
申请人所在的研究团队多年来，一直从事化学控制节水相关领域的研究工作。申
请人目前主持国家自然科学基金项目、国家“十一五”支撑计划子课题以及中国农
业大学科研启动基金等项目 3 项，并曾参与了世界银行贷款项目节水灌溉专题以
及北京“九五”、“十五”、“十一五”等有关的化控节水项目多项，并在《Journal of
Applied Polymer Science》、《高分子材料科学与工程》、《农业工程学报》等学术
期刊上发表有关保水剂吸、释水机理的学术论文多篇，参与完成的成果“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”获北京市科学技术奖一等
奖（第六名），在果蔬化控节水方面积累了一定的经验，但对于保水剂作用于大
田作物根系尺度上的研究也是一种尝试。
本研究可以利用中国农业水问题研究中心“农业节水与水资源实验室”、农业部生
物环境重点开放实验室以及水利与土木工程学院楼顶温室等研究基地，拥有本研
究所需的全部试验仪器。
综上表明，项目实施的条件以及关键设备已经基本具备，可以顺利实施。
四、学生提交的成果
（1）相关的文献综述报告 1 篇；
（2）详细的试验研究方案以及样品测试方法；
（3）试验结题研究报告 1 份；
（4）拟发表英文论文 1 篇。
项目三十九：我国水窖结构分析与优化
彭红涛 副教授
一、项目概况
2009 年入秋以来，我国西南等部分地区降水较少，气温偏高,出现持续干旱。
截至 2010 年 2 月 23 日，云南大部、贵州大部、广西西北部、重庆、四川中部以
及西藏、青海、甘肃、湖南、湖北的部分地区都发生了中度以上气象干旱。据云
南省民政厅报告，截至 2 月 25 日统计，云南全省有 万人不同程度受灾，
万人、 万头大牲畜饮水困难，331 万人因旱造成生活困难需政府救助。
云南省干旱范围之广、历时之长、程度之深、损失之重，历史上少有。截至 2
月 23 日，贵州全省农作物受旱面积 万亩，其中重旱 127 万亩，轻旱
万亩，干枯 30 万亩，有 万人、 万头大牲畜发生临时饮水困难。据甘
肃省抗旱防汛指挥部办公室消息，截止 24 日，甘肃省受旱面积 1450 万亩，作物
受旱 489 万亩，中东部部分地方因旱出现了程度不同的饮水困难，涉及 56 万人。
水是生命之源。由于气候变化异常，我国干旱地区有扩大趋势。随着我国一些地
区降水的减少，一些河溪断流，山泉、池塘甚至水库的水枯竭，以及地下水的过
度开采，给当地人民的生活、生产带来严重水危机。利用“水窖技术”集蓄宝贵的
降水以备旱季之需，无疑是人们应对旱情的一个重要途径。千千万万个水窖可形
成地下“水库”，将为旱区人们生活、生产服务。水窖虽然有悠久的历史，但其制
作技术也是不断发展。对于不了解水窖的人，以为挖个坑就可做成水窖，这是完
全错误的。水窖要存贮水，其制作材料要具有一定的防水性能；在使用时要能够
承受一定的荷载，其制作材料要具有一定的强度性能。为使水窖坚固耐久、经济
适用，除了对制作材料有要求外，还要求其结构合理。由于水窖一般建在偏远地
区，没有受到人们的广泛重视。其结构形式主要是根据人们长期生产实践经验来
决定，没有形成完整的理论设计体系。有些结构形式不尽合理，可靠性不能确定，
经济评价体系也不健全，这些都不符合“科学发展观”要求。为此，本项研究需要
进行以下几方面的工作：
（1）分析我国现有水窖结构形式，为水窖结构分析准备基础资料。
（2）确定适合发展的水窖基本形式集合。
（3）运用力学分析软件建立各种基本形式水窖结构模型。
（4）调查我国不同有应用水窖的地区的地质条件。
（5）根据不同地区的地质条件，分析可能应用的水窖基本结构性能并优化
（6）确定与不同地区相适应的水窖基本结构形式
（7）归纳总结水窖结构设计和优化方法。
本项研究具有实践性强的特点，研究者应熟悉 Ansys 或 Abaqus 软件的操作。
二、实施计划及方案
1）由于本项目名称指明了本科学生科研的范围，学生在参加 URP 计划后，即开
始检索国内外有关文献文献，通过系统分析，在指导教师的指导下，确定其研究
具体的内容，使学生体验科研立项的工作过程 。
2）学生在参加 URP 计划的 3 个月左右上交一份开题报告（字数不得少于 3000
