注册公用设备工程师考试-排水工程

《排水工程程》专业辅辅导课程授课教师：：朱文亭工作单位：：天津大学学环境科学学与工程学学院联系电话：：022－27406515-mail：tjuzwt@授课教材：：《全国勘察设设计注册公公用设备工工程师给水水排水专业业考试大纲纲》《全国勘察设设计注册公公用设备工工程师给水水排水专业业考试复习习教材》考题类型及及难点分析析题量比重：：排水工程程（30％）考试方式：：开卷题型组成：：（四选一））概念题（含含综合概念念题）案例分析题题（含计算算题、连锁锁计算题））难点分析：：题量大，覆覆盖面广，，未划定考考试范围内容多，知知识交错，，需要重温温复习的内内容多课程讲授内内容和方法法根据考试大大纲和复习习教材，系系统讲授《排水工程》的基本原理理和主要概概念结合授课内内容，指出出需要掌握握的基本概概念和设计计计算方法法参照样题，，结合课程程内容，指指出可能出出现的问题题，探讨答答题方法和和技巧互动交流，，重点总结结，拾遗补补缺，融汇汇贯通应考答题的的基本技巧巧看清题意，，准确理解解题目的考考核内容；；利用掌握的的正确概念念和计算方方法验证、、选择答案案；采用排除法法，剔除错错误答案；；答案不是非非常确定时时，借助教教材和规范范（迅速、、准确），，进行验证证、选择。。控制答题时时间，不要要依赖开卷卷资料；先易后难，，确保基本本分，不要要空白。第1章排排水系统统概论排水工程的的基本任务务和主要内内容城市污水的的组成与最最终出路排水系统的的体制及其其选择排水系统的的组成与布布置形式排水系统的的规划设计计原则排水系统的的基建程序序和设计阶阶段排水工程的的基本任务务和主要内内容排水工程的的基本任务务：保护生态环环境免受污污染污水的无害害化和资源源化保障工农业业生产的发发展和人民民的健康与与正常生活活排水工程的的主要内容容：收集各种污污水并及时时将其输送送至适当地地点将污水妥善善处理后排排放或再利利用城市污水的的组成与最最终出路城市污水的的组成：生活污水（（人们生活活中用过的的水）工业废水（（工业生产产中排出的的废水）大气降水（（雨、雪、、冰雹、霜霜、露）城市污水的的最终出路路：排放水体灌溉农田重复使用排水系统的的体制及其其选择排水系统的的体制：【雨水，污水水（生活、、生产）】分流制排水水系统（新建城区，，工业企业业）完全分流制制排水系统统不完全分流流制排水系系统合流制排水水系统（截流式合流流制排水系系统）排水体制的的选择：环境保护要要求经济造价分分析维护管理费费用城市排水系系统的组成成城市污水排排水系统室内污水管管道系统及及设备室外排水管管道系统污水泵站及及压力管道道城市污水处处理厂出水口及事事故排出口口城市雨水排排水系统：：建筑物的雨雨水管道系系统和设备备居住小区或或工厂雨水水管渠系统统街道雨水管管渠系统排洪沟出水口城市排水系系统的总平平面布置城市排水系系统总平面面布置的任任务：确定干管、、主干管的的走向确定污水处处理厂和出出水口的位位置城市排水系系统总平面面布置的原原则：管网密度合合适，管道道工程量小小，水流畅畅通充分利用地地形地势，，顺坡排水水，避免提提升地形起伏较较大的地区区，采用高高、低区系系统分离尽量减少中中途加压泵泵站的个数数截流干管的的布置要使使全区污水水管道能便便捷、直接接地接入城市排水系系统的总平平面布置城市排水系系统总平面面布置的常常见形式：：（教材图））直流正交式式（适用于雨水水）正交截留式式（合流制）平行式（排排水坡度过过大、减小小流速、避避免冲刷））高低分区式式（地形起起伏过大，，减少提升升能耗）辐射分散式式