工作报告之给水工程开题报告.docx

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工作报告之给水工程开题报告

给水工程开题报告

【篇一：

毕设给水开题报告】

附件b：

毕业设计（论文）开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）

1.1课题目的

随着给水事业的飞速发展，给水厂及配套管网设计工作的重要性日渐凸显，设计步骤的规范化建设和设计方法的创新性研究势在必行。

近年来，许多研究人员对给水工程的设计方法及技巧进行了多方面的研究探索，摸索出一些新的设计方法、开发出许多计算软件，取得了一定的进展。

因此本次毕业设计旨在通过独立完成给水工程的设计计算及图纸绘制等工作达到以下目的：

（1）掌握城镇给水处理厂及给水管网设计基本步骤，复习消化所学课程内容；

（2）掌握给水处理厂各处理构筑物形式的选择方法与工艺设计计算方法，给水处理厂平面布置与高程设计的原则和方法，具备足够的独立设计能力；

（3）掌握专业软件及手绘设计与制图的基本技能；

（4）提高综合运用所学理论知识、独立分析和解决实际工程问题的能力。

1.2课题意义

给水工程是为满足城乡居民及工业生产等用水需要的各项构筑物和输配水管网组成的系统，包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输配水管渠及管网及调节构筑物五部分。

其任务是自选定的水源取水，按照用户对水质的需求对原水进行处理，将处理达标后的水量提升到要求的高度和供水压力，最终将清水输送至各用水点，以满足国民经济及社会发展的需要，部分多余的水量进入调节构筑物，以达到贮水和调节水量的目的。

净水厂是给水工程的核心部分，是控制、净化水质的关键部位。

其设计内容包括处理工艺流程选择、构筑物选型、运行参数选用、操作管理、监控水平确定及水厂总体布置等方面。

通常情况下，给水管网在给水工程建设中所占投资较大，约占总投资的60%～80%，通过系统的合理设计及运行管理，可以有效节约工程投资，提高企业经济效益和现代化科学技术水平。

但值得一提的是，给水管网设计中涉及到的影响因素较多，如何最优地确定设计参数，使系统在满足用户要求的前提下，达到投资及运行费用最省是给水管网设计及管理人员所面临的实际问题。

本选题系重庆市某县城供水工程设计，工程内容充实全面，难度适中，专业覆盖面广。

通过本选题毕业设计，可进一步掌握给水系统方案选择、流程组合，给水工程全面系统的设计方法、表达方式等内容，对专业课程进行系统的实践训练。

为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理等工作奠定坚实的基础。

[1]

1.3国内外研究现状分析

1.3.1国内研究现状分析

随着社会的经济技术的快速发展，我们国家的给水事业也有一定的发展，但是，多年来，

我们只重视水厂建设和提高供水普及率，忽视了给水管网的科学管理、合理布局，使得管网处于无序发展状态，导致管网缺口大、投资少、欠帐多，进而使我国城市管网压力不平衡、事故发生率高、漏失严重、电耗多、“二次污染”严重以及产销差异大。

即是一下三点。

对于现行的给水管网提出了新的挑战，用户对供水安全性的要求提高，供水效益亟待提高，管网运行要求管网布局合理。

对于目前的给水管网的问题，有两种方式解决。

城市管网的建模和进行分区都是目前有效的方式。

第一种，城市管网的建模，有一下几点理由：

①给水管网建模的可行，随着遥测远传设备价格的下降，scada系统和优化调度系统和gps、gis、mis及oa等系统走向成熟，大型系统的控制和管理水平也有所提高；优化技术、模拟技术与计算机技术的发展，为模拟大型的动态变化的给水管网系统提供了条件.②国家政策支持，我国政府十分重视城市基础设施建设。

“十二五“期间对水务的总投资将超过l9000亿元。

③可以有效的建立给水管网的星系系统，如电子地图维护管理、管网基础资料维护管理、管网的查询、统计、计算和分析、优化调度、管网的规划设计、管网故障分析与处理、历史资料管理、系统维护管理、办公自动化管理。

