排水工程下册课后习题答案.docx

排水管网设计目录工程概况2设计内容2污水管网设计计算3在街区平面图上布置污水管道街区编号并计算其面积 划分设计管段，计算设计流量水力计算绘制管道平面图和纵剖面图雨水管网设计计算8划分排水流域和管道定线划分设计管段划分并计算各设计管段的汇水面积确定各排水流域的平均径流系数值求单位面积径流量水力计算绘制雨水管道平面图及纵剖面图总结14参考文献15工程概况（1） 黑龙江地区某城市分为三个区，见城市平面图。（2） 城市人口密度见表1。表1 城市人口密度区域人口密度（人/ha）区200区230（3） 居住区内有较为完备的给排水卫生设备和淋浴设备。（4） 工业企业的生产排水表见表2。表2 工业企业生产排水设计流量工业企业名称排水设计流量（L/s）工厂甲25工厂乙18管道出水埋深2.0m。（5） 河流常水位231m。（6） 该城市冰冻线深度为2.50m，地下水位埋深平均为210m，土壤为砂质黏土，主要马路均为沥青铺设。（7） 暴雨设计重现期为1年，地面集水时间t为12min。该城市的暴雨强度公式为：。（8） 地面径流系数见表3。表3 各区地面径流系数区域径流系数区0.49区0.51设计内容（1） 进行排水管网布置（含污水管道系统和雨水管道系统）。要求：布置合理、论证充分。（2） 进行排水管网水力计算。要求：计算准确，符合设计精度，计算部分附上相应的计算草图。（3） 绘图。 排水管网平面布置图：污水管道系统和雨水管道系统平面布置分别绘制。2号图1张或3号图2张。 排水管道纵剖面图：选取污水管道系统和雨水管道系统各一条主干管，分别绘制。2号图1张或3号图2张。要求：设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号和图例等应符合给水排水制图标准的有关规定。（4） 设计说明书。要求：论证合理，层次分明，计算无误，文字通顺，图表准确。污水管网设计计算（1） 在街区平面图上布置污水管道从街区平面图可知该区地势自南向北倾斜，坡度较小，无明显分水线、可划分为一个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管则沿街区北面河岸布置，基本与等高线平行。整个管道系统呈截流式形式布置。（2） 街区编号并计算其面积将各街区编上号码，并按街区的平面范围计算它们的面积，列入表2-1中。用箭头标出个街区污水排出的方向。街区面积 表2-1街区编号12345678910街区面积（ha）0.851.200.630.902.161.080.881.051.760.95街区编号11121314151617181920街区面积（ha）1.440.792.191.791.461.710.481.830.251.19街区编号21222324252627282930街区面积（ha）2.051.180.531.091.470.940.480.250.60.75街区编号31323334353637383940街区面积（ha）0.770.370.891.100.741.981.460.420.720.50街区编号41424344454647484950街区面积（ha）2.32.171.130.990.680.430.550.791.250.66（3） 划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点（一般定义为街区两端）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起讫点的检查井并编上号码。例如，主干管长1130余米，根据设计流量变化情况，可划分为12，23，34，45，57，78，89，7个设计管段。各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中只设计干管和主干管的设计流量，如表2-2。 污水干管设计流量计算表 表2-2管段编号居住区生活污水量Q集中流量设计流量（L/s）本段流量转输流量q（L/s）合计平均流量（L/s）总变化系数Kz生活污水设计流量Q（L/s）本段（L/s）转输（L/s）街区编号街区面积（ha）比流量q（L/s）流量q（L/s）1234567891011121210.850.2780.24-0.242.30.55-0.551011-0.200.202.30.46-0.461112-0.580.582.31.33-1.331213-0.710.712.31.63-1.631314-1.321.322.33.04-3.04142-1.981.982.34.55-4.552321.200.2780.332.222.552.35.87-5.871516-0.120.122.30.28-0.281617-0.260.262.30.60-0.601718-0.540.542.31.24-1.241819-0.610.612.31.40-1.40193-26.1226.121.949.63-2574.63343、41.530.2780.4328.6729.102.058.20-2583.22021-1.241.242.32.85-2.852122-1.341.342.33.08-3.082223-2.242.242.35.15-5.15234-2.462.462.35.66-5.664552.160.2780.6031.5632.161.961.10-2586.102425-0.180.182.30.41-0.412526-0.540.542.31.24-1.242627-0.820.822.31.89-1.892728-1.201.202.32.76-2.76285-1.901.902.34.37-4.37576.71.960.3190.6334.0634.691.862.44-2587.443031-0.650.652.31.50-1.503132-1.181.182.32.71-2.713233-1.771.772.34.07-4.073334-2.292