注册公用设备工程师考试复习讲义

注册公用设备工程师《给水排水》执业资格考试《排水工程》专业辅导课程《排水工程》专业辅导课程授课教师：朱文亭工作单位：天津大学环境科学与工程学院联系电话：[phone]E-mail：[e-mail]授课教材：《全国勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业考试大纲》《全国勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业考试复习教材》考题类型及难点分析题量比重：排水工程（30％）考试方式：开卷题型组成：（四选一）概念题（含综合概念题）案例分析题（含计算题、连锁计算题）难点分析：题量大，覆盖面广，未划定考试范围内容多，知识交错，需要重温复习的内容多课程讲授内容和方法根据考试大纲和复习教材，系统讲授《排水工程》的基本原理和主要概念结合授课内容，指出需要掌握的基本概念和设计计算方法参照样题，结合课程内容，指出可能出现的问题，探讨答题方法和技巧互动交流，重点总结，拾遗补缺，融汇贯通应考答题的基本技巧看清题意，准确理解题目的考核内容；利用掌握的正确概念和计算方法验证、选择答案；采用排除法，剔除错误答案；答案不是非常确定时，借助教材和规范（迅速、准确），进行验证、选择。控制答题时间，不要依赖开卷资料；先易后难，确保基本分，不要空白。第1章排水系统概论排水工程的基本任务和主要内容城市污水的组成与最终出路排水系统的体制及其选择排水系统的组成与布置形式排水系统的规划设计原则排水系统的基建程序和设计阶段排水工程的基本任务和主要内容排水工程的基本任务：保护生态环境免受污染污水的无害化和资源化保障工农业生产的发展和人民的健康与正常生活排水工程的主要内容：收集各种污水并及时将其输送至适当地点将污水妥善处理后排放或再利用城市污水的组成与最终出路城市污水的组成：生活污水（人们生活中用过的水）工业废水（工业生产中排出的废水）大气降水（雨、雪、冰雹、霜、露）城市污水的最终出路：排放水体灌溉农田重复使用排水系统的体制及其选择排水系统的体制：【雨水，污水（生活、生产）】分流制排水系统（新建城区，工业企业）完全分流制排水系统不完全分流制排水系统合流制排水系统（截流式合流制排水系统）排水体制的选择：环境保护要求经济造价分析维护管理费用城市排水系统的组成城市污水排水系统1.室内污水管道系统及设备2.室外排水管道系统3.污水泵站及压力管道4.城市污水处理厂5.出水口及事故排出口城市雨水排水系统：1.建筑物的雨水管道系统和设备2.居住小区或工厂雨水管渠系统3.街道雨水管渠系统4.排洪沟5.出水口城市排水系统的总平面布置城市排水系统总平面布置的任务：确定干管、主干管的走向确定污水处理厂和出水口的位置城市排水系统总平面布置的原则：管网密度合适，管道工程量小，水流畅通充分利用地形地势，顺坡排水，避免提升地形起伏较大的地区，采用高、低区系统分离尽量减少中途加压泵站的个数截流干管的布置要使全区污水管道能便捷、直接地接入城市排水系统的总平面布置城市排水系统总平面布置的常见形式：（教材图）a)直流正交式（适用于雨水）b)正交截留式（合流制）c)平行式（排水坡度过大、减小流速、避免冲刷）d)高低分区式（地形起伏过大，减少提升能耗）e)辐射分散式（城区大、中心地势高、出路分散）f)环绕式（中小城市、排水出路集中）第2章污水管道系统的设计1.设计基础数据的收集2.污水管道系统的平面布置3.污水管道设计流量计算和水力计算4.污水管道衔接的原则和方式的确定5.污水管道在街道上位置的确定6.