（城区大大、中心地地势高、出出路分散））环绕式（中中小城市、、排水出路路集中）第2章污污水管道道系统的设设计设计基础数数据的收集集污水管道系系统的平面面布置污水管道设设计流量计计算和水力力计算污水管道衔衔接的原则则和方式的的确定污水管道在在街道上位位置的确定定绘制污水管管道系统平平面图和纵纵剖面图污水设计流流量的计算算污水设计流流量：生活污水量量＋工业废水量量＋（地下水水渗入量））最大日最大大时（高日日高时）污污水流量流量单位－－L/S（升/秒）污水量变化化系数：污水设计流流量的计算算污水量设计计标准：居住区生活活污水量标标准：居民排水定定额为居民民生活用水水定额的80－90％地域、生活活习惯、生生活水平、、给排水系系统完善程程度工业企业生生活污水和和淋浴污水水量标准工业废水量量标准（单单位产品排排水定额））污水设计流流量的基本本计算公式式：设计流量＝排水个体数×排水定额×变化系数排水时间×单位换算污水管道的的水力计算算污水管道中中的水流特特征：重力、非满满管流流量、流速速、水流状状态不断变变化（明渠渠非稳定、、非均匀流流）为简化计算算，设计管管段内采用用稳定均匀匀流公式进进行计算污水管道按按不满流设设计的原因因：为未预见水水量的增长长留有余地地，避免污污水外溢；；利于管道通通风，排除除有害气体体；便于管道的的疏通和维维护管理。。污水管道的的水力计算算污水管道水水力计算的的基本公式式:污水管道的的水力计算算污水管道水水力计算的的设计规定定：管壁粗糙系系数（n）－表2－2－7设计充满度度（h/D）（0.55－0.75）——表2－2－8最小设计流流速（vm）（管道:0.6m/s，明渠:0.4m/s）最大设计流流速（vx）（金属管管道:10m/s，非金属:5m/s）最小设计坡坡度（I）（街区内内：0.004，街道下：：0.003）最小管径（街区内：：200mm，街道下：：300mm）最大允许埋埋深（干燥燥土壤：7－8m）最小覆土厚厚度（冰冻冻，动荷载载，支管衔衔接）——P252污水管道的的水力计算算覆土厚度：：管道外壁顶顶部到地面面的距离埋设深度：：管道内壁底底部到地面面的距离覆土厚度埋设深度管道地面污水管道的的水力计算算污水管道水水力计算的的目的：根据设计流流量，确定定管道断面面尺寸和敷敷设坡度，，并在满足足设计规范范的前提下下，对设计计参数进行行经济优化化。污水管道水水力计算的的原则：充分利用地地面坡度，，减小埋深深和造价；；控制设计流流速，避免免管道淤积积和冲刷；；控制设计充充满度在规规定范围内内。污水管道的的水力计算算污水管道水水力计算的的方法（图图表法）：：根据所选管管材，使用用相应粗糙糙系数(n)的水力计算算图表；根据设计流流量（Q），初步确确定管径（（D）；使用相应管管径（D）的水力计计算图表进进行水力计计算；设定1个未知参数数（I，v，h/D），求定另另外2个：坡度（I）控制法——尽量采用最最小设计坡坡度，减小小埋深；流速（v）控制法——流速逐段增增大，参照照上段流速速；充满度（h/D）控制法——尽量采用最最大允许充充满度，以以降低工程程造价。