2025年给排水工程师试题及参考答案

2025年给排水工程师试题及参考答案上午卷试题1（给水工程）某城镇供水系统采用地表水常规处理工艺，设计供水规模为12×10⁴m³/d，水厂自用水率按5%计。原水经混凝、沉淀后出水浊度为8NTU，拟采用V型滤池过滤，设计滤速采用8m/h，单格滤池面积为60m²，强制滤速不超过12m/h。试计算：（1）所需滤池总格数；（2）当1格滤池停产检修时，其余滤池的实际运行滤速是否满足强制滤速要求。参考答案（1）首先计算水厂设计处理水量：设计供水量Q供=12×10⁴m³/d，自用水率5%，因此设计处理水量：Q处=Q供×(1+5%)=12×10⁴×1.05=12.6×10⁴m³/d=5250m³/h正常运行时所需滤池总面积A总=Q处/v设=5250/8=656.25m²单格面积60m²，因此初步所需格数n=656.25/60≈10.94，向上取整为11格。校验强制滤速：当1格检修时，运行格数为10格，强制滤速v强=Q处/(10×60)=5250/600=8.75m/h＜12m/h，满足要求。综上，所需滤池总格数为11格。（2）由上述计算可知，1格检修时实际运行滤速为8.75m/h，远低于12m/h的限制值，满足强制滤速要求。试题2（给水工程）某新建小区采用分质供水系统，居民生活用水量为6000m³/d，时变化系数Kh=1.5；绿化、道路浇洒用水量为1200m³/d，集中在8:00-18:00均匀使用；管网漏损水量按居民生活用水量的10%计，均匀发生。小区供水泵房采用变频调速泵组供水，无高位水箱。试计算泵房的设计供水流量。参考答案首先分别计算各类用水量的设计流量：1.居民生活用水最高时流量：居民生活用水量Q生=6000m³/d，平均时流量=6000/24=250m³/h，最高时流量Q生max=250×1.5=375m³/h。2.绿化、道路浇洒用水流量：用水时长10h，总用水量1200m³/d，因此流量Q绿=1200/10=120m³/h，其用水时段与居民生活用水高峰（通常为8:00-10:00、18:00-20:00）存在重叠，需计入最高时组合流量。3.管网漏损水量：漏损量Q漏=6000×10%=600m³/d，均匀发生，因此小时流量=600/24=25m³/h，全程计入。由于无高位水箱，泵房设计流量需满足最高时组合用水需求，即三类流量叠加：Q泵设=375+120+25=520m³/h。试题3（排水工程）某城镇污水处理厂设计规模为5×10⁴m³/d，总变化系数Kz=1.3，采用A²/O工艺处理，设计进水水质：COD=350mg/L，BOD₅=180mg/L，NH₃-N=35mg/L，TN=45mg/L，TP=5mg/L；出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，即COD≤50mg/L，BOD₅≤10mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。试计算：（1）生物反应池的剩余污泥量（按污泥产率系数Y=0.5gVSS/gBOD₅，内源呼吸系数Kd=0.05d⁻¹，污泥龄θc=15d，VSS/SS=0.7计）；（2）为满足除磷要求，需额外投加聚合氯化铝（PAC）的量（PAC有效成分按Al₂O₃含量10%计，铝盐除磷摩尔比Al:P=1.5:1，药剂利用率按80%计）。参考答案（1）剩余污泥量计算：首先计算BOD₅去除量：进水BOD₅S₀=180mg/L，出水Se=10mg/L，处理水量Q=5×10⁴m³/d，因此日去除BOD₅总量：ΔBOD₅=Q×(S₀-Se)×10⁻³=5×10⁴×(180-10)×10⁻³=8500kg/d。生物反应池挥发性悬浮固体（VSS）净产量ΔXv=Y×ΔBOD₅-Kd×Xv×V，其中Xv×V为反应池内VSS总量，结合污泥龄公式θc=Xv×V/ΔXv，可推导得ΔXv=Y×ΔBOD₅/(1+Kd×θc)。代入数据：ΔXv=0.5×8500/(1+0.05×15)=4250/1.75≈2428.57kgVSS/d。换算为剩余湿污泥量（按含水率99.2%计，污泥密度近似1000kg/m³）：剩余污泥干重ΔX=ΔXv/0.7=2428.57/0.7≈3469.39kgSS/d。湿污泥量Qw=ΔX/[(1-99.2%)×1000]=3469.39/(0.008×1000)≈433.7m³/d。（2）PAC投加量计算：需要去除的TP量：进水TP=5mg/L，出水TP=0.5mg/L，因此日去除TP总量：ΔTP=5×10⁴×(5-0.5)×10⁻³=225kg/d=225000g/d。TP的摩尔质量为31g/mol，因此需去除的TP物质的量=225000/31≈7258.06mol/d。按Al:P=1.5:1，所需Al的物质的量=7258.06×1.5≈10887.1mol/d。