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中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-04-393
1.摘要
在我国水资源短缺背景下，针对家庭用水浪费现象严重的问题，采用调研和立体建模方法，实现以家电模型为主要改进对象，提升家庭用水使用效率的效果，是建筑商、住家、供应商、社会多赢的成果。
2.研究背景
建国以来，我国进行了大规模的防治水害和开发利用水资源的工作，取得了巨大成就，但同时在水 资源利用和管理方面也存在着许多问题：可利用的水资源量占水资源总量的比重小，对水资源的综合利用不够，地下水开采过量，水的浪费问题也十分突出，特别是北方水资源严重不足，水污染现象普遍较严重。这都导致了我国可资利用的水资源日益短缺，水资源缺乏和水域污染已成为我国经济和社会发展的制约因素.我国被联合国列为13个水资源贫乏的国家之一。[1]
就2016年，我国水资源具体用水比例情况图1所示：
综上所述，极为有限的可利用水资源十分有限，我国作为一个严重的水资源紧缺国家，面临着需水量的高要求与水资源天然分布不相适应的矛盾和日益加剧的发展现状，因此，开展水资源系统的优化配置及策略研究，提出水资源系统的配置方案优化方法，以改变水资源开发利用过程中出现的不合理状况，从根本上解决所面临的水源紧张问题已迫在眉睫。[1]在日常生活中采用新设计、新方法、新机制来改进水资源利用方式具有重要的现实意义。
3.前期调查
本研究团队选择生活用水为主要研究方向，在本研究中以街头随机采访和校内调查问卷的形式对普通城镇居民的生活用水习惯进行前期调查。调查对象为23岁-67岁的男女家庭成员和在校大学生，主要针对潜在的用水浪费情形及浪费程度进行调查，浪费时长和浪费原因如表1和表2所示。针对表1和表2中的数据分析总结可得：
表一中占调查总人数的75%的受访者在洗菜时会长时间开启水龙头，对溢出的水不以为然;约三分之一受访者存在沐浴前等待热水时间长的问题。而过七成受访者没有习惯性的循环利用概念。
表二中受访者沐浴时间普遍在5至20分钟内，洗菜时间普遍在15至20分钟内。大部分受访者的热水器均能在1至1.5分钟内放出热水。但仍有一些受访者表示需要等待较长时间。
而图1可见[半个月内]至[四至六个月]区间中老年人群与青年人群节水意识相近，而[六个月以上]至[长期习惯]区间，两者则有较大差异，显示青年人群长期节水意识较为薄弱。
另外，我组还通过在线问卷分发获得了以下数据：
基于以上分析可以得出以下结论：大部分家庭用水浪费普遍，淋浴设备等热水时间造成的浪费现象严重，循环利用意识差。
4.研究思路
本研究基于生活中水资源使用情况统计分析、水资源循环利用设计思路为研究对象，首先基于调查数据的归纳、统计，以三维模型创作软件为辅助，对研究对象进行深入分析和揭示，进而指出水资源浪费的原因并提供有效的解决方案。
3.1研究基础
本研究主要采用调研和模拟法，通过随机抽样问卷调查，对居民生活用水的需求类型、需求量、用水方式以及是否循环利用等进行数据统计并加以分析，探讨造成生活用水浪费的根本原因及可行性解决方案。根据前期的调研结果，有针对性地进行改造节水家电，并通过inventor软件进行建模，力求直观真实，以解决家庭用水浪费现象。
Inventor是美國Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。其提供专业级三维机械设计、文档编制和产品仿真工具。通过使用内置的草图环境，可以像使用二维布局一样快速表达设计构思，帮助设计人员更为轻松地重复利用已有的设计数据，生动地表现设计意图。
3.2水资源循环利用的设计原则
节水型盥洗室中的设施包括能循环利用水资源的洗手池、洗衣机、坐便器及一套淋浴设备。其中淋浴设备在标准设备上有所改进。而盥洗水池和洗衣机排出的水也可被收集，墙体背后水管的布局能够大程度的减少这两部分的浪费问题。
3.3基于Inventor的水循环装置