.292.35.27-5.27347-2.862.862.36.58-6.587881.050.3190.3337.5537.881.868.18-2593.183637-0.630.632.31.45-1.453738-1.101.102.32.53-2.53388-1.571.572.33.61-3.618991.760.3190.5639.3339.891.871.80-2596.83940-0.210.212.30.48-0.484041-0.810.812.31.86-1.864142-1.111.112.32.55-2.55429-18182.03618-54以区为例，居民人口密度为200人/ha，居民生活污水定额为120L/（capd），则每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q0=20012086400=0.278（L/（sha）区有1个集中流量工厂甲，在检查井19进入管道，相应的设计流量为25L/s。以管段34为例，除转输工厂甲的集中流量25L/s外，还有本段流量q1和转输流量q2流入。该管段接纳街区3和4的污水，其面积为1.53ha（见街区面积表），故本段流量q1=q0F=0.2781.53=0.43L/s；该管段的转输流量是从旁侧管来的生活污水平均流量，其值为q2=合计平均流量23+合计平均流量193=2.55+26.12=28.67L/s。合计平均流量q1+q2=0.43+28.67=29.10 L/s。查生活污水量总变化系数表，Kz=2.0。该管段的生活污水设计流量Q1=29.102.0=58.20。总设计流量Q=58.20+25=83.2L/s。其余管段的设计流量计算方法相同。（4） 水力计算在确定设计流量后，便可由上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，如表2-3所示。水力计算步骤如下： 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表2-3第2项。 将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫点检查井出的地面标高列入表中第10、11项。 计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度= 地面高差距离） ，作为确定管道坡度时参考。例如，管段34的地面坡度=233.06-233.02170=0.0002。 确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。首先拟采用管径450mm，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其余四个水利因素只要知道两个即可求出另外两个。现已知设计流量，另一个可根据水力计算设计数据的规定设计。由于管段的地面坡度很小，为不使整个管道系统的埋深过大，宜采用相应于450mm管径的设计坡度为0.002。当Q=83.2L/s、I=0.002时，查表得出v=0.8m/s（大于最小设计流速0.6m/s），h/D=0.62，计算数据符合规范要求。将所确定的管径D、坡度I、流速v、充满度h/D分别列入表2-3的第4、5、6、7项。 确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两（50mm 为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化确定管径。根据Q和v即可在确定D的那张水力计算图或表中查处相应的h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表2-3相应的项中。 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度： 根据设计管段长度和管道坡度求降落量。如管段34的降落量为IL=0.002170=0.340m，列入表中第9项。 根据管径和充满度求管段的水深。如管段34的水深为h=Dh/D =4500.62=0.279m，列入表中第8项。 确定管网系统的控制点。对主干管埋深起决定作用的控制点是1点。1点是主干管的起始点，它的埋设深度应大于或等于建筑物污水出户管的埋深，即工厂管道出口埋深2.0m。同时保证至少在冰冻线以上0.15m。所以定1点埋深为2.35m，将该值列入表中第16项。 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。l 1点的管内底标高等于1点的地面标高减1点的埋深，为232.98 -2.35 =230.630m，列入表中第14项。l 2点的管内底标高等于1点管内底标高减降落量，为230.630-0.315 =230.315m，列入表中第15项。l 2点的埋设深度等于2点的地面标高减2点的管内底标高，为232.96- 230.315=2.65m，列入表中第17项。l 管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深。如管段12中1点的水面标高为230.630=0.165=230.795m，列入表中第12项。2点的水面标高为230.315+0.165=230.480m，列入表中第13项。l 根据管段在检查井处采用的衔接方法，可确定下游管段的管内底标高。例如，管段12与管段23管径相同，可采用水面平接。即管段12与23中的2点的水面标高相同。然后用2点的水面标高减去降落量，求得3点的水面标高。将2、3点的水面标高减去水深求出相应点的管底标高。进一步求出2、3点的埋深。又如管段23与34的管径不同，采用管顶平接。即管段23中的3点与34中的3点的管顶标高应相同。所以管段34中的3点的管内底标高为229.73+0.002-0.45=229.282m。