2025年注册给排水工程师《专业案例》真题答案

2025年注册给排水工程师《专业案例》练习题答案问题1：某城市新建水厂输水管线水力计算某城市最高日设计用水量为15万m³/d，时变化系数Kh=1.4，输水管线采用两条并行的球墨铸铁管（糙率n=0.012），全长3.2km，末端需保证自由水头25m，水厂清水池最低水位与管网最不利点地面标高差为18m。计算单根输水管的管径及水泵扬程（局部水头损失按沿程水头损失的10%计）。解答：1.设计流量计算：最高日平均时流量Qd=150000/24=6250m³/h=1.736m³/s设计流量Q=Qd×Kh=1.736×1.4=2.430m³/s（两条并行，单管流量Q1=2.430/2=1.215m³/s）2.管径确定（经济流速法）：给水管经济流速推荐0.8~1.2m/s（球墨铸铁管），取v=1.0m/s计算管径：d=√(4Q1/(πv))=√(4×1.215/(3.14×1.0))≈1.24m，圆整为DN1200（d=1.2m）校核流速：v=4Q1/(πd²)=4×1.215/(3.14×1.2²)=1.08m/s（在0.8~1.2m/s范围内，符合要求）3.沿程水头损失计算（曼宁公式）：曼宁公式h_f=(n²×L×v²)/(R^(4/3))，其中水力半径R=d/4=0.3m（满流时）h_f=(0.012²×3200×1.08²)/(0.3^(4/3))≈(0.000144×3200×1.1664)/(0.3^1.333)≈(0.537)/(0.193)≈2.78m4.总水头损失：局部水头损失h_j=0.1×h_f=0.278m，总水头损失H_loss=h_f+h_j=3.058m5.水泵扬程计算：水泵需克服地形高差、自由水头及水头损失，即H=18m（地形差）+25m（自由水头）+3.058m（总损失）≈46.06m答案：单根输水管管径为DN1200，水泵扬程约46.1m（保留一位小数）。问题2：某小区雨水管渠设计某新建小区规划汇水面积F=12ha（其中屋面占30%，混凝土路面占40%，绿地占30%），地面集水时间t1=10min，管内流行时间t2=8min，设计重现期P=3a，采用当地暴雨强度公式q=2000(1+0.8lgP)/(t+10)^0.6（q单位：L/(s·ha)），综合径流系数ψ=0.65（注：屋面ψ1=0.9，路面ψ2=0.8，绿地ψ3=0.15，按面积加权计算）。计算雨水管渠设计流量及最小管径（混凝土管，n=0.013，最小设计流速v_min=0.75m/s，充满度h/d=0.7）。解答：1.验证综合径流系数：ψ=0.3×0.9+0.4×0.8+0.3×0.15=0.27+0.32+0.045=0.635≈0.64（题目给定ψ=0.65，以题目为准）2.设计降雨历时t=t1+t2=10+8=18min3.计算暴雨强度q：q=2000(1+0.8lg3)/(18+10)^0.6=2000×(1+0.8×0.4771)/(28^0.6)=2000×1.3817/(28^0.6)28^0.6≈28^(3/5)=(28^3)^(1/5)=21952^(0.2)≈6.17，故q≈2000×1.3817/6.17≈448L/(s·ha)4.设计流量Q=ψqF=0.65×448×12≈3494.4L/s=3.494m³/s5.确定管径（曼宁公式v=1/n×R^(2/3)×i^(1/2)，假设坡度i=0.003）：满流时R=d/4，非满流h/d=0.7时，R=0.7d/4×(1+2×(0.7d/2)/d×arccos((12×0.7)/1))/(πd/2)（近似取R≈0.7d/4×1.2=0.21d）v=1/0.013×(0.21d)^(2/3)×0.003^(1/2)=76.92×(0.21d)^(0.667)×0.0548≈4.22×(0.21d)^(0.667)流量Q=v×A=v×(πd²/4×0.7)=3.494m³/s代入v表达式：4.22×(0.21d)^0.667×0.7×0.785d²=3.494化简得：4.22×0.7×0.785×d²×(0.21d)^0.667≈3.494计算系数：4.22×0.7×0.785≈2.