字），内容包括：国内外研究进展综述、项目研究技术路线、实验方案、实施计
划等。
3）由指导教师组织项目研究的有关人员对开题报告进行评审，提出评审意
见，并听取学生的意见。学生在与指导教师及有关人员讨论后，对开题报告进一
步完善。
4）学生按项目研究实施计划开展研究工作。
5）学生在参加 URP 计划 6 个月左右提交中期检查表，内容包括：研究进展情况
分析、存在问题和解决方案等。
6）研究期满，学生填写的水利与土木工程学院 URP 计划实施情况考核表，提交
书面研究报告（论文），并向考核小组汇报有关情况。
7）指导教师评价学生在参加 URP 计划过程中的合作能力、思维能力、动手能力、
独立工作能力、工作态度等方面的综合表现，并评定出成绩等级；整理有关档案
资料，上交学校有关部门备案。
三、项目实施的基础和条件
1. 申请人指导的本科学生刘晓飞等（参加 2007 年 URP 计划），于 2008 年.在《现
代农业科技》期刊上发表了研究论文：我国旱区集流场制作新材料的试验研究[J]。
申请人目前已指导过三届参加 URP 计划的本科学生，有一定指导经验。
2.申请人指导的工程硕士 6 名已顺利毕业，工学硕士 4 名已顺利毕业。
四、学生提交的成果
学生应按《中国农业大学本科生科研训练计划(URP)实施办法》的规定，提交：
1、开题报告
2、中期检查表
3、研究报告（论文）
项目四十：潮汐流人工湿地处理
猪场厌氧发酵液研究
董仁杰 教授
一、 项目概况
中国是世界第一养猪和猪肉消费大国，近年来行业规模不断扩大。畜禽业的发展
在带来农村经济效益的同时，也造成了日益严重的环境污染。大量排放的畜禽粪
便给环境造成了巨大的压力。据统计，我国畜禽粪便中 CODcr 含量远远超过工业
废水与生活废水的 CODcr 排放量之和这些污染物，大多数没有经过妥善处理而直
接排放，造成了严重的环境污染。
厌氧消化技术作为解决畜禽粪便污染的最有效途径之一，近年来得到了快速发展。
对于猪场高浓度的有机废水，利用厌氧消化技术，可以大量地去除其中的可溶性
有机物(CODcr 去除率可达 70%～90%) ，同时可杀死几乎全部的寄生虫和有害菌
群,削减气态污染物。目前已运行的猪场废水处理工程大多是以回收能源为主，
兼顾环保的能源环境沼气工程。但氧消化液(沼液)仍然属于高浓度有机废水，
CODcr 的值通常在 1000-1500mg/L 左右，同时在厌氧消化过程中，由于部分有机
氮转化为无机氮，消化液中氨氮含量不但没有降低，反而有所上升，浓度高达
700-800mg/L。
针对猪场厌氧发酵液高氨氮、低 C/N 比、可生化性差、去氨氮难度大，目前的
好氧生物处理工艺投资、运行费用高且难以解决达标排放等问题，本研究旨在采
用投资、运行成本低的人工湿地技术进行污水处理。
人工湿地(Constructed Wetland)是 20 世纪 70 年代发展起来的一种新兴污水处理
技术。根据系统布水方式和污水流态的不同将现有人工湿地分为两类：表面流人
工湿地和潜流人工湿地；其中潜流人工湿地包括水平潜流、垂直潜流、潮汐潜流
等形式。潮汐流人工湿地作为一种新型的湿地系统，近年来逐渐受到广泛的关注。
湿地床在污水处理的运行过程中多采用间歇的灌水和排水方式，灌水时，基质空
隙空气被排出，床体处于淹没状态；排水时，大气空气被空隙水吸力吸入湿地床
体，进而湿地床的氧传输量和氧的有效利用量被大大提高，而且间歇的淹水排水
过程也增强了基质-水的接触面积，潮汐流人工湿地系统对于废水的处理有着重
要的应用价值，特别是对氨氮的去除效果明显。因此本研究针对现有人工湿地技
术存在的硝化效能低、脱氮效果较差、运行负荷低、占地面积大、容易发生堵塞
等问题，在课题组前期试验结果的基础上，提出潮汐流人工湿地系统，旨在采用
间歇进出水，并在运行工况中设置排空闲置期等强化大气复氧技术，提高人工湿
地在处理高浓度废水上的效能。
二、实施计划及方案
：文献检索阶段
阅读文献是进行试验研究的前提和基础,而如何更好地使用文献检索工具则直接
影响试验研究的质量。但是对于大多数本科学生来讲，检索文献的能力较低，如
何获取更多更全的信息是至关重要的。所以在该阶段主要培养学生文献检索的能
力，其主要包括：
学习和掌握数据库的使用
筛选检索到的文献
