排水工程(上册)课后答案及例题

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９.５×104 ㎡,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=Q1 +Q2 +Q3 k·n·k z160×9.5×585×1.8Q = = =18.525L/s 124×360024×3600

A B K +A B K C D +C 111222112 D2 860×60%×25×3.0+860×40%×35×2.5Q2 = + =

T×3600 36008×3600860×60%×30%×40+860×40%×85%×60

+ =2.39+6.59=8.98L/s

3600 m·M·k z258×8.2×1.8×103 Q3 = = =44.08 L/s

T×36003600×24

Q=Q1 +Q2 +Q3 =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 1~2 2~3 3~4 4~5 5~6 6~7 排出口设计流量L/s 9.78 14.5 12.4 14.6 9.5 8.7 12.8 24.28 36.68 51.28 60.78 69.48 36.68 51.28 60.78 69.48 82.28 转输流量 L/s 0.00 管段设计流量 L/s 24.28

干管水力计算表

管段编号 管设计道流量 长L/s 度L (m) 2 3 管径 D ㎜ 坡度 I 流速 v m/s 充满度 h Dh (m) 降落量 I·L (m) 9 标高 （m） 地 面 上端 下端 水 面 上端 下端 管内底 上端 下端 上端 16 下端 17 1.63 埋设深度 （m） 1 4 5 6 7 8 10 11 220.2 219.9 219.8 12 13 14 15 1~2 74 2~3 74 3~4 50 4~5 26 5~6 59 6~7 50 24.28 300 0.0044 0.81 0.45 0.135 0.33 220.5 36.68 300 0.0048 0.94 0.55 0.165 0.36 220.2 51.28 350 0.0044 0.96 0.55 0.193 0.22 219.9 60.78 350 0.0046 1.02 0.60 0.210 0.12 219.8 82.28 400 0.0054 1.18 0.55 0.220 0.27 219.3 219.04 218.71 218.9 218.57 1.6 218.71 218.36 218.55 218.19 1.65 1.71 218.33 218.11 218.14 217.92 1.76 1.88 217.93 217.60 217.73 217.40 1.92 1.90 217.60 217.33 217.38 217.11 1.92 2.09 219.65 218.11 217.99 217.90 217.78 1.90 1.87 219.2 69.48 400 0.0056 1.15 0.50 0.200 0.33 219.65 219.3

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/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 面 积 （104 ㎡） 街坊编号 面 积 （104 ㎡） 题中，人口密度为400人/104 ㎡，污水量标准为140L/人·d，则比流量为： 400×140 q0 = =0.65L/s·104 ㎡

86400

（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

10 6.0 11 6.0 12 6.4 13 6.4 14 6.4 15 16 17 18 1 7.5 2 7.5 3 6.4 4 6.4 5 6.4 6 7 6.4 8 6.4 9 6.4 管段编号 居 住 区 生 活污 水 量 Q 1本 段 流 量 街坊面积 104 ㎡ 比流量 q 0 L/s·104 ㎡ 4 0.65 0.65 0.65 流量 q 1 L/s 5 转输流量 q2 L/s 合计平均流量 L/s 7 总变化系数 K z生活污水设计流量 Q1 L/s 8 9 集 中 流 量 设计 本段 转输 流量 L/s L/s L/s 10 11 12 41.48 41.48 1 3 6 1~2 2~3 27.8 3~4 18.4 4~5 5~6 38.4 （四）、水力计算 18.07 18.07 1.98 35.78 56.46 56.46 96.23 41.48 77.58 41.48 97.94 41.48 97.94 41.48 137.71 11.96 18.07 30.03 1.88 30.03 30.03 1.88 24.96 30.03 54.99 1.75 污水主干管水力计算表