污水管道系系统的设计计管道定线和和平面布置置：任务：在总总平面图上上确定污水水管道的位位置和走向向，主干管干干管支支管原则：管线线短，埋深深小，自流流排水考虑因素：：地形：充分分利用地形形，顺坡排排水，干管管正交布置置污水水厂厂和和排排水水口口位位置置：：主主干干管管走走向向排水水体体制制：：雨雨、、污污水水管管道道的的平平面面、、高高程程配配合合水文文地地质质条条件件：：地地下下水水位位，，地地下下障障碍碍物物道路路和和交交通通条条件件：：道道路路宽宽度度>40m，可可平平行行敷敷设设两两条条管管道道集中中排排水水点点：：工工厂厂和和大大型型建建筑筑，，干干管管起起点点污水水管管道道系系统统的的设设计计控制制点点标标高高和和泵泵站站设设置置：：控制制点点（（最最不不利利点点））：：对对管管道道系系统统埋埋深深起起控控制制作作用用的的地地点点离出出水水口口最最远远的的管管道道起起点点；；大埋埋深深支支管管接接入入点点或或低低洼洼地地区区管管道道起起点点；；大埋埋深深的的工工厂厂排排水水口口。。污水水泵泵站站：：（（根根据据位位置置和和功功能能分分类类））中途途泵泵站站；；局部部泵泵站站；；终点点泵泵站站。。污水水管管道道系系统统的的设设计计设计计管管段段及及设设计计流流量量的的确确定定：：设计计管管段段的的划划分分:流量量、、管管径径、、坡坡度度不不变变的的直直线线管管段段设计计管管段段的的设设计计流流量量：：本段段流流量量(q1)：沿沿线线街街坊坊，，起起点点进进入入转输输流流量量(q2)：上上游游、、旁旁侧侧管管段段集中中流流量量(q3)：工工厂厂，，大大型型建建筑筑污水水管管道道系系统统的的设设计计污水水管管道道的的衔衔接接：：衔接接方方法法：：检检查查井井管径径、、坡坡度度、、高高程程、、方方向向发发生生变变化化和和一一定定距距离离处处衔接接原原则则：：经经济济、、技技术术比比较较尽可可能能减减小小埋埋深深，，降降低低造造价价避免免上上游游管管段段中中形形成成回回水水而而造造成成淤淤积积水面面和和管管底底标标高高，，下下游游不不能能高高于于上上游游衔接接方方式式：：水面面平平接接：：可可减减小小埋埋深深，，易易形形成成回回水水管顶顶平平接接：：不不产产生生回回水水，，埋埋深深增增加加快快跌水水连连接接：：高高差差过过大大时时采采用用污水水管管道道系系统统的的设设计计污水水管管道道在在街街道道上上的的位位置置：：污水水管管道道的的特特点点：：输送送污污水水，，重重力力流流，，易易渗渗漏漏管径径大大，，埋埋深深大大连接接支支管管和和附附属属构构筑筑物物多多污水水管管道道的的定定位位原原则则：：保证证安安全全：：礼礼让让关关系系，，最最小小净净距距方便便用用户户接接管管便于于维维护护、、清清通通污水水管管道道系系统统的的设设计计污水水管管道道系系统统的的设设计计步步骤骤：：总平平面面设设计计（（管管网网定定线线，，街街区区编编号号，，街街区区面面积积））干、支管线的的平面设计（（管线定位，，设计管段））确定设计标准准（设计人口口，排水定额额）计算设计流量量（总变化系系数，管段流流量，集中流流量，转输流流量）管道水力计算算（选定控制制点，依次逐逐段计算）绘制管道系统统平面图和纵纵剖面图第3章雨雨水管渠系统统的设计确定当地暴雨雨强度公式和和计算方法划分排水流域域，进行雨水水管渠定线划分设计管段段，计算雨水水设计流量进行雨水管渠渠的水力计算算和高程计算算，确定管渠渠的尺寸、坡坡度、标高及及埋深绘制雨水管渠渠系统平面图图和纵剖面图图暴雨强度公式式暴雨强度公式式是描述降雨雨量、降雨历历时和重现期期三者之间数数学关系的经经验公式式中：q——设计暴雨强度度，L/s.hat——降雨历时，minP——设计重现期，，aA1,b,c,n——地方参数，根根据统计方法法计算确定雨量分析的几几个要素降雨量（H）：mm，单位面积上上的降雨体积积降雨历时（t）：min，连续降雨的的时间暴雨强度（q）：L/s.ha，单位时间内内，单位面积积上的降雨体体积汇水面积（F）：ha，雨水管渠汇汇集雨水的面面积暴雨强度的重重现期（P）：a，等于或大于某某特定值的暴暴雨强度可能能出现一次的的平均间隔时时间根据当地实际际情况，正确确选择设计参参数，才能做做出经济合理理的设计。