使用 Note Express 管理文献
分析文献和抽取重要信息
考核办法：撰写该研究项目的文献综述一篇（3000 字）。
：实验运行阶段
实验运行阶段是研究工作的重点，该阶段旨在培养学生的动手、创新能力，以及
不怕吃苦的精神。该阶段对学生培养的内容主要包括：
实验意识及严谨态度的培养
实验装置的运行与维护
各种水质测定方法的掌握
实验结果的记录与分析
实验结果图表的制作
考核办法：能够独立完成各污水水质指标的测定工作；能够使用 SPASS、Excel
等数据分析软件制作图表。
：项目总结及文章撰写阶段
文章的撰写是整个研究工作的收尾阶段，而如何将实验结果正确的发表出来却并
不是一件容易的事情，它不仅需要经验的积累更需要研究者的总结、归纳和分析
的能力，该阶段重点培养学生的数据分析及文章撰写能力。主要内容包括：
实验数据结果分析与讨论
项目结题报告的撰写
投稿文章的撰写及格式修改
了解和掌握投稿过程
考核办法：撰写一篇结题报告和实验研究性文章并投稿。
三、项目实施的基础和条件
背景知识
本研究室已在人工湿地领域发表文章 7 篇，发明专利 1 项，实用新型专利 2 项，
具有充分的人工湿地污水处理的背景知识。
实验仪器
实验室内具备对废水中 pH、COD、BOD5、NH3-N、TN、NO3-N、NO2-N、DO、
ORP、TP、EC 等水质指标独立检测的仪器和使用能力。
项目实施
制定一名硕士生跟踪指导，亲自带着学生进行实验操作，定期参加 Senimar 汇报
进展。
四、学生提交的成果
实验研究方案书一份
实验结果分析报告一份
文章撰写初稿一篇
项目四十一：组合潮汐-水平潜流人工湿地
污水处理效果研究
董仁杰 教授
一、 项目概况
当前畜禽养殖产生的废水对水体的污染负荷,正在成为比工业废水和生活污水更
大的污染源。畜禽场产生的大量废水多未经妥善处理直接排放，对周围环境造成
严重的污染，产生极其不良的影响。目前对畜禽养殖废水中高浓度的有机污染物
和氮(特别是氨氮)的去除还没有一种既经济又有效的处理方法，导致排放的畜禽
养殖废水污染物（尤其是氨氮）严重超标，越来越多的含氮化合物进入受纳水体，
严重的污染了水体环境，严重制约着可持续发展战略的实施，因此，寻求一条工
艺可靠、运行稳定、成本相对低的处理工艺是解决畜禽养殖业发展中迫在眉睫之
事。
近年来，越来越多的芦苇床人工湿地系统用于各类污水的处理。人工湿地按其类
型可分为表面流人工湿地和潜流人工湿地，根据水流的方向，潜流人工湿地又可
以分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。水平潜流人工湿地由于基质长期
处于饱和状态，氧传输能力有限多被应用于三级处理，而垂直流人工湿地因为基
质空隙在排水过程可以产生空隙水吸力，将大气吸入系统床体中，具有较好的氧
传输能力，进而多作为水平潜流湿地的前处理阶段用以出去主要的 BOD 和氨氮，
但垂直流湿地较水平潜流湿地布水较不均匀，污水和基质表面有效接触面积有限，
进而影响其去除效果。潮汐流人工湿地作为一种新型的湿地系统，近年来逐渐受
到广泛的关注。湿地床在污水处理的运行过程中多采用间歇的灌水和排水方式，
灌水时，基质空隙空气被排出，床体处于淹没状态；排水时，大气空气被空隙水
吸力吸入湿地床体，进而湿地床的氧传输量和氧的有效利用量被大大提高，而且
间歇的淹水排水过程也增强了基质-水的接触面积，因此潮汐流人工湿地系统对
于废水的处理有着重要的应用价值。但前人在对潮汐流湿地的研究中，排水过程
多采用泵在排水层瞬间抽吸，这样虽然加强了湿地床体的复氧力度，但也无非增
加了相当大的动力消耗，对于应用推广尚有一定难度。本实验试图通过重力落空
自由排水方式，增加氧气传输量，无动力消耗投入，提高污染物的去除效果。
潮汐流人工湿地的富氧能力很高，从而导致基质里反硝化细菌（厌氧型微生物）
的活性很低，因此该湿地对总氮的处理效果不佳。增加水平潜流人工湿地可以创
造厌氧环境，有效的去除总氮。
二、实施计划及方案
：文献检索阶段
研究内容的创新性和实验计划的严密性与阅读文献的多少密切相关，对于大多数
本科学生来讲，其检索文献的能力很低，如何有限的时间内获取更多更全的信息
是至关重要的。所以在该阶段主要培养学生文献检索的内容，其主要包括：
