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排水工程(上册)课后答案及例题

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17

第二章习题
1、某肉类联合加工厂每天宰杀活牲畜258T，废水量标准8.2m³/t活畜,总变化系数1.8,三班制生产,每班8h,最大职工数860人,其中在高温及污染严重车间工作的职工占总数的40%,使用淋浴人数按85%计,其余60%的职工在一般车间工作,使用淋浴人数按30%计．工厂居住区面积９.５×10㎡,人口密度580人/10㎡,生活污水量标准160L/人·d,各种污水由管道汇集送至污水处理站,试计算该厂的最大时污水设计流量.
解: 该厂的最大时污水设计流量Q=Q+Q+Q
Q===18.525L/s
Q=+=+=2.39+6.59=8.98L/s
Q===44.08 L/s
Q=Q+Q+Q=18.525+8.98+44.08=72.59 L/s
2、下图为某工厂工业废水干管平面图。图上注明各废水排除口的位置，设计流量以及各设计管段的长度，检查井处的地面标高，排除口1的管底标高为218。9m,其余各排除口
的埋深均不得小于1.6m。该地区土壤无冰冻。要求列表进行干管的水力计算，并将计算结果标注在图上。

解：先进行干管的流量计算如下表：

干管水量计算表
管段编号
排出口设计流量L/s
转输流量
L/s
管段设计流量
L/s
1~2
9.78
0.00
24.28
14.5
2~3
12.4
24.28
36.68
3~4
14.6
36.68
51.28
4~5
9.5
51.28
60.78
5~6
8.7
60.78
69.48
6~7
12.8
69.48
82.28

干管水力计算表
管段编号
管道长度L
(m)
设计流量
L/s
管径
D
㎜
坡度
I

流速
v
m/s
充满度

降落量
I·L
(m)
标高 （m）
埋设深度 （m）

h
(m)
地 面
水 面
管内底
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1~2
74
24.28
300
0.0044
0.81
0.45
0.135
0.33
220.5
220.2
219.04
218.71
218.9
218.57
1.6
1.63
2~3
74
36.68
300
0.0048
0.94
0.55
0.165
0.36
220.2
219.9
218.71
218.36
218.55
218.19
1.65
1.71
3~4
50
51.28
350
0.0044
0.96
0.55
0.193
0.22
219.9
219.8
218.33
218.11
218.14
217.92
1.76
1.88
4~5
26
60.78
350
0.0046
1.02
0.60
0.210
0.12
219.8
219.65
218.11
217.99
217.90
217.78
1.90
1.87
5~6
59
69.48
400
0.0056
1.15
0.50
0.200
0.33
219.65
219.3
217.93
217.60
217.73
217.40
1.92
1.90
6~7
50
82.28
400
0.0054
1.18
0.55
0.220
0.27
219.3
219.2
217.60
217.33
217.38
217.11
1.92
2.09

3、试根据下图所示的街坊平面图，布置污水管道，并从工厂接管点至污水厂进行管段的水力计算，绘出管道平面图和纵断面图。已知：
（1） 人口密度为400人/10㎡；
（2） 污水量标准为140L/人·d；
（3） 工厂的生活污水和淋浴污水设计流量分别为8.24L/s 和6.84L/s，生产污水设计流量为26.4L/s，工厂排除口地面标高为43.5m，管底埋深不小于2m,土壤冰冻线为
0.8m.
（4）沿河岸堤坝顶标高40m。

解：（一）、在街坊平面图上布置污水管道
由街坊平面图知，该地区地势自西北向东南倾斜，无明显分水线，可划分为一个排水流域。干管布置考虑到地势的高低，沿街道自北向南布置，主干管在城区的北面，可以充分利用地势高度，减少埋深，整个管道布置呈截流式形式布置，如下图。

（二）街坊编号并计算面积
将各街坊编号，并按各街坊的平面范围计算它们的面积，列入下表，用箭头标出各街坊污水的排出方向。
街坊面积
街坊编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
面 积
（10㎡）
7.5
7.5
6.4
6.4
6.4

