20252025年公用设备工程师给排水专业技术及理论知识考试题库与答案

20252025年公用设备工程师给排水专业技术及理论知识考试题库与答案1.某城市新建居住区，规划人口3.5万人，综合生活用水定额为200L/(人·d)，时变化系数Kh=1.5，未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的15%计。计算该居住区的最高日设计用水量（m³/d）和最大时设计用水量（m³/h）。答案：最高日用水量=规划人口×用水定额=35000×200=7,000,000L/d=7000m³/d。未预见及漏失水量=7000×15%=1050m³/d，故最高日设计用水量=7000+1050=8050m³/d。最大时设计用水量=（最高日用水量×Kh）/24=（8050×1.5）/24=12075/24≈503.125m³/h。2.某城镇给水管网采用树状布置，某管段长度L=800m，管径D=300mm，粗糙系数n=0.013，管段两端节点水压差为15m，求该管段的流量（m³/s）。（注：谢才公式C=(1/n)R^(1/6)，水力半径R=D/4，沿程水头损失公式h_f=λ(L/D)(v²/2g)，λ=8g/(C²)）答案：首先计算谢才系数C=(1/0.013)×(0.3/4)^(1/6)≈76.923×(0.075)^(0.1667)≈76.923×0.754≈57.96m^(1/2)/s。水力半径R=0.3/4=0.075m。流速v=√(2gh_fD/(λL))，而λ=8g/(C²)=8×9.81/(57.96²)≈78.48/3360≈0.02335。代入h_f=15m，L=800m，D=0.3m，得v=√(2×9.81×15×0.3/(0.02335×800))=√(88.29/18.68)≈√4.727≈2.174m/s。流量Q=πD²/4×v=0.785×0.3²×2.174≈0.785×0.09×2.174≈0.153m³/s。3.某污水处理厂采用A²/O工艺，设计流量Q=20000m³/d，进水BOD5=200mg/L，总氮TN=40mg/L，氨氮NH3-N=30mg/L，要求出水BOD5≤20mg/L，TN≤15mg/L，NH3-N≤5mg/L。已知厌氧池水力停留时间HRT=2h，缺氧池HRT=3h，好氧池HRT=6h，污泥龄θc=15d，MLSS=3500mg/L，污泥产率系数Y=0.6kgVSS/kgBOD5，衰减系数Kd=0.05d⁻¹。计算：（1）好氧池有效容积；（2）系统每日剩余污泥量（kgVSS/d）。答案：（1）好氧池有效容积V=Q×HRT=20000m³/d×(6h/24h)=5000m³。（2）剩余污泥量ΔX=Y×(S0-Se)×Q-Kd×V×MLVSS（假设MLVSS=0.7×MLSS=2450mg/L）。BOD5去除量S0-Se=200-20=180mg/L=0.18kg/m³。ΔX=0.6×0.18×20000-0.05×5000×2.45=2160-612.5=1547.5kgVSS/d。4.某建筑高度为50m的二类高层住宅，共16层，每层4户，每户卫生器具当量为6.0（其中坐便器3个，淋浴器3个，洗脸盆3个）。已知该建筑生活给水系统采用分区供水，低区（1-8层）由市政管网直接供水，高区（9-16层）采用变频泵-水箱联合供水，水箱调节容积按最高日用水量的15%计。市政管网供水压力为0.25MPa（1-8层所需水压为0.30MPa，9-16层所需水压为0.55MPa）。计算：（1）低区引入管设计秒流量；（2）高区水箱调节容积（m³）。（注：建筑给水设计秒流量公式qg=0.2×α×√Ng，α=1.02+0.0041×Ng，Ng为卫生器具给水当量总数）答案：（1）低区户数=8层×4户=32户，每户当量6.0，总当量Ng=32×6=192。α=1.02+0.0041×192≈1.02+0.787=1.807。qg=0.2×1.807×√192≈0.3614×13.856≈5.01L/s。（2）每户最高日用水量按《建筑给水排水设计标准》GB50015，二类高层住宅用水定额取200L/(人·d)，户均3.5人，则每户日用水量=3.5×200=700L=0.7m³，32户日用水量=32×0.7=22.4m³。高区户数=8层×4户=32户，同理高区日用水量=22.4m³。水箱调节容积=22.4×15%=3.36m³。5.某城市雨水管网设计中，采用暴雨强度公式q=167×(2.0+0.5lgP)/(t+8)^0.7（L/(s·ha)），设计重现期P=2a，地面集水时间t1=10min，管内流行时间t2=15min，径流系数ψ=0.6，汇水面积F=5ha。计算该管段的设计雨水流量（L/s）。答案：总降雨历时t=t1+t2=10+15=25min。代入公式q=167×(2.0+0.5lg2)/(25+8)^0.7≈167×(2.0+0.1505)/33^0.7≈167×2.1505/8.55≈359.13/8.55≈41.99L/(s·ha)。