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海水淡化环境影响及其卤水资源化LCA评价

环境科学学报 2025年第1期45卷 500-516页

作者：郝晓地朱昊睿王向阳朱洋墨北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷污水处理技术研发中心北京100044

海水淡化作为沿海、乃至近海一种有效供水解决方案正在全球范围内得到广泛应用.我国海岸线很长,但经济发达的沿海地区淡水水资源并非富足有余.因此,国家水资源发展战略已将海水淡化提上议事日程.然而,不同海水淡化工艺对环境产生的生态... 详细信息

海水淡化作为沿海、乃至近海一种有效供水解决方案正在全球范围内得到广泛应用.我国海岸线很长,但经济发达的沿海地区淡水水资源并非富足有余.因此,国家水资源发展战略已将海水淡化提上议事日程.然而,不同海水淡化工艺对环境产生的生态影响需要定量获知,以助今后选择适宜的淡化技术.为此,选取反渗透、电渗析两种膜法工艺和多级闪蒸、多效蒸馏和膜蒸馏3种热法工艺,对海水淡化进行全生命周期(LCA)评价,并选用最具全球代表性的ReCiPe 2016方法来分析和比较不同海水淡化工艺产生的环境影响.结果显示,膜法工艺环境影响相对较小,影响主要来自化石能源发电;热法工艺因产热设备体积庞大导致环境影响较大.对光伏与风能驱动膜法工艺的评价显示,风电供能可使膜法各环境影响因子降低47%~55%,特别是全球变暖潜能值降低可达90%以上.卤水资源化不仅可有效减少卤水直接排海产生的海洋生态影响,亦可将卤水作为矿物质而加以回收.高值矿物回收案例在最后给予评价,显示出明显的环境效益.

关键词：海水淡化全生命周期评价膜法工艺热法工艺清洁能源卤水资源化

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小型模块化核反应堆海水淡化技术

中国给水排水 2025年第04期 1-8页

作者：郝晓地朱开宇刘然彬北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室中-荷未来污水处理技术研发中心

应对全球淡水短缺危机，海水淡化技术是一种可持续的供水解决方案。而传统以化石能源为动力的海水淡化在气候变化大背景下则显得不合时宜，发展清洁或低碳能源动力驱动淡化是当务之急。其中，小型模块化反应堆（SMR）作为一种低碳、便... 详细信息

应对全球淡水短缺危机，海水淡化技术是一种可持续的供水解决方案。而传统以化石能源为动力的海水淡化在气候变化大背景下则显得不合时宜，发展清洁或低碳能源动力驱动淡化是当务之急。其中，小型模块化反应堆（SMR）作为一种低碳、便捷的核动力能源展现出了一定优势。SMR建设投资门槛降低，可灵活分散布置，安全可靠，其潜在应用可助力海水淡化持续发展。SMR耦合海水淡化亦可错峰满载制氢，从而降低制水成本，有望实现2 kW·h/m3的能耗和2元/m3的成本。此外，卤水资源化带来的经济附加值以及对环境的低程度影响，利于SMR耦合海水淡化为沿海/海岛乃至近海（100～200 km）缺水地区提供稳定的低价淡水资源。

关键词：海水淡化低碳能源小型模块化核反应堆卤水

城市洪涝条件下车辆失稳风险阈值及判别标准研究进展

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水利水电技术(中英文) 2025年

作者：李俊奇汪辉李小静王宇郭俊杰杨程远北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京建筑大学北京节能减排与城乡可持续发展省部共建协同创新中心

【目的】随着城市化进程的加速和极端气候事件的频发，城市洪涝事件日趋严峻，积水路段中的车辆失稳风险也在逐步增加。研究车辆在积水中的失稳风险阈值，对于洪涝风险评估和应急管理具有重要的理论意义和实用价值。【方法】从试验研究... 详细信息

