2025年给排水工程师考试真题及答案《专业案例》

2025年给排水工程师考试练习题及答案《专业案例》一、给水系统案例【案例1】某滨海城市新区规划人口30万人，最高日综合生活用水定额取220L/(人·d)，工业用水量按生活用水量的45%计，浇洒道路与绿化用水量按生活用水量的12%计，管网漏损率按10%计，未预见水量按上述总和的8%计。新区由一座水厂统一供水，水厂自用水量取5%。试计算：（1）最高日设计供水量（m³/d）；（2）若时变化系数Kh=1.4，求水厂设计流量（L/s）；（3）若配水管网末端设一座5000m³高位水池，其调节容积占最高日供水量的百分比，并判断能否满足《室外给水设计标准》GB500132018关于调蓄量≥15%的要求。答案：（1）生活用水量=300000×220/1000=66000m³/d工业用水量=66000×0.45=29700m³/d浇洒用水量=66000×0.12=7920m³/d小计=66000+29700+7920=103620m³/d管网漏损=103620×0.10=10362m³/d未预见=（103620+10362）×0.08=9118.56m³/d最高日供水=（103620+10362+9118.56）×1.05=129210.59≈1.29×10⁵m³/d（2）Kh=1.4，平均时流量=129210.59/24=5383.77m³/h=1495.5L/s设计流量=1495.5×1.4=2093.7≈2094L/s（3）5000m³/129210.59m³=3.87%＜15%，不满足，需增建调蓄设施。【案例2】某城市原水输水隧洞长12km，DN1800钢管，n=0.013，设计流量3.2m³/s，局部水头损失按沿程损失的8%计，隧洞进口中心标高2.50m，出口中心标高1.80m，试计算：（1）隧洞总水头损失（m）；（2）若进口水位维持4.20m，要求出口自由流，求隧洞出口最低水位（m）；（3）若隧洞运行30年后n值增至0.015，在相同流量下，水头损失增加百分比。答案：（1）v=4Q/πD²=4×3.2/(π×1.8²)=1.26m/s水力坡度S=[nQ/(0.312D²·⁶³)]²=[0.013×3.2/(0.312×1.8²·⁶³)]²=0.00296沿程损失=0.00296×12000=35.5m局部损失=35.5×0.08=2.84m总损失=35.5+2.84=38.34m（2）出口最低水位=进口水位总损失高差=4.2038.34(2.50+1.80)=33.44m（不合理，需设加压泵站或加大管径）（3）新坡度S′=[0.015/0.013]²×0.00296=0.00394损失增加=(0.003940.00296)/0.00296=33.1%二、排水系统案例【案例3】某老城区合流制排水干管长2.3km，矩形暗涵3.0m×2.2m，n=0.015，坡度0.8‰，服务面积320ha，综合径流系数ψ=0.65，雨水设计重现期P=3a，暴雨强度公式q=1620(1+0.85lgP)/(t+8)^0.71[L/(s·ha)]，汇流时间t=18min。试校核：（1）设计雨水流量（m³/s）；（2）暗涵在设计水位以上0.2m时的输水能力（m³/s），并判断是否满足雨水要求；（3）若将暗涵改为DN2600圆管（n=0.013），在相同坡度下，其满流输水能力及充满度0.75时的流量。答案：（1）q=1620(1+0.85lg3)/(18+8)^0.71=1620×1.405/11.1=205L/(s·ha)Q=0.65×205×320=42640L/s=42.64m³/s（2）A=3.0×2.2=6.6m²，R=A/χ=6.6/(2×3+2×2.2)=0.94mv=R²/³S¹/²/n=0.94²/³×(0.0008)^0.5/0.015=1.83m/sQ=6.6×1.83=12.08m³/s＜42.64m³/s，不满足，需扩建或增设调蓄池。（3）圆管D=2.6m，A=πD²/4=5.31m²，R=D/4=0.65m满流v=R²/³S¹/²/n=0.65²/³×(0.0008)^0.5/0.013=2.15m/sQ满=5.31×2.15=11.42m³/s充满度0.75时，查表得A′=0.631A满=3.35m²，R′=0.777R满=0.505mv′=0.505²/³×(0.0008)^0.5/0.013=1.98m/sQ′=3.35×1.98=6.63m³/s，仍远小于42.64m³/s，需多管或箱涵。