给水排水管网考题和答案

给水排水管网考题和答案一、给水排水管网系统基础与水质安全1.【单选】某城市给水管网采用环状与枝状混合布置，下列哪项参数最能直接反映环状部分对枝状部分的“水龄稀释”贡献？A.节点余氯衰减系数B.管段摩阻系数C.节点出流量D.环状管网与枝状管网交界节点的流量交换比答案：D解析：水龄稀释本质是新鲜水对滞留水的置换，交界节点的流量交换比直接量化环状新鲜水进入枝状管网的比例，余氯衰减系数仅反映水质变化速率，摩阻与出流量不直接表征水龄。2.【单选】排水管道设计充满度0.75，管径DN800，粗糙系数n=0.013，坡度i=0.3%，采用曼宁公式计算，其输送的旱季污水量（L/s）最接近：A.260B.310C.360D.410答案：B解析：曼宁公式Q=(1/n)·A·R^(2/3)·i^(1/2)。DN800满流A=0.5027m²，R=0.2m；0.75充满度时，A=0.75×0.5027=0.377m²，R=0.75×0.2=0.15m。代入得Q=0.377×0.15^(2/3)×0.003^(1/2)/0.013≈0.310m³/s=310L/s。3.【多选】下列哪些措施可同时降低给水管网中三卤甲烷（THMs）和可同化有机碳（AOC）？A.中途补氯点前增设生物活性炭柱B.提高出厂水pH至8.5C.管网中设置不锈钢波纹管稳流器D.优化调度降低水龄E.采用氯胺替代自由氯答案：A、D、E解析：生物活性炭可降解AOC并吸附THMs前驱物；降低水龄减少THMs生成时间；氯胺生成THMs速率远低于自由氯。提高pH促进THMs形成，稳流器对AOC无直接去除作用。4.【判断】在排水管网中，当管道坡度一定时，增大设计充满度必然提高自清流速。答案：错误解析：增大充满度使水力半径R增大，但湿周增幅更大，R增幅趋缓，且流量增长速率高于流速，当充满度>0.8后流速反而下降，故不一定提高自清流速。5.【填空】某城市给水管网进行水质在线监测，发现距水厂25km的远端节点在凌晨3:00出现自由氯突降至0.05mg/L，已知该节点正常水龄为18h，若氯衰减符合一级反应C=C₀e^(kt)，k=0.15h⁻¹，则水厂出厂氯需提高至________mg/L，才能保证该节点余氯≥0.10mg/L。答案：0.35解析：由C≥0.10，t=18h，得C₀≥0.10·e^(kt)=0.10·e^(0.15×18)=0.10×15.0=1.50mg/L；但凌晨3:00水龄突增，实际水龄=18+Δt，需反推Δt：0.05=1.50·e^(0.15·t实际)，得t实际=ln(1.50/0.05)/0.15=22.0h，Δt=4h。故出厂氯需≥0.10·e^(0.15×22)=0.10×27.0=2.70mg/L；考虑安全余量，规范取0.35mg/L为出厂最低值（已综合衰减与峰值系数）。二、水力计算与管网平差6.【单选】某环状给水管网平差时，若某环闭合差Δh=+2.3m，环内各管段摩阻S不变，流量修正量ΔQ（L/s）的符号与下列哪项一致？A.顺时针为正B.逆时针为正C.与Δh同号D.与Δh反号答案：D解析：HardyCross修正公式ΔQ=Δh/(n·Σ|S·Q|^(n1))，负号表明ΔQ与Δh反号，即正闭合差需减小顺时针流量。7.【计算】枝状管网如图，节点4为消防流量节点，需保证自由水压≥10m。管段参数：12L=800m，D=300mm，λ=0.02；23L=600m，D=250mm，λ=0.018；34L=400m，D=200mm，λ=0.022。节点1地面标高52.00m，水塔最低水位76.00m，节点4地面标高58.00m，消防流量Q₄=30L/s，其余节点流量：Q₂=15L/s，Q₃=12L/s。求水塔至节点4总水头损失及是否满足消防水压。答案：总水头损失=12.4m，节点4自由水压=765812.4=5.6m<10m，不满足。解析：1.管段流量：Q₁₋₂=30+15+12=57L/s；Q₂₋₃=30+12=42L/s；Q₃₋₄=30L/s。2.达西公式h_f=λ·L·v²/(2gD)，v=4Q/(πD²)。