【目的】随着城市化进程的加速和极端气候事件的频发，城市洪涝事件日趋严峻，积水路段中的车辆失稳风险也在逐步增加。研究车辆在积水中的失稳风险阈值，对于洪涝风险评估和应急管理具有重要的理论意义和实用价值。【方法】从试验研究、理论分析和数值模拟三方面系统总结了1967—2024年关于车辆在洪涝积水中失稳阈值的研究成果，评估了依据单一水深/流速、水深流速组合、车辆特征和水动力等因素为现有车辆失稳判别标准的优缺点。【结果】现有水槽试验考虑的影响因素较为有限，足尺试验和非静态车辆的研究较少，有些理论分析缺乏数据的率定验证，部分数值模拟中的水动力模型未进行参数敏感性分析。阈值未充分考虑车辆状况、行驶条件、道路环境等多方面因素。失稳判别标准主要依赖于车辆动力学参数，具有一定的经验性。【结论】未来需对不同类型足尺车辆进行多因素耦合研究，并结合数值模拟，利用机器学习算法分析试验数据，提高洪涝条件下车辆稳定性阈值模型的准确性，制定车辆安全标准。为交通部门和排水系统规划建设部门提供决策依据。

关键词：城市洪涝车辆失稳风险阈值判别标准气候变化降雨径流影响因素

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基于CFD的洪涝水流中车辆失稳阈值研究

水利水电技术(中英文) 2025年第1期56卷 15-25页

作者：高丽军陈韬李俊奇李小静王晓哲北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 北京建筑大学北京节能减排与城乡可持续发展省部共建协同创新中心北京100044

【目的】道路行泄通道是大排水系统的核心组成部分,为保障道路在发挥行泄通道作用时车辆的安全与稳定性,【方法】以典型轿车奥迪A4L作为研究对象,利用最优拉丁超立方抽样选取洪涝水流的流速与水深,采用VOF方法,通过CFD数值模拟计算车辆... 详细信息

【目的】道路行泄通道是大排水系统的核心组成部分,为保障道路在发挥行泄通道作用时车辆的安全与稳定性,【方法】以典型轿车奥迪A4L作为研究对象,利用最优拉丁超立方抽样选取洪涝水流的流速与水深,采用VOF方法,通过CFD数值模拟计算车辆受到的水流作用力并分析车身附近的水流自由液面高度变化,揭示车辆在不同水流条件下的失稳机理。【结果】结果显示:车辆受到的水流阻力与浮力同时受到水深与流速的影响,阻力系数的值稳定在一定范围内,水流自由液面高度的剧烈变化显著影响车辆受到浮力的大小。【结论】结果表明:当流速小于1 m/s时,失稳水深阈值为0.4 m;当流速介于1 m/s和4.5 m/s之间,摩擦系数为0.25或0.35时对应的失稳水深阈值可分别用关于流速的三次函数来表达;当流速为4.5 m/s时,失稳水深阈值分别为0.24 m(μ=0.25)和0.27 m(μ=0.35);最不利失稳阈值曲线下方区域为安全区,2条曲线之间的区域定义为失稳风险区。研究成果可为道路行泄通道车辆失稳风险评估提供参考。

关键词：洪涝水流车辆稳定性失稳阈值水流作用力 CFD 数值模拟洪水预报城市内涝

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城市复合区域合流制溢流量对降雨特征的响应：基于截污工程的分析

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环境工程学报 2025年

作者：李庆蔡然王文亮胡建美李小静张功良北京首创生态环保集团股份有限公司北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京水星环境有限公司天津大学环境科学与工程学院

厘清降雨驱动下的合流制溢流（CSO）特征有助于提出科学合理的水环境管控策略，但截污工程对溢流排放的控制使降雨特征与CSO之间的常规关系被截断。为了明确截污工程中CSO与降雨特征之间的响应关系，以福州仓山区龙津阳岐水系的截污工... 详细信息