求出3点的管内底标高后，按照前面的方法即可求出4点的管内底标高，3、4点的水面标高及埋设深度。 进行管道水力计算时，应注意的问题： 必须细致研究管道系统的控制点。 必须细致研究管道敷设坡度与管线经过低端的地面坡度之间的关系。 水力计算自上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加。 在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。 水流通过检查井时，常引起局部水头损失。 在旁侧管与干管的连接点处，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入。污水主干管水力计算表 表2-3管段编号管道长度L(m)设计流量Q(L/s)管径D(mm)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（m）地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端1234567891011121314151617121050.553000.00300.6-0.315232.98232.96230.795230.480230.630230.3152.352.65231955.873000.00300.6-0.585232.96233.02230.480229.895230.315229.7302.653.293417083.204500.00200.80.620.2790.340233.02233.06229.561229.221229.282288.9423.744.12458086.104500.00220.850.620.2790.176233.06233.04229.221229.045228.942228.7764.124.275723587.444500.00220.850.620.2790.517233.04233.02229.045228.528228.766288.2494.274.777814093.185000.00180.80.560.2800.252233.02233.00228.031227.779227.751227.4995.275.5089205141.416000.00140.80.600.3600.287233.00232.96227.261226.974226.901226.6146.106.35（5） 绘制管道平面图和纵剖面图雨水管网设计计算从街区平面图和资料知该地区地势平坦，无明显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边，故雨水干管的走向为南向北。考虑到雨水在河流常水位时要能够靠重力排入河流，在干管的终端设置雨水泵站。根据管道的具体位置，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编上号码，个检查井的地面标高见表3-1。每一设计管段的长度在200m以内为宜，各设计管段的长度见表3-2。每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分。将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在图中。表3-3为各设计管段的汇水面积计算表。 地面标高表 表3-1检查井编号地面标高检查井编号地面标高检查井编号地面标高检查井编号地面标高检查井编号地面标高检查井编号地面标高1234.929234.9517234.6625234.3933234.0041233.072234.5210234.5418234.4926234.0034233.4542234.823234.2611234.0219234.0027233.4735233.0543234.414233.7712233.7420233.5228233.0936235.4644233.905233.3413233.6021233.0829235.7637235.0445233.396233.0014233.3622235.7430235.1438234.3646233.207235.7415233.0523235.3931234.7339233.9547233.028235.3816235.7424234.6832234.3840233.43 管道长度 表3-2管道编号管道长度管道编号管道长度管道编号管道长度管道编号管道长度管道编号管道长度管道编号管道长度121209101201718502526120333416541泵站23801011150181914526271503435110424317034401112751920140272811035泵站434411545165121340202112528泵站36371104445150569013147021泵站29309037382004546906泵站14158022235030311053839120464755786015泵站23241603132110394015047泵站89801617215242514032331254041105 汇水面积计算表 表3-3设计管段标号本段汇水面积编号本段汇水面积转输汇水面积总汇水面积121 2 31.3001.3023492.571.303.873410131.333.875.204514171.765.206.965618233.266.9610.2278240.3600.368925 260.560.360.9291027322.260.923903.185.08111238 390.925.086.00121340442.186.008.18131445 460.448.188.62141547522.618.6211.23161753562.1802.18171857 58 591.072.183.25181960 61 