管段编号 管设计道流量 L/s 长度L (m) 2 3 管径 D ㎜ 坡度 I 流速 v m/s 充满度 h Dh (m) 降落量 I·L (m) 标高 （m） 地 面 上 端 10 1 42.9 42.5 42.3 41.2 40.5 41.40.41.675 425 5 43.5 42.9 42.5 42.3 41.2 下端 1水 面 上 端 12 下 端 13 管内底 上 端 14 下 端 15 埋设深度 （m） 上端 16 下端 1 4 5 6 7 8 9 17 2.65 2.951 3.341 4.281 4.42 1~2 320 41.48 2~3 220 77.58 3~4 180 97.94 4~5 680 97.94 350 0.0039 0.87 0.50 0.175 1.25 400 0.0028 0.90 0.65 0.260 0.616 450 0.0030 0.98 0.60 0.270 0.54 450 0.0030 0.98 0.60 0.270 2.04 40.25 2.0 2.735 3.001 3.341 4.336 40.39.40.39.54425 809 165 9 39.39.39.38.95769 229 499 9 39.37.38.36.91229 189 959 9 37.36.36.36.08189 405 864 0 5~6 280 137.71 500 0.0028 1.04 0.65 0.325 0.784

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·104 ㎡) 解：

由暴雨强度的定义和公式计算如下表： 最大降雨量（㎜） 13 20.7 27.2 33.5 43.9 45.8 46.7 47.3 47.7 降雨历时（min） 5 10 15 20 30 45 60 90 120 HI= (㎜/min) t2.6 2.07 1.81 1.68 1.46 1.02 0.78 0.53 0.40 q=167i (L/s·104 ㎡) 434.2 345.69 302.83 279.73 244.38 169.97 130.00 87.77 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i20 =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) i20 =2.12㎜/min 一项，m=2 其重现期P=mM =2×5 =10.1(a)

(2) P=2a时 P=mM 2=m×5 m=10.1 该值应排列在第11项 P=1a时 P=mM 1=m×5 m=20.2 该值应排列在第21项 P=0.5a时 P=mM 0.5=m×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＝

220000×30%×0.90+220000×16%×0.90+220000×12%×0.45+220000×4%×0.30+220000×38%×0.15= =0.537

220000

∑Fi ·Ψi

FNM+1

20×5+1

NM+1

20×5+1

NM+1

20×5+1

NM+1

20×5+1

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：

2001(1+0.811lgP) 暴雨强度q= 设计重现期 0.711 (t+8)

293.33 ５a

187.23 ２a

187.21 １a

141.50 ０.５a

设计降雨量计算如下表：t=20min；F=220000㎡；Ψ=0.537 设计重现期 ５a ２a 暴雨强度q=2001(1+0.811lgP) (t+8)0.711 设计降雨量Q=ΨqF（L/s） 3465.4 2211.94 293.33 187.23 １a ０.５a 187.21 141.50 2211.70 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Ψ=0.6。取地面集水时间t1 =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：L1-2 =120, L2-3 =130, L4-3 =200, L3-5 =200, v1-2 =1.0, v2-3 =1.2,v4-3 =0.85, v3-5 =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 1-2 2-3 4-3 3-5 各管段雨水设计流量计算如下表：t1 =10min; Ψ=0.6

设计管段编号 1-2 2-3 4-3 3-5 管长L(m) 120 130 200 200 汇水面积F(104 ㎡) 2.30 4.40 2.42 9.02 流速 m/min 60.0 72.0 51.0 72.0 管内雨水流行时间(min) t2 =∑v 0.00 2.00 0.00 3.92 LL v

本段汇水面积104 ㎡ 2.30 2.10 2.42 2.20 转输汇水面积104 ㎡ 0.00 2.30 0.00 6.82 总汇水面积104 ㎡ 2.30 4.40 2.42 9.02 集水时间 t= t1 + t2 暴雨强度 q=20.154 (t+18.768)0.784 设计流量 Q(L/s) 2.0 3.6 2.1 7.1 (㎜/min) 1.45 1.37 1.45 1.31 2.00 1.81 3.92 2.78 10.00 12.00 10.00 13.92 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 排水面积 104 ㎡ 面积编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 本段面积 1.20 1.79 0.83 1.93 2.12 转输面积 合计 本段工业废水流量 备注 L/s 20 10 60 0 35 管段编号 管长 m 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 85 128 59 138 165.5 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 t1 =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n0 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/104 ㎡，生活污水量标准按100L/( 人·d)

区域 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 面积104 ㎡ 1.20 1.79 0.83 1.93 2.12 人口(人) 360 537 249 579 636 生活污水量 L/d 36000 53700 24900 57900 63600 L/s 0.42 0.62 0.29 0.67 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 t1 =10min