如何分析项目题目，如何找到项目的研究关键点
如何了解项目的相关信息，何种途径了解
如何充分利用数据库以及如何检索文献
如何筛选检索到的文献
如何分析文献及抽取重要信息
制定本研究的实验方案
考核办法：撰写该研究项目的文献综述一篇（3000 字）及实验方案。
：实验运行阶段
实验阶段是研究工作的重中之重，该阶段需要学生要有充分的细心和耐心，不怕
吃苦的精神。该阶段对学生培养的内容主要包括：
实验意识及严谨态度的培养
实验装置的运行与维护
各种水质分析方法的掌握
实验结果的记录与分析
实验结果图表的制作
考核办法：对污水水质指标测定的独立完成；实验结果利用图表的正确表达。
：项目总结及文章撰写阶段
有了严密的实验计划和繁重的实验量后，如何将实验结果正确的发表出来也是很
重要的。因为对于研究者来说，其最重要也是最光荣的事情就是如何将自己的研
究成果发表出来共享，所以该阶段主要培养学生的数据分析及文章撰写能力。主
要内容包括：
实验数据结果分析与讨论
项目结题报告的撰写
发表文章撰写要求及格式的掌握
投稿期刊的选择与投稿过程
考核办法：撰写一篇结题报告和实验研究性文章并投稿。
三、项目实施的基础和条件
背景知识
本研究室已在人工湿地领域发表文章 7 篇，发明专利 1 项，实用新型专利 2 项，
具有充分的人工湿地污水处理的背景知识。
实验仪器
实验室内具备对废水中 pH、COD、BOD5、NH3-N、TN、NO3-N、NO2-N、DO、
ORP、TP、EC 等水质指标独立检测的仪器和使用能力。
项目实施
制定一名硕士生跟踪指导，亲自带着学生进行实验操作，定期参加 Senimar 汇报
进展。
四、学生提交的成果
实验研究方案书一份
实验结果分析报告一份
文章撰写初稿一篇
项目四十二：通州新城河东水系水污染现状调查与分析
陈明洪 讲师
一、项目概况
为落实《北京城市总体规划（2004 年-2020 年）》以及国务院关于北京城市
总体规划的批复，北京市以新城规划为重点开展后续规划的编制工作，作为全面
落实北京城市总体规划、构建社会主义和谐社会、实现新北京、新奥运战略构想
的契机和重要内容。通州新城位于北京规划发展的东西轴线与两个发展带的交点，
紧邻北京中央商务区（CBD），地势平坦，土地资源充足，与中心城的交通联系
便捷，发展空间巨大，成为北京城区最重要的一个新城规划。
通州新城规划范围南以京沈高速为边界，西邻朝阳区界，东至北京市界，北
至规划潞苑北大街，现状城市建设用地 42 平方公里，其中可改造建设用地约
平方公里。与此前规划相比，运河核心区的位置从新华大街一带北移到了通惠河、
京杭大运河、温榆河、小中河、减河五河交汇的位置，以水系带动区域发展。通
州新城河东水系连接五河，将为新城发展提供农业、生活、生产和景观用水，具
有至关重要的地位。但新城水系天然径流较少，却上承接来自清河、通惠河等北
京城区的污水和再生水，内有东方化工厂等企业的常年排污，水质状况堪忧。为
配合国家“十一五”水体污染控制与治理科技重大专项（简称“水专项”）关于北运
河流域水污染治理、打造绿色生态走廊的号召，把通州新城河东水系治理作为北
运河治理的示范工程，由中国水利水电科学研究院主持，清华大学、中国农业大
学和华北水利水电学院为参与单位的项目“北运河水系水量水质联合调度技术研
究与示范”（编号：2008ZX07209-002），受到了国家水专项的经费支持。本次 URP
项目“通州新城河东水系水污染现状调查与分析”就是依托该项目设置的。
本次 URP 项目要求重点调查通州新城河东水系上游分质水资源状况、水系
内污染负荷、流域内典型径流小区的降雨径流、面源污染现状，并做出评价和分
析，为实现通州新城水系水质水量联合调度总体方案研究提供数据支持。
二、实施计划及方案
1.项目工作进度计划
2010 年 6 月～9 月 查阅国内外相关文献及研究成果；
考核办法：写一篇关于水污染评价或面源污染研究的综述性文章。
2010 年 7 月～10 月 收集通州新城径流小区场次降雨的径流和水质实地监
测资料；
2010 年 10 月～12 月 分类整理实地监测资料和从中国水科院、北京水科所
等单位收集的资料；
考核办法：掌握水污染状况调查数据体系，熟练应用软件进行处理，整