厘清降雨驱动下的合流制溢流（CSO）特征有助于提出科学合理的水环境管控策略，但截污工程对溢流排放的控制使降雨特征与CSO之间的常规关系被截断。为了明确截污工程中CSO与降雨特征之间的响应关系，以福州仓山区龙津阳岐水系的截污工程为例，基于现场调研以及对降雨量、进水流量和溢流量的连续监测，借助主成分分析等统计方法分析了降雨特征、进水特征、溢流特征之间的对应关系，并对比了该对应关系在3个不同汇水区域特征的截流调蓄系统之间的差异。结果表明：系统内截流井瞬时进水流量峰值滞后于降雨峰值的时间（下称“峰值滞后时间”）主要受降雨历时、场降雨量及降雨峰值程度的影响；降雨历时越长、场降雨量越大、雨型越“矮胖”的降雨事件中，峰值滞后时间越长，其中小雨时的平均峰值滞后时间约为44.0 min，中雨时的平均峰值滞后时间约为93.6 min。场降雨量越大、降雨历时越长的场降雨事件中，截流井进水总量越大、溢流量越大；同场次降雨事件中不同截流井峰值滞后时间基本一致，但由于上游汇水区域、调蓄设施规模和管网特征不同，其进水总量和溢流量相差较大。不同截流井溢流前累积进水量存在明显差异，阳岐15#、吴山7#、跃进36#截流井的单井系统累积进水量分别为491.21、90.31、14.77 m3，而吴山河、阳岐河3、跃进河1截流调蓄系统的系统可承受累积进水量分别为2 181.40、1 585.27、1 189.54 m3，这种差异主要由调蓄池调蓄量主导。总体上，截流井进水特征与降雨特征、下垫面属性紧密相关，溢流特征由截流井排放闸门的启闭策略决定，在人工管控的影响下，当截流井排放闸门开启后，溢流量受降雨特征影响明显，且与进水量有较好的一致性。该研究结果可为城市复合区域截污工程中CSO管控提供理论支持和经验参考。

关键词：城市复合区域合流制溢流特征降雨特征截污工程人工控制水量响应关系主成分分析

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海绵城市年径流总量控制率制定策略研究

人民长江 2025年第1期56卷 104-109页

作者：李畅王思思北京市首都规划设计工程咨询开发有限公司北京100031 北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 北京北建大建筑设计研究院有限公司北京100044

在中国海绵城市建设不断推进的当下,优化海绵城市建设核心指标年径流总量控制率的制定策略对于平衡海绵城市建设的合理性与成本效益具有重要意义。采用传统工程策略叠加年径流总量控制率一阶变化率曲线进行经济性分析,并通过径流污染控... 详细信息

在中国海绵城市建设不断推进的当下,优化海绵城市建设核心指标年径流总量控制率的制定策略对于平衡海绵城市建设的合理性与成本效益具有重要意义。采用传统工程策略叠加年径流总量控制率一阶变化率曲线进行经济性分析,并通过径流污染控制及排水管道设计目标进行验证,形成了一套年径流总量控制率“3+2”指标制定策略,即综合考虑年径流总量控制率分区图、年径流总量控制率与其一阶变化率曲线关系图、城市开发后自然水文条件接近开发前的原则,以及年径流总量控制率与排水管道设计目标的关系、与径流污染控制目标的关系;最后在宁波市海绵城市建设中付诸应用。结果表明:该策略提升了年径流总量控制率指标的合理性与经济性;根据该策略,宁波市年径流总量控制率制定为75%时,可实现工程合理前提下的海绵城市建设成本效益最大化。研究成果可为海绵城市建设提供参考。

关键词：海绵城市海绵设施年径流总量控制率径流污染控制宁波市

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河岸过滤在我国农村供水的未来应用展望

中国农村水利水电 2025年第1期 149-154页

作者：李孜瑞毛德发付昆明李连香北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室中-荷污水处理技术研发中心北京100044 中国灌溉排水发展中心北京100054 北京市供水管理事务中心北京100195

农村地区的生活饮用水安全问题一直备受社会关注。近年来,农村地区的供水安全保障水平显著提升,水质也得到明显改善。然而,部分农村地区受到经济条件的限制,现仍面临着水处理设施落后、处理效率不高等问题。为提升农村供水水质总体保障... 详细信息

