云南农业大学

本科生毕业论文(设计)开题报告

水利水电与建筑学院学院 土木工程 专业(本 科) 2009 级

设计题目：   红庙小区雨水综合利用工程初步设计                      

毕业论文(设计)起止时间：
　2013　年　2 月25日～　2013 　年 4 月26日(共8周)

学生姓名： 车艳菊     学号：2009310091

指导教师：      李丰超            

报告日期：     2013年3月1日     

云南农业大学教务处  制
2013 年3月1日
云南农业大学毕业论文(设计)开题报告
本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述
近年来，由于人口增长、持续干旱、地表水污染、地下水超采等原因，使得人们对雨水资源的开发利用产生了极大的兴趣并进行了广泛的研究，并已初步显示出雨水资源开发利用的巨大潜力。公元前 2000 年的中东地区，就有利用雨水的记载。在同干旱气候长期的斗争中，希腊人、阿拉伯人、以色列人积累了收集利用雨水的丰富经验。20 世纪 60 年代，日本开始收集利用路面雨水，70 年代修筑集流面收集雨水。1982 年，夏威夷召开第一届国际雨水集流会议，嗣后成立了国际雨水集流系统协会 (International Rainwater Catchment Systems Associat ion，IRCSA)，并多次召开雨水集蓄利用学术会议，促进了国际间雨水利用的交流与研究。目前，以色列在集雨农业灌溉方面成就显著，日本则研究利用雨水回灌地下水技术。我国在秦汉时期就有修建涝池塘坝拦蓄雨水利用的历史记载，水窖修筑历史也有数百年。20 世纪 50 年代开始利用窖水点浇玉米、蔬菜等，突破了原来只用窖水作为生活饮用水的传统。在 80 年代后期，这一思路得到迅速发展，将收集的雨水用于发展庭院经济和大田作物需水关键期的补充灌溉。1995 年，甘肃省在干旱半干旱地区实施了“121 雨水集流工程”，几乎在同一时期，宁南山区实施“窑窖农业”，内蒙古自治区进行了“112 集雨节水灌溉工程”试验示范研究，陕西、山西、河南、江苏、浙江等省亦进行了雨水利用试验研究。1995 年 6 月，北京举办了第七届国际雨水集流系统大会，并分别在兰州、徐州召开了第一、第二届全国雨水利用学术讨论会。
目前，我们国家的研究主要集中在干旱半干旱地区人蓄饮水和集流节灌的问题上，同时对人蓄雨水补灌地下水及城市集流等问题也展开了研究。所有形式的水资源（包括河川径流、地下水等），从根本上来说都来自雨水，因而雨水利用不仅仅是指雨水集流的家庭利用和雨养农业利用，而且还包括人工增雨、水土保持、水源地涵养、城市防洪和生态环境的改善等水资源利用的各个方面。这种雨水利用的概念其外延几乎囊括了水的所有利用方式，具有极大的广泛性。一般文献中提到的雨水利用是指对雨水的原始形式和最初转化为径流或地下水，土壤水阶段的利用，可将其称为狭义的雨水利用（有的文献叫雨水的直接利用）。就狭义的雨水利用而言，其内涵至少应包括：①解决人饮水的家庭利用；②集流补灌的农业雨水利用；③用于消防、城市绿地灌溉的城市雨水利用；④雨水的地下水补给利用。降落于地表的雨滴本身带有空气中的一些尘埃及大气污染物，再加上一般地区集流面没有适当的卫生防护设施，使得汇集于蓄水设施中的雨水水质较差。据对甘肃中部干旱半干旱地区 6 个县的水窖水质调查分析，发现水质均达不到我国通用的 (gb5749－2006) 生活饮用水卫生标准，因而应加强这方面的工作。饮用水水质的主要保护措施有：降雨前清扫集流面，设置沉沙池、滤网，蓄水窖加盖，定期清洗水窖等。在采取保护措施的同时，应对蓄存的雨水净化。