621.393.254.64192063662.214.646.85202167722.746.859.592223730.1700.17232474 75 761.520.171.69242577 78 791.431.693.12252680 81 821.403.124.52262783872.144.526.66272888944.836.6611.492930950.4400.443031961002.610.443.0531321011063.063.056.1132331071111.816.117.9233341121173.447.9211.3634351181233.5622.3614.9236371240.2300.2337381251282.400.232.633839129 130 1311.222.633.8539401321352.033.855.8840411361392.275.888.1542431401432.4102.4143441441492.842.415.2544451500.475.255.724546151 1520.935.726.654647153 154 1551.876.658.52以区12管段所在干管为例，其径流系数为0.49。此街区地面积水时间t1=12min。暴雨设计重现期为1年。管道起点埋深根据支管的接入标高等条件，采用2.00m。列表进行水力计算。见表3-4。 雨水干管水力计算表 表3-4设计管段编号管长L（m）汇水面积F（ha）管内雨水流行时间（min）单位面积径流量q0（L/(sha)）设计流量Q（L/s）管径D（min）坡度I（）流速v（m/s）管道输水能力Q，（L/s）坡降IL（m）设计地面标高（m）设计馆内底标高（m）埋深t2=Lvt2=Lv起点终点起点终点起点终点123456789101112131415161718121201.300.002.2287.80114.144003.30.95119.380.36234.92234.52232.92232.562.001.9623803.872.220.8975.40291.805006.01.5294.520.48234.52234.26232.46231.982.062.2834405.203.112.3371.47371.647001.71.0384.840.24234.26233.77231.78231.542.482.23451656.965.443.0663.09435.328001.20.9452.390.20233.77233.34231.44231.242.332.10569010.228.501.2954.96561.698001.91.16583.080.17233.34233.00231.24231.072.101.9378600.360.001.3387.8031.613003.00.7553.010.18235.74235.38233.39233.212.352.1789800.921.331.7879.8682.664002.10.7594.250.17235.38234.95233.11231.942.272.019101203.183.112.2271.47227.276001.70.9254.470.20234.95234.54232.74232.542.212.0010111505.085.332.7863.44322.287001.40.9346.360.21234.54234.02232.44232.232.101.791112756.008.111.3955.86335.167001.40.9346.360.10234.02233.74232.23232.131.791.611213408.189.500.6752.79455.058001.41.0502.650.06233.74233.60232.03231.971.711.631314708.6210.171.1751.45443.508001.41.0502.650.10233.60233.36231.97231.871.631.4914158011.2311.341.4849.28553.419001.00.9572.560.08233.36233.05231.77231.691.591.3616172152.180.004.7887.80191.406001.30.75212.060.28235.74234.66233.39233.112.351.551718503.254.781.1165.23212.006001.30.75212.060.06234.66234.49233.11233.051.551.4418191454.645.893.2261.72286.387001.00.75288.630.14234.49234.00232.95232.811.541.1919201406.859.112.3353.62367.307001.71.0384.840.24234.00233.52232.81232.571.190.9520211259.5911.442.0849.10470.878001.41.0502.650.18233.52233.08232.47232.291.050.792223500.170.001.1187.8014.933003.00.7553.010.15235.74235.39233.39233.242.352.1523241601.691.113.5681.06136.995001.60.75147.260.26235.39234.68233.04232.782.351.9024251403.124.673.1165.60204.676001.30.75212.060.18234.68234.39232.68232.502.001.8925261204.527.782.6756.65256.067001.00.75288.630.12234.39234.00232.40232.281.991.7226271506.6610