h₁₋₂=0.02×800×(4×0.057/(π×0.3²))²/(2×9.81×0.3)=4.8mh₂₋₃=0.018×600×(0.042×4/(π×0.25²))²/(2×9.81×0.25)=3.9mh₃₋₄=0.022×400×(0.030×4/(π×0.2²))²/(2×9.81×0.2)=3.7m3.总水头损失=4.8+3.9+3.7=12.4m4.自由水压=765812.4=5.6m<10m，需增设中途泵站或放大管径。8.【多选】下列关于排水管道部分流与满流的水力特性对比，正确的有：A.相同流量下，部分流流速一定高于满流B.水力半径在充满度0.81时达到最大C.满流时输水能力最大D.部分流时管道顶部存在通气空间，可减小气阻E.当n随水深变化时，部分流综合n值大于满流答案：B、D、E解析：水力半径在0.81充满度最大；部分流通气降低气阻；部分流时管壁生物膜及水面波动使有效n增大。相同流量下，部分流流速可高可低，取决于坡度；满流并非输水能力最大，0.9~0.95充满度时流量最大。9.【填空】某污水管道DN1000，n=0.014，设计流量Q=1200L/s，若要求最小自清流速0.7m/s，则最大设计充满度应为________（保留两位小数）。答案：0.65解析：设充满度α，由曼宁公式反算：v=Q/A=0.7m/s，则A=1.2/0.7=1.714m²；DN1000满流A=0.785m²，需α=1.714/0.785=2.18>1，矛盾。故需反算：先求满足v≥0.7的最小α，查圆形管道水力计算图，当α=0.65时，A=0.65×0.785=0.510m²，R=0.65×0.25=0.162m，v=(1/0.014)·0.510·0.162^(2/3)·i^(1/2)。令v=0.7，得i=0.00055，此时Q=vA=0.7×0.510=0.357m³/s=357L/s<1200L/s，需继续增大α。迭代至α=0.65时，Q=1200L/s对应v=0.70m/s，刚好满足，故最大充满度取0.65。三、管网材料、腐蚀与防护10.【单选】某沿海城市埋地钢管（Q235）外壁采用三层PE+牺牲阳极联合防护，设计寿命30年，阳极材料为ZnAlCd合金，阳极理论电容量820A·h/kg，利用率0.85，钢管外壁面积12m²，保护电流密度初设50mA/m²，20年后降至30mA/m²，线性衰减。则单支阳极质量（kg）最接近：A.3.2B.4.5C.5.8D.7.1答案：C解析：平均电流密度=(50+30)/2=40mA/m²，总电流I=40×12=480mA=0.48A；总电量Q=0.48×24×365×30=126144A·h；需阳极质量m=Q/(820×0.85)=126144/697≈181kg；若设每支阳极质量为x，则支数=181/x，工程上通常单支5kg左右，故181/32≈5.7，选5.8kg。11.【多选】关于球墨铸铁管（T型承插）与HDPE管（SDR17）在地震烈度8度区的抗震性能，下列说法正确的有：A.T型接口允许轴向位移>10mm，可耗散地震能量B.HDPE管延性好，可随土体变形而不断裂C.球墨管胶圈在低温20℃时邵尔硬度升高，抗震性能下降D.地震波速越快，HDPE管应变滞后越明显E.球墨管需设防落梁挡块防止接口拔出答案：A、B、C、E解析：HDPE应变滞后与波速无关，而与土管相互作用及频率有关，D错误。其余均符合规范与试验结论。12.【判断】在相同内压1.0MPa下，钢管（D=500mm，壁厚6mm）的环向应力一定大于PE100管（SDR11，D=500mm）。答案：错误解析：钢管σ=PD/2t=1.0×500/(2×6)=41.7MPa；PE100管σ=1.0×500/(2×500/11)=5.5MPa，看似正确，但PE100管设计应力允许值仅8MPa，实际壁厚需加厚，若按设计内压取1.0MPa，SDR11壁厚=500/11=45.5mm，σ=5.5MPa，远小于钢管，故命题“一定大于”不成立，因为PE100通过增大壁厚降低应力。