在我国饮用雨水的地区，一般家庭较多使用的有明矾、漂白粉、熟石灰等，但是某些常用的化学物质如漂白粉可与水中有机物反应，生成不利于人的副产物如三卤甲烷，因此，雨水净化技术还有待于进一步研究。利用城市建筑物收集的雨水由于工业污染（如汽车尾气、化工厂排放物），水质较差，但贮存一段时间后，经过雨水的自然净化，水质可满足一些工业生产和环境用水标准。雨水具有投资少、集流效率高等优点，因此受到人们的普遍关注。屋顶庭院雨水汇集主要解决干旱半干旱山区、石灰岩地区、淡水缺乏的岛屿、高氟水地区和苦咸水地区人饮水问题。路面集水则主要用于灌溉，甘肃省定西地区 1996 年实施道路集雨灌溉工程以来，在国道及地方公路沿线共修建水窖（池）9.254 万眼，总容积 437.48万m3，发展节灌面积 1.99万hm2，经济效益显著；利用公路集流时，要合理布设蓄水设施，否则，将会给公路造成隐患。此外，城市路面及建筑物也被作为集流面，收集雨水用于城市环境及地下水补灌的研究也正在展开。 在干旱半干旱地区，人工修筑集流面汇集雨水进行作物补灌是提高粮食产量和农业持续发展的重要举措。现生产上常用的有混凝土、塑料薄膜、水泥土夯实、三七灰土夯实、原土夯实等处理。不同材料处理其集流效率不同，据《甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术指南》，柏油路面为 70%，原土翻夯路面为 23%，混凝土硬化集流面为 75%。需要指出的是目前人工修筑的集流面仅用于庭院或试验区，尚未广泛使用。我国北方干旱半干旱地区使用较多的蓄水设施有水窖、塘坝、涝池等。水窖主要用于人饮水和部分农田补灌，水窖建筑容易，使用方便，蓄存的水质基本不受污染，渗漏蒸发少，目前较多采用。另外，蓄水池、瓷缸、水泥罐等也普遍使用。在一些来水量大的沟道或土地利用程度低的低洼地，修筑塘坝涝池蓄水，兼有沉沙调洪的作用。蓄水设施还包括引水渠、沉沙池、滤网等配套设施以导引雨水径流和保护改善水质。水是农业生产的命脉，在干旱半干旱地区，降雨量少且分布不均匀及降雨期与作物生长需水关键期错位，作物产量长期低而不稳。通过对这些地区农业自然生产潜力的分析，发现水分亏缺限制了其他因子作用的发挥，是“箍桶效应”中的短板，如果解除水分胁迫，初级生产力是目前的 4～5 倍。在这些地区，降雨多集中在 6～9 月，若将多余的雨水径流收集起来缓解春旱、夏初旱，将大大提高作物产量，实际上就是二重“箍桶效应”中的截长补短。从时空上调节雨水分配，使水分供给与作物需水期相吻合，这就是集雨农业的出发点。另据研究，作物在中等水分亏缺条件下，有利于水分利用率的提高；而且在作物发育的某一阶段施加一定的水分胁迫，有利于作物抗旱和品质的改善，这从作物水分生理上为集雨农业灌溉提供了依据。此外，集雨农业中的补灌必须用节水灌溉方式（微喷灌、滴灌、渗灌、点浇、穴灌等）并与农业节水措施（覆盖、松耕等）相结合，有条件的地方应使用设施农业。利用城市路面及一些建筑物表面集蓄的雨水可用于城市消防、厕所冲洗、城市绿化草坪灌溉；水质经处理后，可用于一些工业如木材加工。将城市建筑物及平原地区的雨水直接拦蓄入渗或通过一定的渗漏过滤装置，回灌地下水，可补充地下水量兼有防洪作用。
作为一门古老的技术与现代科学技术相结合，雨水集蓄利用技术在一些地区的试验中显示出巨大的潜力。目前，我国干旱半干旱地区及淡水缺乏地区的群众、领导干部、科技人员对雨水资源的合理开发利用表示极大关注。并且，如果我们考虑到 21 世纪中叶以前面临的人口增长、城市化、工业化、消费水平的提高和消费结构的改变以及地表水、地下水污染所带来的水资源问题，就会进一步认识到雨水利用在 21 世纪经济发展中具有不可替代的作用。

