2025年川成都公用設(shè)備工程師考試(給水排水專(zhuān)業(yè)考試)題庫(kù)及答案一、專(zhuān)業(yè)知識(shí)題1.某城鎮(zhèn)新建給水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，原水濁度平均為150NTU，最大為300NTU。采用常規(guī)處理工藝（混凝-沉淀-過(guò)濾），設(shè)計(jì)中需確定混凝劑投加量。已知當(dāng)?shù)厮畯S相似水質(zhì)條件下，原水濁度100NTU時(shí)投加量為15mg/L，濁度200NTU時(shí)投加量為25mg/L。若采用線性插值法計(jì)算，該水廠設(shè)計(jì)平均濁度和最大濁度對(duì)應(yīng)的混凝劑投加量分別為多少？解析：線性插值法公式為：Y=Y?+(X-X?)(Y?-Y?)/(X?-X?)。平均濁度150NTU時(shí)，X?=100，Y?=15；X?=200，Y?=25。代入得：Y=15+(150-100)(25-15)/(200-100)=15+50×10/100=20mg/L。最大濁度300NTU時(shí)，需擴(kuò)展插值范圍。假設(shè)濁度200NTU對(duì)應(yīng)25mg/L，300NTU時(shí)投加量可按相同斜率推算（實(shí)際工程中需考慮混凝劑飽和投量，但題目未限制）：斜率為(25-15)/(200-100)=0.1，故300NTU時(shí)Y=25+(300-200)×0.1=35mg/L。答案：平均濁度150NTU對(duì)應(yīng)20mg/L，最大濁度300NTU對(duì)應(yīng)35mg/L。2.某居住小區(qū)排水系統(tǒng)采用雨污分流制，其中污水管道設(shè)計(jì)流量為300L/s，管道采用鋼筋混凝土管（n=0.013），設(shè)計(jì)坡度i=0.003，試確定滿(mǎn)足最小設(shè)計(jì)流速（0.6m/s）的最小管徑。（已知謝才公式C=R^(1/6)/n，水力半徑R=D/4，流量公式Q=A×v，A=πD2/4）解析：最小流速v=0.6m/s，Q=300L/s=0.3m3/s。由Q=A×v得A=Q/v=0.3/0.6=0.5m2。A=πD2/4=0.5→D2=0.5×4/π≈0.6366→D≈0.798m，取D=800mm。驗(yàn)證流速：R=D/4=0.8/4=0.2m，C=R^(1/6)/n=0.2^(1/6)/0.013≈0.724/0.013≈55.69。v=C√(Ri)=55.69×√(0.2×0.003)=55.69×√0.0006≈55.69×0.0245≈1.36m/s＞0.6m/s，滿(mǎn)足要求。若選D=700mm，A=π×0.72/4≈0.385m2，v=0.3/0.385≈0.78m/s（需用謝才公式精確計(jì)算）：R=0.7/4=0.175m，C=0.175^(1/6)/0.013≈0.707/0.013≈54.38，v=54.38×√(0.175×0.003)=54.38×√0.000525≈54.38×0.0229≈1.24m/s＞0.6m/s，但D=700mm時(shí)A=0.385m2，Q=A×v=0.385×1.24≈0.477m3/s＞0.3m3/s，實(shí)際設(shè)計(jì)流量小于管道輸水能力，雖流速滿(mǎn)足，但規(guī)范規(guī)定污水管最小管徑為d300mm（小區(qū)內(nèi)）或d500mm（干管），此處為小區(qū)污水管，最小管徑應(yīng)符合《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50014-2021中“居住小區(qū)內(nèi)污水管道最小管徑為300mm”的要求，但本題設(shè)計(jì)流量300L/s（0.3m3/s）遠(yuǎn)大于小口徑管道輸水能力（如d500mm管道在i=0.003時(shí)，最大流量約0.2m3/s），故實(shí)際最小管徑需滿(mǎn)足流量和流速要求，計(jì)算得D=800mm為合理選擇。答案：最小管徑為800mm。3.某建筑高度為50m的一類(lèi)高層公共建筑，設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)流量為40L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3h。