农村地区的生活饮用水安全问题一直备受社会关注。近年来,农村地区的供水安全保障水平显著提升,水质也得到明显改善。然而,部分农村地区受到经济条件的限制,现仍面临着水处理设施落后、处理效率不高等问题。为提升农村供水水质总体保障水平,从取水源头着手,探索改善水质的解决方案,提出采用河岸过滤技术作为一种可以进行预处理的源头取水方式,缓解后续水处理环节的压力。河岸过滤是指通过在河流或湖泊周边取水,地表水在穿过含水层介质并与地下水混合的过程中,受到物理、化学和生物作用,既可以净化水质,也可以补充地下水的一种饮用水生产方法。通过对河岸过滤技术的原理和污染物去除机制的深入分析,探讨该技术在我国农村供水领域应用所面临的前景和挑战。河岸过滤技术不仅可以显著降低水源水的浊度,减少有害微生物的含量,还能够有效去除水中的溶解性有机物,对NH4+-N和新污染物也有一定程度的控制作用,这在提升农村供水水质方面表现出了巨大的应用潜力。然而,目前河岸过滤在实际应用中还面临着一些挑战。例如,长期运行可能会导致滤层的堵塞,或者也有可能受到极端水文条件的影响,降低其过滤效果等。尽管如此,河岸过滤技术作为一种经济、可行的供水预处理工艺,在提升水处理效率、扩大常规水处理工艺应用范围以及降低消毒副产物等方面具有广阔的发展应用前景。随着技术的不断改进和推广,河岸过滤技术有望为解决农村地区的饮水安全问题开辟新的道路,为农村居民提供更好的生活条件和健康保障。

关键词：河岸过滤农村供水水质改善预处理饮用水安全

基于CiteSpace的城市黑臭水体治理文献计量分析

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环境污染与防治 2025年第1期47卷 138-143,152页

作者：袁冬海白晓晨王晨严陈玲徐丽丽何连生寇莹莹北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 中规院(北京)规划设计有限公司北京100044 北京市城市管理研究院北京100028 中铁建网络信息科技有限公司北京100043 中国环境科学研究院北京100012

为探究城市黑臭水体治理研究领域的最新热点与发展趋势,检索了近30年(1994—2024年)该领域的2280篇文献,运用CiteSpace软件对其发文量、发文国家、研究机构、关键词等进行了分析,并比较了国内外的研究差异。结果表明,中国和美国是该领... 详细信息

为探究城市黑臭水体治理研究领域的最新热点与发展趋势,检索了近30年(1994—2024年)该领域的2280篇文献,运用CiteSpace软件对其发文量、发文国家、研究机构、关键词等进行了分析,并比较了国内外的研究差异。结果表明,中国和美国是该领域发文量最多的国家,中国的研究机构主要是综合类大学和科研院所,其中,中国科学院是国内最具权威性的研究机构。近30年该领域的研究热点是黑臭水体成因分析和生态修复技术。同时,突现词检测表明海绵城市建设、黑臭水体治理技术以及河道整治可能是未来的研究趋势。

关键词：黑臭水体城市文献计量 CiteSpace

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胞外聚合物产量、组分及除磷模型构建

环境科学学报 2025年第2期45.0卷 1-13页

作者：郝晓地杨万邦李季郝丽婷北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷污水处理技术研发中心

针对污水生物处理过程中胞外聚合物（EPS）产量、组分及除磷性能，在TUD联合代谢模型基础上构建EPS模型（TUD-EPS）.TUD模型被拓展，嵌入EPS产量、组分及除磷3个子模块，旨在全面解析EPS在污水生物中的多重角色，并使之最终产量最大化... 详细信息

针对污水生物处理过程中胞外聚合物（EPS）产量、组分及除磷性能，在TUD联合代谢模型基础上构建EPS模型（TUD-EPS）.TUD模型被拓展，嵌入EPS产量、组分及除磷3个子模块，旨在全面解析EPS在污水生物中的多重角色，并使之最终产量最大化而实现潜在的高值资源化.构建模型用实验室中试规模生物营养物去除（BNR）工艺进行校正并验证，可以准确地模拟EPS产量、组分及除磷，揭示一些通过实验手段难以完成的作用机制.预测结果显示，缩短污泥龄（SRT）可以明显增加EPS产量，但对其中含磷量影响不明显；EPS对生物除磷贡献率约为11%，主要是通过吸附与转运机制促进磷去除；EPS在脱氮过程中起到吸附NH4+及临时储存作用，有助于提高处理系统的稳定性；在满足BNR系统脱氮除磷需求的前提下，获得最大EPS产量的适宜SRT应≥7 d.这些模拟预测为深入理解EPS在污水生物处理中的作用及工艺优化运行提供了理论依据.

关键词：胞外聚合物(EPS) 产量/组分/除磷数学模型模型验证/校正污泥龄(SRT) 脱氮除磷