6.4
6.4
6.4
街坊编号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
面 积
（10㎡）
6.0
6.0
6.4
6.4
6.4

题中，人口密度为400人/10㎡，污水量标准为140L/人·d，则比流量为：
q==0.65L/s·10㎡
（三）、划分设计管段，计算设计流量。
污水主干管设计流量计算表

管段编号
居 住 区 生 活污 水 量 Q
集 中 流 量

设计

流量

L/s
本 段 流 量
转输流量q
L/s
合计平均流量

L/s
总变化系数
K
生活污水设计流量
Q

L/s

本段

L/s

转输

L/s
街坊面积

10㎡
比流量q

L/s·10㎡
流量q

L/s
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1~2

41.48

41.48
2~3
27.8
0.65
18.07

18.07
1.98
35.78

41.48
77.58
3~4
18.4
0.65
11.96
18.07
30.03
1.88
56.46

41.48
97.94
4~5

30.03
30.03
1.88
56.46

41.48
97.94
5~6
38.4
0.65
24.96
30.03
54.99
1.75
96.23

41.48
137.71
（四）、水力计算
污水主干管水力计算表
管段编号
管道长度L
(m)
设计流量
L/s
管径
D
㎜
坡度
I

流速
v
m/s
充满度

降落量
I·L
(m)
标高 （m）
埋设深度 （m）

h
(m)
地 面
水 面
管内底
上
端
下端
上
端
下
端
上
端
下
端
上端
下端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1~2
320
41.48
350
0.0039
0.87
0.50
0.175
1.25
43.5
42.9
41.675
40.425
41.5
40.25
2.0
2.65
2~3
220
77.58
400
0.0028
0.90
0.65
0.260
0.616
42.9
42.5
40.425
39.809
40.165
39.549
2.735
2.951
3~4
180
97.94
450
0.0030
0.98
0.60
0.270
0.54
42.5
42.3
39.769
39.229
39.499
38.959
3.001
3.341
4~5
680
97.94
450
0.0030
0.98
0.60
0.270
2.04
42.3
41.2
39.229
37.189
38.959
36.919
3.341
4.281
5~6
280
137.71
500
0.0028
1.04
0.65
0.325
0.784
41.2
40.5
37.189
36.405
36.864
36.080
4.336
4.42

第三章
1、 从某市一场暴雨自记雨量记录中求得5、10、15、20、30、45、60、90、120min的最大降雨量分别是13、20.7、27.2、33.5、43.9、45.8、46.7、47.3、47.7mm。试计算各历时的最大平均暴雨强度I(㎜/min) 及q(L/s·10㎡)
解：
由暴雨强度的定义和公式计算如下表：
最大降雨量（㎜）
降雨历时（min）
I= (㎜/min)
q=167i (L/s·10㎡)
13
5
2.6
434.2
20.7
10
2.07
345.69
27.2
15
1.81
302.83
33.5
20
1.68
279.73
43.9
30
1.46
244.38
45.8
45
1.02
169.97
46.7
60
0.78
130.00
47.3
90
0.53
87.77
47.7
120
0.40
66.38

2、 某地有20年自记雨量记录资料，每年取20min暴雨强度值4~8个，不论年次而按大小排列，取前100项为统计资料。其中i=2.12㎜/min排在第二项，试问该暴雨强度的重现期为多少年？如果雨水管渠设计中采用的统计重现期分别为2a,1a,0.5a的暴雨强度，那么这些值应排列在第几项？
解：
观测资料的年数N=20，最后取了100项，每年选入的平均雨样数M=5
(1) i=2.12㎜/min 一项，m=2
其重现期P===10.1(a)
(2) P=2a时 P= 2= m=10.1 该值应排列在第11项
P=1a时 P= 1= m=20.2 该值应排列在第21项
P=0.5a时 P= 0.5= m=40.4 该值应排列在第41项
3、 北京市某小区面积共220000㎡（22ha）,其中屋面面积占该地区总面积的３０％，沥青道路面积占１６％。级配碎石路面的面积占１２％，非铺砌土路面占４％，绿地面积占３８％。试计算该区的平均径流系数。当采用设计重现期为P=5a、2a、1a及0.5a时，试计算：设计降雨历时t=20min时的雨水设计流量各是多少？
解：
Ψ＝