设计流量Q=ψ×q×F=0.6×41.99×5≈125.97L/s≈126L/s。6.某工业循环冷却水系统，设计循环水量Q=5000m³/h，浓缩倍数N=3.0，补充水含盐量S1=300mg/L，排污水含盐量S2=Ns1=900mg/L（假设蒸发损失E=0.1%×Q×ΔT，ΔT=10℃，风吹损失D=0.05%Q，渗漏损失L=0）。计算：（1）蒸发损失水量E（m³/h）；（2）补充水量M（m³/h）。答案：（1）E=0.1%×Q×ΔT=0.001×5000×10=50m³/h。（2）根据水量平衡：M=E+D+B（B为排污水量）。浓缩倍数N=(S2)/(S2-S1)=M/(M-E-D)（当L=0时）。已知N=3，则3=M/(M-50-0.0005×5000)=M/(M-52.5)，解得3(M-52.5)=M→2M=157.5→M=78.75m³/h。验证：B=M-E-D=78.75-50-2.5=26.25m³/h，S2=S1×(M/(M-E-D))=300×(78.75/26.25)=300×3=900mg/L，符合条件。7.某建筑设置湿式自动喷水灭火系统，危险等级为中危险级Ⅰ级，作用面积160m²，喷水强度6L/(min·m²)，最不利点处喷头工作压力0.10MPa，喷头流量系数K=80。计算：（1）系统设计流量（L/s）；（2）最不利点喷头流量（L/min）；（3）若配水支管上安装4个喷头，支管管径为DN40（流速限制≤5m/s），校核支管是否满足流速要求（支管长度忽略，局部水头损失按沿程的20%计，沿程水头损失公式h_f=0.0000107×(Q²/d^5)×L，d为mm，Q为L/s）。答案：（1）设计流量=作用面积×喷水强度=160×6=960L/min=16L/s。（2）喷头流量q=K√(10P)=80×√(10×0.10)=80×√1=80L/min。（3）4个喷头总流量=4×80=320L/min=5.333L/s。支管管径DN40，d=40mm，假设L=1m（长度不影响流速计算），流速v=4Q/(πd²)=4×5.333/(3.14×0.04²×1000)=21.332/(5.024)≈4.25m/s≤5m/s，满足要求。8.某城镇污水厂采用氧化沟工艺，设计流量Q=10000m³/d，进水BOD5=180mg/L，SS=200mg/L，出水BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，污泥回流比R=100%，混合液污泥浓度MLSS=4000mg/L，污泥指数SVI=120mL/g。计算：（1）曝气池污泥龄θc（d）；（2）二沉池表面负荷q（m³/(m²·h)）。（注：污泥龄θc=(VX)/(QwXr+(Q-Qw)Xe)，假设剩余污泥量QwXr=Y(S0-Se)Q-KdVX，Y=0.6，Kd=0.05d⁻¹，VX=MLSS×V，V=Q×HRT，HRT=18h）答案：（1）V=10000×(18/24)=7500m³。VX=4000×7500=30,000,000g=30,000kg。S0-Se=180-20=160mg/L=0.16kg/m³。剩余污泥量ΔX=0.6×0.16×10000-0.05×30000=9600-1500=8100kg/d。θc=VX/ΔX=30000/8100≈3.70d（此值偏低，实际氧化沟污泥龄一般5-15d，可能假设HRT过大或参数调整）。（2）二沉池设计流量=Q(1+R)=10000×2=20000m³/d=833.33m³/h。SVI=120mL/g，Xr=10^6/SVI=10^6/120≈8333mg/L=8.333kg/m³。二沉池表面积A=Q(1+R)/(q×24)，同时需满足固体负荷≤150kg/(m²·d)，固体负荷=(Q×X0+RQ×X)/(A)=(10000×0.2+10000×4.0)/A=42000/A≤150→A≥280m²。取表面负荷q=833.33/A，若A=280m²，则q=833.33/280≈2.98m³/(m²·h)（符合中负荷二沉池要求）。9.某小区室外给水管网采用环状布置，某环网由4段管道组成，各段初始流量分配为：AB段+10L/s，BC段+8L/s，CD段-6L/s，DA段-12L/s（“+”为顺时针，“-”为逆时针）。各段管径均为DN200（比阻a=9.029s²/m⁶），长度分别为AB=200m，BC=150m，CD=250m，DA=300m。计算该环网的闭合差Δh，并确定流量调整值Δq（调整公式Δq=-Δh/(4ΣaLq³)）。答案：各段水头损失h=alq²L（注：原比阻公式h=alq²L，当q单位为m³/s时需转换，此处q单位为L/s=0.001m³/s，故h=a×(q×0.001)²×L×1000=a×q²×L×10^(-3)。代入a=9.029s²/m⁶，L单位m，q单位L/s）。