④可以分析给水管网的供水、流向和爆管和关阀等情况，还可以进行动态调度的模拟。

与此同时对于管网模型的建立还存在一些挑战：

①模型的动态模拟缺乏长效性：

由于我国城市发展迅速．给水管网不断扩展．用水量布局不断变化，管网的拓扑结构、节点流量不断更新。

而目前所建的模型还不能适应主要参数不断变化的状态．模型的动态模拟缺乏长效性．对其推广应用造成一定影响．②模型指导城市供求区块化亟待研究：

随着城市的扩张，供水范围增加，必然要实行区块化供水，实行区块化供水是降低电耗、降低漏耗、提高供水效益的重要途径，这已被国内外少数城市的实践所验证。

对于如何使用给水管网模型指导城市供水区块化的问题．还需进行深入研究。

③管网水质分析的复杂性：

我围建设部对36个重点城市的调查发现。

从管网到水龙头的水质合格率降低了10％。

目前对管网水质的分析及事故追踪还未得到很好的解决．管网水力水质模型是水力模型的延伸。

这是一个非常复杂的课题．也未得到较好的解决。

利用gis技术对城市给排水管网进行管理，在国内正处于起步及开始快速发展阶段，北京、广州、深圳、中山、清远、福州等城市已使用该类信息系统进行管理。

第二种，对管网进行分区。

要保证对于山地城市的管网的合理建造和安全运行，都是很大的挑战，山地城市依山而建，山地城市因山地地貌特征，用地紧张，人口密度较高，气候水文条件特殊等原因。

山地城市给水管网与平原城市有较大的区别，首先是高差大，管网整体耗能，低区管道压力大，易爆管，其次管网延伸很长，可靠性低，相对于平原城市，基建投资大。

为了更合理的布置山地城市，很多学者也对城市管网的布置发表了自己的看法，有的学者根据自己的经验，谈到，山地城市有适宜重力流输水的条件，充分利用水高位差，选择最短的路线，若重力输水管线地形高差较大时，应在适当位置跌水井或减压阀；如需要[7][6][3][2][4][3][2][1]

加压输水时，当水源和给水区高差很大时，可将压力输水管分成几级，每级有单独的泵站，组成多级输水系统，至于加压泵站的位置、增压方式和增压级数，应通过技术经济比较确定。

对于山地城市的管网分区的经济比选，王圃，杨其文等建立了分区优化的模型，分区供水优化模型的目标式是管网造价年折算值、二泵站年平均动力费用、中途加压泵站年动力费用、中途加压泵站的设备投资费用和土建投资费用之和的最小值，模型的约束条件是水力约束条件，水源力量约束，节点的压力约束、中途加压泵站扬程非负约束和管径规格要求约束。

学者对模型进行分析，发现需要解决的两个问题是管网参数（dij，hi）优化问题和泵站扬程（z,h）优化问题，计算方法采用分层协调求解算法。

对于分区，除了一般概念的管网并联和串联分区之外，还有一种新概念的分区，是将现有的管网系统改造成若干区域，实现分区供水，实施区域管理，就好像是一个专业的学生分为几个班来管理一样，这种分区为了保证供水的安全性，各个区域都有应急管道连接。

分区使得管网的供水管和配水管都功能明确，各区域进水点少。

[10][7][8]分区的好处是①给水管网系统发展规划。

可掌握各个区域的水量，易计算分配水量、布置管道、计算管径等；明确各管路的功能及重要性，便于提出旧管道的改建方案。

②控制水压。

根据安装在区域边界和区域末梢的仪表数据，调整进水管线上的控制阀，可方便准确地控制压力，均衡管网水压，实现管网低压供水，从而减少漏失量并节省能耗。

③控制水质。

余氯是管网水质的主要控制指标，通过余氯监测仪可了解区域内余氯含量，通过区域内加氯可均衡管网余氯含量；当管道清洗后恢复使用时可能会导致浊度增加，分区可将其控制在某一区域；当管网受“二次污染”时，易于追查水质变化的原因，减小影响范围。

④减小供水产销差。

区域计量是管网分区的主要目的，可有效减小供水产销差，提高经济效益。

1.3.2国外研究现状分析

对于水安全，国外的学者[10-12]是这么认为的，水安全是在可接受程度下水的质与量，能满足健康、生命、生产以及生态需要，并确保人类和生态系统的健康；并可承受其对人类生命健康、自然生态环境以及社会经济造成的危害和风险。