本研究主要目的是在一定程度上减少家庭用水的浪费，计划以家电模型为主要研究对象，不着重要求市民的节水习惯，而从设备上解决问题。通过图纸绘制、物理模拟等对现有装置的改造和创新来达到预期，同时极近真实。项目将设计搭建符合未来中国生态文明建设要求的模型。作为一整套设计，从长远来看，能为市民节约水费，可实现建筑商、居民、供应商、社会之间的多赢，并且图纸可复制推广。如果该发明设计能够得到推广，将来可以引进千家万户，真正实现人人节水、家家节水的目的。
5.设计内容
5.1 原版模型（与水管结构符合）
5.1.1新版模型整体布局
5.2详细设计
5.2.1智能淋浴器（节水型淋浴器）：
在传统淋浴器启用时，放出热水之前总有一段时间内只能放出于冷水，这部分水会被直接排入地漏，导致浪费。而改进后的淋浴器装有一个温度传感器，能够将用户指定温度下的水进行回收并导入集水箱中，将其以后续需要进行利用。
5.2.1.1内部设计
该淋浴器配有温度传感器，可根据调节将冷水储存于蓄水箱内，待温度到达标准时，（经加热）上部零件上升，阻断原水管送水，并将蓄水箱内水送出。
5.2.2洗衣机和洗手池
相较一般设备，该设计中的洗衣机和洗手池能够将用过的水进行回收，导入坐便器。另外洗衣机配备有过滤设备，能够将大颗粒废物排除在外，将较为洁净的水收集。
5.2.3背部水管布局概念（嵌入墙体，红色部分需要水泵）
6.结论
本研究符合了未来中国生态文明建设的要求，作为一整套设计，它为住家提供了小清新的装修创意与模版体现了简洁大方的文创元素，同时他造价也比一般的盥洗室装修便宜，从长远来看，还能为住家节约水费，是建筑商、住家、供应商、社会多赢的成果，图纸可复制推广。由于我国是全球人均水资源较贫乏且用水量最多的国家，因此如果该发明设计能够得到肯定，将来可以引进千家万户，真正实现人人节水家家节水的目的。
参考文献
[1]王瑗，盛连喜，李科，孙弘颜，中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[A]，水资源与水工程学报，2008年6月第19卷第3期
[2]王浩，王建华，中国水资源与可持续发展.北京：中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，2012年第27卷第3期
2020年“上海大学生创新创业训练计划”市创资助项目
作者简介：赵智华 （2000.08—），男，汉族，上海市，大学本科。
作者单位：上海对外经贸大学
1.摘要
在我国水资源短缺背景下，针对家庭用水浪费现象严重的问题，采用调研和立体建模方法，实现以家电模型为主要改进对象，提升家庭用水使用效率的效果，是建筑商、住家、供应商、社会多赢的成果。
2.研究背景
建国以来，我国进行了大规模的防治水害和开发利用水资源的工作，取得了巨大成就，但同时在水 资源利用和管理方面也存在着许多问题：可利用的水资源量占水资源总量的比重小，对水资源的综合利用不够，地下水开采过量，水的浪费问题也十分突出，特别是北方水资源严重不足，水污染现象普遍较严重。这都导致了我国可资利用的水资源日益短缺，水资源缺乏和水域污染已成为我国经济和社会发展的制约因素.我国被联合国列为13个水资源贫乏的国家之一。[1]
就2016年，我国水资源具体用水比例情况图1所示：
综上所述，极为有限的可利用水资源十分有限，我国作为一个严重的水资源紧缺国家，面临着需水量的高要求与水资源天然分布不相适应的矛盾和日益加剧的发展现状，因此，开展水资源系统的优化配置及策略研究，提出水资源系统的配置方案优化方法，以改变水资源开发利用过程中出现的不合理状况，从根本上解决所面临的水源紧张问题已迫在眉睫。[1]在日常生活中采用新设计、新方法、新机制来改进水资源利用方式具有重要的现实意义。
3.前期调查
本研究团队选择生活用水为主要研究方向，在本研究中以街头随机采访和校内调查问卷的形式对普通城镇居民的生活用水习惯进行前期调查。调查对象为23岁-67岁的男女家庭成员和在校大学生，主要针对潜在的用水浪费情形及浪费程度进行调查，浪费时长和浪费原因如表1和表2所示。针对表1和表2中的数据分析总结可得：
表一中占调查总人数的75%的受访者在洗菜时会长时间开启水龙头，对溢出的水不以为然;约三分之一受访者存在沐浴前等待热水时间长的问题。而过七成受访者没有习惯性的循环利用概念。
表二中受访者沐浴时间普遍在5至20分钟内，洗菜时间普遍在15至20分钟内。大部分受访者的热水器均能在1至1.5分钟内放出热水。但仍有一些受访者表示需要等待较长时间。
