2025年給排水工程師考試練習(xí)題及答案《專業(yè)案例》一、給水系統(tǒng)案例【案例1】某濱海城市新區(qū)規(guī)劃人口30萬(wàn)人，最高日綜合生活用水定額取220L/(人·d)，工業(yè)用水量按生活用水量的45%計(jì)，澆灑道路與綠化用水量按生活用水量的12%計(jì)，管網(wǎng)漏損率取10%，未預(yù)見水量按上述各項(xiàng)之和的8%計(jì)。新區(qū)由一座水廠統(tǒng)一供水，水廠自用水量按5%計(jì)。水廠采用岸邊式取水，原水輸水管長(zhǎng)6.2km，采用2根DN1200鋼管并聯(lián)，鋼管粗糙系數(shù)n=0.012。取水口水位變幅：設(shè)計(jì)最低水位0.50m、設(shè)計(jì)最高水位3.80m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)），水廠絮凝池水面標(biāo)高12.30m。若要求事故保證率90%，核算該原水輸水管能否滿足最高日平均時(shí)流量要求，并計(jì)算設(shè)計(jì)最低水位時(shí)原水輸水管的總水頭損失。答案：1.最高日綜合生活用水Q1=300000×0.22=66000m3/d2.工業(yè)用水Q2=0.45×66000=29700m3/d3.澆灑綠化Q3=0.12×66000=7920m3/d4.小計(jì)Q4=66000+29700+7920=103620m3/d5.漏損Q5=0.10×103620=10362m3/d6.未預(yù)見Q6=0.08×(103620+10362)=9118.6m3/d7.水廠供水規(guī)模Q7=103620+10362+9118.6=123100.6m3/d≈123100m3/d8.自用水量Q8=0.05×123100=6155m3/d9.取水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模Q9=123100+6155=129255m3/d=1.496m3/s10.平均時(shí)流量Qm=129255/24=5385.6m3/h=1.496m3/s11.事故保證率90%，即單管通過(guò)90%Qm=0.9×1.496=1.346m3/s12.DN1200鋼管，n=0.012，水力坡降i用曼寧公式：i=(n2v2)/R^(4/3)，v=4Q/(πD2)=4×1.346/(π×1.22)=1.19m/sR=D/4=0.3mi=(0.0122×1.192)/0.3^(4/3)=0.0019713.單管水頭損失hf=iL=0.00197×6200=12.2m14.設(shè)計(jì)最低水位0.50m至絮凝池水面12.30m，靜揚(yáng)程11.80m，總揚(yáng)程需求=11.80+12.2=24.0m15.結(jié)論：?jiǎn)喂苁鹿柿髁肯驴偹^損失12.2m，泵揚(yáng)程24.0m富余充足，原水輸水管滿足要求。解析：本題考核城市最高日用水量組成、未預(yù)見及漏損疊加順序、水廠自用水疊加節(jié)點(diǎn)、曼寧公式在鋼管輸水中的應(yīng)用及事故保證率核算邏輯。易錯(cuò)點(diǎn)在于未預(yù)見水量以“前三項(xiàng)+漏損”為基數(shù)，而非直接以生活水量為基數(shù)；事故核算時(shí)流量取90%平均時(shí)流量而非最大時(shí)流量，符合《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB500132018第4.0.5條?！景咐?】某山地城市地形高差86m，擬采用重力輸水。水源水位標(biāo)高385m，水廠進(jìn)水井水位標(biāo)高299m，輸水距離13.8km，設(shè)計(jì)規(guī)模8.5萬(wàn)m3/d，日變化系數(shù)1.2，時(shí)變化系數(shù)1.4。若采用球墨鑄鐵管（n=0.011），要求輸水流量在最大日最大時(shí)工況下管道富余水頭不低于5m，試確定最小管徑，并校核該管徑在發(fā)生一根管段爆裂事故時(shí)（視為突然擴(kuò)大，局部水頭損失系數(shù)ζ=1.0，爆裂口處流速折減50%）是否仍能保證5m富余水頭。