城市供水系统的构成与运作原理试题及答案

城市供水系统的构成与运作原理试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.城市供水系统中，对原水进行第一次提升的构筑物通常称为A.清水池  B.吸水井  C.取水泵房  D.增压泵站答案：C2.在长距离输水管道上，每间隔一定距离设置的“空气阀”主要作用是A.消除水锤  B.排除积气  C.调节流量  D.测量压力答案：B3.下列哪项指标最能直接反映管网末梢水质生物稳定性A.浊度  B.余氯  C.色度  D.电导率答案：B4.水泵特性曲线中，关闭扬程是指A.流量为零时的扬程  B.效率最高时的扬程  C.功率最大时的扬程  D.汽蚀发生时的扬程答案：A5.城市水厂采用硫酸铝作为混凝剂时，最佳pH范围通常为A.4.0～5.0  B.5.5～6.5  C.6.8～7.5  D.8.0～8.5答案：C6.在环状管网平差计算中，若某环闭合差为+2.3m，说明A.顺时针方向水头损失过大  B.逆时针方向水头损失过大  C.流量分配合理  D.管径过大答案：A7.地下水取水构筑物中，下列哪种类型适用于埋藏深度大于40m的承压含水层A.大口井  B.辐射井  C.管井  D.渗渠答案：C8.城市供水系统中，二级泵站的调蓄容积一般按A.最高日平均时用水量×2h  B.最高日最高时用水量×1.5h  C.最高日用水量的10%  D.消防储备水量答案：B9.当管网发生爆管事故时，最先观测到的SCADA信号通常是A.流量突增且压力突降  B.流量突降且压力突增  C.余氯下降  D.浊度升高答案：A10.下列哪种消毒方式几乎不产生消毒副产物A.氯胺  B.二氧化氯  C.紫外线  D.次氯酸钠答案：C11.水泵变速调节的理论依据是A.雷诺相似定律  B.牛顿第二定律  C.水泵相似定律  D.伯努利方程答案：C12.城市供水系统中，消防时最低服务水头不应低于A.10m  B.14m  C.24m  D.32m答案：C13.下列哪种管材的C值（海曾—威廉系数）最大A.球墨铸铁管（内衬水泥）  B.钢管  C.PVC管  D.混凝土管答案：C14.在管网GIS系统中，实现“关阀搜索”最核心的拓扑关系是A.节点—管段关联表  B.管段埋深  C.管径  D.管材答案：A15.水厂排泥水处理中，重力浓缩池最主要控制参数是A.表面负荷  B.停留时间  C.污泥龄  D.F/M比答案：A16.当原水氨氮>2mg/L时，采用折点加氯会导致A.需氯量剧增  B.余氯稳定  C.pH升高  D.色度下降答案：A17.城市供水系统中，实现“分时阶梯水价”最重要的前端设备是A.电磁流量计  B.超声波水位计  C.智能远传水表  D.压力传感器答案：C18.下列哪项不是造成管网“黄水”现象的主要原因A.铁锰再悬浮  B.余氯不足  C.水流速度突变  D.水温过低答案：D19.水泵串联运行的主要目的是A.增加流量  B.增加扬程  C.提高效率  D.降低汽蚀答案：B20.城市供水系统中，实现“DMA分区计量”最先需要完成的工作是A.安装电磁流量计  B.关闭边界阀门  C.建立夜间最小流量基线  D.压力管理答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.下列哪些因素会直接影响取水泵房的最小淹没深度A.进水流速  B.水中含沙量  C.水泵汽蚀余量  D.潮汐变化  E.原水碱度答案：A、C、D22.关于城市供水系统中“压力管理”的正确说法有A.可降低背景漏失  B.需配合减压阀  C.会提高消防时水头  D.可延长管道寿命  E.一定增加用户投诉答案：A、B、D23.下列哪些属于常规地表水厂“强化常规处理”技术A.投加助凝剂  B.斜管沉淀  C.气浮替代沉淀  D.臭氧—活性炭  E.微砂加重絮凝答案：A、B、E24.在管网水力模型校核中，必须同步采集的实时数据有A.节点压力  B.管段流量  C.