20252025年公用設(shè)備工程師給排水專業(yè)技術(shù)及理論知識考試題庫與答案1.某城市新建居住區(qū)，規(guī)劃人口3.5萬人，綜合生活用水定額為200L/(人·d)，時變化系數(shù)Kh=1.5，未預見水量和管網(wǎng)漏失水量按最高日用水量的15%計。計算該居住區(qū)的最高日設(shè)計用水量（m3/d）和最大時設(shè)計用水量（m3/h）。答案：最高日用水量=規(guī)劃人口×用水定額=35000×200=7,000,000L/d=7000m3/d。未預見及漏失水量=7000×15%=1050m3/d，故最高日設(shè)計用水量=7000+1050=8050m3/d。最大時設(shè)計用水量=（最高日用水量×Kh）/24=（8050×1.5）/24=12075/24≈503.125m3/h。2.某城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)采用樹狀布置，某管段長度L=800m，管徑D=300mm，粗糙系數(shù)n=0.013，管段兩端節(jié)點水壓差為15m，求該管段的流量（m3/s）。（注：謝才公式C=(1/n)R^(1/6)，水力半徑R=D/4，沿程水頭損失公式h_f=λ(L/D)(v2/2g)，λ=8g/(C2)）答案：首先計算謝才系數(shù)C=(1/0.013)×(0.3/4)^(1/6)≈76.923×(0.075)^(0.1667)≈76.923×0.754≈57.96m^(1/2)/s。水力半徑R=0.3/4=0.075m。流速v=√(2gh_fD/(λL))，而λ=8g/(C2)=8×9.81/(57.962)≈78.48/3360≈0.02335。代入h_f=15m，L=800m，D=0.3m，得v=√(2×9.81×15×0.3/(0.02335×800))=√(88.29/18.68)≈√4.727≈2.174m/s。流量Q=πD2/4×v=0.785×0.32×2.174≈0.785×0.09×2.174≈0.153m3/s。3.某污水處理廠采用A2/O工藝，設(shè)計流量Q=20000m3/d，進水BOD5=200mg/L，總氮TN=40mg/L，氨氮NH3-N=30mg/L，要求出水BOD5≤20mg/L，TN≤15mg/L，NH3-N≤5mg/L。已知厭氧池水力停留時間HRT=2h，缺氧池HRT=3h，好氧池HRT=6h，污泥齡θc=15d，MLSS=3500mg/L，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgVSS/kgBOD5，衰減系數(shù)Kd=0.05d?1。計算：（1）好氧池有效容積；（2）系統(tǒng)每日剩余污泥量（kgVSS/d）。答案：（1）好氧池有效容積V=Q×HRT=20000m3/d×(6h/24h)=5000m3。（2）剩余污泥量ΔX=Y×(S0-Se)×Q-Kd×V×MLVSS（假設(shè)MLVSS=0.7×MLSS=2450mg/L）。BOD5去除量S0-Se=200-20=180mg/L=0.18kg/m3。ΔX=0.6×0.18×20000-0.05×5000×2.45=2160-612.5=1547.5kgVSS/d。4.某建筑高度為50m的二類高層住宅，共16層，每層4戶，每戶衛(wèi)生器具當量為6.0（其中坐便器3個，淋浴器3個，洗臉盆3個）。已知該建筑生活給水系統(tǒng)采用分區(qū)供水，低區(qū)（1-8層）由市政管網(wǎng)直接供水，高區(qū)（9-16層）采用變頻泵-水箱聯(lián)合供水，水箱調(diào)節(jié)容積按最高日用水量的15%計。市政管網(wǎng)供水壓力為0.25MPa（1-8層所需水壓為0.30MPa，9-16層所需水壓為0.55MPa）。計算：（1）低區(qū)引入管設(shè)計秒流量；（2）高區(qū)水箱調(diào)節(jié)容積（m3）。（注：建筑給水設(shè)計秒流量公式qg=0.2×α×√Ng，α=1.02+0.0041×Ng，Ng為衛(wèi)生器具給水當量總數(shù)）答案：（1）低區(qū)戶數(shù)=8層×4戶=32戶，每戶當量6.0，總當量Ng=32×6=192。α=1.02+0.0041×192≈1.02+0.787=1.807。qg=0.2×1.807×√192≈0.3614×13.856≈5.01L/s。（2）每戶最高日用水量按《建筑給水排水設(shè)計標準》GB50015，二類高層住宅用水定額取200L/(人·d)，戶均3.5人，則每戶日用水量=3.5×200=700L=0.7m3，32戶日用水量=32×0.7=22.4m3。高區(qū)戶數(shù)=8層×4戶=32戶，同理高區(qū)日用水量=22.4m3。水箱調(diào)節(jié)容積=22.4×15%=3.36m3。5.