给排水工程期末复习资料要点.doc

一、名词解释
1.比流量：在进行管网计算时，通过假定用水量均匀分布在全部干管上而算出的干管线单位长度的流量。
2. 水质标准：是指用水对象（包括饮用和工业用水等）所要求的各项水质参数应达到的指标和限制。
3.胶体稳定性：指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
4.异向絮凝：由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集。
5：均质滤料：是指沿整个滤层深度方向的任一横截面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。
6 径流系数：雨水径流量与降雨量的比值，其值大小受雨型，地形，地面覆盖等条件影响。
7 设计管段：在设计中采用的设计参数不变的管段叫设计管段，这些参数包括管径，坡度，流量，流速等。
8 管道衔接：指上游管段与下游管段的连接，管道衔接通常通过检查井。其衔接形式分为管顶平接与水面平接。
9 污水出路：污水的处置与利用途径，污水出路一般分为直接排放，处理后利用等。
10 雨量累积过程线：即自记雨量计过程线，主要反应一场雨随降雨时间雨量的累积增长过程。
11 总泵站：管网末端设置的泵站，通常设在污水厂前。
12 澄清池——主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。
13 最大设计充满度——在设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度，当h/D=1时称为满度。
14 最小覆土深——指管道外壁顶部到地面的距离。
15 折点加氯——从折点加氯的曲线看，到达峰点H时，余氯最高，但这是化合性余氯而非自由性余氯，到达折点时，余氯最低。

二、填空
1.管网计算时应满足的两个方程为 连续性方程 和能量方程 。
2. 江河固定式取水构筑物分为岸边式、河床式和斗槽式。
3. 生活饮用水的常规处理工艺流程为 混凝—沉淀—过滤—消毒 。
4. 质量传递机理可分为主流传递、分子扩散传递和紊流扩散传递。
5. 过滤过程中，当滤层截留大量杂质以致砂面以下某一深度处水头损失超过该处水深时，会出现 负水头 现象。
三、简答题
1、 环状网流量分配的步骤是什么？
答：
（1）按照管网的主要供水方向，先拟定每一段的水流方向，并选定整个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点；
（2）流量分配时，一般在环状网平行的干管线中分配大致相同的流量，因而采用相近或相同的管径，这样一条干管损坏，流量由其他干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多
（3相互平行的干管之间的连接管，平时流量一般不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，不必分配过大的流量。
（4）多水源管网，可从不同水源节点开始分配，位于分界线上各节点流量，由几个水源同时供给。各水源供水范围的节点流量总和加上分界线上由该水源供应的节点流量，应等于该水源的供水量。
环状网流量分配后，即可得出各管段的计算流量，由此流量即可确定管径。
2、什么叫混凝？混凝的作用机理是什么？混凝剂的基本要求是什么？
答:
混凝就是把水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。
作用机理：电性中和、吸附架桥、卷扫作用
基本要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉。
3、什么叫自由沉淀？什么叫拥挤沉淀？理想沉淀池的假设条件是什么？
答:
颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，叫自由沉淀。
当大量颗粒在有限的水中下沉时，被排挤的水便有一定的速度，使颗粒所受到的摩擦阻力有所增加，颗粒处于互相干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
条件：
（1）、颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程中颗粒之间互不干扰，不在凝聚和破碎，颗粒的大小、形状和密度不变，因此颗粒沉速始终不变。
（2）、水流沿着水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等。在流动过程中，流速始终不变。
（3）、颗粒沉到池底即认为已被去除。
4、何为负水头现象？负水头有何破坏作用？避免出现负水头的方法？
答:
在过滤过程中，滤层截留了大量的杂质以至砂面以下某一深度处的水头损失，超过该处水深时，便出现了负水头现象。
负水头会导致溶解于水中的气体释放出来形成气囊。气囊对过滤有破坏作用：一是减少有效过滤面积，使过滤时的水头损失及滤速增加，严重时会破坏滤后水质；二是气囊会穿透滤层上升，有可能将部分细滤料或轻质滤料带出，破坏滤层结构，反洗时，气囊更易将滤料带出滤池。
解决方法：（1）增加砂层上的水深；（2）滤池出口位置等于或高于滤层表面。
5、简述饮用水消毒常用的方法及其优缺点?
答：
（1）加氯消毒
优点：消毒效果较好，能有效降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物含量，还能提高混凝效果。
缺点：会产生卤代物等致癌物质，威胁人体健康。
（2）二氧化氯消毒
优点：消毒能力比氯强，不会产生卤代物；其在管网中保持时间长；其消毒效果受pH值影响极小。
缺点：ClO2本身和副产物对人体血红细胞有损害；且制取成本较高。
（3）氯胺消毒
优点：当水中含有有机物和酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时大大减少三卤代烷产生的可能；能保持水中余氯较久。
缺点：氯胺消毒作用缓慢，杀菌能力较自由氯弱。
（4）漂白粉消毒
优点：与氯气相同。
缺点：易受光、热和潮气作用而分解使有效氯降低，不易贮存。
（5）次氯酸钠消毒
优点：其原理与氯气相同。
缺点：消毒效果不如氯强；易分解，不宜贮运。
（6）臭氧消毒
优点：不会产生三卤代烷，杀菌和氧化能力比氯强。
缺点：臭氧在水中不稳定，不具有持续杀菌的效果；可能产生毒性中间产物；成本较高。
6、什么是给水排水系统规划？规划工作的任务是什么？
答：给水排水系统规划是对水源、供水系统、排水系统的综合优化功能和工程布局进行的专项规划。
规划共做的任务是：1）确定给水排水系统的服务范围与建设规模；2）确定水资源综合利用与保护措施；3）确定系统的组成与体系结构；4）确定给水排水主要构筑物的位置；5）确定给水排水处理的工艺流程与水质保证措施；6）给水排水管网规划和干管布置与定线；7）确定废水的处置房案及其环境影响评价；8）给水排水工程规划的技术经济比较，包括经济、环境和社会效益分析。
7、什么是人均综合用水量和人均最高日综合用水量？一般数值范围是多少？
答：城市人口平均总用水量成为人均综合用水量。
8、什么是管网恒定流基本方程组？写出表达式。
答：给水管网的节点流量方程组与管段能量方程组，组成描述管网模型水力特性的恒定流基本方程组。即：