【案例4】某污水处理厂初沉池后拟建AAO生物池，设计规模8×10⁴m³/d，进水BOD₅=180mg/L，TN=45mg/L，TP=6mg/L，冬季最低水温12℃，要求出水BOD₅≤20mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。经小试得：Y=0.6gMLSS/gBOD₅，Kd=0.05d⁻¹，硝化菌比增长速率μN=0.45d⁻¹（12℃），反硝化速率qDN=0.08gNO₃N/(gMLSS·d)，污泥产率系数取0.85。试计算：（1）生物池总污泥龄θc（d）；（2）缺氧段水力停留时间HRTDN（h）；（3）若MLSS=3.5g/L，求好氧段有效容积（m³）；（4）化学除磷需投加Al₂(SO₄)₃量（kg/d），按Al:P摩尔比1.8:1计，商品液纯度48%。答案：（1）硝化要求：θc≥1/(μNKd)=1/(0.450.05)=2.5d，考虑安全系数1.5，设计θc=4.0d（2）需反硝化NO₃N=TN进水TN出水同化氮=45150.05×180=26mg/L反硝化池MLSS=3.5g/L，qDN=0.08，则HRTDN=26/(3.5×0.08)=92.9h·mg/(g·L)≈2.15h（3）BOD去除量=18020=160mg/L，污泥产量=0.85×0.6×160×80000/1000=6528kgMLSS/d好氧池容积V=θc×污泥产量/MLSS=4×6528/3.5=7461m³（4）化学除磷量=60.5=5.5mg/L，摩尔质量P=31，Al=27，Al₂(SO₄)₃=342每日P质量=5.5×80000/1000=440kg需Al质量=440×1.8×(2×27)/31=1378kg商品液量=1378/0.48=2871kg/d三、建筑给水排水案例【案例5】某42层超高层酒店，层高3.6m，地下3层，地上42层，3F为设备机房，2F为车库，1F为商业，1~6F为裙房商业，7~42F为客房，每层20套，每套客房设一个卫生间，卫生器具当量总数Ng=8，给水设计秒流量公式qg=0.2α√Ng，α取2.5。市政直供水压0.25MPa，3F设生活水箱+变频泵供水，水箱最低水位8.5m，最高水位5.0m，泵组高效区扬程0.80MPa。试计算：（1）客房区最大静水压力（MPa），是否超压；（2）客房区给水设计秒流量（L/s）；（3）若采用减压阀分区，每区静压≤0.45MPa，需分几区；（4）屋顶消防水箱最低水位需高出最不利消火栓多少米，才能满足静压≥0.15MPa。答案：（1）最不利客房层42F地面标高=42×3.6=151.2m，屋面水箱底+3m，则最高水位154.2m3F水箱最高水位5.0m，高差=154.2(5)=159.2m=1.592MPa＞0.45MPa，超压（2）客房总数=36×20=720套，Ng=720×8=5760qg=0.2×2.5×√5760=0.5×75.89=37.95≈38L/s（3）每区允许高差=0.45/0.01=45m，层数=45/3.6=12.5→12层需分区=42/12=3.5→4区（4）最不利消火栓在42F，栓口标高151.2+1.1=152.3m屋顶水箱最低水位需≥152.3+15=167.3m，即水箱底≥164.3m，需设增压稳压装置。【案例6】酒店地下室设集中热水机房，采用半容积式换热器，供应60℃热水，冷水温度10℃，设计小时耗热量1200kW，热媒为0.4MPa饱和蒸汽（焓值2748kJ/kg，汽化潜热2138kJ/kg），换热器传热系数K=1200W/(m²·℃)，对数平均温差Δtm=45℃，效率η=0.85。试计算：（1）设计小时热水量（m³/h）；（2）蒸汽耗量（kg/h）；（3）换热器最小换热面积（m²）；（4）若系统设2台循环泵，一用一备，循环流量取设计小时热水量的25%，扬程25m，泵效率60%，求单泵功率（kW）。答案：（1）Qh=1200kW，ρ=1kg/L，cp=4.187kJ/(kg·℃)qh=Qh/(cpΔT)=1200/(4.187×50)=5.73L/s=20.6m³/h（2）蒸汽耗量=1200×3600/(2138×0.85)=2376kg/h（3）A=Q/(KΔtm)=1200000/(1200×45)=22.2m²（4）循环流量=0.25×20.6=5.15m³/h=1.43L/sP=ρgQH/η=1000×9.81×1.43×25/(0.6×1000)=0.585kW≈0.59kW四、工业废水处理案例【案例7】某印染园区废水排放量8000m³/d，COD1800mg/L，BOD₅450mg/L，色度800倍，pH9.2，要求出水COD≤80mg/L，色度≤30倍，pH6~9。