AB段h1=9.029×10²×200×10^(-3)=9.029×100×200×0.001=180.58m；BC段h2=9.029×8²×150×10^(-3)=9.029×64×150×0.001=86.68m；CD段h3=9.029×(-6)²×250×10^(-3)=9.029×36×250×0.001=81.26m（逆时针，符号为负）；DA段h4=9.029×(-12)²×300×10^(-3)=9.029×144×300×0.001=389.00m（逆时针，符号为负）；闭合差Δh=h1+h2+(-h3)+(-h4)=180.58+86.68-81.26-389.00≈-202.99m（负值表示逆时针方向水头损失大于顺时针）。ΣaLq³=9.029×200×10³+9.029×150×8³+9.029×250×(-6)³+9.029×300×(-12)³=9.029×(200×1000+150×512+250×(-216)+300×(-1728))=9.029×(200000+76800-54000-518400)=9.029×(-295600)≈-2,660,000Δq=-Δh/(4ΣaLq³)=-(-202.99)/(4×(-2,660,000))≈202.99/-10,640,000≈-0.0000191m³/s≈-19.1L/s（需调整流量，实际计算中可能存在符号误差，通常取绝对值调整）。10.某建筑消火栓系统设计中，建筑高度45m，体积25000m³，室内消火栓设计流量20L/s，充实水柱长度13m，消火栓口直径65mm，水带长度25m（衬胶水带，阻抗系数0.0043），水枪喷嘴直径19mm（流量系数φ=0.97）。计算：（1）消火栓口所需水压（MPa）；（2）若最不利消火栓与消防水池最低水位高差为40m，消防泵扬程（MPa）（管道沿程和局部水头损失合计10m，安全系数1.05）。答案：（1）水枪流量q=√(Hk/(φ²×(1+ζd×Ld/d^5)))，其中Hk为水枪喷嘴压力（mH2O），ζd=0.0043，Ld=25m，d=65mm=0.065m。充实水柱长度Sk=13m，Hk=Sk/(1.19-0.02×Sk)=13/(1.19-0.26)=13/0.93≈13.98mH2O≈0.14MPa。水带水头损失hd=ζd×Ld×q²=0.0043×25×q²=0.1075q²。水枪流量q=φ×√(2gHk)=0.97×√(2×9.81×13.98)≈0.97×√274.3≈0.97×16.56≈16.06L/s（与设计流量20L/s不符，需按设计流量计算）。实际消火栓口压力Hx=Hk+hd=13.98+0.1075×(20)^2=13.98+43=56.98mH2O≈0.57MPa。（2）消防泵扬程H=Hx+高差+管道损失=56.98+40+10=106.98mH2O≈1.07MPa，考虑安全系数后H=1.07×1.05≈1.12MPa。11.某工业废水处理站采用化学沉淀法除磷，进水TP=15mg/L，要求出水TP≤0.5mg/L，采用PAC（聚合氯化铝，Al2O3含量28%）作为沉淀剂，Al/P摩尔比为3:1（P原子量31，Al原子量27）。计算每处理1m³废水所需PAC投加量（g）。答案：需去除的TP=15-0.5=14.5mg/L=0.0145g/m³。P的摩尔数=0.0145/31≈0.0004677mol/m³。Al摩尔数=3×0.0004677≈0.001403mol/m³。Al的质量=0.001403×27≈0.03788g/m³。PAC中Al2O3的质量=Al质量×(Al2O3分子量)/(2Al原子量)=0.03788×(102)/(54)≈0.03788×1.889≈0.0716g/m³。PAC投加量=0.0716g/m³/28%≈0.256g/m³≈0.26g/m³（实际工程中需考虑沉淀效率，通常投加量会更高）。12.某建筑生活排水系统，采用伸顶通气管，排水立管连接4个卫生间（每个卫生间含1个坐便器N=6.0，1个淋浴器N=0.4，1个洗脸盆N=0.7），立管管径DN100（排水能力按《建筑给水排水设计标准》，DN100立管最大排水能力为4.5L/s）。计算该立管的设计秒流量，并校核是否满足排水能力要求（排水设计秒流量公式q_p=0.12×α×√N_p+q_max，α=1.5，q_max为最大一个卫生器具的排水流量，坐便器排水流量2.0L/s，淋浴器0.15L/s，洗脸盆0.25L/s）。答案：每个卫生间当量N=6.0+0.4+0.7=7.1，4个卫生间总当量N_p=4×7.1=28.4。q_p=0.12×1.5×√28.4+2.0≈0.18×5.33+2.0≈0.96+2.0=2.96L/s≤4.5L/s，满足要求。13.某城市给水厂设计规模10×10⁴m³/d，原水浊度30NTU，采用混凝-沉淀-过滤工艺，混凝剂为聚合氯化铝（PAC），投加量20mg/L（以Al2O3计），沉淀池表面负荷q=1.5m³/(m²·h)，滤池滤速v=8m/h，冲洗强度q_w=15L/(s·m²)，冲洗时间t=5min，滤池工作周期T=24h。计算：（1）沉淀池表面积；（2）滤池总面积（单格面积≤100m²）；（3）每日冲洗用水量（m³）。答案：（1）沉淀池流量Q=10×10⁴m³/d=4166.67m³/h，表面积A=Q/q=4166.67/1.5≈27