水安全要素主要为：

（1）水资源安全；

（2）生态健康；（3）人类健康；（4）水基础设施安全；（5）水治理。

在关注水资源安全、生态健康、人类健康和水治理的时候的同时还应该关注着水基础的安全。

其中一方面就是给水管网的供水安全性，国外的的技术比中国快了很多。

gis是计算机科学同地学相结合的一个产物，是一种基于地图的管理信息系统。

gis技术主要包括数据库管理系统（drms）和算机辅助设计（cad）2个软件技术，并附加对空间数据进行管理和分析的专用函数。

dbms和cad软件的功能主要表现在能够采用数字化的形式，采集和管理地理要素及其属性数据，并通过建立拓扑关系去明确定义它们之间的空间联系。

它所拥有的图形用户界面（gui），允许用户在可视化的地图上显示和操作数据。

其信息处理的方式主要图形方式，它直观醒目，地理要素的分布及彼此之间的拓扑关系一目了然。

gis提供的专用函数可用来进行测量、坐标变换、图像生成、属性修改、新对象创建、曲线平滑处理、

统计分析、拓扑叠加、地形表面操作、网络分析等。

另外许多gis产品还提供了强大的宏语

[13]。

针对给水管网的管理和运行调度，在国外特别是美国已普遍使用利用gis技术来获取和管理给水管网的空间信息和属性信息，并通过地理建模来实现多种高级空间分析和提供决策支持。

对于城市的分区，高差大，则有我们通常说的分区，分区确实对于给水管网的节能维护和运行有很多好处，国外也通常采用，对于经济比选时建立的模型，其中一个子问题，管径优化设计的问题，这个问题式是一个非线性混合整数规划问题[14]，其解法有神经网络法、模拟退火算法、遗传算法等。

对于新概念的“分区”国外起步于20世纪80年代，也有很多大城市采用此种分区，英国伦敦的给水管网被改造为16个区域，日本东京的管网由50多个区域组成，大阪的管网有18个区域[15]。

对于国外普遍应用这种分区主要原因还是地形，中国的大部分是山地，而美国多是平原，平原的管网高差不是很大，困难之处在于供水范围较大，所以此种分区正好使用，应用也比较广。

在于对于这种分区不止用于新的城市建设中，还可以用于已建的管网改造。

在城市扩张的过程中，供水管网的压力不断增大，如果采用统一的供水管网，供水可靠性提高，但是，这种管网必然会有高压段，高压段既耗能又伤害管材，还增加了爆管的可能性。

所以在我国的平原城市，当供水范围大时，可以采用这种方式。

参考文献：

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[2].周建华，赵洪宾.城市给水管网系统所面临的问题和对策[j].中国给水排水.2002,18（11）:

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[3].张崇林.谈谈城市给水管网系统建模的机遇与挑战[j].科技向导.2012,4:

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[4].陈谦，高健.计算机辅助设计动态给水管网模型[j].给水排水.2003,29（3）:

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[5].陶陶，闾国年，张书亮.gis技术支持下的给水管网模型与网络分析:

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[7].孙绍然.市政给排水设计中输水方式的选择及管网分区[j].黑龙江科技信息，2013，11,：

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[8].王圃，杨其文，李彦春.分区优化模型在山地城市给水管网中的应用[j].应用基础与工程科学学报，

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2、课题任务、重点研究内容、实现途径

2.1课题任务：

任务1：

完成西南某山地城镇供水工程设计（条件一）

某县城位于西南山地丘陵地区，乌江左岸。

近年来城市建设快速发展，人口急剧增长，2010年县城常驻人口8.0万人，2015年规划人口10万，2020年规划人口13万。

水量快速增长导致供需矛盾日益突出。

水源有距离城区10km的泉水（Ⅰ类水体）和乌江（Ⅱ类水体）县城现有水厂及管网建于1970年代初，设施陈旧，制水水质差，管网老化，漏损率高，无法满足水量及水质要求

根据上级有关部门批准的设计任务书，在某城市进行供水工程建设。

要求完成该供水工程设计。

即取水工程、城区输配水管网工程、净水厂工程。

设计应符合国家现行规范的规定。

2.2重点研究内容：

在毕业设计过程中，应根据条件完成供水工程设计，绘制图纸不少于6张（以a1计），其中手绘图不得少于2张，其它可采用计算机cad绘制，达到施工图深度的图纸不少于2张。