雨水管渠设计计流量的确定定极限强度理论论：当汇水面积上上最远点的雨雨水流达集流流点时，全面面积产生汇流流，雨水管道道的设计流量量最大；当降雨历时等等于汇水面积积上最远点的的雨水流达集集流点的集流流时间时，雨雨水管道需要要排除的雨水水量最大。雨水设计流量量计算公式：：式中：Q——雨水设计流量量，L/sΨ——径流系数，<1的经验数值q——设计暴雨强度度，L/s.haF——汇水面积，ha雨水管渠设计计流量的确定定径流系数Ψ的确定：加权平均法（（按地面种类类，表2－3－2）区域综合径流流系数（市区：0.5－0.8，郊区：0.4－0.6）设计暴雨强度度q的确定：设计重现期P：一般：1a，重要地段：：2－5a集水时间（设计降雨历历时）t：t=t1+mt2t1——地面集水时间间，5－15mint2——管渠内流行时时间，t2=∑L/60v(min)m——折减系数（暗暗管：m=2，明渠：m=1.2）雨水管渠设计计流量的确定定折减系数m值的含义：采用增长管道道中流行时间间的办法，达达到适当折减减设计流量、、减小管道断断面尺寸、降降低工程投资资的目的。引入折减系数数m值的依据：雨水管渠中的的水流并非一一开始就达到到设计状况，，而是随着降降雨历时的增增长才能逐渐渐形成满流，，管渠内实际际的雨水流行行时间大于设设计计算的流流行时间；整个管道系统统并不是同一一时间任何断断面都处于满满流状态，管管道系统存在在一定的调蓄蓄能力。雨水管渠设计计流量的确定定一般情况雨水水设计流量的的计算：ACB1234雨水管渠设计计流量的确定定特殊情况雨水水设计流量的的确定：汇水面积呈畸畸形增长；汇水面积、地地形坡度变化化大；汇水面积中，，各部分径流流系数有显著著差异。特殊情况时，，管段的最大大设计流量往往往不是发生生在全部面积积参与径流时时，而是发生生在部分面积积参与径流时时，应根据具具体情况分析析，采用不同同方法计算可可能出现的最最大设计流量量。（P275，例题3－1）雨水管渠系统统的设计管道定线和平平面布置：任务：在总平平面图上确定定雨水管渠的的位置和走向向，主干管干干管管支支管原则：管线短短，及时，通通畅主要特点：充分利用城市市河、湖、洼洼、淀调蓄雨雨水充分利用地形形，就近排入入水体平行道路敷设设，避开快车车道合理布置雨水水口，保障路路面雨水排除除畅通考虑防洪，保保证安全雨水管渠系统统的设计雨水管渠水力力计算的设计计规定：重力，满管流流最小设计流速速:（暗管:0.75m/s，明渠:0.4m/s）最大设计流速速:（金属管:10m/s，非金属管:5m/s）最小设计坡度度:（雨水管道：：0.003，雨水口连接接管：0.01）最小管径:（雨水管道：：300mm，连接管：200mm）管道衔接方式式：管顶平接最小覆土厚度度：（车行行道下：0.7m）雨水管渠系统统的设计雨水管渠系统统的设计步骤骤：划分排水流域域，管道定线线；划分设计管段段；划分、计算各各设计管段的的汇水面积；；确定各排水流流域的平均径径流系数ψ；确定设计重现现期P，地面集水时时间t1及起点埋深；；根据当地暴雨雨强度公式，，计算单位面面积径流量q0，（根据需要要，可绘制q0－t2曲线图；列表进行雨水水干管及支管管的水力计算算；绘制管道系统统平面图和纵纵剖面图。