畢設(shè)給水開題報(bào)告

1、附件 B:畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告1、課題的目的及意義(含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計(jì)方案比較、選型分析等)課題目的隨著給水事業(yè)的飛速發(fā)展，給水廠及配套管網(wǎng)設(shè)計(jì)工作的重要性日漸凸顯，設(shè)計(jì)步驟的規(guī)范化建設(shè)和設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新性研究勢在必行。近年來，許多研究人員對給水工程的設(shè)計(jì)方法及技巧進(jìn)行了多方面的研究探索，摸索出一些新的設(shè)計(jì)方法、開發(fā)出許多計(jì)算軟件，取得了一定的進(jìn)展。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)旨在通過獨(dú)立完成給水工程的設(shè)計(jì)計(jì)算及圖紙繪制等工作達(dá)到以下目的：(1)(1)掌握城鎮(zhèn)給水處理廠及給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)基本步驟，復(fù)習(xí)消化所學(xué)課程內(nèi)容；(2)(2)掌握給水處理廠各處理構(gòu)筑物形式的選擇方法與工藝設(shè)計(jì)計(jì)算方法，給水處理

2、廠平面布置與高程設(shè)計(jì)的原則和方法，具備足夠的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力；(3)(3)掌握專業(yè)軟件及手繪設(shè)計(jì)與制圖的基本技能；(4)(4)提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程問題的能力。課題意義給水工程是為滿足城鄉(xiāng)居民及工業(yè)生產(chǎn)等用水需要的各項(xiàng)構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)，包括取水構(gòu)筑物、水處理構(gòu)筑物、泵站、輸配水管渠及管網(wǎng)及調(diào)節(jié)構(gòu)筑物五部分。其任務(wù)是自選定的水源取水，按照用戶對水質(zhì)的需求對原水進(jìn)行處理，將處理達(dá)標(biāo)后的水量提升到要求的高度和供水壓力，最終將清水輸送至各用水點(diǎn)，以滿足國民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展的需要，部分多余的水量進(jìn)入調(diào)節(jié)構(gòu)筑物，以達(dá)到貯水和調(diào)節(jié)水量的目的。凈水廠是給水工程的核心部分，是控制

3、、凈化水質(zhì)的關(guān)鍵部位。其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括處理工藝流程選擇、構(gòu)筑物選型、運(yùn)行參數(shù)選用、操作管理、監(jiān)控水平確定及水廠總體布置等方面。通常情況下，給水管網(wǎng)在給水工程建設(shè)中所占投資較大，約占總投資的 60%-80%60%-80%昔誤！未找到引用源。，通過系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理，可以有效節(jié)約工程投資，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平。但值得一提的是，給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中涉及到的影響因素較多，如何最優(yōu)地確定設(shè)計(jì)參數(shù)，使系統(tǒng)在滿足用戶要求的前提下，達(dá)到投資及運(yùn)行費(fèi)用最省是給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)及管理人員所面臨的實(shí)際問題。本選題系重慶市某縣城供水工程設(shè)計(jì)，工程內(nèi)容充實(shí)全面，難度適中，專業(yè)覆蓋面廣。通過本選題畢業(yè)設(shè)計(jì)，可進(jìn)一

4、步掌握給水系統(tǒng)方案選擇、流程組合，給水工程全面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、表達(dá)方式等內(nèi)容，對專業(yè)課程進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)踐訓(xùn)練。為將來從事本專業(yè)的工程設(shè)計(jì)、科研及運(yùn)行管理等工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，我們國家的給水事業(yè)也有一定的發(fā)展，但是，多年來，我們只重視水廠建設(shè)和提高供水普及率，忽視了給水管網(wǎng)的科學(xué)管理、合理布局，使得管網(wǎng)處于無序發(fā)展?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致管網(wǎng)缺口大、投資少、欠帳多，進(jìn)而使我國城市管網(wǎng)壓力不平衡、事故發(fā)生率高、漏失嚴(yán)重、電耗多、“二次污染”嚴(yán)重以及產(chǎn)銷差異大1O即是一下三點(diǎn)。對于現(xiàn)行的給水管網(wǎng)提出了新的挑給水管網(wǎng)的問題，有兩種方式解決。城市管網(wǎng)的建模