该区域平均径流系数经计算为0.45

管段编号 1-2 2-3 3-4 4-5 排水面积104 ㎡ 管长 m 本段 1.2 1.79 转输 0.0 1.2 合计 1.2 2.99 管内流行时间min t2 =L∑ v L v

设计流量L/s q=10020(1+0.56lgP) t+36v 217.83 209.27 199.4 196.04 188.84 雨水 生活废水 工业废水 20 30 90 90 总计 85 128 59 138 0.0 1.88 4.25 5.11 7.06 1.88 2.37 0.86 1.95 0.75 0.90 1.14 1.18 117.63 0.42 281.57 1.04 342.77 1.33 507.25 2.00 138.05 312.61 434.1 599.25 0.83 2.99 3.82 1.93 3.82 5.75 5-6 165.5 2.12 5.75 7.87 出

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

因为n0 =3，5~6管段Qf =92L/s,溢流井转输的总设计流量为Q=( n0 +1) Qf

=(3+1)×92=368L/s

则①5点的溢流量为Q0 =599.25-368=231.25L/s ②5~6管段的设计流量：t2 =0 转输排水面积为 0， Q5~6 =368+0.74+35+

10020(1+0.56lg1)

×0.45×2.12=611.55L/s

10+36

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

nN400080

Q平3.70L/s 8640086400由于Q平＜5L/S，取KZ=2.3;

nN400080

Q居生KZ2.38.52L/s 8640086400（2）工厂生活污水流量

ABKA2B2K2750253.0＋250352.5Q工生＝111＝＝2.71L/s

3600T36008

25N125N22575035250或：Q工生＝Kh＝2.82.67L/s

3600T36008

工厂Kh-时变化系数（2.5～3.0）记忆 （3）工厂淋浴水量

CDC2D210000.750.14010000.250.760

Q淋＝11＝3.75L/s 36003600

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。

npF12050010解：Q平6.94L/s

8640086400

2.72.7

KZ0.112.18 Q平6.940.11

Q居生Q平KZ6.942.1815.13L/s

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？

N40 解：P2.5(a)M16

N40 序号m40P1

N40 序号m80P0.5

4.试求各管段Q设？已知条件如下：

400 q0.7(L/s.ha）（b0)t

t110min，Ψ＝0.56，m2.0 管段编号d（mm）v（m/s）L（m）

2004000.7812 234000.83380 345004000.89

3106000.94 45

400

解：Q12qF0.70.563 t

3ha 4ha 6ha 1 2 3

4 5

4000.563134.08(L/s.ha）0.710Q23qF（1024000.56（34）＝203.03（L/s.ha）2000.7）0.7860Q34qF（1024002003800.72）0.78600.83600.56（346）＝247.67（L/s.ha）Q45qF（1024000.56（346）2003804000.722）0.78600.83600.8960＝191.59（L/s.ha）由于下游管段的流量小于上游管段的流量，故45管段的设计流量采用34管段的设计流量。

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：

420q（L/s.ha)，t110min,0.550.71（t12t2）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。

管段编号

管径（mm） 500 500 600 600

管长（m) 200 300 170 360

流速（m/s） 0.77 0.86 0.88 0.88

1—2 2—3 3—4 4—5

Q工＝18L/S—Q工＝15L/S—Q工＝26L/SⅢ （2.5ha）

—Q工＝30L/SⅣ （5.1ha） —Ⅰ Ⅱ （3.2ha） （4.8ha） 1

解：q2 3 4

5

np1102800.356(L/s.ha）86400864004200.55（3.24.8）Q23q比（3.24.8）（1815）2000.71（102）0.77604200.55（3.24.8）0.356（3.24.8）（1815）2000.71（102）0.77602.8533231.41＝267.26（L/s）下Q45(n1)QQQ雨—上旱—下旱30q比5.1(31)q比（3.24.82.5）（181526）

4200.555.10.71（1020）

＝512.48L/s上上Q4AQ雨nQ旱＝4200.55（3.24.82.5）3q比（3.24.82.5）（181526）2003000.71)102(0.77600.8660＝27.1L/s