排水工程（上册）课后答案解析和例题

./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９.５×10EQ\S<4>㎡,人口密度580人/10EQ\S<4>㎡,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=QEQEQ\S<>EQ\S<,1>+QEQEQ\S<>EQ\S<,2>+QEQEQ\S<>EQ\S<,3>QEQEQ\S<>EQ\S<,1>=EQ\F<k·n·kEQ\S<,z>,24×3600>=EQEQ\F<160×9.5×585×1.8,24×3600>=18.525L/sQEQEQ\S<>EQ\S<,2>=EQ\F<AEQ\S<,1>BEQ\S<,1>KEQ\S<,1>+AEQ\S<,2>BEQ\S<,2>KEQ\S<,2>,T×3600>+EQ\F<CEQ\S<,1>DEQ\S<,1>+CEQ\S<,2>DEQ\S<,2>,3600>=EQ\F<860×60%×25×3.0+860×40%×35×2.5,8×3600>EQ+EQ\F<860×60%×30%×40+860×40%×85%×60,3600>=2.39+6.59=8.98L/sQEQ\S<,3>=EQ\F<m·M·kEQ\S<,z>,T×3600>=EQ\F<258×8.2×1.8×10EQ\S<3>,3600×24>=44.08L/sQ=QEQEQ\S<>EQ\S<,1>+QEQEQ\S<>EQ\S<,2>+QEQEQ\S<>EQ\S<,3>=18.525+8.98+44.08=72.59L/s2、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/s1~29.780.0024.2814.52~312.424.2836.683~414.636.6851.284~59.551.2860.785~68.760.7869.486~712.869.4882.28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vm/s充满度降落量I·L<m>标高〔m埋设深度〔mEQ\F<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12345678910111213141516171~27424.283000.00440.810.450.1350.33220.5220.2219.04218.71218.9218.571.61.632~37436.683000.00480.940.550.1650.36220.2219.9218.71218.36218.55218.191.651.713~45051.283500.00440.960.550.1930.22219.9219.8218.33218.11218.14217.921.761.884~52660.783500.00461.020.600.2100.12219.8219.65218.11217.99217.90217.781.901.875~65969.484000.00561.150.500.2000.33219.65219.3217.93217.60217.73217.401.921.906~75082.284000.00541.180.550.2200.27219.3219.2217.60217.33217.38217.111.922.093、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：人口密度为400人/10EQ\S<4>㎡；污水量标准为140L/人·d；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123456789面积〔10EQ\S<4>㎡7.57.56.46.46.46.46.46.4街坊编号101112131415161718面积〔10EQ\S<4>㎡6.06.06.46.46.4题中,人口密度为400人/10EQ\S<4>㎡,污水量标准为140L/人·d,则比流量为：qEQ\S<,0>=EQ\F<400×140,86400>=0.65L/s·10EQ\S<4>㎡〔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QEQ\S<,1>集中流量设计流量L/s本段流量转输流量qEQ\S<,2>L/s合计平均流量L/s总变化系数KEQ\S<,z>生活污水设计流量QEQ\S<,1>L/s本段L/s转输L/s街坊面积10EQ\S<4>㎡比流量qEQ\S<,0>L/s·10EQ\S<4>㎡流量qEQ\S<,1>L/s134567891011121~241.4841.482~327.80.6518.0718.071.9835.7841.4877.583~418.40.6511.9618.0730.031.8856.4641.4897.944~530.0330.031.8856.4641.4897.945~638.40.6524.9630.0354.991.7596.2341.48137.71〔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vm/s充满度降落量I·L<m>标高〔m埋设深度〔mEQ\F<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12345678910111213141516171~232041.483500.00390.870.500.1751.2543.542.941.67540.42541.540.252.02.652~322077.584000.00280.900.650.2600.61642.942.540.42539.80940.16539.5492.7352.9513~418097.944500.00300.980.600.2700.5442.542.339.76939.22939.49938.9593.0013.3414~568097.944500.00300.980.600.2702.0442.341.239.22937.18938.95936.9193.3414.2815~6280137.715000.00281.040.650.3250.78441.240.537.18936.40536.86436.0804.3364.42第三章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·10EQ\S<4>㎡>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〔minI=EQ\F<H,t><㎜/min>q=167i<L/s·10EQ\S<4>㎡>1352.6434.220.7102.07345.6927.2151.81302.8333.5201.68279.7343.9301.46244.3845.8451.02169.9746.7600.78130