==0.537
北京地区暴雨强度公式：q=
降雨历时t=20min　取不同的设计重现期时，暴雨强度计算如下表：
设计重现期
暴雨强度q=
５a
293.33
２a
187.23
１a
187.21
０.５a
141.50

设计降雨量计算如下表：t=20min；F=220000㎡；Ψ=0.537
设计重现期
暴雨强度q=
设计降雨量Q=ΨqF（L/s）
５a
293.33
3465.4
２a
187.23
2211.94
１a
187.21
2211.70
０.５a
141.50
1671.68
4、 雨水管道平面布置如图所示，图中个设计管段的本段汇水面积标注在图上，单位以10㎡计，假定设计流量均从管段起点进入。已知当重现期P=1a时，暴雨强度公式为：
暴雨强度
经计算，径流系数Ψ=0.6。取地面集水时间t=10min,折减系数m=2。各管段的长度以米计，管内流速以m/s计。数据如下：L=120, L=130, L=200, L=200, v=1.0, v=1.2,v=0.85, v=1.2.。试求各管段的雨水设计流量为多少L/s？（计算至小数后一位）

解：
汇水面积计算如下表：
设计管段编号
本段汇水面积10㎡
转输汇水面积10㎡
总汇水面积10㎡
1-2
2.30
0.00
2.30
2-3
2.10
2.30
4.40
4-3
2.42
0.00
2.42
3-5
2.20
6.82
9.02

各管段雨水设计流量计算如下表：t=10min; Ψ=0.6
设计管段编号
管长L(m)
汇水面积F(10㎡)
流速
m/min
管内雨水流行时间(min)
集水时间
t= t+ t
暴雨强度
q=(㎜/min)
设计流量
Q(L/s)
t=∑

1-2
120
2.30
60.0
0.00
2.00
10.00
1.45
2.0
2-3
130
4.40
72.0
2.00
1.81
12.00
1.37
3.6
4-3
200
2.42
51.0
0.00
3.92
10.00
1.45
2.1
3-5
200
9.02
72.0
3.92
2.78
13.92
1.31
7.1

第四章习题
某市一工业区拟采用合流管渠系统，其管渠平面布置如图所示，个设计管段的管长和排水面积，工业废水量如下表所示，其他原始资料如下：
设计管段的管长和排水面积、工业废水量
管段编号
管长 m
排水面积 10㎡

本段工业废水流量 L/s
备注
面积编号
本段面积
转输面积
合计
1-2
85
Ⅰ
1.20

20

2-3
128
Ⅱ
1.79

10

3-4
59
Ⅲ
0.83

60

4-5
138
Ⅳ
1.93

0

5-6
165.5
Ⅴ
2.12

35

1、 设计雨水量计算公式
暴雨强度 q=
设计重现期采用1a
地面集水时间 t=10min
该区域平均径流系数经计算为0.45
2、 设计人口密度为300人/10㎡，生活污水量标准按100L/( 人·d)计。
3、 截流干管的截流倍数n采用3。
试计算（1）各设计管段的设计流量；（2）若在5点设置溢流堰式溢流井，则5~6管段的设计流量及5点的溢流量各为多少？此时5~6管段的设计管径可比不设溢流井的设计管径小多少？
解：和区域的生活污水设计流量为：
设计人口密度为300人/10㎡，生活污水量标准按100L/( 人·d)