.452.7850.91339.067001.40.9346.360.21234.00233.47232.28232.071.721.40272811011.4913.232.0346.18530.618801.10.9547.390.12233.47233.09231.89231.771.581.322930900.440.002.0091.3842.219000.70.75477.130.06233.09235.14232.39232.330.72.8130311053.052.001.9479.56242.666001.70.9254.470.18235.14234.73232.63232.452.512.2831321106.113.942.0471.00433.818001.20.9452.390.13234.73234.38232.25232.122.482.2632331257.925.981.4963.97506.647003.41.4538.780.18234.38234.00232.22232.042.161.96333416511.367.472.5059.76678.879001.51.1699.790.25234.00233.45231.84231.592.161.86343511014.929.971.3153.96805.088802.61.4851.500.29233.45233.05231.61231.321.841.7336371100.230.002.4491.3821.023003.00.7553.010.33235.46235.04233.46233.132.001.9137382002.632.444.4477.42203.616001.30.75212.060.26235.04234.36232.83232.572.211.7938391203.856.882.2261.35236.206001.70.9254.470.20234.36233.95232.57232.371.791.5839401505.889.102.7855.83328.287001.40.9346.360.21233.95233.43232.27232.061.681.3740411058.1511.881.9450.32410.118001.20.9452.390.13233.43233.07231.96231.831.471.2442431702.410.003.5491.38220.236001.40.8226.190.24234.82234.41232.47232.232.352.1843441155.253.541.9272.58381.047001.71.0384.840.20234.41233.90232.13231.932.281.9744451505.725.462.5065.60375.237001.71.0384.840.26233.90233.39231.93231.671.461.724546906.657.961.8858.51389.098000.90.8402.120.08233.39233.20231.57231.491.821.714647558.529.840.7967.41574.338001.91.16583.080.10233.20233.02231.49231.391.711.63水力计算说明：（1） 表3-4中第1项为需要计算的设计管段，从上游至下游依次写出。第2、3、13、14项从表3-1、3-2、3-3中取得。其余各项经计算后得到。（2） 计算中假定管段的设计流量均从管段的起点进入，即各管段的起点为设计断面。因此，各设计管段的设计流量是按该管段的起点，即上游管段终点的设计降雨历时（集水时间）进行计算的。也就是在计算各设计管段的暴雨强度时，用的t2值应按上游各管段的管内雨水流行时间之和t2（Lv）求得。如管段12，是起始管段，故t2=0，将此值列入表3-4中第4项。（3） 根据确定的设计参数、求单位面积径流量q0。q0=q=0.49 1820（1+0.91lgP）（t1+mt2+8.3）0.77=891.8（12+2t2+8.3）0.77 （L/（sha）q0为管内雨水流行时间t2的函数，只要知道各设计管段内雨水流行时间t2，即可求出该设计管段的单位面积径流量q0。如管段12的t2=0，代入上式得q0=891.8（12+8.3）0.77=87.80（L/（sha）。而管段34的t2=t2（23）+t2（23）=2.22+0.89=3.11min，代入q0=891.8（12+2t2+8.3）0.77=71.47（L/（sha）。将q0列入表3-4中第6项。（4） 用各设计管段的单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。如管段12的设计流量Q=87.801.30=114.14L/s，列入表3-4中第7项。（5） 在求得设计流量后，即可进行水力计算，求管径，管道坡度和流速。在查水力计算图或表时，Q、v、I、D 4个水力因素可以相互适当调整，使计算结果既要符合水力计算设计数据的规定，又应经济合理。由于此街区地面坡度较小，为不使管道埋深增加过多，管道坡度宜取小值。但所取坡度应能试管内水流速度不小于最小设计流速。计算采用钢筋混凝土圆管（满流，n=0.013）水力计算表。将确定的管径、坡度、流速各值列入表中第8、9、10项。第11项管道的输水能力Q，是指在水力计算中管段在确定的管径、坡度、流速的条件下，实际通过的流量。该值等于或略大于设计流量Q。（6） 根据设计管段的设计流速求本管段的管内雨水流行时间t2。例如管段12的管内雨水流行时间t2=L12v12=1200.960=2.22min。将该值列入表3-4中第4项。此值便是下一个管段23的t2值。（7） 管段长度乘以管道坡度得到该管段起点与终点之间的高差，即降落量。如管段12的降落量Il=0.003120=0.36m。列入表中第12项。（8） 根据冰冻线情况、雨水