排水工程上册课后答案及例题.pdf

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 8.2m/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.104 ,人口密度 580 人/104 ,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 1 +Q 2 +Q 3 Q 1 = knk z 243600 = 1609.55851.8 243600 =18.525L/s Q 2 = A 1 B 1 K 1 +A 2 B 2 K 2 T3600 + C 1 D 1 +C 2 D 2 3600 =86060%253.0+86040%352.5 83600 +86060%30%40+86040%85%60 3600 =2.39+6.59=8.98L/s Q 3 = mMk z T3600 =2588.21.810 3 360024 =44.08 L/s Q=Q 1 +Q 2 +Q 3 =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 12 9.78 0.00 24.28 14.5 23 12.4 24.28 36.68 34 14.6 36.68 51.28 45 9.5 51.28 60.78 56 8.7 60.78 69.48 67 12.8 69.48 82.28 干管水力计算表 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 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 IL (m) 标高 m 埋设深度 m h D 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 12 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 23 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 34 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 45 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 56 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 67 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 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/104 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 104 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 104 6.0 6.0 6.4 6.4 6.4 题中人口密度为 400 人/104 污水量标准为 140L/人d则比流量为 q 0 = 400140 86400 =0.65L/s104 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 1 集 中 流 量 设计 流量 L/s 本 段 流 量 转输 流量 q 2 L/s 合计 平均 流量 L/s 总变 化系 数 K z 生活 污水 设计 流量 Q 1 L/s 本段 L/s 转输 L/s 街坊面积 104 比流量 q 0 L/s104 流量 q 1 L/s 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 41.48 41.48 23 27.8 0.65 18.07 18.07 1.98 35.78 41.48 77.58 34 18.4 0.65 11.96 18.07 30.03 1.88 56.46 41.48 97.94 45 30.03 30.03 1.88 56.46 41.48 97.94 56 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 IL (m) 标高 m 埋 设 深 度 m h D 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 1 0 1 1 12 13 14 15 16 17 12 320 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 23 220 77.58 400 0.0028 0.90 0.65 0.260 0.61 6 42. 9 42. 5 40. 425 39. 809 40. 165 39.54 9 2.7 35 2.951 34 180 97.94 450 0.0030 0.98 0.60 0.270 0.54 42. 5 42. 3 39. 769 39. 229 39. 499 38.95 9 3.0 01 3.341 45 680 97.94 450 0.0030 0.98 0.60 0.270 2.04 42. 3 41. 2 39. 229 37. 189 38. 959 36.91 9 3.3 41 4.281 56 280 137.71 500 0.0028 1.04 0.65 0.325 0.78 4 41. 2 40. 5 37. 189 36. 405 36. 864 36.08 0 4.3 36 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/s104 ) 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=H t (/min) q=167i (L/s104 ) 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 48 个不论年次而按大小 排列取前 100 项为统计资料。其中 i 20 =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 20 =2.12 /min 一项m=2 其重现期 P=NM+1 mM =205+1 25 =10.1(a) (2) P=2a 时 P=NM+1 mM 2=205+1 m5 m=10.1 该值应排列在第 11 项 P=1a 时 P=NM+1 mM 1=205+1 m5 m=20.2 该值应排列在第 21 项 P=0.5a 时 P=NM+1 mM 0.5=205+1 m5 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沥青 道路面积占。级配碎石路面的面积占非铺砌土路面占绿地面积占 。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 F i i F =22000030%0.90+22000016%0.90+22000012%0.45+2200004%0.30+22000038%0.15 220000 =0.537 北京地区暴雨强度公式q=2001(1+0.811lgP) (t+8)0.711 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 设计降雨量计算如下表t=20minF=220000 =0.537 设计重现期 暴雨强度q=2001(1+0.811lgP) (t+8)0.711 设计降雨量 Q=qFL/s a 293.33 3465.4 a 187.23 2211.94 设计重现期 暴雨强度q=2001(1+0.811lgP) (t+8)0.711 a 293.33 a 187.23 a 187.21 .a 141.50 a 187.21 2211.70 .a 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 104 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=0.6。取地面集水时间 t 1 =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 1-2 =120, L 2-3 =130, L 4-3 =200, L 3-5 =200, v 1-2 =1.0, v 2-3 =1.2,v 4-3 =0.85, v 3-5 =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 104 转输汇水面积 104 总汇水面积 104 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 1 =10min; =0.6 设计 管段 编号 管长 L(m) 汇水面积 F(104 ) 流速 m/min 管内雨水流行时间 (min) 集水时间 t= t 1 + t 2 暴雨强度 q= 20.154 (t+18.768)0.784 (/min) 设计流量 Q(L/s) t 2 = L v L v 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 104 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 1.20 20 2-3 128 1.79 10 3-4 59 0.83 60 4-5 138 1.93 0 5-6 165.5 2.12 35 1、 设计雨水量计算公式 暴雨强度 q=10020(1+0.56lgP) t+36 设计重现期采用 1a 地面集水时间 t 1 =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/104 生活污水量标准按 100L/( 人d)计。 3、 截流干管的截流倍数 n 0 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 56 管段的设 计流量及5点的溢流量各为多少此时56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/104 生活污水量标准按 100L/( 人d) 区域 面积 104 人口(人) 生活污水量 L/d L/s 1.20 360 36000 0.42 1.79 537 53700 0.62 0.83 249 24900 0.29 1.93 579 57900 0.67 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 1 =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 104 管内流行时间 min q=10020(1+0.56lgP) t+36 设计流量 L/s 本 段 转 输 合 计 t 2 = L v L v 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 0 =356 管段 Q f =92L/s,溢流井转输的总设计流量为 Q=( n 0 +1) Q f =(3+1)92=368L/s 则5 点的溢流量为 Q 0 =599.25-368=231.25L/s 56 管段的设计流量t 2 =0 转输排水面积为 0 Q 56 =368+0.74+35+10020(1+0.56lg1) 10+36 0.452.12=611.55L/s 由水力计算图不设溢流井时 56 管段 DN900 设溢流井时 56 管段 DN800 比较可知56 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2.53.0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 sL Nn Q/70.3 86400 804000 86400 平 sLK Nn QZ/52.83 .2 86400 804000 86400 居生 sL T KBAKBA Q/71.2 83600 5 .2352500 .325750 3600 222111 工生 sLK T NN Q h /67.28 .2 83600 2503575025 3600 2525 21 或工生 sL DCDC Q/75.3 3600 607 .025.01000401 .075.01000 3600 2211 淋 sL n Q/94.6 86400 10500120 86400 Fp 平 解 18.2 94.6 7 . 2 11.0 7 .2 11.0 平 Q KZ sLKQQZ/13.1518.294.6 平居生 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 80 5 .0 40 40 1 40 )(5 .2 16 40 P N m P N m a M N P 序号 序号 解 5 4 3 2 3ha 4ha 6ha 1 0 .256.0min10 )0./( 400 1 7 .0 mt bhasL t q 管段编号 mL mmdsmv/ 21 32 43 54 200 380 400 310 400 600 500 400 78.0 94.0 89.0 83.0 356.0 400 7 .0 21 t FqQ解 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 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