自动调节式防涝井盖设计开题报告-毕业作品网站

毕业论文 (设计) 开题报告

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一、研究的背景和意义

背景：人择水而居，城临水而建，生命皆因水而兴。在城镇化进程中，水是城市发展的重要制约因素。城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象，多发于城市公路通行街道、立交桥下、过街的地下通道、铁路桥、公路桥等城市低洼处，平常我们最经常看到的就是公路通行街道的内涝现象。纵观近几十年的城市发展历程，城市排水能力欠缺而导致积水形成内涝的问题长期难以解决，城市“看海”的问题已成心头大患。如何改进现有的排水设施使城市摆脱内涝的困扰，是城市管理及科学技术的一大考题。

经过多年的建设和发展，我国城镇街道排水设施建设基本实现全覆盖，城市道路排水系统已经初有雏形。然而城市的排水设施在面对突如其来的暴雨侵袭时，排水井盖由于其自身的排水孔具有局限性，暴雨雨水短时间内急速地聚集在排水孔的周围，雨水井篦子上虽然多孔, 但也不敌地面上、路面上的杂物如草末、纸屑、烟头、尘土及生活垃圾等的侵袭。这些杂物极易随雨水冲积到雨水井而造成堵塞, 淤积雨水井, 影响收水排水。不能很好地发挥排水作用，致使排水的效率非常低。此外，排水井下方容易积压淤泥与垃圾，时间长了，排水井道堵塞不通，不利于排水，造成很大的安全隐患。同时也给排水道的清理造成了很大的不便。这样的现象暴露出了传统排水井盖设施的不足之处：清洁维护不便, 极容易堵塞，致使道路积水,，影响道路运输畅通和交通安全，对城市和人们的出行非常不利。能满足日常较小排水量的需求，但容易造成堵塞，不能满足在暴雨时的巨大排水的需求。由此而造成了许多经济损失和社会不良影响。

由于传统排水井盖所存在的这一系列问题，导致城市降雨积水的处理效能较低。暴雨带来大流量的雨水，传统排水井不能很好发挥排水作用，积水囤积在街道上形成内涝。内涝中，人们出行不便，城市遭受巨大损失，能寻求一种解决方案就显得额外重要。

意义：本次毕业设计的课题是自动调节式防涝井盖设计，本设计意在从排水设施层面做出改进从而较大程度上缓解城市内涝问题。设计的启发来源于对日常生活中暴露出的非常普遍的城市内涝问题的思考。本次设计主要是杠杆结构原理的创新与运用，在传统的井盖上加以机械杠杆结构，使得新型的防涝井盖具有根据排水需求自动调节排水口开合大小的能力。这样的设计结构巧妙，效果显著，能够在很大程度上

避免出现暴雨情况下排水不利的问题，有效防堵塞，确保雨水及各种泻于路面污水的顺利排放。能够有效地防止人们的生活垃圾废物进入排水道，有利于道路畅通和交通安全, 提高运输效率, 有明显可观的社会效益。提高了城市内排水井的排水能力，推进城市排水基础设施向高品质发展。通过对自动调节式防涝井盖的设计，降低了城市内涝发生的几率，对于大幅度缓解城市内涝问题具有重要意义。

二、文献综述

1.1 国外排水井盖及其排水系统的现状与国内相比，国外的井盖与排水系统相对来说普遍的安全与完善许多。德国城市

下水道的口子通常是由金属做成的箅子做井盖，箅子的缝隙被杂物，如树叶、塑料袋、石块堵住是常见现象。德国的城市下水道为避免口子被堵，一是下水道箅子的缝隙比较大，二是在箅子下面专门接一个铁篮子，铁篮子下面才与横向的下水管道相接，它可以接纳许多污物，使这些固体物被阻挡，不能继续随着下水道流动。工人只要打开下水道井盖，将铁篮子使用工具取出来，把篮子中的垃圾污物倒入垃圾车中，再复位即可。这样既方便清理，也不容易出现人不小心落入下水道的情况。

