排水工程上课后习题答案.doc

二）排水管网习题
第一章 排水系统概论
一、 名词解释
1． 排水体制
2． 区域排水系统
3． 排水系统
4． 分流制排水系统
5． 合流制排水系统

二、问答题
1. 排水系统主要由哪几部分组成，各部分的用途是什么？
2. 排水体制分几类，各类的优缺点，选择排水体制的原则是什么？
3. 排水系统有哪些常见的布置形式，各有什么特点，其适用条件是什么？
4. 如何理解工业企业排水系统和城市排水系统的关系。
5. 排水工程规划设计应考虑哪些问题？
6. 试述排水系统的建设程序和设计阶段。
7. 试述区域排水系统的特点。

第二章 污水管道系统的设计
一、名词解释
1． 设计充满度
2． 总变化系数
3． 污水设计流量
4． 控制点
5． 设计管段
6． 非设计管段
7． 管道埋设深度
8. 本段流量
9．转输流量
10. 管道定线
11. 设计流速
12. 最小设计坡度

二、 简答
1. 污水管道中污水流动的特点。
2. 确定污水管道的最小覆土厚度考虑的因素有哪些。
3. 什么叫设计管段，每一设计管段的设计流量可能包括那几部分。
4. 为什么污水管道要按非满流设计。
5. 污水管道的衔接方法有哪几种，各适用于那些情况。
6. 控制点的位置如何确定，在条件不利时，如何减少控制点处管道埋深。
7. 生活污水总变化系数为什么随着污水平均流量的增加而相应的减少。

三、 问答题
1. 试比较排水体制各类型的特点。
2. 试述平行式、正交式、截流式排水管渠布置特点及适用地形条件。

四、 计算题
1、下图为污水设计管道示意图，已知1-2管段生活污水设计流量为50l/s，工厂集中流量q=30l/s，2-3管段生活污水本段流量为40l/s，求2-3管段的污水设计流量。
工厂

q

1 3
2

2. 某肉类联合加工厂每天宰杀活牲畜258t，废水量定额8.2m3/d活畜，总变化系数1.8，三班制生产，每班8h。最大班职工人数560人，其中在高温及污染严重车间工作的职工占总数的50％，使用淋浴人数按85％计，其余50％的职工在一般车间工作，使用淋浴人数按40％计。工厂居住区面积9.5ha，人口密度580cap/ha，生活污水定额160 L/cap·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。

3. 图2－18为某工厂工业废水干管平面图。图上注明各废水排出口的位置，设计流量以及各设计管段的长度，检查井处的地面标高。排出口1的管底标高为218.9m，其余各排出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平面图上。

图2－18　某工厂工业废水干管平面图

4. 试根据图2－19所示的小区平面图，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：

图2－19　小区平面图

（1）人口密度为400cap·d；
（2）生活污水定额140L/cap·d；
（3）工厂的生活污水和淋浴污水设计流量分别为8.24 L/S和6.84 L/S，生产污水设计流量为26.4L/S，工厂排出口地面标高为43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰冻深为0.8m。
（4）沿河岸堤坝顶标高40m。

第3章 雨水管渠系统
1. 什么是降雨历时？
2. 什么是降雨量？如何表示降雨量？
3. 什么是暴雨强度？有哪几种表示方法？
4. 什么是径流系数？
5. 什么是汇水面积？
6. 什么是降雨面积？
7. 什么是暴雨强度的频率？
8. 什么是暴雨强度的的重现期？
9. 我国常用的暴雨强度公式有哪些形式？
10. 推求暴雨强度公式有何意义？
11. 试述地面集水时间的的含义，一般应如何确定地面集水时间？
12. 径流系数的影响因素有哪些？
13. 暴雨强度公式是那几个表示暴雨特征的因素之间关系的数学表达式？
14. 暴雨强度与降雨历时关系？
15. 什么是集流时间
16. 什么是极限强度法
17. 雨水管段的设计流量计算时，有哪些假设？
18. 什么是地面集水时间及影响因素？
19. 合理选定t 1值有何意义？
20. 折减系数m值的含义？
21. 暴雨强度与最大平均暴雨强度的含义有何不同？
22. 计算雨水管渠的设计流量，应采用与哪个降雨历时t相应的暴雨强度q？为什么？
23. 雨水管渠平面布置与污水管渠平面布置有何特点 ？
24. 用极限强度法设计雨水管渠时，为什么要对雨水在管渠流行时间t2进行折减系数m值的修正?
25. 为什么地面坡度大于0.03地区的雨水管渠计算设计流量时，折减系数不能采用2而只能采用1.2？
26. 暴雨强度公式中,t1,t2,m,T 各代表什么?如何确定?
27. 雨水管渠设计计算时，在什么情况下会出现下游管段的设计流量小于上一管段的设计流量的情况？此时应如何确定下游管段的管径？
28. 用极限强度法设计雨水管渠时，为什么会出现空隙容量？如何利用？