水池水位  D.用户用水量  E.原水水温答案：A、B、C25.下列哪些情况会导致水厂出水铝超标A.原水低温低浊  B.混凝剂投加过量  C.沉淀池超负荷  D.滤池反洗周期过长  E.清水池停留时间过短答案：A、B、C26.关于二次供水“水池—水泵—屋顶水箱”系统的缺点有A.水质易受二次污染  B.能耗高  C.占用建筑面积大  D.供水压力稳定  E.检修复杂答案：A、B、C、E27.下列哪些措施可有效降低管网漏损率A.夜间最小流量监测  B.主动漏控队伍巡线  C.提高管网运行压力  D.采用DMA分区  E.推广不锈钢管答案：A、B、D、E28.水泵运行中发生“汽蚀”时，会出现的现象有A.噪声增大  B.扬程下降  C.效率下降  D.电机电流升高  E.叶轮点蚀答案：A、B、C、E29.下列哪些属于城市供水系统“智慧水务”感知层设备A.LoRa无线压力计  B.电磁水表  C.水质在线氨氮仪  D.SCADA服务器  E.红外摄像头答案：A、B、C30.关于“管网冲洗”作业，正确的做法有A.冲洗流速≥1.0m/s  B.先洗支管后洗干管  C.夜间进行减少干扰  D.排放口设置消能装置  E.冲洗前关闭所有阀门答案：A、C、D三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）31.城市供水系统中，水塔的主要作用是调蓄和稳压，因此新建水厂仍优先采用水塔而非变频泵。答案：×32.在地表水厂中，平流沉淀池的水平流速越大，沉淀效果越好。答案：×33.采用球墨铸铁管比钢管具有更好的抗腐蚀性能，因此可不再做外防腐涂层。答案：×34.管网中设置减压阀后，下游压力不再随上游压力变化而变化。答案：×35.水泵并联运行时，总流量等于各泵流量之和，但扬程会略有下降。答案：√36.当原水嗅味主要由2MIB引起时，投加粉末活性炭是最经济有效的应急措施。答案：√37.城市供水系统实现“24小时动态水质监测”后，可完全取消人工采样。答案：×38.在DMA分区中，夜间最小流量突然升高，可能提示新增漏点或非法用水。答案：√39.水厂回收水池上清液可直接回用至混合池，无需监测铝、微生物等指标。答案：×40.采用变频调速后，水泵效率曲线会随转速降低而整体下降。答案：√四、填空题（每空1分，共20分）41.城市供水系统按功能划分为取水、（净水）、输水、（配水）、用户五个子系统。42.水泵效率η的定义是有效功率与（轴功率）之比。43.地表水厂混合阶段速度梯度G值一般控制在（700～1000）s⁻¹。44.管网末梢余氯不得低于（0.05）mg/L。45.我国《生活饮用水卫生标准》规定菌落总数不得超过（100）CFU/mL。46.水锤防护装置中，（双向调压塔）既可用于正压也可用于负压防护。47.水泵安装高度计算时，需考虑（汽蚀余量）与吸入管路水头损失。48.在管网平差计算中，若某管段流量修正值为ΔQ，则其水头损失修正量近似为（2·h·ΔQ/Q）。49.城市供水系统中，漏损率=（系统漏水量/系统供水量）×100%。50.二次供水设施每（半年）至少应清洗消毒一次。51.地下水除铁常用（接触氧化）工艺。52.臭氧—活性炭深度处理中，臭氧主要起（氧化）作用，活性炭起（吸附与生物降解）作用。53.水厂污泥脱水设备带式压滤机的关键调参是（进泥流量）、（带速）与（张紧压力）。54.城市供水系统SCADA三层架构为（感知层）、（传输层）、（应用层）。55.管网GIS中，管段唯一标识字段通常称为（AssetID）。五、简答题（每题6分，共30分）56.简述长距离输水管道设置空气阀与泄水阀的原则与位置选择要点。答案：空气阀应设在管道凸起点、间隔800～1200m的平直段、水泵出口止回阀后；泄水阀应设在低洼点、间隔500～800m、便于排水且不影响周边建筑处；空气阀口径按管道直径1/10～1/12选取，泄水阀口径按2小时内排空管段计算。57.说明低温低浊水混凝效果差的原因及强化措施。