巴黎经常下雨，但从未发现下雨积水导致的交通堵塞。巴黎的下水道均处在巴黎市地面以下 50 米，水道纵横交错，密如蛛网，总长 2347 公里，规模远超巴黎地铁，雨水到了地面便迅速了无踪影。由于巴黎下水道系统享誉世界，下水道博物馆已成为巴黎除了埃菲尔铁塔、卢浮宫、凯旋门之外的又一著名旅游项目。他们的下水道有通畅的排气系统、有纯净空气，不会臭气熏天。在巴黎，如果你不小心把钥匙或是贵重的戒指掉进了下水道，是完全可以根据地漏位置，把东西找回来的，下水道里也会标注街道和门牌号码，所以大大增加了物品不慎掉入下水道还能搜寻回来的几率。

由此可见，国外对城市排水设施甚至是排水系统还是非常重视的，他们投入颇多的精力与资金给城市的排水，为城市的正常运转与人们的日常出行做出了巨大贡献。

1.2 国内排水设施的现状与需求在国内，城市排水设施落后是普遍存在的问题。城市地下建设与地上建设是同等

重要的事，某种意义上，甚至是更重要。在城市规划上，地上建设与地下建设怎么能够相互匹配与适应，城市内部与外部如何协调，有很多具体细致的问题需要认真研究。

但这些年，我国城市发展思路有不小的偏差，各地都更看重地上建设，可以直接带来城市外表的提升，对地下建设重视不够。城市地下系统建设是公益性质的，不像地上的房地产开发可以盈利，很难吸引民间资本进入。地下建设完全需要政府投入，但各地投入都不够。城市在迅速地大规模发展，但却没有能够与之相适应的排水系统。地下系统的建设看不到形象，对城市外观的改变没有贡献，无法引起足够的重视。这样的观念造成了现在的结果，各个城市都在建设高楼大厦，但地下系统建设却裹足不前。发展欠缺的井盖与下水系统，导致了种种日常生活不便乃至道路安全问题。

中国要想解决这些问题，就应该重新认识当下城市排水系统的不足，借鉴国外完

善的下水建设，不惜重金重新改善排水设施，增强城市的排水能力。当然中国要想做到这样绝非一件小工程，需要政府、相关部门花费相当大的人力、物力、财力，而且是一个长期的过程。改造地下排水系统的任务将面临困难重重，任重而道远。

三、研究的主要内容和方法

1.内容本次设计的内容主要有传统排水井盖的缺点分析；寻求能够满足本次设计的新型

井盖对降雨积水量感知的排水方法；结合现有井盖和选定的排水方法加以改造与创新，选择能够实现防涝井盖自动调节功能的结构构造；确定井盖自身及各部分构造的材料；各部分结构装配关系的分析及相关图纸的绘制；对设计中各部分子件构件的理论计算与分析；对所设计井盖的安全与质量风险的初步分析；设计说明书的撰写。

2.研究步骤、方法及措施

2.1 设计的思路考虑到本次设计的自动调节式防涝井盖与排水密切相关，在确保安全的前提下，

设计思路上就要避免与电有关的芯片、感应器和电机等的选用。因此，本次设计只能考虑纯机械式的结构，运用机械结构的巧妙原理，来完成设计的任务。

2.2 排水方法的设计传统排水井盖排水缝隙较大，容易堵塞垃圾，但缩小井盖缝隙又会降低下水速度。

当遇见降雨量超过 5 毫米的暴雨天气，或者面对路段积水平均深度达 15cm，积水时间达 1 小时，积水面积在 50 到 300 平方米之间的轻度积水情况时，下水速度过慢会使路段由轻度积水转为中度或重度积水，从而引发城市内涝，因此单纯缩小井盖缝隙的方法并不可取。

本次设计将井盖表面的排水孔尺寸进行了缩小，从而隔离垃圾，同时为了有效排水井盖下方加设杠杆结构，让井盖在面对暴雨天气或者轻度积水时，升起隐藏在井盖边缘的排水孔，加速排水效果，当路段没有排水需求时，井盖再自动下落，这样便实现了正常排水的同时将垃圾隔离在外。

2.3 井盖的结构自动调节式防涝井盖采用了杠杆结构，由井盖面，连接杆，动力撬杆和设置有排

水孔的承接容器几大部分组成。通过这几部分的共同配合实现自动调节的功能。 2.4 自动调节式井盖相关尺寸的计算与确定根据文献及相关资料，确定合适的井盖面的尺寸，并依此确定各构件的尺寸。

四、主要参考文献

[1]田源, 周永清, 付仕雄,等. 基于 TRIZ 理论的自动增排雨水井盖设计[J]. 机械设计与研究, 2018, 034(001):43-44.