雨水管渠系统统的设计立体交叉道路路排水设计要要点：设计标准高于于一般道路；；设计重现期P：1－5a，重要部位采采用较高值；；地面集水时间间t1：5－10min；径流系数ψ：0.8－1.0；尽量缩小汇水水面积，减少少设计流量；；立体交叉地道道排水设独立立排水系统，，出水可靠；；注意地下水的的排除；雨水口布设的的位置要便于于拦截径流。。雨水管渠系统统的设计排洪沟设计要要点：根据当地条件件，合理确定定设计防洪标标准；排洪沟应尽量量采用明渠，，尽可能利用用原有山洪沟沟；排洪沟不宜穿穿过建筑群并并应保持一定定距离；排洪沟纵坡一一般不小于1％；排洪沟的弯道道曲率半径不不小于10倍水面宽度；；要有足够泄水水能力，处理理好与相交河河沟的关系；；地质良好，水水流畅通，防防止冲刷；注重对原有排排洪沟的改造造和养护；防止冲刷，铺铺砌加固，最最大流速控制制（表2－3－8）。第4章合合流制管渠系系统的设计合流制管渠系系统：常用形式：截截流式合流制制管渠系统组成：支管——干管——溢流井——截流干管优点：管线单单一，总长度度减少，易布布置缺点：雨污合流，流流量大，管径径大，埋深大大旱季流速低，，易淤积，暴雨时，污水水溢流进入水水体，造成污污染第4章合合流制管渠系系统的设计合流制管渠系系统的使用条条件：排水区域内水水体的流量、、流速大，环环境容量大；；街道横断面窄窄，管渠布置置受限制；地面坡度大，，污水中途不不需提升。合流制管渠系系统的布置原原则：合理汇集所有有雨、污水，，以最短距离离排向水体；；与水体平行布布置截流干管管，溢流水就就近排入水体体；合理确定溢流流井的数量和和位置，尽可可能减少水体体污染；充分利用地面面街道边沟，，降低造价。。第4章合合流制管渠系系统的设计溢流井上游管管渠设计流量量的确定：1234水体56第4章合合流制管渠系系统的设计溢流井后截流流干管管段设设计流量的确确定：1234水体56第5章排排水管渠的材材料、接口、、基础及构筑筑物常用的管渠断断面形式：圆形：：水力力性能能好，，便于于预制制，节节省材材料，，受力力好；；半椭圆圆形：：荷载载大时时受力力好，，可减减小管管壁厚厚度，，适用用于水量变变化小小的大大直径径管道道；马蹄形形：可可减少少管道道埋深深，降降低造造价，，稳定性性依靠靠还土土的坚坚实性性；卵形：：小流流量时时可维维持较较大流流速，，减少少淤积积；清通困困难，，制作作复杂杂；矩形：：可以以就地地浇铸铸或砌砌筑，，施工工方便便，造造价低低，适适用于于暗渠、、明渠渠和排排洪沟沟道。第5章章排排水水管渠渠的材材料、、接口口、基基础及及构筑筑物常用管管道材材料及及制品品：混凝土土管和和钢筋筋混凝凝土管管：承承插式式，企企口式式，平平口式式陶土管管：耐耐酸抗抗腐蚀蚀性能能好，，适用于于排除除酸性性废水水或管管外有有侵蚀蚀性地地下水水的污污水管管道；金属管管：铸铸铁管管，钢钢管；；用于耐耐压高高、对对渗漏漏要求求高、、地质质条件件差的的地方方；塑料管管：PVC，UPVC；管材材性能能好，，重量量轻，，便于于施工工、运运输，，价格高高；大型排排水管管渠：：直径>2m，现场场建造造，砖砖、石石、混混凝土土、钢钢筋混混凝土土。第5章章排排水水管渠渠的材材料、、接口口、基基础及及构筑筑物排水管管道的的接口口：柔性接接口：：石棉沥沥青卷卷材接口：：管道道轴向向地基基不均均匀沉沉降的的地区区橡胶圈圈接口：：土质质差，，地基基硬度度不均均匀，，地震震多发发区刚性接接口：：水泥砂砂浆抹抹带接口：：适用用于雨雨水管管道和和地下下水位位以上上的污污水支支管钢丝网网水泥泥砂浆浆抹带带接口：：地基基土质质好，，有带带形基基础半柔半半刚性性接口口预制套套环石棉水泥（（或沥青砂浆））接