5、和進(jìn)行分區(qū)都是目前有效的方式。第一種，城市管網(wǎng)的建模，有一下幾點(diǎn)理由：給水管網(wǎng)建模的可行，隨著遙測遠(yuǎn)傳設(shè)備價(jià)格的下降，SCADSCAD 康統(tǒng)和優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)和 GPSGISMISGPSGISMIS 及 0A0A 等系統(tǒng)走向成熟，大型系統(tǒng)的控制和管理水平也有所提高；優(yōu)化技術(shù)、模擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為模擬大型的動(dòng)態(tài)變化的給水管網(wǎng)系統(tǒng)提供了條件3.國家政策支持，我國政府十分重視城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?！笆濉逼陂g對水務(wù)的總投資將超過 1900019000 億元?？梢杂行У慕⒔o水管網(wǎng)的星系系統(tǒng)，如電子地圖維護(hù)管理、管網(wǎng)基礎(chǔ)資料維護(hù)管理、管網(wǎng)的查詢、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析、優(yōu)化調(diào)度、管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、管網(wǎng)故障

6、分析與處理、歷史資料管理、系統(tǒng)維護(hù)管理、辦公自動(dòng)化管理?？梢苑治鼋o水管網(wǎng)的供水、流向和爆管和關(guān)閥等情況，還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度的模擬2。與此同時(shí)對于管網(wǎng)模型的建立還存在一些挑戰(zhàn)3:模型的動(dòng)態(tài)模擬缺乏長效性：由于我國城市發(fā)展迅速.給水管網(wǎng)不斷擴(kuò)展.用水量布局不斷變化，管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)流量不斷更新。而目前所建的模型還不能適應(yīng)主要參數(shù)不斷變化的狀態(tài).模型的動(dòng)態(tài)模擬缺乏長效性.對其推廣應(yīng)用造成一定影響.模型指導(dǎo)城市供求區(qū)塊化亟待研究：隨著城市的擴(kuò)張，供水范圍增加，必然要實(shí)行區(qū)塊化供水，實(shí)行區(qū)塊化供水是降低電耗、降低漏耗、提高供水效益的重要途徑，這已被國內(nèi)外少數(shù)城市的實(shí)踐所驗(yàn)證。對于如何使用給水管網(wǎng)模型

7、指導(dǎo)城市供水區(qū)塊化的問題？還需進(jìn)行深入研究。管網(wǎng)水質(zhì)分析的復(fù)雜性：我圍建設(shè)部對 3636 個(gè)重點(diǎn)城市的調(diào)查發(fā)現(xiàn)。從管網(wǎng)到水龍頭的水質(zhì)合格率降低了 10%10%。目前對管網(wǎng)水質(zhì)的分析及事故追蹤還未得到很好的解決？管網(wǎng)水力水質(zhì)模型是水力模型的延伸。這是一個(gè)非常復(fù)雜的課題.也未得到較好的解決。利用 GISGIS 技術(shù)對城市給排水管網(wǎng)進(jìn)行管理，在國內(nèi)正處于起步及開始快速發(fā)展階段，北京、廣州、深圳、中山、清遠(yuǎn)、福州等城市已使用該類信息系統(tǒng)進(jìn)行管理。第二種，對管網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)。要保證對于山地城市的管網(wǎng)的合理建造和安全運(yùn)行，都是很大的挑戰(zhàn)，山地城市依山而建，山地城市因山地地貌特征，用地緊張，人口密度較高，氣候水

8、文條件特殊等原因。6山地城市給水管網(wǎng)與平原城市有較大的區(qū)別，首先是高差大，管網(wǎng)整體耗能，低區(qū)管道壓力大，易爆管，其次管網(wǎng)延伸很長，可靠性低，相對于平原城市，基建投資大。為了更合理的布置山地城市，很多學(xué)者也對城市管網(wǎng)的布置發(fā)表了自己的看法，有的學(xué)者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，7談到，山地城市有適宜重力流輸水的條件，充分利用水高位差，選擇最短的路線，若重力輸水管線地形高差較大時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)位置跌水井或減壓閥；如需要加壓輸水時(shí)，當(dāng)水源和給水區(qū)高差很大時(shí)，可將壓力輸水管分成幾級，每級有單獨(dú)的泵站，組成多級輸戰(zhàn)，用戶對供水安全性的要求提高，供水效益亟待提高，管網(wǎng)運(yùn)行要求管網(wǎng)布局合理2o對于目前的水系統(tǒng)，至于加壓泵站的