参考文献
[1]《给排水规范大全》（电子版）
[2]《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400－2006）
[3]《给水排水制图标准》（GB/T50106－2001）
[4]《雨水积蓄利用工程技术规范》（SL267－2001）
2．本人对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析
本方案的任务要求包括下列几点：
1）小区规划总平面图绘制，小区位置、名称自拟。
2）小区雨水量平衡、小区雨水利用规模及雨水利用方案确定；
3） 对工程方案进行比选及分析论证。
4）对工艺流程进行分析论证。
5）小区雨水综合利用工程初步设计报告。
6）小区雨水管网平面布置图、系统图，雨水处理工艺流程图及高程图。
7）雨水回用管网平面布置图及系统图。
本人虽然没有学习过建筑给水排水工程相关的课程，但通过自己的自学、努力和老师的耐心指导下，相信本次毕业设计能如期圆满完成。
3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路。
1)结合小区的整个规划设计，对小区的雨水进行收集、储存、处理、利用。雨水收集主要为小区雨水积蓄利用，应包含屋面雨水，道路、广场等硬化地面雨水，绿地、碎石地面等下渗性较强地面的雨水。雨水的利用主要用于绿化、道路清洁、冲厕、景观环境用水和回补地下水。
2)收集项目区现有的雨水收集利用系统踏勘资料，为后续的设计工作中避免重复设计而造成浪费。
3)昆明市雨水收集设计规模的确定、雨水设计流量的确定、降雨历时的确定，雨水收集和利用系统的确定。通过查阅建筑与小区雨水利用工程技术（GB50400-2006）、昆明市城市雨水收集利用规定，结合昆明的降雨量，确定雨水收集工艺并考虑对部分雨水弃流的方案。结合小区的规划设计，确定雨水储蓄系统和设施。本设计所采用的雨水收集工艺为：屋面找坡，利用雨水斗对屋面进行雨水收集，通过雨落管到达地面的雨水井，并在雨落管底层和顶层设有检查口，便于检查。雨水井底部设有沉砂层，便于清除雨水中的沙土。各个雨水井间设有一定的高差，便于雨水的聚集。路面、绿地雨水收集的工艺：路面上设有一定坡度，使路面的雨水到达绿地，然后与绿地的雨水通过雨水收集器进行收集。雨水收集以后要对雨水进行沉淀、过滤、消毒，雨水利用。在红庙小区主要用于路面清洗、绿化、公共厕所的冲洗、洗车。工艺特点：能对小区的雨水进行充分利用，减缓用水压力，运行维护管理方便，投资及运行费用低，有利于节省资金、保护水环境以及进行有效的生态恢复。
4)植物景观的确定，可在满足雨水收集利用工艺要求的同时结合周边环境布局造景，与周边环境搭配，以达到高效、经济、美观的要求。
5)处理小区雨水管网平面布置图、系统图，雨水处理工艺流程图及高程图、雨水回用管网平面布置图及系统图。根据采用的工艺参数结合小区的规划用地，利用AutoCAD制图软件画出小区雨水管网平面布置图、系统图，雨水处理工艺流程图及高程图、雨水回用管网平面布置图及系统图。
本设计方案的工作思路为：调查收集资料、小区的整个规划设计、确定处理工艺、确定工艺参数、估算投资及运行费用、绘制雨水管网平面布置图、系统图，雨水处理工艺流程图及高程图、雨水回用管网平面布置图及系统图。
4．完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等)及解决的办法
完成课题所需要的资料和数据主要通过到图书馆借阅相关方面的工具书,通过期刊网搜索资料。文字及图形要通过计算机和辅助工具进行处理。“红庙小区雨水综合利用工程初步设计”编制，原则上将依据国家和地方的相关法律法规、标准规范、规划与工程建设批复相关文件。具体为：
《昆明市城市规划管理技术规定》(59号令)
《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《建筑与小区雨水利用工程技术》（GB50400-2006)
《给水排水标准规范大全》
《雨水积蓄利用工程技术规范》（SL267－2001）
《给水排水制图标准》（GB/T50106－2001）
依托对Offices、AutoCAD等软件的熟练操作以及《给排水》等专业课程知识。
5．完成本课题的工作方案及进度计划
    方案：
根据红庙小区雨水综合利用工程基本思想、项目区以及雨水条件，在完成小区总平面布置图的基础上，根据昆明市气象资料、规划小区经济技术资料、现有的雨水综合利用技术进行雨水量平衡（收集的雨水主要用于景观水体补水、小区绿化浇灌、道路及广场喷洒），确定雨水利用规模及雨水利用方案，，尽量借助小区原有的雨水设施，完成小区雨水综合利用工程初步设计；绘制小区雨水管网平面布置图、雨水管网系统图、雨水处理工艺流程图及高程图、雨水回用管网平面布置图及系统图。解决消防、城市绿地灌溉的城市雨水利用，雨水的地下水补给利用。进度计划：
013.2.25－2013.3.10对建设用地进行小区总体规划；
2013.3.11－2013.3.18资料检索，完成开题报告。
2013.3.19－2013.4.2计算水量平衡、确定雨水收集、利用方案和系统。
2013.4.3－2013.4.10小区雨水综合利用工程初步设计报告；
2013.4.11－2013.4.15小区雨水管网平面布置图、系统图；
2013.4.16－2013.4.22绘制雨水处理工艺流程图及高程图；
2013.4.23－2013.4.26绘制雨水回用管网平面布置图及系统图。
2013.5.11－2013.5.12答辩审查及答辩。
6．指导教师审阅意见