绘制污水管道系统平面图和纵剖面图污水设计流量的计算污水设计流量：生活污水量＋工业废水量＋（地下水渗入量）最大日最大时（高日高时）污水流量流量单位－L/S（升/秒）污水量变化系数：KzKK日时高日高日高时高日高时＝＝均日高日均时均日均时污水设计流量的计算污水量设计标准：居住区生活污水量标准：居民排水定额为居民生活用水定额的80－90％地域、生活习惯、生活水平、给排水系统完善程度工业企业生活污水和淋浴污水量标准工业废水量标准（单位产品排水定额）污水设计流量的基本计算公式：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水力计算污水管道中的水流特征：重力、非满管流流量、流速、水流状态不断变化（明渠非稳定、非均匀流）为简化计算，设计管段内采用稳定均匀流公式进行计算污水管道按不满流设计的原因：为未预见水量的增长留有余地，避免污水外溢；利于管道通风，排除有害气体；便于管道的疏通和维护管理。污水管道的水力计算污水管道水力计算的基本公式:21321QAvACRIARIn32Q-流量，m/s；A-过水断面面积，m；v-流速，m/s；R-水力半径，m；I-水力坡度；C-流速系数或称谢才系数；n-管壁粗糙系数，（表2－2－7）污水管道的水力计算污水管道水力计算的设计规定：管壁粗糙系数（n）－表2－2－7设计充满度（h/D）（0.55－0.75）——表2－2－8最小设计流速（vm）（管道:0.6m/s，明渠:0.4m/s）最大设计流速（vx）（金属管道:10m/s，非金属:5m/s）最小设计坡度（I）（街区内：0.004，街道下：0.003）最小管径（街区内：200mm，街道下：300mm）最大允许埋深（干燥土壤：7－8m）最小覆土厚度（冰冻，动荷载，支管衔接）——P252污水管道的水力计算覆土厚度：管道外壁顶部到地面的距离埋设深度：管道内壁底部到地面的距离覆土厚度埋设深度管道地面污水管道的水力计算污水管道水力计算的目的：根据设计流量，确定管道断面尺寸和敷设坡度，并在满足设计规范的前提下，对设计参数进行经济优化。污水管道水力计算的原则：充分利用地面坡度，减小埋深和造价；控制设计流速，避免管道淤积和冲刷；控制设计充满度在规定范围内。污水管道的水力计算污水管道水力计算的方法（图表法）：1.根据所选管材，使用相应粗糙系数(n)的水力计算图表；2.根据设计流量（Q），初步确定管径（D）；3.使用相应管径（D）的水力计算图表进行水力计算；4.设定1个未知参数（I，v，h/D），求定另外2个：坡度（I）控制法——尽量采用最小设计坡度，减小埋深；流速（v）控制法——流速逐段增大，参照上段流速；充满度（h/D）控制法——尽量采用最大允许充满度，以降低工程造价。污水管道系统的设计管道定线和平面布置：任务：在总平面图上确定污水管道的位置和走向，主干管干管支管原则：管线短，埋深小，自流排水考虑因素：地形：充分利用地形，顺坡排水，干管正交布置污水厂和排水口位置：主干管走向排水体制：雨、污水管道的平面、高程配合水文地质条件：地下水位，地下障碍物道路和交通条件：道路宽度40m，可平行敷设两条管道集中排水点：工厂和大型建筑，干管起点污水管道系统的设计控制点标高和泵站设置：控制点（最不利点）：对管道系统埋深起控制作用的地点离出水口最远的管道起点；大埋深支管接入点或低洼地区管道起点；大埋深的工厂排水口。污水泵站：（根据位置和功能分类）中途泵站；局部泵站；终点泵站。污水管道系统的设计设计管段及设计流量的确定：设计管段的划分:流量、管径、坡度不变的直线管段设计管段的设计流量：本段流量(q1)：沿线街坊，起点进入转输流量(q2)：上游、旁侧管段集中流量(q3)：工厂，大型建筑hapdLnhasLqKhaFpnKFKqFqzzz/././360024001人口密度，人—人生活污水定额，—比流量，—生活污水量总变化系数—，设计管段街坊服务面积—本段流量计算公式：污水管道系统的设计污水管道的衔接：衔接方法：检查井管径、坡度、高程、方向发生变化和一定距离处衔接原则：经济、技术比较尽可能减小埋深，降低造价避免上游管段中形成回水而造成淤积水面和管底标高，下游不能高于上游衔接方式：水面平接：可减小埋深，易形成回水管顶平接：不产生回水，埋深增加快跌水连接：高差过大时采用污水管道系统的设计污水管道在街道上的位置：污水管道的特点：输送污水，重力流，易渗漏管径大，埋深大连接支管和附属构筑物多污水管道的定位原则：保证安全：礼让关系，最小净距方便用户接管便于维护、清通污水管道系统的设计污水管道系统的设计步骤：1.