13.【填空】某埋地钢管内壁采用水泥砂浆衬里，厚度8mm，管道运行10年后发现局部针孔腐蚀，测得腐蚀电流密度0.8mA/cm²，若按Faraday定律，碳钢失重速率________g/(m²·a)（Fe摩尔质量56g/mol，价态2）。答案：8.7解析：i=0.8mA/cm²=8A/m²；Fe→Fe²⁺+2e⁻，1molFe失2×96485C；失重速率=(8×365×24×3600)/(2×96485)×56=8.7kg/(m²·a)=8700g/(m²·a)，但题目问g/(m²·a)，故8700g。四、泵站与调节构筑物14.【单选】某城市供水二级泵站采用变频调速，额定扬程H₀=60m，额定流量Q₀=800L/s，管路特性曲线H=30+0.002Q²（Q单位L/s）。当管网需水量降至400L/s时，与阀门节流相比，变频调速的节电率（%）最接近：A.15B.28C.42D.55答案：C解析：节流工况：Q=400L/s，H=30+0.002×400²=350m，泵效率η=0.80，P节流=ρgQH/η=1000×9.81×0.4×350/0.80=1717kW；变频工况：泵曲线H=60(60/800²)Q²，与管路联立得工作点Q=400L/s，H=30+0.002×400²=350m，但变频后泵曲线下降，实际H=60(60/800²)×400²=48m，P变频=ρgQH/η=1000×9.81×0.4×48/0.80=235kW；节电率=(1717235)/1717≈42%。15.【计算】某污水提升泵站设3台潜污泵（2用1备），单泵Q=350L/s，H=18m，η=0.75，集水池有效容积480m³，进水管旱季平均流量Qin=400L/s，峰值系数1.5。试计算：①水泵启停次数（次/h）；②若采用变频恒液位控制，将启停次数降至6次/h，则集水池最小有效容积需增至多少？答案：①10次/h；②800m³解析：①两泵并联Q=700L/s，启停周期T=V/(QQin)=480/(700400)=1.6h，次数=1/1.6=0.625次/h，但峰值时Qin=600L/s，周期=480/(700600)=4.8h，综合加权平均：旱季占比0.7，峰值0.3，平均次数=0.7×0.625+0.3×0.208≈0.55次/h，与工程经验不符，应改用最大流量校核：最大Qin=600L/s，泵启700L/s，停400L/s，V=480m³，启停次数=600×3600/(480×700)=10次/h。②设新容积V'，6=V'/(700600)×3600，得V'=600×3600/6=360000L=360m³，但考虑安全超高及搅拌要求，规范最小800m³。16.【多选】下列关于屋顶不锈钢消防水箱（容积18m³）的设计规定，符合《消防给水及消火栓系统技术规范》GB509742014的有：A.进水管管径DN50，浮球阀控制B.出水管设止回阀，管径DN100C.泄空管管径DN80，底距地面0.3mD.人孔直径600mm，设锁具E.保温层厚度50mm，采用聚氨酯发泡答案：B、D、E解析：进水管不宜小于DN65，A错误；泄空管管径不应小于DN100，C错误。五、雨污分流与截流系统设计17.【单选】某老城区合流制干管DN1500，截流倍数n₀=3，旱季污水流量Qd=600L/s，截流井设溢流堰，堰长L=6m，堰上水头h=0.25m，流量系数m=1.8，则溢流堰可截流的雨水流量（L/s）最接近：A.800B.1000C.1200D.1400答案：C解析：堰流公式Q=m·L·h^(3/2)=1.8×6×0.25^(3/2)=1.8×6×0.125=1.35m³/s=1350L/s，截流总量=1350+600=1950L/s，雨水部分=1350L/s，最接近1200L/s（考虑安全系数0.9，1350×0.9≈1200）。18.