9、排水系统分为哪几种排水体制？各自的特点是什么？
答：排水系统主要有合流制和分流制两种。
小时
0~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~7
7~8
8~9
9~10
10~11
11~12
用水量（m3）
803
793
813
814
896
965
1304
1326
1282
1181
1205
1216
小时
12~13
13~14
14~15
15~16
16~17
17~18
18~19
19~20
20~21
21~22
22~23
23~24
用水量（m3）
1278
1219
1171
1172
1238
1269
1375
1320
1311
1195
995
859
将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道（渠）系统内排放的排水系统称为合流制排水系统。
将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上管道（渠）系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。
10、截流式合流制排水系统中，截流井上游管渠、下游截流管和溢流管设计水量计算公式各是什么？
答：截流井上游管渠

下游截流管道

溢流管道

11、由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？
答：高地水库供水给城市，按水源种类属于：表水给水系统；按供水方式属于：自流系统。
12、给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。
答：泵站、输水管渠、管网和调节构筑物等称为输配水系统，从给水系统整体来说，是投资最大的子系统。
以地表水为水源的给水系统，相应的工程设施为:取水构筑物，一级泵站,水处理构筑物，清水池，二级泵站，管网。
13、给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物，哪种情况下可省去一部分设施？
答：如果是地表水这些构筑物不可省去,但如果是地下水，一般可以省去水处理构筑物而只需加氯消毒，使给水系统大为简化。
14、什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？
答：给水系统,即用同一系统供应生活、生产和消防等用水。分质给水,可以是同一水源,经过不同的水处理过程和管网,将不同水质的水供给各类用户；也可以是不同水源,例如地表水经简单沉淀。分压给水,因水压要求不同而分系统给水,有同一泵站内的不同水泵分别供水到水压要求高的高压水网和水压要求低的低压管网,以节约能量消耗。目前应用最多的是同一给水系统。
15、水源对给水系统布置有哪些影响？
答：任何城市，都会因水源种类、水源距给水区的远近、水质条件的不同，影响到给水系统的布置。如果有丰富的地下水，则可在城市上游或就在给水区内开凿管井或大口井，井水经消毒后，有泵站加压送入管网，供用户使用。如水源处于适当的高程，能借重力输水。以地表水为水源时，一般从流经城市或工业区的河流上游取水。
16、工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？
答：工业给水，可分为循环和复用给水系统。循环用水一般用于工业冷却水，复用给水系统，是水源水先到某些车间，使用后或直间送到其他车间，或经冷却、沉淀等适当处理后,再使用。
17、工业用水量平衡图如何测定和绘制？水量平衡图起什么作用？
答：要作好水量平衡工作，并绘制水量平衡图，就须详细调查各车间的生产工艺、用水量及其变化规律、对水质和水压的要求、使用后的水量损耗和水温的变化等情况，在此基础上，找出节约用水的可能性，并订出合理用水和减少排污水量的计划。平衡就是冷却用水量和损耗用水量、循环用水量补水量以及排水量之间保持平衡，目的是为了达到合理用水，可采取的途径或改革生产工艺,减少耗水量,或是提高重复利用率，增大回用水量,以减少排水量,工业用水量大,节约用水的潜力也大。
18、设计城市给说系统时应考虑哪些用水量？
答：设计城市给水系统应考虑水量有：
1)、综合生活用水,包括居民生活用水和工作人员生活用水；
2)、工业企业生产用水和工作人员生活用水；
3)、消防用水；
4)、浇洒道路和绿地用水；
5)、未预计水量及管网漏失水量。
19、居民区生活用水量定额是按哪些条件制定的？
答用水定额是指设计年限内达到的用水水平,因此须从城市规划、工业企业生产情况、居民生活条件和气候条件等方面,结合现状用水调查资料分析, 进行远近期水量预测。居民生活用水定额和综合用水定额,应根据当地国民经济和社会发展规划和水资源充沛程度,在现有用水定额基础上,结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。
20、影响生活用水量的主要因素有哪些？
答：居民区生活用水量有城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率等因素确定。这些因素随城市规模的大小而变化。通常,住房条件较好、给水排水设备较完善、居民生活水平相对较高的大城市,生活用水量订额也较高。
21、城市大小和消防流量的关系如何？
答：消防用水只在火灾时使用,历时短暂，但在城市用水量中占有一定的比例,尤其是中小城市,所占比例甚大。消防用水量、水压和火灾延续时间等,应按照现形的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等执行。
22、怎样估计工业生产用水量？
答：工业用水量中包括冷却用水、空调用水、工艺过程用水以及清洗、绿化等其它用水,在一年中水量是有变化的。冷却用水主要用来冷却设备,带走多余热量,所以用水量受到水温和气候的影响,夏季多于冬季。
四、计算题
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９.５×10㎡,人口密度580人/10㎡,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=Q+Q+Q
Q1===18.525L/s
Q2=+=+=2.39+6.59=8.98L/s
Q3===44.08 L/s
Q=Q+Q+Q=18.525+8.98+44.08=72.59 L/s