理出图表。
2011 年 1 月～5 月 对通州新城河东水系的水环境状况进行评价分析，并给
出建议；
考核办法：掌握水环境评价的方法，提出一套适用于通州新城区域水环
境评价的方法体系
2.项目技术路线
查阅国内外相关文献，掌握水环境评价的具体方法。根据调研资料和现场监
测资料，摸清通州新城河东水系水资源量和污染负荷量的构成和平面分布状况，
包括再生水、天然径流、点源排放和面源污染，针对通州水功能区划的目标进行
评价，同时为该水系水质水量联合调度提供依据。
三、项目实施的基础和条件
国家水专项经费项目“北运河水系水量水质联合调度技术研究与示范”的研究
期限为 ~， 现有 2 名硕士和 2 名博士共同参与该项目的研究，并取
得了一些进展。
本次 URP 项目所需资料，水科院项目组成员已从北京市水科所、天津市水
科所收集了部分资料，可以共享。同时，项目组在通州新城河东水系范围已建立
一个典型径流小区用于监测场次暴雨情况下的径流和面源污染数据，仪器较齐全，
数据较齐备。
四、学生提交的成果
拟招 1 名学生。学生提交的成果有以下两大内容：
关于水污染评价或面源污染研究的综述性文章
完成通州新城河东水系水污染现状调查与评价报告
项目四十三：北运河流域典型河段农业面源污染现状评
价与分析
姜娜 讲师
一、项目概况
北运河是北京市的主要排洪河道，担负着城区及东南郊地区的排洪、排涝及
排污的任务。近年来，由于北京市水资源缺乏，北运河上游缺乏清水补充，基流
基本为污水和污水处理厂退水，绝大部分地表水环境不满足功能要求。随着经济
发展，流域内用水量和排水量逐渐增加，河道水体污染严重，水生态系统退化明
显，且因面污染源严重，北运河中游河流水环境不容乐观，其治理已迫在眉睫。
由北京市水利科学研究所主持、中国农业大学等单位参加的“北运河水系中
游重污染河段水质改善技术研究与示范课题” 是国家水体污染控制与治理科技
重大专项“海河流域水污染综合治理与水质改善技术与集成示范项目”的子课题，
本项目是以此课题为依托设置的。项目针对北运河水系中游河段污染严重、水质
难以达到河流生态功能要求的问题，系统调查分析流域典型河段的气候、土壤、
水文、农业生产状况、养殖业生产状况等数据资料，针对不同的土壤类型和种植
作物，选取典型耕作层土壤样品和土壤剖面，进行氮素含量、主要水理性质等指
标的测定与分析，明确流域内农业面源污染现状及其主要影响因素，提出消减流
域内农业面源污染的调控措施。
二、实施计划及方案
要研究内容：
（1）基础资料的收集、整理与分析
以北运河中游典型河段——通州新城范围内的永顺、梨园、张家湾和潞城镇
为研究区域（下同），重点收集研究区域内以下基础资料，包括气候（气温、降
水、蒸发等）、水文（河渠分布、水文要素）、土壤（土壤类型、分布状况、垂直
结构等）、农业生产状况（大田作物种植及近年来种植结构调整、施肥种类、施
肥方式、施肥量、粮食产量、灌溉方式、灌溉水量、保护地的生产类型、分布状
况、施肥与灌溉情况等）、养殖业生产状况（主要养殖业的类型、数量、分布及
污水处理与排放等）；并对数据资料进行综合整理与分析。
这部分内容重点要求学生参与实地调研，培养数据资料获取与分析能力。
（2） 耕作层土壤样品和典型土壤剖面的选取与分析
在研究区域内，按相关标准，针对不同的土壤类型和种植作物类型，选取代
表性的耕作层土壤样品点和典型土壤剖面进行取样，测定分析其主要水理性质
（土壤的机械组成、含水量、干容重、田间持水量等）、氮素含量（NH4+-N 和
NO3--N）和土壤剖面结构特征（土壤质地、土壤结构、土壤中 NH4+-N 和 NO3-N
的垂直分布、土壤的主要水分运移参数等）等参数指标。
这部分内容要求学生参与野外取样和室内参数测定试验，重点培养学生的野
外试验能力和实践动手能力，并在取样和试验测定的过程中掌握相关理论与方法，
增加对理论知识的理解。
（3） 农业面源污染现状评价与分析
根据上述收集的基础资料和取样测定所得的数据，对研究区域内的农业面源
污染现状进行综合评价，研究其分布特征及主要影响因素，初步分析和估算农业
面源污染物对地表水水质产生的影响。
这部分内容重点要求掌握农业面源污染评价的理论与方法，增强学生处理、
分析数据的综合能力。
进度计划：