9、位置、增壓方式和增壓級數(shù)，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。對于山地城市的管網(wǎng)分區(qū)的經(jīng)濟(jì)比選，王圃，楊其文等8建立了分區(qū)優(yōu)化的模型，分區(qū)供水優(yōu)化模型的目標(biāo)式是管網(wǎng)造價(jià)年折算值、二泵站年平均動(dòng)力費(fèi)用、中途加壓泵站年動(dòng)力費(fèi)用、中途加壓泵站的設(shè)備投資費(fèi)用和土建投資費(fèi)用之和的最小值，模型的約束條件是水力約束條件，水源力量約束，節(jié)點(diǎn)的壓力約束、中途加壓泵站揚(yáng)程非負(fù)約束和管徑規(guī)格要求約束。學(xué)者對模型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)需要解決的兩個(gè)問題是管網(wǎng)參數(shù)（DijDij, ,HiHi）優(yōu)化問題和泵站揚(yáng)程（Z,HZ,H）優(yōu)化問題，計(jì)算方法采用分層協(xié)調(diào)求解算法7o對于分區(qū)，除了一般概念的管網(wǎng)并聯(lián)和串聯(lián)分區(qū)之外，還有一種新概念的分區(qū)，是

10、將現(xiàn)有的管網(wǎng)系統(tǒng)改造成若干區(qū)域，實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水，實(shí)施區(qū)域管理，就好像是一個(gè)專業(yè)的學(xué)生分為幾個(gè)班來管理一樣，這種分區(qū)為了保證供水的安全性，各個(gè)區(qū)域都有應(yīng)急管道連接。分區(qū)使得管網(wǎng)的供水管和配水管都功能明確，各區(qū)域進(jìn)水點(diǎn)少。10分區(qū)的好處是給水管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。可掌握各個(gè)區(qū)域的水量，易計(jì)算分配水量、布置管道、計(jì)算管徑等；明確各管路的功能及重要性便于提出舊管道的改建方案。控制水壓。根據(jù)安裝在區(qū)域邊界和區(qū)域末梢的儀表數(shù)據(jù)，調(diào)整進(jìn)水管線上的控制閥，可方便準(zhǔn)確地控制壓力，均衡管網(wǎng)水壓，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)低壓供水，從而減少漏失量并節(jié)省能耗?？刂扑|(zhì)。余氯是管網(wǎng)水質(zhì)的主要控制指標(biāo)，通過余氯監(jiān)測儀可了解區(qū)域內(nèi)余氯含量，通過區(qū)

11、域內(nèi)加氯可均衡管網(wǎng)余氯含量；當(dāng)管道清洗后恢復(fù)使用時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致濁度增加，分區(qū)可將其控制在某一區(qū)域；當(dāng)管網(wǎng)受“二次污染”時(shí)，易于追查水質(zhì)變化的原因，減小影響范圍。減小供水產(chǎn)銷差。區(qū)域計(jì)量是管網(wǎng)分區(qū)的主要目的，可有效減小供水產(chǎn)銷差，提高經(jīng)濟(jì)效益。國外研究現(xiàn)狀分析對于水安全，國外的學(xué)者10-12是這么認(rèn)為的，水安全是在可接受程度下水的質(zhì)與量，能滿足健康、生命、生產(chǎn)以及生態(tài)需要，并確保人類和生態(tài)系統(tǒng)的健康；并可承受其對人類生命健康、自然生態(tài)環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的危害和風(fēng)險(xiǎn)。水安全要素主要為：（1 1）水資源安全；（2 2）生態(tài)健康；（3 3）人類健康；（4 4）水基礎(chǔ)設(shè)施安全；（5 5）水治理。在關(guān)注水

12、資源安全、生態(tài)健康、人類健康和水治理的時(shí)候的同時(shí)還應(yīng)該關(guān)注著水基礎(chǔ)的安全。其中一方面就是給水管網(wǎng)的供水安全性，國外的的技術(shù)比中國快了很多。GISGIS 是計(jì)算機(jī)科學(xué)同地學(xué)相結(jié)合的一個(gè)產(chǎn)物，是一種基于地圖的管理信息系統(tǒng)。GISGIS 技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DRMsDRMs 沐口算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CADCAD）2 2 個(gè)軟件技術(shù)，并附加對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析的專用函數(shù)。DBMSDBMS 口 CADtCADt 件的功能主要表現(xiàn)在能夠采用數(shù)字化的形式，采集和管理地理要素及其屬性數(shù)據(jù)，并通過建立拓?fù)潢P(guān)系去明確定義它們之間的空間聯(lián)系。它所擁有的圖形用戶界面（GUIGUI）,允許用戶在可視化的地圖上顯示