而图1可见[半个月内]至[四至六个月]区间中老年人群与青年人群节水意识相近，而[六个月以上]至[长期习惯]区间，两者则有较大差异，显示青年人群长期节水意识较为薄弱。
另外，我组还通过在线问卷分发获得了以下数据：
基于以上分析可以得出以下结论：大部分家庭用水浪费普遍，淋浴设备等热水时间造成的浪费现象严重，循环利用意识差。
4.研究思路
本研究基于生活中水资源使用情况统计分析、水资源循环利用设计思路为研究对象，首先基于调查数据的归纳、统计，以三维模型创作软件为辅助，对研究对象进行深入分析和揭示，进而指出水资源浪费的原因并提供有效的解决方案。
3.1研究基础
本研究主要采用调研和模拟法，通过随机抽样问卷调查，对居民生活用水的需求类型、需求量、用水方式以及是否循环利用等进行数据统计并加以分析，探讨造成生活用水浪费的根本原因及可行性解决方案。根据前期的调研结果，有针对性地进行改造节水家电，并通过inventor软件进行建模，力求直观真实，以解决家庭用水浪费现象。
Inventor是美國Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。其提供专业级三维机械设计、文档编制和产品仿真工具。通过使用内置的草图环境，可以像使用二维布局一样快速表达设计构思，帮助设计人员更为轻松地重复利用已有的设计数据，生动地表现设计意图。
3.2水资源循环利用的设计原则
节水型盥洗室中的设施包括能循环利用水资源的洗手池、洗衣机、坐便器及一套淋浴设备。其中淋浴设备在标准设备上有所改进。而盥洗水池和洗衣机排出的水也可被收集，墙体背后水管的布局能够大程度的减少这两部分的浪费问题。
3.3基于Inventor的水循环装置
本研究主要目的是在一定程度上减少家庭用水的浪费，计划以家电模型为主要研究对象，不着重要求市民的节水习惯，而从设备上解决问题。通过图纸绘制、物理模拟等对现有装置的改造和创新来达到预期，同时极近真实。项目将设计搭建符合未来中国生态文明建设要求的模型。作为一整套设计，从长远来看，能为市民节约水费，可实现建筑商、居民、供应商、社会之间的多赢，并且图纸可复制推广。如果该发明设计能够得到推广，将来可以引进千家万户，真正实现人人节水、家家节水的目的。
5.设计内容
5.1 原版模型（与水管结构符合）
5.1.1新版模型整体布局
5.2详细设计
5.2.1智能淋浴器（节水型淋浴器）：
在传统淋浴器启用时，放出热水之前总有一段时间内只能放出于冷水，这部分水会被直接排入地漏，导致浪费。而改进后的淋浴器装有一个温度传感器，能够将用户指定温度下的水进行回收并导入集水箱中，将其以后续需要进行利用。
5.2.1.1内部设计
该淋浴器配有温度传感器，可根据调节将冷水储存于蓄水箱内，待温度到达标准时，（经加热）上部零件上升，阻断原水管送水，并将蓄水箱内水送出。
5.2.2洗衣机和洗手池
相较一般设备，该设计中的洗衣机和洗手池能够将用过的水进行回收，导入坐便器。另外洗衣机配备有过滤设备，能够将大颗粒废物排除在外，将较为洁净的水收集。
5.2.3背部水管布局概念（嵌入墙体，红色部分需要水泵）
6.结论
本研究符合了未来中国生态文明建设的要求，作为一整套设计，它为住家提供了小清新的装修创意与模版体现了简洁大方的文创元素，同时他造价也比一般的盥洗室装修便宜，从长远来看，还能为住家节约水费，是建筑商、住家、供应商、社会多赢的成果，图纸可复制推广。由于我国是全球人均水资源较贫乏且用水量最多的国家，因此如果该发明设计能够得到肯定，将来可以引进千家万户，真正实现人人节水家家节水的目的。
参考文献
[1]王瑗，盛连喜，李科，孙弘颜，中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[A]，水资源与水工程学报，2008年6月第19卷第3期
[2]王浩，王建华，中国水资源与可持续发展.北京：中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，2012年第27卷第3期
2020年“上海大学生创新创业训练计划”市创资助项目
作者简介：赵智华 （2000.08—），男，汉族，上海市，大学本科。
作者单位：上海对外经贸大学