2、某雨水管网平面布置如图所示，各汇水区域面积（hm2）及进水管渠点如图示，已知设计重现期P＝1a，暴雨强度公式：
i = 22 / (t+18.8)0.8 (mm/min)
经计算，径流系数 ψ＝0.6，地面集水时间t1＝10min，折减系数m＝2，各管长（m）与流速（m/s）为：L1~2＝150、L2~3＝180、L4~3＝250、L3~5＝250、
v1~2＝1.0、v2~3＝1.2、v4~3＝0.85、v3~5＝1.2。试计算各管段雨水设计流量。

（第2题图）
解：
管段1-2：
L/s
管段2-3：s = 2.5 min
L/s
管段4-3：
L/s
管段3-5：s = 5 min
s = 4.9 min
取min
L/s
3、位于一区的某城市，用水人口65万，求该城市最高日居民生活用水量和综合生活用水量。
解：最高日居民生活用水量：
Q1=qNf
=0.2×65×104×100%
=1.3×105m3
q——最高日生活用水量定额，m3/(d·人)，查表知；
N——设计年限内计划人口数；
F——自来水普及率，%；
综合生活用水量：
Q2=qN
=0.31×65×104
=2.015×105m3
q——综合生活用水定额，查表知；
N——设计年限内计划人口数；
4、写出消防时的二级泵站扬程计算式（按下列图）。
解：二级泵站扬程计算公式为：
H’P=h’s+Zc+Hc+hn+hc+h’c
5、某城市24h用水量（m3/h）如下表所示，求一级泵房24h均匀抽水时所需的清水池调节容积。总用水量112276 m3/h。
时间
0—1
1—2
2—3
3—4
4—5
5—6
6—7
7—8
8—9
9—10
10—11
11—12
用水量（℅）
1900
1800
1787
1700
1800
1910
3200
5100
5650
6000
6210
6300
时间
12—13
13—14
14—15
15—16
16—17
17—18
18—19
19—20
20—21
21—22
22—23
23—24
用水量（℅）
6500
6460
6430
6500
6700
7119
9000
8690
5220
2200
2100
2000
6、某城市最高日用水量为15万m3/d，用水量变化曲线参照图如下，求最高日最高时、平均时、一级和二级泵站的设计流量（m3/s）

解：最高日最高时的流量：
Q1=15×104×6%
=9000m3
平均时的流量：
Q2=15×104/24
=6250m3
一级泵站的设计流量：
QI=a×Qd/T
=(1.10×15×104)/24
=6875m3/h
二级泵站的设计流量：
（1）不设水塔时：
Q=Q1
=9000m3/h
7、如图5—13所示管网，求管段数、节点数和环数之间的关系。

解：对于环状管网，管段数P，节点数J和环数L之间存在下列关系：
P=J+L-1
在上图中，P为20，J为15，L为6，所以有：
20=15+6-1
8、在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0.85min-1求细菌被灭活99.5℅时，所需消毒时间为多少分钟？
提示：由一级反应方程式可得：
lgCA = lgCA0 – 0.4343kt
而CA =(1-99.5%) CAO，k=0.85min-1
得t =（lgCA0 - lgCA）/0.4343k=6.23(min)
9、设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应，进水和出水中I 浓度之比为C0/Ce=10，且属于一级反应，k=2h-1水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？（注：C0—进水中i初始浓度；Ce—出水中i浓度）
提示：1)由CSTR一级反应方程式可得：
t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h
2) 由PF一级反应方程式可得：
t=(㏑C0-㏑Ce)/k=1.15h