若采用高位消防水箱穩(wěn)壓，水箱最低有效水位與最不利消火栓口的高差為10m，消火栓口動(dòng)壓要求不小于0.35MPa（未計(jì)入水頭損失），試問(wèn)是否需要設(shè)置增壓設(shè)施？（消火栓口所需壓力=靜水壓力+水頭損失，水頭損失按0.02MPa計(jì)，重力加速度g=9.8m/s2）解析：靜水壓力=ρgh=1000×9.8×10=98000Pa=0.098MPa≈0.1MPa。消火栓口所需壓力=靜水壓力+水頭損失=0.1+0.02=0.12MPa。規(guī)范要求一類(lèi)高層公共建筑消火栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.35MPa（《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014第7.4.12條）。0.12MPa＜0.35MPa，因此需要設(shè)置增壓設(shè)施（如穩(wěn)壓泵）以滿(mǎn)足動(dòng)壓要求。答案：需要設(shè)置增壓設(shè)施。4.某城鎮(zhèn)污水處理廠采用A2/O工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬(wàn)m3/d，進(jìn)水BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，TN=40mg/L，TP=5mg/L。要求出水BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。已知：BOD5污泥負(fù)荷Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS=3500mg/L，污泥回流比R=100%，混合液回流比r=200%。試計(jì)算曝氣池容積及剩余污泥量（忽略SS降解對(duì)污泥量的影響，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgVSS/kgBOD5，衰減系數(shù)Kd=0.05d?1，VSS/SS=0.8）。解析：（1）曝氣池容積V=Q×S0/(Ns×X)=50000×200/(0.15×3500)=50000×200/(525)=50000×0.3809≈19047.6m3（取19050m3）。（2）剩余污泥量ΔX=Y×Q×(S0-Se)-Kd×V×Xv。其中Se=10mg/L，Xv=MLSS×0.8=2800mg/L=2.8kg/m3。ΔX=0.6×50000×(200-10)/1000-0.05×19050×2.8=0.6×50000×0.19-0.05×53340=0.6×9500-2667=5700-2667=3033kgVSS/d。轉(zhuǎn)換為SS量：3033/0.8≈3791kgSS/d。答案：曝氣池容積約為19050m3，剩余污泥量約為3791kgSS/d。5.某城市給水管網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)A的設(shè)計(jì)流量為20L/s，節(jié)點(diǎn)B的設(shè)計(jì)流量為30L/s，兩節(jié)點(diǎn)之間由一條DN300（D=0.3m）的鑄鐵管連接，管長(zhǎng)1000m，粗糙系數(shù)n=0.012。已知節(jié)點(diǎn)A的水壓標(biāo)高為50m，節(jié)點(diǎn)B的地面標(biāo)高為48m，求節(jié)點(diǎn)B的水壓標(biāo)高（按海曾-威廉公式計(jì)算，C=130，公式：v=0.849C×R^0.63×i^0.54，R=D/4）。解析：（1）管段流量Q=20+30=50L/s=0.05m3/s。（2）流速v=Q/A=0.05/(π×0.32/4)=0.05/0.0707≈0.707m/s。（3）水力半徑R=D/4=0.3/4=0.075m。