某城市雨水管網(wǎng)設(shè)計中，采用暴雨強度公式q=167×(2.0+0.5lgP)/(t+8)^0.7（L/(s·ha)），設(shè)計重現(xiàn)期P=2a，地面集水時間t1=10min，管內(nèi)流行時間t2=15min，徑流系數(shù)ψ=0.6，匯水面積F=5ha。計算該管段的設(shè)計雨水流量（L/s）。答案：總降雨歷時t=t1+t2=10+15=25min。代入公式q=167×(2.0+0.5lg2)/(25+8)^0.7≈167×(2.0+0.1505)/33^0.7≈167×2.1505/8.55≈359.13/8.55≈41.99L/(s·ha)。設(shè)計流量Q=ψ×q×F=0.6×41.99×5≈125.97L/s≈126L/s。6.某工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，設(shè)計循環(huán)水量Q=5000m3/h，濃縮倍數(shù)N=3.0，補充水含鹽量S1=300mg/L，排污水含鹽量S2=Ns1=900mg/L（假設(shè)蒸發(fā)損失E=0.1%×Q×ΔT，ΔT=10℃，風吹損失D=0.05%Q，滲漏損失L=0）。計算：（1）蒸發(fā)損失水量E（m3/h）；（2）補充水量M（m3/h）。答案：（1）E=0.1%×Q×ΔT=0.001×5000×10=50m3/h。（2）根據(jù)水量平衡：M=E+D+B（B為排污水量）。濃縮倍數(shù)N=(S2)/(S2-S1)=M/(M-E-D)（當L=0時）。已知N=3，則3=M/(M-50-0.0005×5000)=M/(M-52.5)，解得3(M-52.5)=M→2M=157.5→M=78.75m3/h。驗證：B=M-E-D=78.75-50-2.5=26.25m3/h，S2=S1×(M/(M-E-D))=300×(78.75/26.25)=300×3=900mg/L，符合條件。7.某建筑設(shè)置濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，危險等級為中危險級Ⅰ級，作用面積160m2，噴水強度6L/(min·m2)，最不利點處噴頭工作壓力0.10MPa，噴頭流量系數(shù)K=80。計算：（1）系統(tǒng)設(shè)計流量（L/s）；（2）最不利點噴頭流量（L/min）；（3）若配水支管上安裝4個噴頭，支管管徑為DN40（流速限制≤5m/s），校核支管是否滿足流速要求（支管長度忽略，局部水頭損失按沿程的20%計，沿程水頭損失公式h_f=0.0000107×(Q2/d^5)×L，d為mm，Q為L/s）。答案：（1）設(shè)計流量=作用面積×噴水強度=160×6=960L/min=16L/s。（2）噴頭流量q=K√(10P)=80×√(10×0.10)=80×√1=80L/min。（3）4個噴頭總流量=4×80=320L/min=5.333L/s。支管管徑DN40，d=40mm，假設(shè)L=1m（長度不影響流速計算），流速v=4Q/(πd2)=4×5.333/(3.14×0.042×1000)=21.332/(5.024)≈4.25m/s≤5m/s，滿足要求。8.某城鎮(zhèn)污水廠采用氧化溝工藝，設(shè)計流量Q=10000m3/d，進水BOD5=180mg/L，SS=200mg/L，出水BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，污泥回流比R=100%，混合液污泥濃度MLSS=4000mg/L，污泥指數(shù)SVI=120mL/g。計算：（1）曝氣池污泥齡θc（d）；（2）二沉池表面負荷q（m3/(m2·h)）。（注：污泥齡θc=(VX)/(QwXr+(Q-Qw)Xe)，假設(shè)剩余污泥量QwXr=Y(S0-Se)Q-KdVX，Y=0.6，Kd=0.05d?1，VX=MLSS×V，V=Q×HRT，HRT=18h）答案：（1）V=10000×(18/24)=7500m3。VX=4000×7500=30,000,000g=30,000kg。S0-Se=180-20=160mg/L=0.16kg/m3。剩余污泥量ΔX=0.6×0.16×10000-0.05×30000=9600-1500=8100kg/d。θc=VX/ΔX=30000/8100≈3.70d（此值偏低，實際氧化溝污泥齡一般5-15d，可能假設(shè)HRT過大或參數(shù)調(diào)整）。（2）二沉池設(shè)計流量=Q(1+R)=10000×2=20000m3/d=833.33m3/h。SVI=120mL/g，Xr=10^6/SVI=10^6/120≈8333mg/L=8.333kg/m3。二沉池表面積A=Q(1+R)/(q×24)，同時需滿足固體負荷≤150kg/(m2·d)，固體負荷=(Q×X0+RQ×X)/(A)=(10000×0.2+10000×4.0)/A=42000/A≤150→A≥280m2。取表面負荷q=833.33/A，若A=280m2，則q=833.33/280≈2.98m3/(m2·h)（符合中負荷二沉池要求）。9.