Al₂O₃中含2个Al原子，因此所需Al₂O₃的物质的量=10887.1/2≈5443.55mol/d。Al₂O₃摩尔质量为102g/mol，因此所需纯Al₂O₃质量=5443.55×102≈555242g/d≈555.24kg/d。考虑药剂利用率80%、PAC中Al₂O₃含量10%，因此实际PAC投加量=555.24/(0.8×0.1)≈6940.5kg/d≈6.94t/d。试题4（排水工程）某雨水设计管段汇水面积F=15hm²，径流系数ψ=0.6，设计重现期P=3a，地面集水时间t₁=10min，管内流行时间t₂=5min。当地暴雨强度公式为q=2001(1+0.78lgP)/(t+8)^0.71，单位为L/(s·hm²)。试计算该管段的设计雨水流量。参考答案首先确定设计降雨历时t：t=t₁+mt₂，其中m为折减系数，暗管取m=2，因此t=10+2×5=20min。计算设计暴雨强度q：代入P=3a，t=20min：q=2001×(1+0.78×lg3)/(20+8)^0.71lg3≈0.4771，因此分子部分=1+0.78×0.4771≈1+0.372≈1.372；分母28^0.71，先计算ln28≈3.332，0.71×3.332≈2.366，e^2.366≈10.66，因此q≈2001×1.372/10.66≈2745/10.66≈257.5L/(s·hm²)。设计雨水流量Q=ψ·q·F=0.6×257.5×15≈2317.5L/s≈2.32m³/s。试题5（建筑给排水工程）某32层住宅建筑，层高3.0m，首层地面标高±0.000，室外地面标高-0.600，市政供水压力常年可保证至0.28MPa（从室外地面算起）。建筑内给水系统拟采用竖向分区，要求各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不大于0.45MPa，入户管压力不大于0.35MPa。试确定给水系统的分区数量及各区的服务楼层。参考答案首先计算市政供水可供给的楼层高度：市政供水压力0.28MPa（对应28m水柱），从室外地面（-0.600）算起，至室内首层地面的高差为0.6m，因此可供给的室内静水压力对应的高度为28-0.6=27.4m。住宅卫生器具安装高度通常按1.0m计，每层需满足水压要求：按入户管压力不大于0.35MPa（35m水柱）、最低配水点静水压力不大于0.45MPa（45m水柱）控制，同时需扣除入户管至配水点的1.0m高差，因此每个分区的最大允许服务高度为35-1=34m（按入户管压力控制更严格）。1.低区（市政直供区）：可供给的高度为27.4m，扣除首层配水点高度1.0m，剩余26.4m，每层3m，因此可供给楼层数=26.4/3≈8.8，即低区可服务1-8层。校验8层配水点标高：7×3+1.0=22.0m，室外地面至该点高差为22.0+0.6=22.6m，对应压力为0.226MPa＜0.35MPa，满足要求；9层配水点标高为8×3+1=25.0m，高差25.6m，对应压力0.256MPa，看似满足，但需考虑入户管水头损失（约0.02~0.03MPa），因此9层实际入户压力不足，故低区至8层。2.加压分区：建筑总高度为31×3+1.0=94.0m（32层配水点标高），扣除低区服务的22.0m，剩余需加压服务的高度为94-22=72m。每个加压分区最大服务高度34m，因此所需加压分区数=72/34≈2.12，取3个加压分区。分区划分：中区1：9-19层，共11层，高度为10×3=30m＜34m，最低配水点（9层）标高25m，最高配水点（19层）标高18×3+1=55m，区内地高差30m，静水压力差0.3MPa，最低处压力按0.1MPa最小服务水头计，最高处压力0.4MPa＜0.45MPa，满足要求。中区2：20-30层，共11层，高度30m，最低配水点（20层）标高19×3+1=58m，最高（30层）标高29×3+1=88m，压力差0.3MPa，满足要求。高区：31-32层，共2层，高度3m，可与中区2合并校验：若合并为20-32层，共13层，高度12×3=36m＞34m，32层配水点标高94m，最低处（20层）压力需满足32层0.1MPa水头，则20层压力为0.1+(94-58)/10=0.46MPa＞0.45MPa，不满足，故单独设置高区。综上，共设置4个分区：低区1-8层（市政直供）、中区1（9-19层）、中区2（20-30层）、高区（31-32层）。试题6（建筑给排水工程）某一类高层公共建筑，自动喷水灭火系统采用湿式系统，设计作用面积160m²，设计喷水强度8L/(min·m²)，最不利点处喷头工作压力0.1MPa，流量系数K=80。系统采用消防水泵直接供水，水泵扬程计算时，沿程水头损失按0.08MPa计，局部水头损失按沿程损失的30%计，水泵出水口至最不利点喷头的几何高差为42m。