编制说明书、计算书1份（3～3.5万字）。

并完成专业相关的文献综述及译文。

2.3实现途径：

本课题为工程实践结合科研，课题基础资料齐全，内容详实。

学校统一安排相关的配套经费、教室、文献资料等，学院配备一定数量的个人电脑及指导老师，可满足学生完成毕业设计要求。

通过教师指导学生独立完成的方式实现本毕业设计。

毕业设计为专业知识的综合训练，牵涉到专业知识、建筑制图及计算机操作等多方面能力。

学生已充分熟悉并掌握相关专业课程基本知识，具备手工、计算机制图及文本编辑的基本能力，可独立完成图纸绘制及文本制作。

3、进度计划

【篇二：

排水工程开题报告】

毕业设计（论文）材料之二

（2）

本科毕业设计（论文）开题报告

题目：

f城镇排水管网工程及污水处理厂初步设计

课题类型：

设计?

实验研究□论文□

学生姓名：

孙程贵

学号：

3111003213

专业班级：

给排水112

学院：

建筑工程学院

指导教师：

和蕊（讲师）

开题时间：

2015年3月7日

2015年3月7日

1、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势

1.1研究意义

随着社会的迅速发展和人民生活水平的不断提高，缺水和污水排放的问题已越来越突出。

目前，我国城镇对生活污水的处理率还比较低，加重了对环境的污染。

在国家可持续发展的新政策下，环境保护已受到重视。

城镇排水是现代化城市不可缺少的重要基础设施，对城镇经济发展具有决定性作用；是城镇水污染防治的骨干工程。

城镇排水设施是衡量现代化城市水平的重要标志。

城镇排水管网是是城市的“地下生命线”。

城镇排水管网的意义是可以美化城市、维持城镇正常运转，并且是实现水资源循环利用的生命线。

根据我国经济发展和环境保护的需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济的工艺流程对污水进行处理，以达到标准排放。

对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。

高效节能的城镇污水输送及处理技术能为国民经济的发展起到较大的推动作用。

1.2研究现状

在本课题的设计中，主要包括排水管网的设计和污水处理厂的设计。

在设计中涉及的问题很多很广，但迄今为止，在国内外研究最多也最突出的问题有一下四个，即排水体制的选择问题、管道的设计布局问题、污水处理工艺中脱氮除磷的问题，生物处理法研究新进展。

1.2.1排水体制的选择现状

近几十年来，欧美国家已逐渐开始将合流制改建成分流制。

这种排水体制其实就是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。

排除生活污水、城市污水或工业废水的体统称为污水排水系统；排除雨水的系统称为雨水排水系统。

对于这种排水系统，不仅可以保持管内的流速、不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。

1.2.2管道的设计布局现状

排水管网的平面布局包括确定排水区界、划分排水流域和管道定线.正确的定线是合理、经济的设计污水管道系统的先决条件,也是污水管道系统设计的重要环节.遗传算法（geneticalgorithms,简称ga法）是近年迅速发展起来的一项优化技术,该方法源于达尔文的生物进化理论。

1975年美国holland等提出了ga的系统概念和方法，20多年来ga在越来越多的领域中得到了应用,显示了巨大的优越性。

1.2.3污水脱氮除磷工业的应用现状

现行应用广泛的脱氮除磷工艺均包含着空间或时间上厌氧、缺氧、好氧三种状态的交替,通过调整和优化三种状态的组合方式及其数量的时空分布以及回流方式、位置而达到高效脱氮除磷的目的。

我国污水处理厂设计采用的脱氮除磷工艺主要有5大类:

