给水排水管网课后习题及答案

给水排水管网课后习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列关于给水管网类型的描述中，正确的是（）。A.树状管网水质稳定性优于环状管网B.环状管网投资低于树状管网C.树状管网末端易出现死水区D.环状管网适用于对供水安全性要求低的区域2.城市给水管网设计中，生活用水的经济流速通常取值范围为（）。A.0.30.6m/sB.0.61.2m/sC.1.52.0m/sD.2.02.5m/s3.排水管网中，污水管道的最小设计管径为（）。A.150mmB.200mmC.250mmD.300mm4.给水管网水力计算中，比流量的计算公式为（）。A.\(q_s=\frac{Q_d\sumq_{big}}{L}\)B.\(q_s=\frac{Q_d}{L}\)C.\(q_s=\frac{Q_d\times1.2}{L}\)D.\(q_s=\frac{Q_dq_{big}}{L}\)（注：\(Q_d\)为最高日用水量，\(\sumq_{big}\)为大用户集中流量，\(L\)为管网总长度）5.雨水管渠设计中，设计重现期P的取值主要影响（）。A.管道坡度B.暴雨强度C.管道粗糙系数D.地面集水时间6.给水管网中，节点流量的分配原则是（）。A.将沿线流量按1:1比例分配给相邻节点B.将沿线流量的一半分配给上游节点，另一半分配给下游节点C.仅分配给下游节点D.仅分配给上游节点7.排水管网中，合流制管道的设计流量不包括（）。A.生活污水量B.工业废水量C.初期雨水弃流量D.雨水径流量8.给水泵站设计中，选泵的主要依据是（）。A.最高日平均时流量与扬程B.最高日最高时流量与扬程C.平均日平均时流量与扬程D.最高日最低时流量与扬程9.下列管材中，适用于高压给水管网的是（）。A.混凝土管B.钢管C.塑料管D.陶土管10.排水管道水力计算中，设计充满度的取值与（）无关。A.管径大小B.管道坡度C.污水性质D.管道埋深二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.环状给水管网的优点包括（）。A.供水可靠性高B.投资成本低C.水质不易恶化D.水力条件均匀2.排水管网系统的组成部分包括（）。A.雨水口B.检查井C.泵站D.处理构筑物3.给水管网水锤产生的主要原因有（）。A.阀门快速关闭B.水泵突然停机C.管道坡度变化D.管道内流速过高4.下列关于排水管道设计流速的描述中，正确的是（）。A.最小设计流速为0.6m/s（污水管）B.最大设计流速为5m/s（金属管）C.雨水管最小设计流速与污水管相同D.流速过低易导致管道淤积5.给水管网水质保护措施包括（）。A.定期冲洗管道B.采用非金属管材C.控制管网压力稳定D.增大管道埋深三、填空题（每题2分，共20分）1.给水管网按结构形式分为树状管网和__________。2.排水管网中，雨水管渠的最小设计管径为__________。3.给水管网水力平差的目的是使各环的__________闭合差满足要求。4.排水管道设计中，地面集水时间\(t_1\)一般取__________分钟。5.给水管材的选择需考虑强度、耐腐蚀性、__________和经济性。6.合流制排水系统分为直排式合流制、截流式合流制和__________。7.给水管网中，大用户集中流量是指用水量超过__________的用户流量。8.排水管道水力计算的三大参数为流速、坡度和__________。9.给水泵站的扬程由静扬程、吸水管水头损失和__________组成。10.雨水管渠设计中，径流系数\(\psi\)的取值范围为__________（一般城市硬化区域）。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述树状管网与环状管网的优缺点对比。2.说明给水管网布置的主要原则。3.排水管网设计中，为什么要控制最小设计流速和最大设计流速？4.简述暴雨强度公式中参数\(P\)（重现期）和\(t\)（降雨历时）的物理意义及对设计的影响。5.给水管网水锤有哪些危害？常用的防护措施有哪些？五、应用题（共35分）（一）给水管网水力计算（15分）某城市给水管网最高日用水量为10万m³/d，其中大用户集中流量为2万m³/d，管网总长度为50km（双侧配水）。管网中某管段长度为1000m，沿线流量均匀分布。1.计算该管网的比流量（3分）；2.计算该管段的沿线流量（3分）；3.若该管段连接节点A和节点B，计算节点A和节点B分配的节点流量（3分）；4.若该管段直径为300mm，粗糙系数\(n=0.013\)，计算管段流速（4分，已知谢才公式\(v=\frac{1}{n}R^{2/3}i^{1/2}\)，假设水力坡度\(i=0.005\)，圆管水力半径\(R=d/4\)）；5.校核流速是否符合经济流速要求（2分）。（二）雨水管网设计计算（20分）某城市区域采用雨水管网排水，设计重现期\(P=2a\)，地面集水时间\(t_1=10min\)，汇水面积\(F=2ha\)（1ha=10⁴m²），径流系数\(\psi=0.8\)。该区域暴雨强度公式为：\[q=\frac{2000(1+0.8\lgP)}{t^{0.6}}\]（\(q\)单位：L/(s·ha)，\(t\)单位：min）1.计算管段设计降雨历时\(t\)（假设管内流行时间\(t_2=5min\)）（3分）；2.计算该管段的设计暴雨强度\(q\)（4分）；3.计算该管段的设计流量\(Q\)（3分）；4.选择管段直径（参考：D=300mm时，最大过流能力\(Q_{max}=120L/s\)；D=400mm时，\(Q_{max}=250L/s\)）（3分）；5.