采用“水解酸化+好氧+臭氧催化氧化”工艺。试验得：水解酸化COD去除率25%，B/C由0.25提高至0.40；好氧段容积负荷1.2kgCOD/(m³·d)，臭氧投加量ΔO₃=1.2×Δ色度+0.3×ΔCOD（单位mg/L）。试计算：（1）好氧池有效容积（m³）；（2）臭氧发生器额定投加量（kg/d），安全系数1.3；（3）若臭氧发生器电耗20kWh/kgO₃，电价0.7元/kWh，求每日运行电费；（4）系统污泥产量（kgDS/d），取Y=0.3kgDS/kgCOD，污泥含水率99.2%，求每日脱水后泥饼体积（m³），泥饼含水率80%。答案：（1）水解出水COD=1800×(10.25)=1350mg/L好氧去除COD=135080=1270mg/LV=8000×1.27/1.2=8467m³（2）臭氧需去除色度=80030=770倍，COD=135080=1270mg/LΔO₃=1.2×770+0.3×1270=924+381=1305mg/L日投加量=1305×8000/1000=10440kg，额定=10440×1.3=13572kg/d（3）电费=13572×20×0.7=190008元/d≈19万元/d（4）总COD去除=180080=1720mg/L，污泥产量=0.3×1720×8000/1000=4128kgDS/d泥饼量=4128/(10.8)=20640kg，密度1.05t/m³，体积=19.7m³/d五、雨水利用与海绵城市案例【案例8】某高校新校区占地60ha，综合径流系数0.55，年降雨量1350mm，年径流总量控制率目标80%，对应设计降雨量22mm。拟建下沉式绿地+透水铺装+蓄水池组合系统，下沉绿地率15%，透水铺装率25%，蓄水池容积待定。按《海绵城市建设技术指南》，下沉绿地对22mm降雨削减量5mm，透水铺装削减3mm，求：（1）需蓄水池提供削减厚度（mm）；（2）蓄水池最小有效容积（m³）；（3）若蓄水池兼做雨水回用，日杂用水量300m³/d，考虑10天旱流消耗，求实际调蓄容积；（4）若回用系统采用“混凝+过滤+消毒”工艺，出水浊度要求≤5NTU，设计过滤速率8m/h，求纤维滤池面积（m²）。答案：（1）总需削减=22mm，已削减=5+3=8mm，蓄水池需提供=228=14mm（2）V=0.55×14/1000×60×10000=4620m³（3）旱流消耗=300×10=3000m³，实际调蓄=4620+3000=7620m³（4）q=300m³/d=12.5m³/h，A=q/v=12.5/8=1.56m²，取2m²六、综合管网案例【案例9】某市拟建DN800污水重力管，全长5.2km，n=0.014，设计流量420L/s，地面坡度1.2‰，管道最小埋深2.5m，下游受纳水体洪水位28.50m，管道出口需设防倒灌设施。采用钢筋混凝土管，每节2m，橡胶圈接口。试计算：（1）水力计算求所需坡度（‰），并与地面坡度比较；（2）若采用最小坡度，求管道末端底标高（m），并判断是否需设中途泵站；（3）管道接口抗浮验算：地下水位27.00m，管顶覆土1.5m，土饱和容重19kN/m³，管自重2.8kN/m，抗浮安全系数≥1.1，验算结果；（4）若设倒灌闸门，门后水头差0.8m，门孔面积0.5m×0.8m，求闸门所受静水压力（kN）。答案：（1）Q=420L/s，D=0.8m，A=0.503m²，R=0.2m曼宁公式反推S=[nQ/(0.312D²·⁶³)]²=[0.014×0.42/(0.312×0.8²·⁶³)]²=0.0019=1.9‰＞1.2‰，需加大坡度或改管径（2）若按地面坡度1.2‰敷设，末端底标高=起点底标高1.2‰×5200，起点最小覆土2.5m，假设起点地面30.0m，起点管内底=302.50.8=26.7m，末端管内底=26.76.24=20.46m，洪水位28.5m，需泵站提升（3）浮力F=ρgV=10×π×0.4²×1=5.03kN/m抗力=管自重2.8+土重19×(1.5×1.80.5×0.8×1