（4）由海曾-威廉公式v=0.849C×R^0.63×i^0.54，代入數(shù)據(jù)得：0.707=0.849×130×0.075^0.63×i^0.54計(jì)算0.075^0.63≈e^(0.63×ln0.075)≈e^(0.63×(-2.59))≈e^(-1.63)≈0.196則0.707=0.849×130×0.196×i^0.54≈0.849×25.444×i^0.54≈21.6×i^0.54i^0.54=0.707/21.6≈0.0327→i≈0.0327^(1/0.54)≈0.0327^1.85≈0.0015（取對(duì)數(shù)驗(yàn)證：ln0.0327≈-3.42，-3.42×1.85≈-6.33，e^-6.33≈0.0018，近似取i=0.0018）。（5）水頭損失h=i×L=0.0018×1000=1.8m。（6）節(jié)點(diǎn)B的水壓標(biāo)高=節(jié)點(diǎn)A水壓標(biāo)高-水頭損失-地形高差（A到B地面下降2m，水壓需補(bǔ)償?shù)匦尾睿?。?shí)際計(jì)算中，水壓標(biāo)高為節(jié)點(diǎn)A水壓標(biāo)高（50m）減去沿程水頭損失（1.8m），同時(shí)節(jié)點(diǎn)B地面標(biāo)高48m低于A的地面標(biāo)高（假設(shè)A地面標(biāo)高為H，則H-48=地形差，但題目未給A地面標(biāo)高，故直接按水壓線計(jì)算）：節(jié)點(diǎn)B水壓標(biāo)高=50-1.8=48.2m（需滿(mǎn)足節(jié)點(diǎn)B地面標(biāo)高48m，故48.2m≥48m，符合要求）。答案：節(jié)點(diǎn)B的水壓標(biāo)高約為48.2m。二、專(zhuān)業(yè)案例題1.某建筑生活給水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速泵組供水，設(shè)計(jì)秒流量為15L/s，系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需壓力為0.45MPa（從泵吸水口算起），泵組至最不利點(diǎn)的水頭損失為0.08MPa，水箱最低水位與泵吸水口高差為2m（水箱水位高于泵吸水口）。試確定泵組的設(shè)計(jì)揚(yáng)程（水的密度ρ=1000kg/m3，g=9.8m/s2）。解析：泵組設(shè)計(jì)揚(yáng)程需滿(mǎn)足最不利點(diǎn)壓力要求，計(jì)算公式為：H=H0+h+Δh。其中，H0為最不利點(diǎn)所需壓力（0.45MPa=45mH?O），h為水頭損失（0.08MPa=8mH?O），Δh為水箱水位與泵吸水口的高差（水箱高于泵，故Δh=2m，需減去，因水箱提供部分靜壓）。但需注意，變頻泵組的揚(yáng)程計(jì)算應(yīng)考慮系統(tǒng)靜壓。若水箱為高位水箱，其最低水位與泵吸水口的高差產(chǎn)生的靜壓為ρgh=1000×9.8×2=19600Pa=0.0196MPa≈0.02MPa，因此泵組需補(bǔ)充的壓力為最不利點(diǎn)壓力（0.45MPa）減去水箱提供的靜壓（0.02MPa），再加上水頭損失（0.08MPa）。H=0.45-0.02+0.08=0.51MPa=51mH?O。答案：泵組設(shè)計(jì)揚(yáng)程為0.51MPa（或51mH?O）。2.某城鎮(zhèn)雨水管渠設(shè)計(jì)，采用推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)流量，已知匯水面積F=2km2，徑流系數(shù)ψ=0.6，設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式為q=1670(1+0.8lgP)/(t+10)^0.7（q單位：L/(s·ha)，P=5a，t=t1+t2，t1=10min，t2=20min）。試計(jì)算設(shè)計(jì)流量Q。解析：（1）t=t1+t2=10+20=30min。（2）q=1670(1+0.8lg5)/(30+10)^0.7=1670(1+0.8×0.69897)/40^0.7≈1670×(1+0.559)/15.157≈1670×1.559/15.157≈2603.53/15.157≈171.7L/(s·ha)。（3）F=2km2=200ha。（4）Q=ψqF=0.6×171.7×200=0.6×34340=20604L/s=20.604m3/s。答案：設(shè)計(jì)流量約為20.6m3/s。3.某工業(yè)園區(qū)污水處理站處理電鍍廢水，廢水中含Cr(VI)濃度為50mg/L，采用硫酸亞鐵-石灰法還原沉淀處理。