環境工程設計能力的創新性培養模式

袁瑞霞 荊國林 高斯萌 劉戰劍 王 微 苑丹丹

（東北石油大學化學化工學院 黑龍江·大慶 163318）

1 “割裂式”教學方法

本課程是環境工程專業的必修專業基礎課，與水污染控制工程、大氣污染控制工程和固體廢棄物處理工程等課程有密切的聯系，教學過程要注意與上述課程的銜接與分工。如沉淀池、生物反應池等的設計與水污染控制工程緊密相關，處理裝置、管網、風機、泵站等的設計與化工原理密切相關。

然而，目前很多高校的環境工程CAD教學內容多側重于圖形的繪制，學生上機練習以圖形模仿為主。這樣的教學方法使得學生雖然能夠學會基本圖形元素如點、線、矩形、圓、標注等的繪制方法，但學生掌握的多為碎片化的繪圖方法和技巧，與水污染控制工程、大氣污染控制工程等相關課程的工藝及構筑物設計計算內容相脫節。學生對圖紙的具體設計過程沒有清晰的理解，對工程項目（包括方案提出、工程設計、施工到后期運行等）沒有全方位系統性的認知，難以獨立承擔相關的工程項目。因此，這種“割裂式”的教學方法不利于當今社會急需的創新應用型高級人才的培養。

2 “設計+制圖”項目驅動式模式教學方法

“設計+制圖”項目驅動式教學方法，是指針對某個項目實例，綜合運用水污染控制工程、大氣污染控制工程等課程的相關理論和工藝技術，按照實際項目運作的流程和要求進行教學。下面以廢水處理工程施工圖設計為例，具體談一下該方法的具體教學內容。

2.1 廢水處理工程施工圖設計的基本要求

（1）編制詳細的設計說明書。①設計依據：摘要說明初步設計批準的機關、文號、日期及主要審批內容；施工圖設計資料依據。②設計變更部分：初步設計批準后，設計內容不能隨便變更。但若確實有需要變更者，則需經原審批單位或部門批準。設計說明書需對照初步設計闡明變更的內容、原因、依據等。③施工安裝：施工安裝注意事項及質量驗收要求，根據具體廢水特性，特別是所存在的易燃、易爆、有毒、腐蝕性強等特性提出對構筑物、設備、管道施工安裝中的要求和質量驗收標準，有必要時另編主要工程施工方法設計。④運行管理主要事項：根據本項目具體廢水特性，特別是所存在的易燃、易爆、有毒、腐蝕性強等特性提出對運行管理的注意事項。

（2）修正概算或工程概算。

（3）核定主要設備及材料表。

（4）有關專業計算書。

（5）施工圖設計：廢水處理施工圖設計主要由三部分組成：建（構）筑物施工圖、設備管道工藝施工圖和電器自控施工圖。每一部分施工圖又包括：封面目錄、設計說明、設計圖紙、設計計算書等。

2.2 廢水處理工程設備管道工藝設計施工圖

2.2.1 封面

寫明項目名稱、編制單位、項目設計階段、項目設計編號、設計日期。

2.2.2 圖紙目錄

注明圖紙的編號、圖名、頁碼、圖幅。

2.2.3 設計總說明內容

（1）標明設計依據，摘要說明初步設計批準的機關、文號、日期及主要審批內容。

（2）施工圖設計資料依據，采用的規范、標準和標準設計；市政條件。

（3）項目概況，內容一般應包括項目名稱、建設地點、建設單位、占地面積、廢水類別、進水水量水質設計規模等級、排放標準等。

（4）設計范圍，根據設計任務書和有關設計資料，說明用地紅線（或建筑紅線）內本專業設計的內容和由本專業技術審定的分包專業公司的專項設計內容；當有其他單位共同設計時，還應說明與本專業有關聯的設計內容。

（5）處理工藝流程概況，控制方法，運轉和操作說明。

（6）說明采用的尺寸單位。

（7）設計標高，工程的相對標高與總圖絕對標高的關系。

（8）說明主要設備、器材、閥門等的選型。

（9）說明管道敷設、設備、管道基礎、管道支吊架及支座（滑動、固定），管道支墩、管道伸縮器，管道、設備的防腐蝕、防凍和防結露、保溫，系統工作壓力，管道、設備試壓和沖洗等。

