节约用水的设计方案

节约用水的设计方案

节约用水的设计方案

摘要水资源是维持人类生存、经济发展与社会进步的重要资源和主要因素.水

资源已成为城市供水安全的重大问题.本文对生活中的洁具节水问题应用微元法、同类比较法、差别比较法、直观形象法、同容异形法做了数学模型下的定性与定量的分析.得出结论如下:

第一,就材料中所述的两套不同洁具生产方案,对其放水量是否符合节水要求进行了分析比较.得出方案二比方案一更节水,并且方案二经过改进还可以有更优的设计方案.

第二,对洁具的节水功能的改进,不仅仅只能从放水时间的改进,还可以从洁具的盛水的低水箱设计方面改进,例如文中所说到的把普通直冲式水箱设计为125mm100450

mm mm mm

⨯⨯尺寸的水箱,⨯⨯的尺寸或者是180150600

mm mm

都比现有水箱更符合节水理念.

关键词洁具;低水箱;节水;容积;放水量;微元法.

引言

水,一个简单的名字,一种非凡的物质.水是全世界人类赖以生存的生命之源,全球水污染和浪费的现象已非常严重,全世界有100多个国家缺水,水资源不足不仅成为许多国家经济发展的严重障碍,而且也威胁到人类的生活、健康甚至生命.俗话说的好“人可一日不吃饭,但不可一日不喝水”.我们的生活离不开水,谁是我们生活不可缺少的重要资源.

然而,在我们现实生活中,在我们的身边,浪费吧是自愿的现状十分惊人.在我们学校,会时常看到这样的情景,食堂边上的自来水水龙头有时坏了,水哗哗地留个不停;有的水龙头厂商是一滴一滴的水在滴,一天、两天···不知道浪费了多少水.再说很多家庭表面上看是很节约用水,实际上也是在浪费水资源.有的家庭厨房和卫生间的水龙头的水一天到晚的都在一滴一滴的向水缸和储水桶滴水,然而水缸或者是储水桶却在不停地向外流.

1 问题重述与分析

我国是个淡水资源相当贫乏的国家,人均可利用淡水量不到世界平均数的四分之一.特别是近几年来,由于环境污染导致降水量减少,不少省市出现大面积的干旱.许多城市为了节能,纷纷采取提高水价、电价的方式来抑制能源消费.而另一方面,据有关资料报道,我国目前生产的各类生活洁具消耗大量水资源.

本文对某洁具生产厂家打算开发的一种全自动洁具,利用所提供的两套节水方案和数据,建立模型进行分析比较两套方案的优劣,以便是厂家生产更节水的卫生洁具.我们拟考虑一下问题:

1.1 在人使用洁具时间不超过10秒,比较不同方案的节水能力.

1.2在人使用洁具时间超过10秒,比较不同方案的节水能力.

1.3对厂家提出建议,生产更节水的洁具设计方案.

综上所述,通过对厂家设计的不同洁具的比较说明洁具的节水能力,和提出生产该进行的洁具水箱的方案进行节水.

2模型假设及符号说明

2.1模型假设

本文对是用洁具人数和使用时间进行假设.

假设1:洁具的设备完好,且感应灵敏.

假设2:在使用人数上我们只研究随机调查的1000人,并且每人使用一次.

假设3:使用洁具时间大于等于9秒,但是不超过60秒.

假设4:在使用洁具时间大于21秒的30人中有8人使用时间在21-30秒内且为25秒,有8人在31-40秒内且为35秒,7人在41-50秒内且为45秒,7人在51-60秒内且为55秒.

2.2符号说明

V放水量

v单位时间水流量

L

进水箱进水量

L 排

水箱排水量

h

水箱水面高度 S ,s

水箱水面高度 g

重力加速度

t

时间(秒s )

3模型建立及分析

该厂家随机调查了1000人次从开始使用到离开洁具为止的时间(单位:秒)见下表1:

3.1对现有洁具的比较及改进

对于方案一,在使用人数为1000人时,总用水量为:

11 =259v+2510v =225v+250v =475v

V =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯人次放水时间放水量+人次放水时间放水量

12+1320825835745755)9503043610V v v v

=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯=人次使用放水时间放水量人次使用后放水时间放水量 =(4011+6012+150+15014+16015+15016+8017

+5018+4019+40

11112=4754361044085V V V v v v

+=+=总 对于方案二,在使用人数为1000人时,总用水量为:

21 =259v+2510v =225v+250v =475v

V =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯人次放水时间放水量+人次放水时间放水量

22+1320)920519710V v v v

=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=人次使用放水时间放水量人次使用后放水时间放水量 =(4011+6012+150+15014+16015+15016+8017

+5018+4019+40

23+=825v 810v =280v

V =⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯人次使用放水时间放水量人次使用后放水时间放水量

24+=835815v =400v

V v =⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯人次使用放水时间放水量人次使用后放水时间放水量

25+=745v+720v =455v

V =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯人次使用放水时间放水量人次使用后放水时间放水量

26+=755v+725v =560v

V =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯人次使用放水时间放水量人次使用后放水时间放水量

2222222

123456= =475v+19710v+280v+400v+455v+560v =21880v

V V V V V V V +++++总 由以上计算可以看出12V V >总总,说明使用方案二更节水.下面我们用图1形象的描述如下:

图1中曲线下方面积为随机抽取的这1000人使用洁具的总用水量.