已知反應(yīng)式為：Cr?O72?+6Fe2?+14H?=2Cr3?+6Fe3?+7H?O，Cr3?+3OH?=Cr(OH)3↓（Ksp=6×10?31）。要求出水Cr(VI)≤0.5mg/L，試計(jì)算硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O，分子量278）的理論投加量（以Cr(VI)計(jì)，忽略Fe3?與OH?的沉淀反應(yīng)，Cr原子量52）。解析：（1）Cr(VI)去除量=50-0.5=49.5mg/L=0.0495g/L。（2）Cr?O72?中Cr為+6價(jià)，還原為Cr3?，每個(gè)Cr原子得3個(gè)電子，每個(gè)Cr?O72?分子含2個(gè)Cr原子，共得6個(gè)電子。Fe2?氧化為Fe3?，每個(gè)Fe2?失去1個(gè)電子，故1molCr?O72?需6molFe2?。（3）Cr(VI)以Cr計(jì)，需轉(zhuǎn)換為Cr?O72?的物質(zhì)的量。0.0495gCr的物質(zhì)的量=0.0495/52≈0.000952mol。每個(gè)Cr?O72?含2個(gè)Cr原子，故Cr?O72?的物質(zhì)的量=0.000952/2≈0.000476mol。（4）需Fe2?的物質(zhì)的量=6×0.000476≈0.002856mol。（5）FeSO4·7H2O的摩爾質(zhì)量278g/mol，故投加量=0.002856×278≈0.794g/L=794mg/L。答案：硫酸亞鐵理論投加量約為794mg/L。4.某居住建筑采用太陽(yáng)能-空氣源熱泵組合熱水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)日熱水用量為0.5m3（60℃），冷水溫度10℃，太陽(yáng)能集熱器提供的有效熱量為15000kJ/d，空氣源熱泵COP=3.5。計(jì)算熱泵需提供的熱量及耗電量（水的比熱容c=4.186kJ/(kg·℃)，水密度ρ=1000kg/m3）。解析：（1）熱水所需總熱量Q總=ρVcΔT=1000×0.5×4.186×(60-10)=500×4.186×50=104650kJ/d。（2）太陽(yáng)能提供Q太=15000kJ/d，故熱泵需提供Q熱=Q總-Q太=104650-15000=89650kJ/d。（3）熱泵耗電量W=Q熱/(COP×3600)=89650/(3.5×3600)≈89650/12600≈7.12kWh/d（注：1kWh=3600kJ）。答案：熱泵需提供熱量約89650kJ/d，耗電量約7.12kWh/d。5.某城市給水管網(wǎng)改造工程，原有DN600鋼管（糙率n=0.012），長(zhǎng)度1000m，現(xiàn)擬用PE管（糙率n=0.009）替代，要求輸水能力不變。計(jì)算PE管的最小管徑（按謝才-曼寧公式，Q=A×C×√(Ri)，C=R^(1/6)/n，R=D/4，假設(shè)i不變）。解析：原鋼管流量Q1=A1×C1×√(R1i)，新PE管流量Q2=A2×C2×√(R2i)，Q1=Q2→A1C1√R1=A2C2√R2。A=πD2/4，R=D/4，C=R^(1/6)/n=(D/4)^(1/6)/n。代入得：(πD12/4)×(D1/4)^(1/6)/n1×√(D1/4)=(πD22/4)×(D2/4)^(1/6)/n2×√(D2/4)約去π/4后：D12×(D1/4)^(1/6)×√(D1/4)/n1=D22×(D2/4)^(1/6)×√(D2/4)/n2化簡(jiǎn)指數(shù)：D12×D1^(1/6)×D1^(1/2)=D1^(2+1/6+1/2)=D1^(16/6)=D1^(8/3)；同理右邊為D2^(8/3)。常數(shù)項(xiàng)：(1/4)^(1/6)×√(1/4)=(1/4)^(1/6)×(1/2)=2^(-1/3)×2^(-1)=2^(-4/3)，兩邊相等可約去。故D1^(8/3)/n1=D2^(8/3)/n2→D2=D1×(n2/n1)^(3/8)。代入D1=0.6m，n1=0.012，n2=0.009：D2=0.6×(0.009/0.012)^(3/8)=0.6×(0.75)^(0.375)≈0.6×0.913≈0.548m，取DN500mm（0.5m）時(shí)需驗(yàn)證：原鋼管流量Q=(π×0.62/4)×(0.6/4)^(1/6)/0.