产品详细介绍 海绵城市STEAM主题课程 项目背景 现代大城市每次在遭遇暴雨侵袭时，常在部分地区形成内涝，严重影响城市交通、公共卫生以及居民生活。同时过度开采地下水，使城市形成大范围的地下水漏斗，加剧了水资源紧缺。针对当前这种状况，国家多次强调要在城市建设“自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”，这种水资源管理策略和方法是新一代城市雨洪管理理念。 在本项目中，学生可以通过借助海绵城市主题包和编程教学软件，让学生在课堂上通过动手实验、设计、搭建等方式了解海绵城市，加深对城市水体调控的理性认识。学习一定的编程思维以及利用编程实现对海绵城市的功能进行控制。 课程性质 这是一门以项目式教学开展的跨学科课程，以基于建构主义理论的 5E 教学模式作为指导，结合了小学科学课程标准、化学课程标准和基础教育信息技术课程标准。 课程目标 1.知识与技能 ⚫  了解海绵城市的结构组成和功能设定。 ⚫  认识海绵城市中水的收集、渗透、净化、储存和利用的工作原理。 ⚫  运用海绵城市的结构特点完成海绵城市的模型搭建。 ⚫  学习图形化编程的基础知识，能对海绵城市进行智能化控制。 2.过程与方法 ⚫  通过水的渗透、收集等实验认识科学探究的意义和基本过程，增进对科学探究的体验。 ⚫  能通过观察、实验、查阅资料、案例分析等方式获取海绵城市相关的知识，形成跨学科学习的思维，养成严谨的思维习惯，提升创新能力。 3.情感态度与价值观 ⚫  能大胆质疑，从不同视角提出研究思路和方法。 ⚫  关注与环保相关的社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。 ⚫  初步养成勤于思考、严谨求实、交流合作等品质。

该成果在《重庆两江新区美丽山水专项规划》进行了规划应用，在重庆江北 区的流域海绵城市规划、重庆合川区水生态文明城市规划、小安溪流域治理、重 庆万州区水系水环境总体规划、重庆北部新区肖家河流域、盘溪河流域的治理中 进行了推广应用，成果扩大环境保护行业的社会认知水平，带动和促进行业全面 技术进步，全面促进海绵城市的建设，为实现两江新区海绵城市试点城区的建设 提供技术支撑，为两江新区跨越式发展提供基础条件，带来的社会效益巨大；山 地城市海绵城市建设、面源污染治理及雨污水利用和城区湖库水体修复的市场需 求上具有很强的实用性和先进性优势，同时在研究成果与示范应用基础上进一步 的提炼形成，提高了技术的应用性和社会影响，对山地海绵城市的建设具有较高 的指导意义，将取得较显著的经济收益和社会效益。

成果介绍旱涝问题严重困扰着我国城市。城市道路受内涝影响最为严重，交通瘫痪和经济损失，存在巨大的安全隐患；同时，城市道路快速排水引起的干旱缺水、道路塌陷、绿地缺水等水环境问题矛盾突出。针对城市道路及道路绿地水环境特征，研发了一套可复制、可推广的“水绿交融”为基础、“旱涝兼治”为目标的城市道路及绿地水环境系统解决方案，构建系统的理论、方法与关键技术，统筹解决城市道路及绿地的“旱涝”问题。技术创新点及参数1. 基于城市道路水文特征，针对城市道路的旱涝问题，形成了一套可复制、可推广的城市道路海绵技术；2. 形成了一套贯穿“评价-设计-建造-测控-优化”全过程数字化城市道路海绵系统设计方法；3. 形成了一系列城市道路海绵系统规划设计相关技术：（1）城市道路海绵系统量化评价技术；（2）城市道路海绵系统分区分级规划设计技术；（3）城市道路水文模拟与测算的双数字化平台校验技术；（4）城市道路海绵系统水-绿耦合动态平衡技术；（5）针对新建城市道路与既有城市道路改造以及有无冻土区域，分别研发了相应的海绵工程技术措施与施工方案。市场前景本项目成果已经在江苏南京、苏州、徐州、安徽亳州等地多个海绵道路工程实践中加以运用，基于5年来传感器的数据分析，城市道路海绵系统工程均取得了优异的生态、经济和社会效益。本项目获2018华夏建设科学技术奖一等奖，获授权发明专利5项、实用新型专利1项，获得3项国家及省级设计奖项，发表论文5篇，编制指南一部。

本实用新型提出了一种适用于海绵城市建设的辐射渗井，包括筒状井体、第一出水管、第二出水管、进水管、第一栅网和第二栅网，井体侧壁从下到上依次设有第一出水口、第二出水口、进水口，井体底部细砂层，细砂层覆盖第一出水口，细砂层顶面从靠近第一出水口一端向远离第一出水口一端倾斜，细砂层上方设有粗砂层，粗砂层顶面从靠近第一出水口一端向远离第一出水口一端倾斜；第一栅网设置在第一出水口处，第二栅网覆盖在粗砂层上方，第二栅网上设有用于调节第二栅网倾斜度的调节阀；第一出水管、第二出水管、进水管分别与第一出水口、第二出水口、

本实用新型公开了一种基于海绵城市管网的雨水收集绿化灌溉系统，包括水源系统、控制系统和灌 溉系统。水源系统用于连接市政地下管网和收集雨水作为系统水源供给;灌溉系统得到水源系统的供水 对绿化带进行负压渗灌;控制系统用于控制本系统中各管路阀门的开合，从而控制水源系统的储水量。 整个系统水源供给稳定，通过负压渗灌措施，对绿化植被进行有效灌溉。