29. 用极限强度法设计雨水管渠时，为什么要对雨水在管渠流行时间t2进行折减系数m值的修正?
30. 排洪沟的设计标准为什么比雨水管渠的设计标准高？
31. 雨水径流调节的意义？
32. 雨水管渠平面布置的特点？
33. 雨水管渠设计充满度如何确定？

第4章合流制
1. 什么是合流制系统？
2. 合流制管渠系统有何特点？
3. 截流式合流制排水管渠的使用条件？
4. 合理地确定溢流井的数目和位置的意义？
5. 截流式合流制排水管渠的设计流量如何计算？
6. 什么是合流制的截流倍数？如何确定截流倍数？
7. 试述合流制排水管渠的水力计算要点 ？
8. 试比较分流制与合流制的优缺点？
9. 小区排水系统宜采用分流制还是合流制？为什么？
10. 如何计算2号截流井的Q1、、Q2、Q3值。

11. 什么是合流制的截流倍数?如何确定截流倍数?在一个城市沿河设置多个溢流井时，是否可以使用不同的n值？为什么？

12. 什么是合流制的截流倍数如何确定截流倍数?在一个城市沿河设置多个溢流井时，是否可以使用不同的n值？为什么？
13. 合流制管渠计算特点？

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, L200, 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
i=(㎜/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

5、 试进行某研究所西南区雨水管道（包括生产废水在内）的设计和计算。并绘制该区的雨水管道平面图及纵剖面图。
已知条件：
（1） 如图所示该区总平面图；
（2） 当地暴雨强度公式为：q=(L/s·10㎡)
（3） 采用设计重现期P=1a，地面集水时间t=10min；
（4） 厂区道路主干道宽6m,支干道宽3.5m，均为沥青路面；
（5） 各实验室生产废水量见下表，，排水管出口位置见平面图；
（6） 生产废水允许直接排入雨水道，各车间生产废水管出口埋深均为1.50m，（指室内地面至管内底的高度）；
（7） 厂区内各车间及实验室均无室内雨水道；
（8） 厂区地质条件良好，冰冻深度较小，可不予考虑。
（9） 厂区雨水口接入城市雨水道，接管点位置在厂南面，坐标x=722.509,y=520.00,城市雨水道为砖砌拱形方沟，沟宽1.2m，沟高 （至拱内顶）1.8m，该点处的沟内底标高为37.70m，地面标高为41.10m。
各车间生产废水量表
实验室名称
废水量（L/s）
实验室名称
废水量（L/s）
A实验室
2.5
南实验楼

B实验室

Y530出口
8
Y433出口
5
Y515出口
3
Y463出口
10
D实验室

Y481出口
5
Y406出口
15
C实验室
6.5
Y396出口
2.5
解1、由题中给出的条件划分排水流域并管道定线如图
2、划分设计管段如图
3、计算和设计管段的汇水面积如下表：
汇水面积计算表
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
15.48
0.00
15.48
2-3
18.38
15.48
33.86
3-4
14.70
33.86
48.56
4-5
33.08
48.56
81.64
5-6
32.30
81.64
113.94
6-7
9.36
113.94
123.30
7-8
20.27

123.30
143.57
9-10
17.49
0.00
17.49
10-11
31.86
17.49
49.35
11-12
11.58
49.35
60.93
12-13
31.86
60.93
92.79
13-14
4.99
92.79
97.78
14-15
8.82
97.78
106.60
15-16
8.82
106.60
115.42
16-17
25.89
115.42
141.31
17-18
10.14
141.31
151.45
18-19
21.72
151.45
173.17

19-20
11.58
173.17
184.75
20-8
14.48
184.75
199.23
8-21
0.00
342.8
342.8
21-22
0.00
342.8
342.8

4、平均径流系数
屋面面积：85.2 （10㎡）
道路面积：64.01 （10㎡）
绿化面积：193.59 （10㎡）
Ψ＝==0.42
5、 已知，设计重现期P=1a；集水时间t=10min
6、 单位面积径流量q=q·Ψ
7、 各管段处设计流量计算如下表：Q= q·Ψ·F；m=2.0
计算采用钢筋混凝土管。
8、绘制管道平面图和纵剖面图。