野外调研，基础资料的收集、整理与分析
耕作层土壤样品点和典型土壤剖面的取样
耕作层土壤样品点室内参数测定试验
北运河流域典型河段农业面源污染评价与分析
完成 URP 结题报告，结题
三、项目实施的基础和条件
由 中 国 农 业 大 学 承 担 的 “ 北 运 河 流 域 面 源 污 染 调 查 与 分 析 ”
（2008ZX07209-004-5）是国家水体污染控制与治理科技重大专项“北运河水系中
游重污染河段水质改善技术研究与示范课题”的子课题，现有 2 名硕士生在参与
项目研究，已经开展了部分野外调研工作，详细的布点取样方案已经制定，取样
工具、仪器已经具备，学院水资源与水环境实验室已具有室内参数测定的基本试
验条件。
在此项目之前开展的“北运河流域水资源时空分异特征研究”工作，已经获取
北运河流域典型河段的部分资料，可以为本项目共享。
四、学生提交的成果
本项目拟招 1 名学生参与，学生提交的成果形式为：
学生在参与野外调研、取样、室内参数测定的基础上，分析北运河流域典型
河段农业面源污染的时空分布特征及影响因素，形成北运河流域典型河段农业面
源污染现状评价与分析报告
项目四十四：间歇光照对蛋鸡生产及行为的影响
施正香 教授
一、项目概况
在蛋鸡生产中，光照是一个重要且复杂的生态因子，它有多方面的生态作用，
直接或间接的影响蛋鸡的生长发育、存活、摄食、繁殖等。由于蛋鸡对光周期、
光照时间、光源性质及光照强度有着特殊的敏感性和反应性，所以利用光照来提
高蛋鸡的生产力有很大的潜力。适宜的光照对蛋鸡的生长发育有重要作用，特别
是光照可以刺激蛋鸡性激素分泌，加快卵子形成于排除，提高蛋鸡生产性能。
有研究报道，动物摄食节律的季节性变化主要取决于光信息，而良好的光照
方案可以保持动物较高的生长率、饲料转化率以及增加采食量等。到目前为止，
虽然光照对蛋鸡生理学特征的影响已积累了一定的研究资料，但相对其他的生态
因子如温度、湿度，光照对蛋鸡生理学及行为特征的研究机理的深度不够，大多
数研究仅处于定性描述的水平上，其生理机制的研究更少，有些结论不一致，这
在一定程度影响了人们对蛋鸡生理学及行为特征的研究。因此，研究光照对蛋鸡
生产及行为的影响，需要从定性描述水平走向定量研究和机制的讨论。
鸡的不同的环境条件下会有不同的行为表现，如
有研究称间歇光照可以改善蛋鸡的饲料转化率、蛋质、鸡的生产性能等，但
是还没有确定间歇光照方案中为刺激鸡达到最高产蛋率所需要的最低光照量(光
强、光色和光照时间)。该项目在不同的光照条件下根据鸡的行为表现来研究其
生理差异，从机理上分析间歇光照对鸡的生产及行为带来的影响。光色(波长)、
光强和光照持续时间这三个因素可有多种不同的组合，在实际生产中若能以最少
的光照获得取最大的生产效果，将会给蛋鸡生产带来可观的经济效益，从节能角
度考虑，间歇光照还会节省大量的电能。
该项目研究将在不同的光照条件下观察蛋鸡的行为及探讨其生产性能，并探
讨蛋鸡生产环境控制要求，为蛋鸡产业生产中的光照环境调控提供理论依据。
二、实施计划及方案
～
检索文献，收集资料，落实并熟悉试验设备与装置，进行理论分析和实验总
体设计；制定详细的研究计划和田间试验方案，准备实验。
～
试验之前蛋鸡的饲养。
蛋鸡在 10 周龄到 16 周龄的光照周期为 12L：12D，采用大群饲养管理，鸡
舍采用密闭式饲养方式，自由采食、饮水。此环节为了保证试验动物在相同的环
境中生活，以减小试验中由于饲养条件不同带来的误差。
～
从第 17 周龄开始每周增加 1 小时光照时间，在 20 周龄时光照周期变为 16L：
8D，增加光照时间促进鸡的性成熟，20 周龄开始产蛋。
通过设计试验探讨一下不同光照方案对蛋鸡生产性能的影响，主要从饲料利
用率、产蛋率、蛋质等几方面进行比较，然后得出哪种光照方案较好。光照制度
可以分别采用Ⅰ组为连续光照 16L：8D，Ⅰ组为间歇光照 3（3L：1D）：3L：
9D,Ⅰ组为间歇光照 3（2L：2D）：2L：10D。试验设计中要特别注意设计对比
实验和重复实验，以减小误差带来的影响。
监测连续光照与不同间歇光照形式下蛋鸡的行为表现，并加以分析比较得出
不同光照条件下蛋鸡的行为是否有差异，如果有，哪些差异比较明显，行为表现