.0047.3900.5387.7747.71200.4066.38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iEQEQ\S<,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>iEQEQ\S<,20>=2.12㎜/min一项,m=2其重现期P=EQ\F<NM+1,mM>=EQ\F<20×5+1,2×5>=10.1<a><2>P=2a时P=EQ\F<NM+1,mM>2=EQ\F<20×5+1,m×5>m=10.1该值应排列在第11项P=1a时P=EQ\F<NM+1,mM>1=EQ\F<20×5+1,m×5>m=20.2该值应排列在第21项P=0.5a时P=EQ\F<NM+1,mM>0.5=EQ\F<20×5+1,m×5>m=40.4该值应排列在第41项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＝EQ\F<∑FEQ\S<,i>·ΨEQ\S<,i>,F>=EQ\F<220000×30%×0.90+220000×16%×0.90+220000×12%×0.45+220000×4%×0.30+220000×38%×0.15,220000>=0.537北京地区暴雨强度公式：q=EQ\F<2001<1+0.811lgP>,<t+8>EQ\S<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：设计重现期暴雨强度q=EQ\F<2001<1+0.811lgP>,<t+8>EQ\S<0.711>>５a293.33２a187.23１a187.21０.５a141.50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=EQ\F<2001<1+0.811lgP>,<t+8>EQ\S<0.711>>设计降雨量Q=ΨqF〔L/s５a293.333465.4２a187.232211.94１a187.212211.70０.５a141.501671.68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10EQ\S<4>㎡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tEQ\S<,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：LEQ\S<,1-2>=120,LEQ\S<,2-3>=130,LEQ\S<,4-3>=200,LEQ\S<,3-5>=200,vEQ\S<,1-2>=1.0,vEQ\S<,2-3>=1.2,vEQ\S<,4-3>=0.85,vEQ\S<,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10EQ\S<4>㎡转输汇水面积10EQ\S<4>㎡总汇水面积10EQ\S<4>㎡1-22.300.002.302-32.102.304.404-32.420.002.423-52.206.829.02各管段雨水设计流量计算如下表：tEQ\S<,1>=10min;Ψ=0.6设计管段编号管长L<m>汇水面积F<10EQ\S<4>㎡>流速m/min管内雨水流行时间<min>集水时间t=tEQ\S<,1>+tEQ\S<,2>暴雨强度q=EQ\F<20.154,<t+18.768>EQ\S<0.784>><㎜/min>设计流量Q<L/s>tEQ\S<,2>=∑EQ\F<L,v>EQ\F<L,v>1-21202.3060.00.002.0010.001.452.02-31304.4072.02.001.8112.001.373.64-32002.4251.00.003.9210.001.452.13-52009.0272.03.922.7813.921.317.1.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10EQ\S<4>㎡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1-285Ⅰ1.20202-3128Ⅱ1.79103-459Ⅲ0.83604-5138Ⅳ1.9305-6165.5Ⅴ2.1235设计雨水量计算公式暴雨强度q=EQ\F<10020<1+0.56lgP>,t+36>设计重现期采用1a地面集水时间tEQ\S<,1>=10min该区域平均径流系数经计算为0.45设计人口密度为300人/10EQ\S<4>㎡,生活污水量标准按100L/<人·d>计。截流干管的截流倍数nEQ\S<,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/10EQ\S<4>㎡,生活污水量标准按100L/<人·d>区域面积10EQ\S<4>㎡人口<人>生活污水量L/dL/sⅠ1.20360360000.42Ⅱ1.79537537000.62Ⅲ0.83249249000.29Ⅳ1.93579579000.67Ⅴ2.12636636000.74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tEQ\S<,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10EQ\S<4>㎡管内流行时间minq=EQ\F<10020<1+0.56lgP>,t+36>设计流量L/s本段转输合计tEQ\S<,2>=∑EQ\F<L,v>EQ\F<L,v>v雨水生活废水工业废水总计1-2851.20.01.20.01.880.75217.83117.630.4220138.052-31281.791.22.991.882.370.90209.27281.571.0430312.613-4590.832.993.824.250.861.14199.4342.771.3390434.14-51381.933.825.755.111.951.18196.04507.252.0090599.255-6165.52.125.757.877.06188.84668.792.74125796.53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nEQ\S<,0>=3,5~6管段QEQ\S<,f>=92L/s,溢流井转输的总设计流量为Q=<nEQ\S<,0>+1>QEQ\S<,f>=<3+1>×92=368L/s则①5点的溢流量为QEQ\S<,0>=599.25-368=231.25L/s②5~6管段的设计流量：tEQ\S<,2>=0转输排水面积为0,QEQ\S<,5~6>=368+0.74+35+EQ\F<10020<1+0.56lg1>,10+36>×0.45×2.12=611.55L/s③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