a/o工艺、a2/o工艺、改进a2/o工艺氧化沟工艺、sbr及其改进工艺,并就我国的应用效果提出或实施了相应的设计和运行改进。

1.3污水处理发展趋势

现有污水处理系统的优势与弊端值得反思和总结。

结合可持续发展的要求，污水处理系统未来的发展方向应从碳减排和资源利用的角度来设计思考。

结合集中式和分散式处理各自的优点，末端分离的分散处理模式是一种值得探讨的创新尝试。

初步研究表明膜混凝浓缩过程在技术上具有可行性，末端分离的分散式处理系统的设计和开发还需要更多的研究和探索。

2、本课题研究的主要内容

2.1城区排水管网设计

（1）城区排水管网总平面布置（进行方案比选）。

（2）城区排水管网水力计算。

（3）完成排水主干管的纵剖面图。

2.2污水处理厂设计

（1）确定污水处理工艺流程（进行方案比选）。

（2）设计计算单体处理构筑物（包括污水和污泥处理部分）。

（3）进行污水处理厂平面布置、污水处理厂高程布置图、污水处理厂指定构筑物细部工艺设计图（指导教师指定）以及高程设计。

（4）编制主要设备材料表。

2.3完成设计说明书及计算书一份。

2.4泵站工艺设计

设计过程中如若需要设置泵站，则确定水泵类型、扬程和流量，计算水泵管道系统和集水井容积，进行泵站的平面尺寸计算和附属设施的计算，最后绘制总泵站或区域泵站工艺图。

3、本课题研究方案比选及工作计划

3.1排水体制的方案比选

根据目前现存的排水体制来看，分为合流制和分流制排水系统。

在对排水体制的选择中可以从环境保护、造价、维护管理、以及我国的相关规范和地方规范来确定。

从环境保护角度来看，采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水通过溢流井直接排人水体，水体仍然遭受污染。

此时甚至会增大污水处理厂的工作负荷，在遇到大暴雨时期常常会造成污水处理厂工作超负荷，直接将污水排放至收纳水体从而严重污染水体。

对于分流制而言，分流制是将城市污水全部送至污水厂进行处理，但初降雨水径流之后未加处理直接排人水体，对城市水体也会造成污染，但是与合流制相比，分流制可以减少污染。

因此分流制更能符合城市卫生的要求。

从工程造价来考虑，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%～40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。

从前期总造价来看，完全分流制比合流制可能要高。

但是在管网维护方面，合流制因其管径过大，很容易造成污泥淤积的问题，维护不方面，费用较高。

此外从水厂的维护和管理来看，在合流制的管渠中，晴雨天的污水水量变化会大大增加污水处理厂管理运行的复杂性，而分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，流人污水厂的水量和水质变化比合流制小得多，污水厂的运行易于控制。

根据目前我国现行的《室外排水设计规范》中要求：

新建城市的排水系统，一般应采用分流制排水系统。

综上所述，合流制已完全不符合环境、经济等相关的要求，分流制排水系统基本符合环境、经济、规范的相关要求。

统筹兼顾，在该市的排水管网设计中应选择分流制。

3.2工艺比选

3.2.1方案初选

生物膜处理法：

污水的生物膜处理法是一种污水好养生物处理技术。

这种处理法的实质是使细菌和菌类一类的微生物和原生生物、后生生物一类的微型动物附着在滤料或某种载体上生长发育，并在其上形成膜状生物滤泥—生物膜。

污水与生物膜接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物

自身也得到繁衍增殖。

事实说明生物膜法虽然在处理方面具有对水质、水量变动有较强的适应性；污泥沉降性良好,宜于固液分离；能够处理较低浓度的污水；易于维护运行、节能等优点，但是它的缺点也是在污水处理过程中致命的，比如生物膜法的布水不太均匀、容易产生池蝇和散发臭味；其次生物膜法采用滤料作为生物膜的载体，这样滤料容易堵塞；此外在处理构筑物出现问题时，维修不太方便。

活性污泥处理法：

活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理生物技术。

它的工作原理就是向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水。

这样在持续一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体。

这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群所构成，它易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清。

这种絮凝体就称之为“活性污泥”的生物污泥。

从活性污泥的发展史来看，它起源与1914年英国的曼彻斯特的实验污水厂，至今已有90多年的历史，随着实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是进几十年来，在对其生物反应和净化机理进行深入的研究探讨的基础上，活性污泥在生物学、反应动力学的理论方面以及在工艺方面都得到了长足的发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程，当前活性污泥已成为生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主题处理技术。

综上所述，在当前的污水处理技术领域中，活性污泥处理法是应用最为广泛地技术之一。

因此经三者的对比之后，结合f市的当地情况，该污水厂最适合的工艺应为活性污泥处理法。

3.2.2方案比选及确定

经过上述的比选，已选择出活性污泥处理法。

活性污泥法又包括传统活性污泥法、sbr法、氧化沟法、a2/o法。

传统活性污泥法：

传统活性污泥法已经有90年的历史,其主要处理构筑物是曝气池和沉淀池。

污水中有机物在曝气池内停留一段时间后,绝大部分被曝气池中的微生物吸附,随即氧化分解成无机物。

在沉淀池中,呈絮状的微生物絮体—活性污泥下沉,而上部的清液溢流排放。

为了保持曝气池中污泥的浓度,沉淀后的部分活性污泥又回流到曝气池