会反映蛋鸡生理上的一些特性，从光照环境机理方面加以分析。
～
数据整理与分析，并撰写相关论文。
综合以上实验数据及分析，讨论不同光照条件的蛋鸡的生产性能与行为的关
系，探讨光照机理给蛋鸡生产带来影响， 为今后生产中的光照环境提供理论依
据。
三、项目实施的基础和条件
学生查阅相关文献，了解相关内容。
试验之前对试验方案进行设计。
现场试验，密闭式鸡舍，自由采食、饮水。
行为监测仪主要记录采食和活动行为，连续监测。
四、学生提交的成果
1）根据不同光照方式对蛋鸡生产性能及行为的影响，分析光照对其所产生
影响的机理；
（2）发表相关论文；（3）提交 2 万字以上结题报告。
项目四十五：基于双模理论的奶牛场 NH3 排放机理模型构建与排放规律研究
王朝元 讲师
一、项目概况
近年来，我国规模化畜禽厂持续发展壮大，但养殖产生的 NH3 等臭气给畜
禽健康带来的严重的危害，也给周围的环境带来了极大的压力。虽然国家制定了
一系列与畜禽生产中 NH3 排放相关的标准，但是由于缺乏 NH3 等污染物、浓度
和排放基础数据，这些标准在实行过程中存在很大难度。同时由于现场测试的工
作的复杂性和测试条件的限制，国内仅有少量对猪场 NH3 的排放测试报告的综
述，但是还缺乏系统研究。近年来，我国奶牛失业发展迅速，但是由于缺少有效
的测试手段与预测方法，目前尚未对奶牛场的 NH3 排放展开系统研究，牛场的
NH3 排放的相关理论和排放水平的研究都非常匮乏。
因此，研究我国气候条件下和养殖规模下畜禽厂的 NH3 排放的系统检测方
法与预测模型、确定排放通量、制定减排措施，是畜禽环境工程学领域亟待解决
的基础性课题，对我国畜禽业的健康和可持续发展具有重要的理论意义和实际意
义。
二、实施计划及方案
研究方案
带运动场体系的规模化奶牛场 NH3 排放通量和排放规律的研究
选取铺设是心地面和漏缝地板两类牛舍，在不同的气候条件下分别对牛舍内
和运动场上的气体参数、环境因子和奶牛行为进行 24 小时的连续检测，对观察
得到的数据进行分析研究。
奶牛粪便 NH3 的释放性模拟分析性参数研究
用镀锌铁皮搭建小型风洞试验平台，尺寸为 3..00**,在风洞一端安装
风速可控的风扇，初始安装金属滤网，以调节均匀度。采用有机玻璃制成牛舍实
心地面、不同的漏缝比例的漏缝地板以及积粪坑模型。
试验时，将风洞分别置于实心地面和漏缝地板之上，在表面涂上均匀的奶牛
粪便和喷洒尿液之后，对排气口的 NH3 浓度进行 24 小时的连续监测，每 24 小
时重新抹涂喷洒粪便、尿液一次。在不同的漏缝比例（0%，%，%和
100%）、不同的表面温度（10、20 和 30°C）和不同的表面风速（、 和
NH3 的释放特性。采用多点气体检测仪、温
度传感器、热球式电风速仪、分光度计、凯式定氮仪、PH 计、电子天平等进行
数据采集和测量。
三、项目实施的基础和条件
课题组成员长期从事有关的专业研究，具有坚实的理论基础和熟练地操作技
能，钻研能力强，合作精神好，在长期的研究工作中积累了丰富的经验，并发表
了多篇具有较高水平的论文。而且本项目是在原有研究基础上的继续和提升。项
目申请人自博士生研究阶段以来一直从事畜禽舍内空气质量的研究，掌握了该领
域内的关键的技术，对于研究方向有深刻的认识。在一系列的工作当中，在大型
畜禽厂舍内气体检测，数值模拟以及释放和排放理论等方面取得了一些阶段性的
成果，具备了较好的研究基础。
四、学生提交的成果
（1）提交开题报告 1 份；
（2）提交中期总结报告 1 份；
（3）翻译与研究课题相关的英文论文 1 篇；
（4）提交试验研究报告 1 份或合作发表中文核心期刊论文 1 篇；
（5）提交 URP 总结报告 1 份，主要内容包括 URP 实施过程中个人的体会、
存在的问题以及提出改进的建议。
项目四十六：多维地震作用下高层不规则钢结构地震反应分析
庄金钊 教授
一、项目概况
背景:
理论研究与震害经验表明，地震时地面运动是复杂的多维运动,各点的周期
和相位均不相同,导致地面各质点的运动不仅有平动分量,也有转动分量(一个绕
竖直轴旋转的扭转分量和两个绕水平轴旋转的摇摆分量)和竖向分量,迫使结构产
生扭转反应和 P-Ⅰ效应,这种多维性决定了地震对建筑结构的作用是空间的，目
