给水排水管道工程习题及答案(市政工程)

给水排水管道工程习题及答案(市政工程)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种管材属于柔性接口管材？A.混凝土管（平口）B.球墨铸铁管C.钢筋混凝土管（企口）D.陶土管（承插）答案：B2.室外给水管道的最小覆土厚度，在非冰冻地区一般不小于（）。A.0.5mB.0.7mC.1.0mD.1.2m答案：B（依据《室外给水设计标准》GB500132018，非冰冻地区车行道下不小于0.7m）3.排水管道中，截流式合流制的核心设施是（）。A.雨水口B.检查井C.截流井D.跌水井答案：C4.给水管道水力计算中，比阻A的物理意义是（）。A.单位长度管道的水头损失B.单位流量下单位长度的水头损失C.单位流量平方下单位长度的水头损失D.单位流速下的水头损失答案：C（比阻公式A=10.3n²/d⁵·³³，水头损失h=ALQ²）5.污水管道设计中，最小设计坡度通常对应（）。A.最小管径B.最大流速C.最小流速D.最大充满度答案：A（DN200污水管最小坡度0.004，DN300为0.003，管径越小坡度越大）6.以下不属于给水管道附属构筑物的是（）。A.阀门井B.支墩C.倒虹管D.雨水口答案：D（雨水口属于排水系统）7.排水管道采用UPVC管时，常用的接口形式是（）。A.水泥砂浆抹带B.橡胶圈承插C.焊接D.法兰连接答案：B（UPVC管为柔性管，多采用橡胶圈承插接口）8.给水管网环状布置的主要优点是（）。A.节省管材B.水力条件好，供水可靠性高C.施工方便D.管理维护简单答案：B9.雨水管渠设计中，径流系数ψ的取值范围通常为（）。A.0~1B.0.1~0.5C.0.5~1.0D.1.0~1.5答案：A（ψ≤1，反映地面汇水能力）10.污水管道系统中，检查井的最大间距在管径DN300~DN400时为（）。A.30mB.50mC.70mD.90m答案：B（依据《室外排水设计规范》GB500142021，DN300~400最大间距50m）二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.以下属于刚性管道的有（）。A.钢管B.混凝土管C.球墨铸铁管D.钢筋混凝土管答案：B、D（刚性管道指主要依靠管体材料强度支撑外荷载的管道）2.影响给水管道沿程水头损失的因素包括（）。A.管径B.流量C.管材粗糙度D.管道长度答案：A、B、C、D（沿程水头损失h=λ(L/d)(v²/2g)，λ与管材粗糙度有关）3.排水管道清通的常用方法有（）。A.人工清通B.机械清通C.水力清通D.化学清通答案：A、B、C（化学清通可能破坏管道，一般不采用）4.给水管网设计中，需考虑的水压要求包括（）。A.最不利点自由水头B.消防水压C.管道承压能力D.水厂泵扬程答案：A、B、C（需满足用户用水点和消防所需水压，同时不超管道承压）5.合流制排水系统的缺点包括（）。A.初期雨水污染严重B.管道投资大C.污水厂运行负荷波动大D.维护复杂答案：A、C（合流制管道投资小于分流制，但雨天会将大量雨水带入污水厂）三、填空题（每空1分，共15分）1.给水管道常用的管材中，（）耐腐蚀性好但强度低，（）强度高但易腐蚀需做防腐处理。答案：塑料管（或UPVC管）；钢管2.排水管道的设计充满度是指（）与（）的比值，污水管道设计时不允许（）。答案：水深；管径；满流3.给水管网水力计算中，环状网需满足（）和（）两个基本方程，分别对应（）守恒和（）守恒。答案：节点流量；环段水头损失；质量；能量4.雨水管渠设计的主要参数包括（）、（）和（），其中（）是反映降雨强度的关键参数。答案：设计重现期；径流系数；降雨历时；降雨强度5.污水管道系统的组成包括（）、（）、（）和（）。答案：污水支管；干管；主干管；检查井（或泵站、出水口等）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述给水管道基础的作用及常见类型。答案：作用：支撑管道，均匀传递荷载，防止管道下沉或变形。常见类型：（1）素土基础（原状土夯实）；（2）砂基础（中粗砂垫层）；（3）混凝土基础（C15或C20混凝土，用于大口径或软土地基）。2.雨水管渠设计中，为何要采用“极限强度理论”？答案：极限强度理论假设：当降雨历时等于汇水时间时，雨水管渠设计断面处的流量达到最大值（此时汇水面积上全部面积参与汇流，且降雨强度为对应的最大强度）。该理论简化了计算，同时确保设计流量能覆盖实际可能的最大流量，保证管渠安全。3.污水管道为何要设置最小设计流速？如何确定？答案：最小设计流速（0.6m/s）是为防止污水中悬浮物沉淀，避免管道堵塞。确定依据：通过水力计算，保证在设计充满度下，流速不低于该值（公式v=1/n·R²/³·i¹/²，取n=0.014，最小管径DN200时，i=0.004对应v≈0.6m/s）。4.给水管网环状布置与树状布置的主要区别是什么？各适用于什么场景？答案：区别：环状网管道相互连通成环，树状网呈分支状无环。环状网供水可靠性高（断管时可通过其他路径供水）、水力条件好，但管材用量大；树状网节省管材，但可靠性低（某段故障会导致下游断水）。适用场景：环状网用于重要地区（如城市中心、工厂），树状网用于小型城镇或郊区。5.排水管道接口的作用是什么？常用接口类型有哪些？答案：作用：连接管道，防止污水渗漏或地下水渗入，保证管道整体性。