13、和操作數(shù)據(jù)。其信息處理的方式主要圖形方式，它直觀醒目，地理要素的分布及彼此之間的拓?fù)潢P(guān)系一目了然。GISGIS 提供的專用函數(shù)可用來進(jìn)行測量、坐標(biāo)變換、圖像生成、屬性修改、新對象創(chuàng)建、曲線平滑處理、統(tǒng)計(jì)分析、拓?fù)浏B加、地形表面操作、網(wǎng)絡(luò)分析等。另外許多 GISGIS 產(chǎn)品還提供了強(qiáng)大的宏語13o針對給水管網(wǎng)的管理和運(yùn)行調(diào)度，在國外特別是美國已普遍使用利用 GISGIS 技術(shù)來獲取和管理給水管網(wǎng)的空間信息和屬性信息，并通過地理建模來實(shí)現(xiàn)多種高級空間分析和提供決策支持。對于城市的分區(qū)，高差大，則有我們通常說的分區(qū)，分區(qū)確實(shí)對于給水管網(wǎng)的節(jié)能維護(hù)和運(yùn)行有很多好處，國外也通常采用，對于經(jīng)濟(jì)比選時(shí)建立的

14、模型，其中一個(gè)子問題，管徑優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題，這個(gè)問題式是一個(gè)非線性混合整數(shù)規(guī)劃問題14,其解法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模擬退火算法、遺傳算法等。對于新概念的“分區(qū)”國外起步于 2020 世紀(jì) 8080 年代，也有很多大城市采用此種分區(qū)，英國倫敦的給水管網(wǎng)被改造為 1616 個(gè)區(qū)域，日本東京的管網(wǎng)由 5050 多個(gè)區(qū)域組成，大阪的管網(wǎng)有 1818 個(gè)區(qū)域15o對于國外普遍應(yīng)用這種分區(qū)主要原因還是地形，中國的大部分是山地，而美國多是平原，平原的管網(wǎng)高差不是很大，困難之處在于供水范圍較大，所以此種分區(qū)正好使用，應(yīng)用也比較廣。在于對于這種分區(qū)不止用于新的城市建設(shè)中，還可以用于已建的管網(wǎng)改造。在城市擴(kuò)張的過程中，供

15、水管網(wǎng)的壓力不斷增大，如果采用統(tǒng)一的供水管網(wǎng)，供水可靠性提高，但是，這種管網(wǎng)必然會(huì)有高壓段，高壓段既耗能又傷害管材，還增加了爆管的可能性。所以在我國的平原城市，當(dāng)供水范圍大時(shí)，可以采用這種方式。參考文獻(xiàn):陶其育，高金良，魯金波.城市給水管網(wǎng)實(shí)用優(yōu)化分區(qū)探討與實(shí)踐J.給水排水.2007,33(z1):339-342.2.周建華，趙洪賓.城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)所面臨的問題和對策J.中國給水排水.2002,18(11):30-32.3.張崇林.談?wù)劤鞘薪o水管網(wǎng)系統(tǒng)建模的機(jī)遇與挑戰(zhàn)J.科技向?qū)?2012,4:15.4.陳謙，高健.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)給水管網(wǎng)模型J.給水排水.2003,29(3):86-89.

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18、(2):30-33.annealing:afasterapproachtoconbinatorialminimizationJ.lndAOYAMAdistributionblocksysteminOSAKAmunicipalwaterworkJ.WaterSupply,1999,(17)2、課題任務(wù)、重點(diǎn)研究內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑課題任務(wù)：任務(wù) 1:1:完成西南某山地城鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)（條件一）某縣城位于西南山地丘陵地區(qū)，烏江左岸。近年來城市建設(shè)快速發(fā)展，人口急劇增長，20102010 年縣城常駐人口萬人，20152015 年規(guī)劃人口 1010 萬，20202020 年規(guī)劃人口 1313 萬。水量快速增長導(dǎo)致供需矛盾日益突出。水源有距離城區(qū) 10km10km 的泉水（I I 類水體）和烏江（H H 類水體）縣城現(xiàn)有水廠及管網(wǎng)建于 19701970 年代初，設(shè)施陳舊，制水水質(zhì)差，管網(wǎng)老化，漏損率高，無法滿足水量及水質(zhì)要求根據(jù)上級有關(guān)部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書，在某城市進(jìn)行供水工程建設(shè)。要求完成該供水工程設(shè)計(jì)。即取水工程、城區(qū)輸配水管網(wǎng)工程、凈水廠工程。設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。重點(diǎn)研究內(nèi)容：在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)條件完成供水工程