项目组以技术先进、投资合理、能耗节省为设计原则，采取优化加工方案与流程，基于光机电一体化技术、机器视觉原理设计“文胸图案”切割系统。该系统的主要针对各种不规则图案的文胸布料进行切割，主要包括布料进给、图案对齐、图案切割、回收布料等 4 部分。

近年来，随着经济的发展，石油开采、油品运输等过程的泄漏造成了越来 越严重的环境污染，并已严重威胁到人类的生存。如何有效的祛除这些油类污 染物成为了全球性的研究课题。为此，我们以石墨烯为原材料，成功制备了一 种新型的石墨烯海绵。 石墨烯是一种由碳原子以特殊结构排列而成的单层片状结构的新材料是世 上已知的最薄、最坚硬的纳米材料，而且它的柔韧性也很强，对芳香性的分子 具有很强的吸附能力。利用石墨烯的这些特性，我们将石墨烯和聚合物复合到 一起，通过原位聚合的方法合成了石墨烯海绵（如下图 1 所示）。石墨烯海绵 的合成过程简单，条件温和，海绵的形状和大小可以通过改变容器的形状和大 小来控制，成本低，可大规模批量生产。所制成的海绵具有亲油疏水、大孔径、 高弹性等特点，能够特异性的吸附水体中的油类（如：汽油、柴油、原油等） 和有机污染物（如：四氯化碳、正己烷、环己烷等），并且利用其弹性可以将 吸附的油类污染物挤出，可进行循环利用。因此，这种新型石墨烯海绵在处理 油水混合物领域具有广阔的应用前景，可以用于处理海洋溢油，含油废水，生 活污水等。 

我国拥有幅员辽阔的内陆水域，如何安全、高效的完成特定水域的巡逻和水 文信息监测工作一直是我国水文水利建设的重要组成部分。 水面无人船是一种无人操作的水面舰船平台，配备先进的控制系统、传感器 系统、通信系统和武器系统，可以最大程度上填补水域测量领域载人船无法到达或不易到达的危险、浅滩、近岸等空白区域，真正做到高精度、自动化、高效益，可广泛应用于常规测绘、水利水文、航道、环保和灾害应急等行业及其他相关部门。 本项目的产品，是在“制造强国”国家战略指导下，符合国家和地方政府政策重点鼓励发展的高技术、智能装备、高附加值项目，符合国家经济结构和产业结构调整的相关政策和导向。本研发团队联合上海交通大学和上海市船舶自动化工程研究中心，共发表 SCI 论文 200 篇以上，拥有授权发明专利 40 项。

近年来，随着微型化、便携式电子产品的迅猛发展，基于超级电容器和电池的超薄、柔性储能器件受到越来越广泛的关注。组装该类高性能的柔性储能器件需要三维柔性电极材料。三维柔性碳电极是最佳的选择，主要因为其惰性的化学特征，而且可以用于几乎所有的电解质体系。目前文献报道的三维柔性碳电极主要是基于碳纳米材料，如碳纳米管和石墨烯等，然而这类柔性电极制备比较复杂，成本较高，难以实现大规模化生产。 我们创新性地采用直接高温碳化聚合物泡沫的方法成果制备了碳海绵。该方法简单，且易于大规模化生产。所制备的碳海绵具有以下特征： 稳定的三维多孔网络结构； 良好的弹性； 可控的孔隙度，孔隙度范围：95-99.9%； 可控的密度，密度范围：3-100 mg/cm3； 可控的导电性，导电率范围：1-30 s/cm； 超疏水和超亲油性。

个人简介 毕业于河北工学院机械设计制造及自动化专业，现为河北工业大学机械学院教授、硕士生导师、机械学院副院长，主要负责科研及研究生工作。学术兼职：天津市自动化应用研究会秘书长；河北省工程图学会理事；河北工业大学包装机械研究所负责人；河北工业大学电池极片成套设备研究所负责人。研究领域 以企业的生产需要为出发点，以研发新产品、新设备、新工艺为目标，进行光机电一体化成套设备及新技术的研究与开发，解决企业发展过程中的瓶颈问题。围绕创新制造工艺、机电控制及自动化，开展绿色化、系统化智能机电一体化技术及其在生产过程中的应用研究。主要研究方向有：（1）绿色新能源生产技术及设备（2）特种加工机械（3）新型包装机械（4）根据企业实际需求定制光机电一体化成套设备（生产线）的研发。科研成果及简介 所承担主要项目： 锌空燃料电池极片干嵌法成形过程控制的理论与技术(国家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切机CL1224 （国家科技部） ·机械软起动控制系统的开发（天津市教委） ·柔性传动行星轮差速机构的研究 （河北省教育厅） ·机械液压自动控制软启动系统（石家庄科技局） ·自动分页装订机的开发研究（河北省教委） 横向课题： 纸管机开发（天津巨业衣架制造有限公司） 盘料螺纹钢滚丝机（天津市天鹏建筑器材有限公司） 五金平台自动机械手的研制（庆辉五金制品有限公司） 乒乓胶皮海绵上料系统的研发（天津七二九体育器材开发有限公司） 电池极片卷绕设备（海裕百特锂能设备有限公司） 锂电池极片轧制卷绕线 ； 流延膜挤压收卷装置及控制系统的合作研发； 瓦棱机生产线控制系统的研制； KSQ-500电池极片卷绕设备开发 木工挖船机（威卢克斯有限公司） WS-260卫生巾生产线获奖与专利一种布料机                  发明专利           专利号：200910068754.x一种双向水泥土搅拌桩机      发明专利           专利号：200910069172.3一种双向水泥土搅拌桩机      发明专利           专利号：200910069171.9一种双向水泥土搅拌桩钻杆    发明专利           专利号：200910069170.4一种收获机                  发明专利           专利号：200910069269.4可转让项目 可承担（合作开发）科研项目与技术合作光机电一体化成套设备（生产线）的研发