答案：原因：水中颗粒少、碰撞几率低、黏度大、布朗运动弱；强化：选用高分子助凝剂、降低混合G值延长混合时间、投加微砂或黏土加重絮体、采用气浮替代沉淀、预氧化破坏有机物。58.写出水泵变速调节的相似定律表达式，并说明其在节能中的应用。答案：Q₁/Q₂=n₁/n₂；H₁/H₂=(n₁/n₂)²；P₁/P₂=(n₁/n₂)³。应用：当流量需求下降20%，转速同步下降20%，功率下降48.8%，显著节能。59.简述DMA分区计量建立夜间最小流量基线的步骤。答案：1.关闭边界阀门确保封闭；2.安装高精度电磁流量计与数据记录仪；3.连续监测14天，剔除节假日；4.取夜间2:00–4:00流量均值；5.扣除合法夜间用水（消防、环卫等）；6.得基线L₀，后续超过L₀+1.2σ即报警。60.说明城市供水系统“压力管理”对漏损和爆管率的影响机理。答案：压力与漏失量呈幂律关系，Q∝P^1.15，减压20%可减少漏失约25%；高压力导致管道环应力增大，疲劳裂纹扩展加速，减压后应力幅下降，爆管率指数降低；同时减压降低背景渗漏强度，延长管道寿命。六、计算题（共30分）61.（10分）某城市最高日用水量为12×10⁴m³/d，时变化系数Kh=1.4，日变化系数Kd=1.1，水厂自用水量5%。计算：（1）最高日最高时流量（L/s）；（2）取水工程设计流量（m³/d）；（3）若配水管网设置两座同样高位水池，每池调蓄量为最高时用水量之15%，求单池有效容积。答案：（1）Qh=(12×10⁴×1.4)/24=7000m³/h=1944L/s（2）Q取=12×10⁴×1.1×1.05=1.386×10⁵m³/d（3）V单=7000×0.15×1=1050m³62.（10分）一根DN600钢管（C=100）长3km，输送流量420L/s，沿线均匀出流系数0.4，求管道末端剩余水压（起点水压45m，几何高差忽略不计）。答案：采用海曾—威廉公式：hf=10.67·L·Q^1.852/(C^1.852·D^4.87)Q入=420L/s，Q传=420×(10.4)=252L/s，Q均=420×0.6=252L/shf=10.67×3000×0.252^1.852/(100^1.852×0.6^4.87)=13.7m末端水压=4513.7=31.3m63.（10分）水泵在n₁=1450r/min时工况点：Q₁=720m³/h，H₁=56m，η₁=78%，P₁=140kW。若转速降至n₂=1160r/min，求新工况点Q₂、H₂、P₂，并计算年节电量（运行8000h，电价0.65元/kWh）。答案：Q₂=720×(1160/1450)=576m³/hH₂=56×(1160/1450)²=35.8mP₂=140×(1160/1450)³=71.7kW节电=(14071.7)×8000=546400kWh/年节省电费=546400×0.65=35.516万元七、综合分析题（共40分）64.（20分）某沿海城市水源为潮汐河流，咸潮上溯导致氯化物间歇性超标（最高达1200mg/L）。水厂现有工艺为“混凝—沉淀—过滤—氯消毒”，供水规模20×10⁴m³/d。请：（1）指出原工艺在咸潮期的三大问题；（2）提出包含“水源调度+工艺改造+应急储备”的系统解决方案；（3）估算新建反渗透应急脱盐规模（按咸潮最长持续7天，城市缺水率不超过5%）。答案：（1）问题：氯化物超标腐蚀管网、口感咸涩、离子浓度高导致混凝效果下降。（2）方案：水源：上游20km处建取水泵站，咸潮期切换；建设岸边水库200×10⁴m³，提前蓄水。工艺：现有工艺增臭氧—活性炭，强化有机物去除；新建2×10⁴m³/d反渗透车间，平时低负荷运行，咸潮期满负荷；设调蓄清水池1×10⁴m³。应急：与相邻城市管网联网，互供10×10⁴m³/d；建立120h咸潮预警模型。（3）缺水率5%对应1×10⁴m³/d，7天共7×10⁴m³；反渗透系统连续运行，则规模=7×10⁴/(7×24)=0.42×10⁴m³/d，取0.5×10⁴m³/d。65.（20分）某特大城市环状管网出现“白天