若所选管径为400mm，粗糙系数\(n=0.014\)，计算管道坡度（已知圆管满流时\(R=d/4\)，谢才公式\(v=\frac{1}{n}R^{2/3}i^{1/2}\)，流量\(Q=v\times\frac{\pid^2}{4}\)）（5分）；6.校核流速是否满足最小设计流速要求（最小设计流速\(v_{min}=0.75m/s\)）（2分）。参考答案一、单项选择题1.C2.B3.B4.A5.B6.B7.C8.B9.B10.D二、多项选择题1.ACD2.ABCD3.AB4.ABD5.ABC三、填空题1.环状管网2.300mm3.水头损失4.5155.水力条件（或摩阻系数）6.全处理式合流制7.管网总用水量的5%（或具体数值根据规范，如1000m³/d）8.充满度9.压水管水头损失10.0.50.9四、简答题1.树状管网优点：构造简单、投资低、施工方便；缺点：供水可靠性差，末端易出现死水区，水质易恶化。环状管网优点：供水可靠性高，水力条件均匀，水质稳定；缺点：投资高，构造复杂。2.布置原则：①满足用户水量、水压、水质要求；②管网应遍布整个供水区域；③优先沿现有或规划道路布置，避开复杂地形；④干管应靠近大用户，减小输水管长度；⑤环状管网宜布置在用水密集区，树状管网用于郊区等低要求区域。3.控制最小流速（污水管0.6m/s，雨水管0.75m/s）是为防止管道内污水中悬浮物沉淀淤积；控制最大流速（金属管10m/s，非金属管5m/s）是为避免流速过高冲刷管壁，造成管道磨损破坏。4.重现期\(P\)：在一定长时期内，等于或大于某一暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间，\(P\)越大，设计暴雨强度越大，管道断面越大，投资越高但内涝风险越低。降雨历时\(t\)：降雨过程中连续降雨的时段，包括地面集水时间\(t_1\)和管内流行时间\(t_2\)，\(t\)越大，暴雨强度越小，设计流量越小。5.危害：水锤会导致管道内压力剧烈波动，可能引起管道破裂、水泵损坏、阀门变形等。防护措施：①缓慢关闭阀门；②水泵出口设置止回阀；③管道高点设置空气阀；④安装水锤消除器或调压塔；⑤限制管道流速（一般≤2.5m/s）。五、应用题（一）给水管网水力计算1.比流量\(q_s=\frac{Q_d\sumq_{big}}{L}=\frac{10000020000}{50000}=1.6L/(s·m)\)（注：50km=50000m，最高日用水量转换为s单位：10万m³/d=100000/86400≈1.157m³/s=1157L/s；大用户流量2万m³/d=20000/86400≈0.231m³/s=231L/s；比流量公式中单位需统一，正确计算应为\(q_s=\frac{(1157231)L/s}{50000m}=0.0185L/(s·m)\)，原答案单位换算错误，正确步骤如下：最高日用水量\(Q_d=10\times10^4m^3/d=10^5/86400≈1.1574m^3/s=1157.4L/s\)大用户集中流量\(\sumq_{big}=2\times10^4m^3/d=231.48L/s\)管网总长度\(L=50km=50000m\)（双侧配水时是否需考虑？若题目未说明，按单侧计算）比流量\(q_s=(Q_d\sumq_{big})/L=(1157.4231.48)/50000≈0.0185L/(s·m)\)2.管段沿线流量\(q_{line}=q_s\timesL_{pipe}=0.0185L/(s·m)\times1000m=18.5L/s\)3.节点流量分配：沿线流量的一半分给上游节点A，另一半给下游节点B，故\(q_A=q_B=18.5/2=9.25L/s\)4.管段流速计算：圆管水力半径\(R=d/4=0.3m/4=0.075m\)谢才系数\(C=1/n\timesR^{2/3}=1/0.013\times0.075^{2/3}≈76.92\times0.177≈13.62m^{1/2}/s\)流速\(v=C\times\sqrt{i}=13.62\times\sqrt{0.005}≈13.62\times0.0707≈0.963m/s\)5.经济流速校核：生活用水经济流速0.61.2m/s，计算流速0.963m/s符合要求。（二）雨水管网设计计算1.设计降雨历时\(t=t_1+t_2=10min+5min=15min\)2.暴雨强度\(q=\frac{2000(1+0.8\lg2)}{15^{0.6}}≈\frac{2000(1+0.8\times0.3010)}{15^{0.6}}≈\frac{2000\times1.2408}{3.1748}≈782.5L/(s·ha)\)3.设计流量\(Q=\psiqF=0.8\times782.5\times2=1252L/s\)（注：此处单位需注意，\(q\)单位为L/(s·ha)，\(F\)单位为ha，故\(Q\)单位为L/s。但实际计算中，若\(F=2ha\)，则\(Q=0.8\times782.5\times2=1252L/s\)，但雨水管常用管径最大过流能力一般为数百L/s，可能题目数据设置偏大，或\(F=2ha\)应为0.2ha，此处按题目数据计算）4.选择管径：D=400mm时\(Q_{max}=250L/s\)，远小于1252L/s，说明题目数据可能有误（可能\(F=0.2ha\)），假设\(F=0.2ha\)，则\(Q=0.8\times782.5\times0.2=125.2L/s\)，选择D=400mm（\(Q_{max}=250L/s\)）满足要求。5.管道坡度计算（以D=400mm，\(Q=125.2L/s=0.1252m^3/s\)为例）：满流时过水面积\(A=\pid^2/4=3.14\times0.4^2/4=0.1256m^