32，(0.21d)^0.667≈0.21^0.667×d^0.667≈0.35×d^0.667故2.32×d²×0.35×d^0.667≈3.494→0.812d^2.667≈3.494→d^2.667≈4.30→d≈4.30^(1/2.667)≈4.30^0.375≈1.6m校核流速：d=1.6m，h=0.7×1.6=1.12m，A=π×1.6²/4×0.7≈1.407m²R=(1.12×1.6+2×(1.6/2)²×arccos((1.62×1.12)/1.6))/(π×1.6/2)（近似取R=h(2dh)/(2d)×π/(πd/2))=h(2dh)/(d²)×d/2=h(2dh)/(2d)=1.12×(3.21.12)/(2×1.6)=1.12×2.08/3.2≈0.728mv=1/0.013×0.728^(2/3)×0.003^(1/2)=76.92×0.82×0.0548≈76.92×0.045≈3.46m/s（大于v_min=0.75m/s，符合要求）答案：雨水管渠设计流量约3.49m³/s，最小管径1600mm。问题3：某高层住宅生活给水系统设计秒流量计算某18层住宅（层高3m），每户卫生器具配置为：坐便器（冲洗水箱，当量0.5）2个，洗脸盆（当量0.75）2个，淋浴器（当量0.75）1个，厨房洗涤盆（当量1.0）1个，共60户。市政管网提供0~6层（层高≤18m）的水压为0.25MPa，6层以上采用变频泵分区供水（7~18层）。按《建筑给水排水设计标准》（GB500152019）计算7~18层给水系统的设计秒流量及立管管径（管材为PPR管，流速控制≤2.0m/s）。解答：1.确定卫生器具当量总数Ng：单户当量：2×0.5+2×0.75+1×0.75+1×1.0=1.0+1.5+0.75+1.0=4.2560户总当量Ng=60×4.25=2552.计算设计秒流量qg（住宅采用概率法，公式qg=0.2α√Ng）：根据GB500152019，α=1.5（普通住宅），则qg=0.2×1.5×√255≈0.3×15.97≈4.79L/s3.校核最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率U0：U0=(qg×3600)/(0.2×Ng×T×3600)×100%（T为用水时数，取24h）U0=(4.79×3600)/(0.2×255×24×3600)×100%≈(4.79)/(0.2×255×24)×100%≈4.79/1224×100%≈0.39%U0≤1.0%，概率法适用，无需调整。4.确定立管管径（流速v≤2.0m/s）：流量qg=4.79L/s=0.00479m³/s，管径d=√(4q/(πv))=√(4×0.00479/(3.14×2.0))≈√(0.00305)≈0.055m=55mmPPR管标准管径为DN63（外径63mm，内径约58mm），校核流速：v=4×0.00479/(3.14×0.058²)=0.01916/(0.01057)≈1.81m/s≤2.0m/s，符合要求。答案：7~18层设计秒流量约4.79L/s，立管管径DN63。问题4：某水厂混凝工艺设计计算某水厂设计规模为10万m³/d，原水浊度25NTU，采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，有效成分Al₂O₃含量为28%。实验室烧杯试验确定最佳投加量为12mg/L（以Al₂O₃计），混合池设计流量Q=1200m³/h，混合时间t=45s，要求混合阶段速度梯度G=600s⁻¹（水温20℃，水的动力粘度μ=1.002×10⁻³Pa·s）。计算：（1）PAC每日投加量；（2）混合池容积及所需搅拌功率。解答：1.PAC每日投加量计算：设计流量Q_d=100000m³/d，Al₂O₃投加量=12mg/L=12g/m³=0.012kg/m³每日Al₂O₃用量=100000×0.012=1200kg/dPAC有效成分28%，故PAC每日投加量=1200/0.28≈4285.7kg/d≈4.29t/d2.混合池容积计算：混合时间t=45s=0.0125h，容积V=Q×t=1