前我国高层建筑平、立面日趋复杂,偏心结构大量涌现,地震过程中作用在结构质
心上的惯性力会对刚心产生扭转力矩,使结构产生不可忽略的平动与扭转耦合的
空间振动，可见,地震时引起建筑结构扭转的因素主要有两个:一是地面运动存在
扭转分量;二是结构本身质心与刚心不重合。研究表明,扭转反应可能是造成建筑
物破坏的主要因素，1995 年日本阪神大地震中,钢筋混凝土房屋的几类典型破坏
现象中就有刚度、质量偏心引起的扭转破坏。当结构的质心与刚心不重合时,地
震时作用在质心上的惯性力将对刚心产生扭转力矩,导致不可忽略的平动与扭转
耦合的空间振动,扭转反应甚至可能是造成建筑物破坏的主要因素。因此,对偏心
结构进行平扭耦联反应分析具有重要意义。
同时地震动的本质是多维,以单维地震动输入进行结构地震响应分析会带来
一定的误差。多维地震动输入的必要性愈来愈受到广泛的认同。国内外的学者对
结构多维地震响应进行了大量的研究,取得了可喜的成果。目前时程分析法是结
构多维抗震分析中的一种有效的计算方法。
高层建筑结构课程中讲授有关建筑平面、竖向布置时，要求平面、竖向布置
时尽量规则，而目前我国高层建筑平、立面日趋复杂,偏心结构大量涌现，实际
建筑与技术规程要求不同，导致学生理解技术规程的要求困难。
鉴于以上问题，本人计划申请该题目作为教学和课程设计的辅助环节，把课
上及教学大纲中没有具体要求多维地震作用下不规则结构地震反应分析问题作
为重点，让学生自己动手建模，把常见的不规则结构在多维地震作用下的地震反
应用数值方法模拟出来，以便理解技术规程中要求的必要性。
基本内容概况：
有限元现在已经是常用的时程分析方法，本课题计划使用同学们熟悉的
有限元软件 ANSYS 为平台进行数值模拟，对不规则结构在多维地震作用下进行
数值分析计算，得到不规则结构在多维地震作用下的各种地震反应。比较现行规
范抗震计算结果比较，弥补现行教学大纲中对该部分内容论述中的不足，提高学
生对抗震设计、建筑结构平面、竖向布置的重要性的认识。
二、实施计划及方案
计划步骤和方案：
1、首先熟悉 ANSYS 软件的前、后处理器的工作方法并学会使用梁单元和
实体单元建结构计算模型。可以训练学生对布置、结构传力体系的认识。
2、学习基于 ANSYS 的 APDL 二次开发语言并掌握二次开发技术，用参数
建立不规则结构计算模型。这部分可以培养学生的编程能力，对开发学生的自学
和创新能力培养有很大帮助。
3、通过软件后处理器读取有限元计算的构件内力结果。再结合设计规范的
内力结果进行比较分析，得到现行规范的不足之处。这部分工作需要对规范进行
深入理解，可以提高学生的应用能力，促进工程问题与力学理论的结合。
考核办法：
对应于以上的步骤分别有以下的考核办法：
1、编程建模型，使用参数化的程序建立结构的有限元计算模型，计算后获
得不规则结构在多维地震作用下的地震反应。
2、分析计算结果与现行规范抗震计算结果比较。为教学提供量化的指标。
3、编制设计程序。
最终要递交一个基于 ANSYS 平台的程序的不规则结构计算模型，给出不规
则结构在多维地震作用下的地震反应分析结果，提出一定抗震设计建议。
三、项目实施的基础和条件
项目基础和条件：
1、学生已经掌握基本的有限元的知识，已经能够运用 ANSYS 软件的基本
功能。可以在本系教师所授的《研究生工程分析软件应用》课程中进一步深造有
关软件的知识。
2、计算机的配备完全可以解决该项目中的问题。
3、一些思路已经在往届学生的教学中有过尝试。
四、学生提交的成果
递交一个基于 ANSYS 平台的程序的高层建筑结构计算模型地震作用计算
的建模程序。撰写科研报告，汇报多维地震作用下结构的地震反应分析结果。对
建筑结构抗震设计提出一定建议。
项目四十七：房地产项目融资模式与风险分析
汪九林 教授
一、项目概况
通过对各类房地产项目融资模式及其风险分析，提出各类项目在相关背景条
件下最佳融资模式和策略，为相关房地产项目运作提供参考和借鉴
二、实施计划及方案
资料收集与准备
目前融资环境和融资渠道、模式；
房地产项目类别，特点、相关背景条件；
学习项目融资基本知识、学习风险分析方法，掌握分析手段。
项目融资模式成本与风险分析
各类房地产项目适宜融资模式分析
三、项目实施的基础和条件
四、学生提交的成果
研究报告或论文一篇