常用类型：（1）刚性接口（水泥砂浆抹带、钢丝网水泥砂浆抹带）；（2）柔性接口（橡胶圈承插、石棉水泥接口）；（3）半柔性接口（沥青砂浆接口）。五、计算题（共20分）题目1（10分）：某城市新建一条DN400给水铸铁管（n=0.013），管长L=500m，设计流量Q=0.1m³/s。试计算该管段的沿程水头损失（采用曼宁公式，谢才系数C=R¹/⁶/n，水力半径R=d/4）。解答步骤：1.计算流速v=Q/A=0.1/(π×0.4²/4)=0.1/(0.1256)=0.796m/s2.水力半径R=d/4=0.4/4=0.1m3.谢才系数C=R¹/⁶/n=0.1^(1/6)/0.013≈0.63/0.013≈48.46m^(1/2)/s4.沿程水头损失h_f=(v²/(2g))×(L×λ/d)，其中λ=8g/(C²)（达西公式与谢才公式关系）或直接用曼宁公式推导的沿程水头损失公式：h_f=(n²v²L)/R^(4/3)代入数据：h_f=(0.013²×0.796²×500)/0.1^(4/3)计算：0.013²=0.000169；0.796²≈0.634；分子=0.000169×0.634×500≈0.053；0.1^(4/3)=(10^1)^(4/3)=10^(4/3)≈0.0316；h_f≈0.053/0.0316≈1.68m答案：沿程水头损失约为1.68m。题目2（10分）：某居住小区规划人口10000人，生活污水量标准150L/(人·d)，总变化系数K_z=2.0。小区内有一条污水干管，服务面积分为3段，各段设计流量如下：第一段：沿线流量q1=0.01m³/s，集中流量Q1=0.02m³/s第二段：沿线流量q2=0.015m³/s，集中流量Q2=0.03m³/s第三段：沿线流量q3=0.02m³/s，无集中流量试计算各段干管的设计流量（沿线流量按1/2计入转输流量）。解答步骤：1.生活污水设计流量Q生活=(10000×150)/(24×3600)×K_z=(1,500,000)/(86400)×2≈17.36×2≈34.72L/s≈0.0347m³/s（注：题目中各段沿线流量可能已包含此部分，需按题目给定数据计算）2.第一段设计流量Q1总=沿线流量q1+集中流量Q1+转输流量（无上游，转输流量为0）=0.01+0.02=0.03m³/s3.第二段设计流量Q2总=前段转输流量（Q1总+q1/2）+q2+Q2前段转输流量=0.03+0.01/2=0.035m³/s故Q2总=0.035+0.015+0.03=0.08m³/s4.第三段设计流量Q3总=前段转输流量（Q2总+q2/2）+q3前段转输流量=0.08+0.015/2=0.0875m³/s故Q3总=0.0875+0.02=0.1075m³/s答案：第一段0.03m³/s，第二段0.08m³/s，第三段0.1075m³/s。六、案例分析题（共20分）背景：某城市老城区改造，原排水系统为合流制，现需改造为分流制。已知区域面积2km²，其中建筑屋面占20%（ψ=0.9），硬质路面占30%（ψ=0.8），绿地占50%（ψ=0.15）。当地暴雨强度公式为：q=[167×(1+0.8logP)]/(t+10)^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=20min。问题：1.说明合流制改造为分流制的主要原因。（5分）2.计算该区域雨水设计流量。（10分）3.若雨水管采用DN600钢筋混凝土管（n=0.014），试校核其是否满足最小流速要求（设计充满度h/d=0.7，水力半径R=(d/2)(2h/d(h/d)²)/d=d(h/d)(2h/d)/4）。（5分）解答：1.合流制改造为分流制的原因：合流制雨天将大量雨水带入污水厂，增加处理负荷，可能导致溢流污染；分流制可分别处理污水（集中处理）和雨水（就近排放），提高污水厂运行稳定性；减少初期雨水对水体的污染（合流制溢流含大量污染物）；适应城市发展对排水系统可靠性的更高要求。2.雨水设计流量计算：总汇水面积F=2km²=200ha综合径流系数ψ=0.2×0.9+0.3×0.8+0.5×0.15=0.18+0.24+0.075=0.495降雨历时t=t1+t2=10+20=30min暴雨强度q=[167×(1+0.8log2)]/(30+10)^0.7=[167×(1+0.8×0.3010)]/40^0.7≈[167×1.2408]/10.08≈207.2/10.08≈20.56L/(s·ha)雨水设计流量Q=ψ·q·F=0.495×20.56×200≈0.495×4112≈2035L/s≈2.035m³/s3.流速校核：管径d=0.6m，h/d=0.7，故水深h=0.42m水力半径R=d(h/d)(2h/d)/4=0.6×0.7×(20.7)/4=0.6×0.7×1.3/4≈0.546/4≈0.1365m过水面积A=(d²/4)×[arccos((d/2h)/(d/2))(d/2h)√(h(dh))/(d/2)²]（圆管部分面积公式），或简化为A=(πd²/4)×(h/d)×(1(h/d)/π×√(4(h/d)(h/d)²))，近似取A=(π×0.6²/4)×0.7≈0.2827×0.7≈0.1979m²流速v=Q/A=2.035/0.1979≈10.28m/s（显然不合理，说明设计管径过小，实际应调整管径）正确计算：雨水设计流量应为2.035m³/s，DN600管最大过流能力（满流时）v=1/n