答案：1.最大日最大時(shí)流量Qh=85000×1.2×1.4/24=5950m3/h=1.653m3/s2.可用水頭H0=385?299=86m，要求富余5m，則允許水頭損失hf≤81m3.設(shè)管徑為D，曼寧公式：hf=(n2LQ2)/(0.0496D^(16/3))4.代入hf=81m，n=0.011，L=13800m，Q=1.653m3/s，解得D≥0.792m5.取標(biāo)準(zhǔn)球墨鑄鐵管DN800（內(nèi)徑0.804m），校核：v=4Q/(πD2)=4×1.653/(π×0.8042)=3.26m/sR=0.804/4=0.201mi=(0.0112×3.262)/0.201^(4/3)=0.00585hf=0.00585×13800=80.7m<81m，滿足。6.事故工況：爆裂口下游流量減半Q′=0.826m3/s，上游流速v=3.26m/s，下游流速v′=1.63m/s局部水頭損失hj=ζ(v?v′)2/(2g)=1.0×(3.26?1.63)2/(2×9.81)=0.136m總水頭損失hf′=80.7×(0.5)2+0.136=20.3+0.136=20.4m富余水頭=86?20.4?299=?233.4m（概念錯(cuò)誤，應(yīng)重新核算）正確算法：事故后整條管道流量下降為0.826m3/s，沿程損失按新流量計(jì)算：i′=i×(Q′/Q)2=0.00585×0.25=0.00146hf″=0.00146×13800=20.2m局部損失僅0.136m，總損失20.3m富余水頭=86?20.3=65.7m>>5m，故安全。解析：本題核心為重力輸水可用水頭固定，需通過(guò)曼寧公式反算最小管徑；事故工況流量折減后沿程損失大幅減小，局部損失占比極低，富余水頭反而增大，考生易誤用原流量損失直接折減?？己恕督o水排水管道工程》中“重力流事故校核”概念。二、排水系統(tǒng)案例【案例3】某江南城市舊城區(qū)合流制暗渠斷面尺寸2.2m×2.2m，粗糙系數(shù)n=0.014，底坡i=0.0008，服務(wù)面積280hm2，綜合徑流系數(shù)ψ=0.65。當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式q=2000(1+0.85lgP)/(t+10)^0.76(L/(s·hm2))，式中t為降雨歷時(shí)(min)，P為重現(xiàn)期(a)。若要求校核該暗渠在P=3a、t=60min時(shí)是否滿足設(shè)計(jì)排水能力，并計(jì)算該工況下暗渠上游允許的最大起調(diào)水位（暗渠出口受河道頂托，出口水位4.20m，暗渠起點(diǎn)渠底標(biāo)高6.50m，終點(diǎn)渠底標(biāo)高4.80m）。答案：1.暴雨強(qiáng)度q=2000(1+0.85lg3)/(60+10)^0.76=2000×1.405/70^0.76=2000×1.405/21.9=128.3L/(s·hm2)2.設(shè)計(jì)流量Q=ψqF=0.65×128.3×280=23324L/s=23.3m3/s3.暗渠水力計(jì)算：矩形斷面，面積A=2.2×2.2=4.84m2，濕周χ=2×(2.2+2.2)=8.8m水力半徑R=A/χ=0.55m曼寧公式v=(1/n)R^(2/3)i^(1/2)=(1/0.014)×0.55^(2/3)×0.0008^(1/2)=1.16m/s過(guò)流能力Qc=Av=4.84×1.16=5.61m3/s<<23.3m3/s，遠(yuǎn)不滿足。4.結(jié)論：暗渠過(guò)流能力僅5.61m3/s，而3年一遇60min降雨所需23.3m3/s，故需增設(shè)截流或調(diào)蓄設(shè)施。5.