区域
面积10㎡
人口(人)
生活污水量
L/d
L/s
Ⅰ
1.20
360
36000
0.42
Ⅱ
1.79
537
53700
0.62
Ⅲ
0.83
249
24900
0.29
Ⅳ
1.93
579
57900
0.67
Ⅴ
2.12
636
63600
0.74
各管段设计流量计算如下表：
设计重现期采用1a
地面集水时间 t=10min
该区域平均径流系数经计算为0.45

管段编号
管长 m
排水面积10㎡
管内流行时间min
q=

设计流量L/s
本段
转输
合计
t=∑

v
雨水
生活废水
工业废水
总计
1-2
85
1.2
0.0
1.2
0.0
1.88
0.75
217.83
117.63
0.42
20
138.05
2-3
128
1.79
1.2
2.99
1.88
2.37
0.90
209.27
281.57
1.04
30
312.61
3-4
59
0.83
2.99
3.82
4.25
0.86
1.14
199.4
342.77
1.33
90
434.1
4-5
138
1.93
3.82
5.75
5.11
1.95
1.18
196.04
507.25
2.00
90
599.25
5-6
165.5
2.12
5.75
7.87
7.06

188.84
668.79
2.74
125
796.53
注：表中管内雨水的流速根据水力计算所得，水力计算的管径、坡度结果并未列出

因为n=3，5~6管段Q=92L/s,溢流井转输的总设计流量为Q=( n+1) Q=(3+1)×92=368L/s
则①5点的溢流量为Q=599.25-368=231.25L/s
②5~6管段的设计流量：t=0 转输排水面积为 0，
Q=368+0.74+35+×0.45×2.12=611.55L/s
③由水力计算图，不设溢流井时5~6管段DN900
设溢流井时5~6管段DN800
比较可知，5~6管段的设计管径可比不设溢流井的设计管径小100mm

例题：
1.已知某工厂最大班职工人数为1000人，其中热车间的工人占25％，使用淋浴人数按70％计。一般车间的工人占75％，使用淋浴人数按10％计。该工厂居住人口为4000人，平均污水量为80升/人.日，试求该工厂排出的生活污水总流量为多少？

解：生活污水总量包括：居住区生活污水量、工厂生活污水流量、工厂淋浴污水量
（1）居住区生活污水量

由于Q平＜5L/S，取KZ=2.3;

（2）工厂生活污水流量

工厂Kh-时变化系数（2.5～3.0）记忆
（3）工厂淋浴水量

故该工厂排出的生活污水总流量Q=8.52+2.71+3.75=14.98L/S

2.自贡市某住宅区有室内上下水道卫生设施，人口密度为500人/公顷，住宅面积为10公顷，区内设有公共浴室一座，其最大排水量为5升/秒，试求该住宅区排出的生活污水流量。

故该住宅区排出的生活污水总流量Q=15.13+5=20.13L/S

3：某设计区有40年的降雨资料，每年选取4个雨样，不论年次，仅按降雨强度大小依次排此为160次，试求排列序号为16所对应的降雨重现期为多少年？若降雨重现期分别为1a与0.50a，其排列序号分别为多少？

4.试求各管段Q设？已知条件如下：

5
4
3
2
3ha
4ha
6ha
1

5：某设计区采用截流式合流管渠排水系统，4#检查井为溢流井，各街坊的汇水面积及担负的平均工业污水流量示于图中，该设计区降雨强度公式为：
管段编号
流速（m/s）
管长（m)
管径（mm）
1—2
3—4
4—5
2—3
500
500
600
600
200
300
170
360
0.77
0.86
0.88
0.88
设计区人口密度为280人/公顷，居住区排水量标准采用110人/人.d，截流倍数n=3,各管段参数如下表，为计算方便，街道雨水汇水面积不计，试按上述条件求定管段2-3，4-5及4-A设计流量。

4
1
3
2
5
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
（2.5ha）
（4.8ha）
（5.1ha）
（3.2ha）