总平面设计（管网定线，街区编号，街区面积）2.干、支管线的平面设计（管线定位，设计管段）3.确定设计标准（设计人口，排水定额）4.计算设计流量（总变化系数，管段流量，集中流量，转输流量）5.管道水力计算（选定控制点，依次逐段计算）6.绘制管道系统平面图和纵剖面图第3章雨水管渠系统的设计1.确定当地暴雨强度公式和计算方法2.划分排水流域，进行雨水管渠定线3.划分设计管段，计算雨水设计流量4.进行雨水管渠的水力计算和高程计算，确定管渠的尺寸、坡度、标高及埋深5.绘制雨水管渠系统平面图和纵剖面图暴雨强度公式暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式nbtPcAq)()lg1(1671式中：q——设计暴雨强度，L/s.hat——降雨历时，minP——设计重现期，aA1,b,c,n——地方参数，根据统计方法计算确定雨量分析的几个要素降雨量（H）：mm，单位面积上的降雨体积降雨历时（t）：min，连续降雨的时间暴雨强度（q）：L/s.ha，单位时间内，单位面积上的降雨体积汇水面积（F）：ha，雨水管渠汇集雨水的面积暴雨强度的重现期（P）：a，等于或大于某特定值的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间根据当地实际情况，正确选择设计参数，才能做出经济合理的设计。雨水管渠设计流量的确定极限强度理论：当汇水面积上最远点的雨水流达集流点时，全面积产生汇流，雨水管道的设计流量最大；当降雨历时等于汇水面积上最远点的雨水流达集流点的集流时间时，雨水管道需要排除的雨水量最大。雨水设计流量计算公式：FqQ式中：Q——雨水设计流量，L/sΨ——径流系数，1的经验数值q——设计暴雨强度，L/s.haF——汇水面积，ha雨水管渠设计流量的确定径流系数Ψ的确定：加权平均法（按地面种类，表2－3－2）区域综合径流系数（市区：0.5－0.8，郊区：0.4－0.6）设计暴雨强度q的确定：设计重现期P：一般：1a，重要地段：2－5a集水时间（设计降雨历时）t：t=t1+mt2t1——地面集水时间，5－15mint2——管渠内流行时间，t2=∑L/60v(min)m——折减系数（暗管：m=2，明渠：m=1.2）雨水管渠设计流量的确定折减系数m值的含义：采用增长管道中流行时间的办法，达到适当折减设计流量、减小管道断面尺寸、降低工程投资的目的。引入折减系数m值的依据：雨水管渠中的水流并非一开始就达到设计状况，而是随着降雨历时的增长才能逐渐形成满流，管渠内实际的雨水流行时间大于设计计算的流行时间；整个管道系统并不是同一时间任何断面都处于满流状态，管道系统存在一定的调蓄能力。雨水管渠设计流量的确定一般情况雨水设计流量的计算：ACB1234)]([)(][)(][322113432112321121ttmttqFFFQtmttqFFQttqFQCBABAA雨水管渠设计流量的确定特殊情况雨水设计流量的确定：汇水面积呈畸形增长；汇水面积、地形坡度变化大；汇水面积中，各部分径流系数有显著差异。特殊情况时，管段的最大设计流量往往不是发生在全部面积参与径流时，而是发生在部分面积参与径流时，应根据具体情况分析，采用不同方法计算可能出现的最大设计流量。（P275，例题3－1）雨水管渠系统的设计管道定线和平面布置：任务：在总平面图上确定雨水管渠的位置和走向，主干管干管支管原则：管线短，及时，通畅主要