最大起調(diào)水位計(jì)算：出口頂托水位4.20m，暗渠終點(diǎn)渠底4.80m，則出口處水深h2=4.20?4.80=?0.60m（低于渠底，自由出流）實(shí)際出口為自由出流，臨界水深hk=(q2/g)^(1/3)，q=Qc/渠寬=5.61/2.2=2.55m2/shk=(2.552/9.81)^(1/3)=0.87m上游水深h1由能量方程：h1+iL=h2+hf+hvL=(6.50?4.80)/0.0008=2125mhf≈(v2n2L)/R^(4/3)=0.20mhv=v2/(2g)=0.07mh1+0=0.87+0.20+0.07=1.14m上游水位=6.50+1.14=7.64m允許最大起調(diào)水位7.64m（相對(duì)1985基準(zhǔn)）。解析：合流制暗渠校核需先算暴雨流量，再用曼寧求能力，二者差距大說(shuō)明需改造；能量方程計(jì)算上游水位時(shí)，出口自由出流需用臨界水深，考生易誤用出口頂托水位直接作下游水深?！景咐?】某污水處理廠初沉池后擬建深床濾池，設(shè)計(jì)規(guī)模6萬(wàn)m3/d，變化系數(shù)1.3，濾池分為6格，每格面積45m2，石英砂均質(zhì)濾料，有效粒徑d10=0.95mm，不均勻系數(shù)K80=1.35，濾速v=6m/h，反沖洗采用氣水聯(lián)合：氣沖強(qiáng)度15L/(m2·s)，水沖強(qiáng)度4L/(m2·s)，沖洗歷時(shí)t=8min。若配水系統(tǒng)采用長(zhǎng)柄濾頭，每格設(shè)濾頭2800個(gè)，濾頭局部阻力系數(shù)ζ=1.8，配水干管流速1.2m/s，支管流速2.0m/s，核算沖洗時(shí)配水系統(tǒng)是否滿足《濾池設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的不均勻度小于5%。答案：1.沖洗流量：氣Qa=15×45=675L/s=0.675m3/s水Qw=4×45=180L/s=0.180m3/s2.濾頭平均流量：q=(Qw/2800)×1000=64.3mL/(s·個(gè))3.濾頭局部水頭損失hj=ζv2/(2g)，先求濾頭出口流速：每個(gè)濾頭孔口面積A0≈π×0.0152/4=1.77×10??m2v=q/A0=0.0643/1.77×10??=3.63m/shj=1.8×3.632/(2×9.81)=1.21m4.配水干管水頭損失hg=λ(L/D)v2/(2g)，干管DN800，L=12m，λ≈0.02hg=0.02×(12/0.8)×1.22/(2×9.81)=0.022m5.支管水頭損失hb同理可算得0.038m6.配水系統(tǒng)總水頭損失H=hg+hb+hj=1.27m7.不均勻度公式：δ=(qmax?qmin)/qmean≈√(2gH)/ζ×(Δv/v)規(guī)范要求δ<5%，經(jīng)計(jì)算δ=3.8%<5%，滿足。解析：深床濾池沖洗配水均勻性取決于濾頭阻力遠(yuǎn)大于干、支管阻力，本題濾頭損失1.21m，占比95%，故不均勻度低?？忌缀雎詾V頭出口流速需按實(shí)際孔口面積計(jì)算，而非濾頭柄部流速。三、建筑給水排水案例【案例5】某超高層酒店，地下3層，地上48層，屋面標(biāo)高+198.00m，地下室生活水箱最低水位?9.50m，市政供水壓力0.25MPa（可直供至地下1層，標(biāo)高?3.50m）。酒店客房層分為3個(gè)區(qū)：低區(qū)4～15層，高區(qū)16～30層，超高區(qū)31～48層。低區(qū)采用變頻調(diào)速泵直接供水，高區(qū)采用屋頂水箱+減壓閥聯(lián)合供水，超高區(qū)采用屋頂水箱+變頻泵串聯(lián)供水?？头啃l(wèi)生器具當(dāng)量總數(shù)：低區(qū)1200、高區(qū)1400、超高區(qū)1600。若超高區(qū)最不利點(diǎn)（48層客房淋浴器）要求最低工作壓力0.15MPa，管路總水頭損失（含沿程+局部）按0.18MPa計(jì)，屋頂水箱最高水位+195.50m，試計(jì)算超高區(qū)變頻泵最小揚(yáng)程，并校核屋頂水箱有效容積是否滿足《建規(guī)》要求。答案：1.最不利點(diǎn)標(biāo)高：48層樓面+198.00?(48?31)×3.6=198?61.2=136.8m，淋浴器安裝高度+1.0m，即137.8m2.屋頂水箱最高水位195.50m，則靜揚(yáng)程Hst=195.5?137.8=57.7m=0.577MPa3.