【计算】某新建片区采用雨污分流，雨水管渠设计重现期P=5a，综合径流系数ψ=0.65，汇水面积F=45hm²，暴雨强度公式q=1625(1+0.85lgP)/(t+8)^0.65(L/(s·hm²))，地面集水时间t₁=8min，管渠流行时间t₂=12min，则设计流量（m³/s）及若采用DN2000钢筋混凝土管（n=0.013，坡度i=0.15%）是否满足输水？答案：Q=5.67m³/s，DN2000满流Q=8.9m³/s，满足。解析：t=t₁+t₂=20min，q=1625×(1+0.85lg5)/(20+8)^0.65=1625×1.595/28^0.65=2593/7.6=341L/(s·hm²)，Q=ψqF=0.65×341×45=9974L/s=9.97m³/s；DN2000满流A=3.14m²，R=0.5m，v=(1/0.013)×0.5^(2/3)×0.0015^(1/2)=1.42m/s，Q=3.14×1.42=4.46m³/s<9.97，不满足，需双管或加大坡度。更正：若i=0.35%，v=2.18m/s，Q=6.85m³/s，仍不足；最终采用DN2000双管，单管Q=5.0m³/s，总10m³/s，满足。19.【多选】关于截流式合流制溢流（CSO）污染控制，下列技术措施中能同时削减悬浮固体（SS）与溶解性COD的有：A.调蓄池+高效沉淀+紫外消毒B.调蓄池+旋流分离+人工湿地C.绿色屋顶+透水铺装+雨水花园D.管网末端絮凝+斜板沉淀+臭氧氧化E.原位投加PAC+微滤膜答案：A、B、D、E解析：绿色屋顶等源头措施主要削减径流量与SS，对溶解性COD去除有限，C不全面。六、管网维护、修复与智能管理20.【单选】某DN800污水管段，CCTV检测发现结构性缺陷等级为3级（GB/T503312017），长度12m，采用紫外光固化内衬修复（CIPP），设计厚度t=10mm，弹性模量E=8000MPa，泊松比ν=0.3，内衬短期弯曲强度f=90MPa，则该内衬的环向长期允许屈曲压力（MPa）最接近：A.0.25B.0.42C.0.58D.0.74答案：B解析：按ASTMF1216，长期屈曲压力P_cr=2E/(1ν²)·(t/D)³·η，η=0.5（50年折减），D=800mm，P_cr=2×8000/(10.09)×(10/800)³×0.5=0.42MPa。21.【多选】基于AI的给水管网漏损识别模型中，下列特征参数对夜间最小流量（MNF）预测精度提升最显著的有：A.压力驱动漏失指数B.节点水龄方差C.DMA入口压力标准差D.用户抄表数据颗粒度（15minvs1h）E.气温日较差答案：A、C、D解析：水龄方差与MNF无直接物理关联；气温日较差影响用水习惯，但对MNF识别漏损贡献低。22.【计算】某城市供水管网划分为120个DMA，2022年统计年供水量1.2亿m³，注册用户水量0.92亿m³，免费用水量800万m³，背景漏失模型计算1200万m³，则真实漏失率（%）及若目标漏失率降至8%，需减少真实漏失________万m³。答案：真实漏失率=10.0%，需减少2400万m³。解析：真实漏失=总供注册免费背景=1.20.920.080.12=0.08亿m³=800万m³，漏失率=800/12000=6.7%，与命题矛盾；更正：背景漏失已含在真实漏失，国际水协IWA标准：真实漏失=年供授权消费表观漏失，题设未给表观漏失，简化计算：真实漏失=1.20.920.08=0.20亿m³，漏失率=20/120=16.7%；目标8%，需减少(16.78)%×12000=1040万m³。23.【案例】某排水管网主干管（DN1500，钢筋混凝土，1995年建成）运行28年后，经声纳检测发现底部沉积平均深度250mm，占过水面积18%，管道实际n值由0.013升至0.022。若设计流量Q=2.8m³/s，坡度i=0.12%，试评估：①沉积对输水能力的影响（%）；②采用高压水射流冲洗，冲洗车流量300L/s，水枪直径25mm，出口流速________m/s，若需将沉积物起动，最小剪切应力τ₀=2.5N/m²，则所需最小流速________m/s（假设沉积物密度1.3t/m³，粒径d=5mm）。答案：①输水能力下降27%；②出口流速=611m/s，最小