试计算消防水泵的设计扬程。参考答案首先计算最不利点喷头的流量：喷头流量公式q=K×√(10P)，其中P为喷头工作压力（MPa），K=80，P=0.1MPa，因此：q=80×√(10×0.1)=80×√1=80L/min=1.33L/s。校验作用面积内的总流量：设计喷水强度8L/(min·m²)，作用面积160m²，因此系统设计流量Q=8×160=1280L/min≈21.33L/s，满足设计流量要求。计算水头损失：沿程损失h沿=0.08MPa，局部损失h局=0.08×30%=0.024MPa，总水头损失h损=0.08+0.024=0.104MPa。几何高差对应的压力：42m水柱对应0.42MPa。最不利点喷头工作压力P喷=0.1MPa。水泵设计扬程需考虑1.05~1.1的安全系数，取1.05：H=1.05×(P喷+h损+0.42)=1.05×(0.1+0.104+0.42)=1.05×0.624≈0.655MPa≈66m水柱。下午卷试题1（给水工程）某地下水水源含铁量为8mg/L，锰含量为1.2mg/L，设计处理规模为2×10⁴m³/d，采用曝气-一级接触氧化过滤除铁除锰工艺，滤速采用7m/h，滤层采用石英砂，厚度1200mm，承托层厚度400mm，滤池超高300mm，冲洗排水槽顶高出滤层表面500mm。试计算单格滤池面积（设滤池格数为6格，1格备用）及滤池总高度。参考答案（1）单格滤池面积计算：设计处理水量Q=2×10⁴m³/d=833.33m³/h，运行格数为5格，因此单格面积A=Q/(5×7)=833.33/35≈23.81m²，取24m²，单格尺寸可采用6m×4m。（2）滤池总高度计算：总高度=超高+冲洗排水槽顶与滤层表面高差+滤层厚度+承托层厚度+配水系统高度+池底坡度高度。配水系统采用大阻力配水系统，高度取400mm，池底坡度0.02，单格长度6m，因此池底坡度高度=6×0.02=0.12m≈0.1m。代入数据：H=0.3+0.5+1.2+0.4+0.4+0.1=2.9m。试题2（排水工程）某城镇合流制管渠系统截流干管设计，截流井前旱流污水量Qd=0.3m³/s，总变化系数Kz=1.5，截流倍数n₀=3。设计降雨时，截流井上游混合污水量为2.8m³/s。试计算截流干管的设计流量及溢流井的溢流量。参考答案（1）截流干管设计流量：截流干管流量=旱流污水量+截流的雨水流量，其中截流的雨水流量=n₀×Qdr，Qdr为旱流污水的平均日流量Qd=0.3m³/s，因此：Q截=Qd×(1+n₀)×Kz=0.3×(1+3)×1.5=1.8m³/s。（2）溢流井溢流量：上游混合污水总量为2.8m³/s，因此溢流量Q溢=2.8-Q截=2.8-1.8=1.0m³/s。试题3（建筑给排水工程）某全日制集中热水供应系统，设计小时耗热量为2.4×10⁶kJ/h，热水供水温度60℃，冷水温度10℃，热水密度0.983kg/L，水的比热容4.187kJ/(kg·℃)。系统采用半容积式水加热器，传热系数K=1200W/(m²·℃)，热媒为0.2MPa饱和蒸汽，温度120℃，传热温差按对数平均温差计算，设计小时供热量按设计小时耗热量的1.1倍计。试计算水加热器的加热面积。参考答案首先计算设计小时供热量Qg=1.1×2.4×10⁶=2.64×10⁶kJ/h=733333W。计算对数平均温差Δtm：热媒温度恒定tmc=120℃，冷水进水温度t1=10℃，热水出水温度t2=60℃，因此：Δtmax=120-10=110℃，Δtmin=120-60=60℃，Δtm=(Δtmax-Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=(110-60)/ln(110/60)=50/ln(1.833)≈50/0.606≈82.5℃。加热面积公式F=Qg/(K×Δtm×ε)，其中ε为传热系数修正系数，半容积式水加热器取0.85。代入数据：F=733333/(1200×82.5×0.85)=733333/(1200×70.125)=733333/84150≈8.72m²，取9m²。试题4（排水工程）某污泥厌氧消化池设计，每日处理剩余污泥量为400m³/d，污泥含水率97%，挥发性有机物含量60%，消化温度35℃，消化时间25d，投配率5%。试计算消化池的有效容积及每日产气量（按每kg挥发性有机物分解产气量0.8m³/kg，有机物分解率45%计）。参考答案（1）消化池有效容积计算：按投配率计算：V=Q/P×100，其中Q为日投加污泥量400m³/d，P为投配率5%，因此V=400/0.05=8000m³。按消化时间校验：V=Q×td=400×25=10000m³，取较大值10000m³作为有效容积。（2）每日产气量计算：每日投加的干污泥量=