（10）說明節水、節能、減排等技術要求。其他還包括：凡不能用圖示表達的施工要求，均應以設計說明表述；有特殊需要說明的可分列在有關圖紙上；運行管理注意事項；施工安裝注意事項及質量驗收要求；圖例。

2.3 廢水處理工藝設計圖

設計內容及要求如下：

（1）廢水處理廠區域位置圖，比例一般為1:1000～1:10000，表示出廢水處理廠的位置與生產廠或廢水排放區的關系，處理后廢水排放點或回用的用水點的關系。

（2）廢水處理廠總平面布置圖，比例一般為1:100～1:500，標繪出各建筑物、構筑物的平面位置、圍墻、綠地、道路等的平面位置，包括風玫瑰圖、等高線、坐標軸線；標明廠界四角坐標及構筑物四角坐標或相對位置，構筑物的主要尺寸、各種管渠及室外地溝尺寸、長度、地質鉆孔位置等，并附構筑物一覽表、工程量表、圖例及有關說明。

（3）廢水、污泥處理工藝流程圖，比例一般采用1:100～1:200，圖上應表示出處理流程中各構筑物及其水位標高、構筑物之間聯系管路、廢水流向、主要設備及編號，主要規模指標。

（4）廠區管道綜合布置圖，比例一般為1:200～1:500，綜合各種管線平面布置，注明管線與構筑物、建筑物的距離尺寸和管線間距尺寸，窨井、閥門井、放空井等位置；管線交叉密集部分的位置要適當增加斷面大樣圖，表明各管線間的交叉標高，并注明管線及地溝等設計標高、坡度。

（5）污泥處理工藝設備管道平面圖、剖面圖。比例一般采用1:50～1:100，表示污泥處理工藝布置設備、管道、閥門、管件等的位置，尺寸、標高說明安裝方法，引用的詳圖、標準圖、附件一覽表和主要設備型號、性能、數量等數據。

（6）非標準配件加工詳圖。

（7）非標準機械設備制造圖：①總裝圖：表明機械整體構造、部件組裝位置、技術要求、設備性能、使用需知及其注意事項，附主要部件一覽表。②部件圖：表明部件組裝樣式及精度，必要的技術措施。③零件圖：標注工件加工詳細尺寸、精度等級、技術指標和措施。

（8）有關專業計算書。繪制時的要求如下：

比例一般采用1:50～1:100，分別繪制各處理構（建）筑物平面、剖面及詳圖，表示工藝布置設備、管道、閥門、管件等的位置、尺寸、標高、說明安裝方法，引用的詳圖、標準圖，附管道一覽表和主要設備型號、性能、數量等技術數據。

3 規范化制圖思維的培養

能夠規范化、標準化制圖是體現一個工程師專業能力和素養的基本素質。而傳統的教學方法對學生在制圖過程中的規范性要求較少，造成大量學生會利用相關命令繪制圖形元素，但不會規范化、標準化制圖，所繪制的圖紙不夠專業，繪圖技術難以滿足社會對工程應用型人才的需求。例如，很多學生在繪制污水處理工程圖時，隨意按照自己的意愿設置繪圖比例，而未按照相關標準進行設置，有的學生只標注構筑物的主要尺寸，而未對構筑物之間的距離和相對位置進行標注，缺乏整體性理念。

因此，在進行環境CAD教學的過程中，基于項目驅動式教學模式可以按照實際工程項目的具體要求對學生制圖規范性進行嚴格培養。環境工程到目前為止還沒有出臺專門的制圖標準，這是因為環境工程本身就是一門交叉學科，涉及到的方面很多。比如說，一項污水治理工程主要涉及到土建、管道等，在制圖上一般參考建筑制圖標準和給水排水制圖標準，而一項大氣污染控制工程則主要涉及到設備、管道，在制圖上參考機械制圖標準更為合適。為了使圖紙的表達方法和形式統一，有利于提高制圖效率，以滿足設計、施工、存檔等要求，根據國家最新發布的相關標準《房屋建筑制圖統一標準 GB/T 50001-2001》、《給水排水制圖標準 GB/T 50106-2001》、《機械制圖用計算機信息交換制圖規則GB/T14665-93》等，環境工程專業的制圖應符合相關標準。

4 結語

針對性的解決學生在環境工程CAD學習中存在的問題，通過“設計+制圖”項目驅動式教學模式，能夠切實有效的培養學生的標準化工程制圖思維，規范學生的繪圖方法和標準，提高學生運用多課程知識系統性的解決實際工程問題的能力。