泵需克服管路損失0.18MPa，淋浴器要求0.15MPa，合計(jì)0.33MPa4.屋頂水箱可提供0.577MPa>0.33MPa，故變頻泵只需維持屋頂水箱水位，無(wú)需額外揚(yáng)程，最小揚(yáng)程取0MPa（概念泵，僅作補(bǔ)水）。5.屋頂水箱有效容積：按高區(qū)+超高區(qū)合計(jì)當(dāng)量3000，規(guī)范取50%同時(shí)使用，q=0.2α√N(yùn)g=0.2×2.5×√3000=27.4L/s，用水時(shí)間10min，V=27.4×10×60/1000=16.4m36.實(shí)際屋頂水箱分格，每格不小于20m3，滿足。解析：超高層串聯(lián)供水需區(qū)分“傳輸泵”與“末端泵”，屋頂水箱水位若已高于最不利點(diǎn)所需壓力，則末端泵僅作循環(huán)穩(wěn)壓，揚(yáng)程可為零，考生易誤將管路損失重復(fù)加在泵揚(yáng)程上。【案例6】該酒店地下一層設(shè)有集中生活熱水系統(tǒng)，采用半容積式水加熱器，熱源為95℃/70℃高溫水，熱水供水溫度60℃，回水溫度50℃。設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量Qh=1.2MW，換熱器傳熱系數(shù)K=1200W/(m2·K)，熱媒與被加熱水對(duì)數(shù)平均溫差ΔTlm=28.5℃，換熱器傳熱效率η=0.8，試計(jì)算所需換熱面積，并確定系統(tǒng)膨脹水箱有效容積（系統(tǒng)總水容量估算3.5m3）。答案：1.換熱面積F=Qh/(KΔTlmη)=1.2×10?/(1200×28.5×0.8)=43.9m2，取45m22.膨脹水箱容積：系統(tǒng)水溫升Δt=60?20=40K，水的體積膨脹系數(shù)α≈0.0006/K膨脹量Vexp=αΔtVsys=0.0006×40×3.5=0.084m3規(guī)范取20%富余，V=1.2×0.084=0.10m3，取0.12m3解析：半容積式換熱器面積計(jì)算需用對(duì)數(shù)平均溫差，膨脹水箱容積易忽略水溫基準(zhǔn)（20℃），直接按60℃計(jì)算導(dǎo)致偏大。四、工業(yè)廢水案例【案例7】某印染園區(qū)廢水處理站規(guī)模1.8萬(wàn)m3/d，COD=1800mg/L，BOD5=450mg/L，色度800倍，pH=9.5，水溫45℃。采用“調(diào)節(jié)池→水解酸化→好氧MBR→臭氧催化氧化→回用”工藝。若要求最終出水COD≤50mg/L，色度≤10倍，試計(jì)算臭氧催化氧化單元所需臭氧投加量（按COD去除1mg/L需臭氧1.8mg，色度每倍需臭氧0.5mg，安全系數(shù)1.2），并校核MBR產(chǎn)水率能否達(dá)到85%（膜通量取25L/(m2·h)，運(yùn)行24h，離線清洗占2h）。答案：1.臭氧催化氧化進(jìn)水COD按MBR出水120mg/L計(jì)，需去除70mg/L色度由200倍降至10倍，去除190倍2.臭氧理論投加量：COD部分=70×1.8=126mg/L色度部分=190×0.5=95mg/L合計(jì)221mg/L3.實(shí)際投加量=221×1.2=265mg/L日投加量=18000×265/1000=4770kgO?/d=199kgO?/h4.MBR運(yùn)行時(shí)間22h，所需膜面積A=18000×1000/(25×22)=32727m2產(chǎn)水率=實(shí)際產(chǎn)水/進(jìn)水=18000×0.85=15300m3/d，與規(guī)模一致，滿足。解析：臭氧投加量需分別計(jì)算COD與色度貢獻(xiàn)，疊加后取安全系數(shù)；MBR產(chǎn)水率校核需扣除清洗時(shí)間，考生易直接用24h計(jì)算導(dǎo)致面積偏小。五、綜合管網(wǎng)案例【案例8】某平原城市新建一條污水壓力管，輸送旱流污水+截流雨水，設(shè)計(jì)流量260L/s，管線長(zhǎng)9.6km，要求終點(diǎn)自由水頭20m，起點(diǎn)泵站吸水池最低水位2.10m