设计管段编号

管
长
L
m

汇水
面积
F
10㎡
流速
m/s
管内雨水流行时间min
t= t+m· t
暴雨强度
q=L/s·10㎡

雨水
设计
流量
Q
L/s
生产废水转输流量
Q
L/s
管段设计流量
Q
L/s
管径
㎜
坡度
I
‰
管道输水能力L/s
坡降
I·L
m
地面标高m
管内底
标高m
埋深m
t=∑

起点
终点
起点
终点
起点
终点
1-2
19.4
15.48
0.75
0.0
0.43
221.4
14.4
0
14.4
300
3.0
52.95
0.058
42.59
42.52
40.99
40.93
1.6
1.59
2-3
17.9
33.86
0.75
0.43
0.40
212.4
30.2
15
45.2
300
3.0
52.95
0.054
42.52
42.45
40.93
40.88
1.59
1.57
3-4
43.3
48.56
0.86
0.83
0.84
205.0
41.8
17.5
59.4
300
4.0
60.0
0.173
42.45
42.37
40.88
40.71
1.57
1.66
4-5
52.2
81.64
0.95
1.67
0.92
191.7
65.7
22.5
88.2
400
3.5
125.0
0.183
42.37
42.24
40.61
40.43
1.76
1.81
5-6
17.9
113.94
0.95
2.59
0.31
179.7
86.0
22.5
108.5
400
3.5
125.0
0.063
42.24
41.8
40.43
40.37
1.81
1.43
6-7
31.3
123.30
0.95
2.9
0.55
176.1
91.2
22.5
113.7
400
3.5
125.0
0.11
41.8
41.3
40.37
40.26
1.43
1.04
7-8
77.6
143.57
0.98
3.45
1.32
170.3
102.7
22.5
125.2
400
4.0
130.0
0.31
41.3
41.2
40.26
39.95
1.04
1.25
9-10
37.3
17.49
0.75
0.0
0.83
221.4
16.3
0
16.3
300
3.0
52.95
0.11
42.36
42.25
40.76
40.65
1.6
1.6
10-11
11.9
49.35
0.75
0.83
0.26
205.0
42.49
2.5
45.0
300
3.0
52.95
0.036
42.25
42.23
40.65
40.61
1.6
1.62
11-12
32.8
60.93
0.86
1.09
0.64
200.57
51.33
2.5
53.83
300
4.0
60.0
0.13
42.23
42.1
40.61
40.48
1.62
1.62
12-13
10.4
92.79
0.95
1.73
0.18
190.80
74.36
17.5
91.86
400
3.5
125.0
0.036
42.1
42.01
40.38
40.34
1.72
1.67
13-14
10.4
97.78
0.95
1.91
0.18
188.3
77.33
17.5
94.83
400
3.5
125.0
0.036
42.01
41.97
40.34
40.30
1.67
1.67
14-15
14.9
106.60
0.95
2.09
0.26
185.90
83.23
17.5
100.73
400
3.5
125.0
0.052
41.97
41.88
40.30
40.25
1.67
1.63
15-16
14.9
115.42
0.95
2.35
0.26
182.57
88.51
25.5
113.51
400
3.5
125.0
0.052
41.88
41.8
40.25
40.20
1.63
1.60
16-17
10.4
141.31
1.0
2.61
0.17
179.43
106.5
35
141.5
500
2.7
200.0
0.028
41.8
41.76
40.10
40.07
1.70
1.69
17-18
23.9
151.45
1.0
2.78
0.40
177.46
112.88
35
147.88
500
2.7
200.0
0.065
41.76
41.7
40.07
40.01
1.69
1.69
18-19
11.9
173.17
1.0
3.18
0.20
173.06
125.87
35
160.87
500
2.7
200.0
0.032
41.7
41.66
40.01
39.98
1.69
1.68
19-20
14.9

184.75
1.0
3.38
0.25
171.00
132.68
35
167.68
500
2.7
200.0
0.04
41.66
41.3
39.98
39.94
1.68
1.36
20-8
7.5
199.23
1.0
3.63
0.13
168.49
141.00
35
176.00
500
2.7
200.0
0.02
41.3
41.2
39.94
39.92
1.36
1.28
8-21
16.4
342.8
1.06
4.77
0.26
158.36
228.00
57.5
285.5
600
2.3
300.0
0.038
41.2
41.2
39.82
39.78
1.38
1.42
21-22
9.00
342.8
1.06
5.37
0.14
153.71
221.3
57.5
278.8
600
2.3
300.0
0.021
41.2
41.1
39.78
39.76
1.42
1.34

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