某小區(qū)室外給水管網(wǎng)采用環(huán)狀布置，某環(huán)網(wǎng)由4段管道組成，各段初始流量分配為：AB段+10L/s，BC段+8L/s，CD段-6L/s，DA段-12L/s（“+”為順時針，“-”為逆時針）。各段管徑均為DN200（比阻a=9.029s2/m?），長度分別為AB=200m，BC=150m，CD=250m，DA=300m。計算該環(huán)網(wǎng)的閉合差Δh，并確定流量調(diào)整值Δq（調(diào)整公式Δq=-Δh/(4ΣaLq3)）。答案：各段水頭損失h=alq2L（注：原比阻公式h=alq2L，當q單位為m3/s時需轉(zhuǎn)換，此處q單位為L/s=0.001m3/s，故h=a×(q×0.001)2×L×1000=a×q2×L×10^(-3)。代入a=9.029s2/m?，L單位m，q單位L/s）。AB段h1=9.029×102×200×10^(-3)=9.029×100×200×0.001=180.58m；BC段h2=9.029×82×150×10^(-3)=9.029×64×150×0.001=86.68m；CD段h3=9.029×(-6)2×250×10^(-3)=9.029×36×250×0.001=81.26m（逆時針，符號為負）；DA段h4=9.029×(-12)2×300×10^(-3)=9.029×144×300×0.001=389.00m（逆時針，符號為負）；閉合差Δh=h1+h2+(-h3)+(-h4)=180.58+86.68-81.26-389.00≈-202.99m（負值表示逆時針方向水頭損失大于順時針）。ΣaLq3=9.029×200×103+9.029×150×83+9.029×250×(-6)3+9.029×300×(-12)3=9.029×(200×1000+150×512+250×(-216)+300×(-1728))=9.029×(200000+76800-54000-518400)=9.029×(-295600)≈-2,660,000Δq=-Δh/(4ΣaLq3)=-(-202.99)/(4×(-2,660,000))≈202.99/-10,640,000≈-0.0000191m3/s≈-19.1L/s（需調(diào)整流量，實際計算中可能存在符號誤差，通常取絕對值調(diào)整）。10.某建筑消火栓系統(tǒng)設(shè)計中，建筑高度45m，體積25000m3，室內(nèi)消火栓設(shè)計流量20L/s，充實水柱長度13m，消火栓口直徑65mm，水帶長度25m（襯膠水帶，阻抗系數(shù)0.0043），水槍噴嘴直徑19mm（流量系數(shù)φ=0.97）。計算：（1）消火栓口所需水壓（MPa）；（2）若最不利消火栓與消防水池最低水位高差為40m，消防泵揚程（MPa）（管道沿程和局部水頭損失合計10m，安全系數(shù)1.05）。答案：（1）水槍流量q=√(Hk/(φ2×(1+ζd×Ld/d^5)))，其中Hk為水槍噴嘴壓力（mH2O），ζd=0.0043，Ld=25m，d=65mm=0.065m。充實水柱長度Sk=13m，Hk=Sk/(1.19-0.02×Sk)=13/(1.19-0.26)=13/0.93≈13.98mH2O≈0.14MPa。水帶水頭損失hd=ζd×Ld×q2=0.0043×25×q2=0.1075q2。水槍流量q=φ×√(2gHk)=0.97×√(2×9.81×13.98)≈0.97×√274.3≈0.97×16.56≈16.06L/s（與設(shè)計流量20L/s不符，需按設(shè)計流量計算）。實際消火栓口壓力Hx=Hk+hd=13.98+0.1075×(20)^2=13.98+43=56.98mH2O≈0.57MPa。（2）消防泵揚程H=Hx+高差+管道損失=56.98+40+10=106.98mH2O≈1.07MPa，考慮安全系數(shù)后H=1.07×1.05≈1.12MPa。11.某工業(yè)廢水處理站采用化學沉淀法除磷，進水TP=15mg/L，要求出水TP≤0.5mg/L，采用PAC（聚合氯化鋁，Al2O3含量28%）作為沉淀劑，Al/P摩爾比為3:1（P原子量31，Al原子量27）。計算每處理1m3廢水所需PAC投加量（g）。答案：需去除的TP=15-0.5=14.5mg/L=0.0145g/m3。P的摩爾數(shù)=0.0145/31≈0.0004677mol/m3。Al摩爾數(shù)=3×0.0004677≈0.001403mol/m3。Al的質(zhì)量=0.001403×27≈0.03788g/m3。PAC中Al2O3的質(zhì)量=Al質(zhì)量×(Al2O3分子量)/(2Al原子量)=0.03788×(102)/(54)≈0.03788×1.889≈0.0716g/m3。PAC投加量=0.0716g/m3/28%≈0.256g/m3≈0.26g/m3（實際工程中需考慮沉淀效率，通常投加量會更高）。12.某建筑生活排水系統(tǒng)，采用伸頂通氣管，排水立管連接4個衛(wèi)生間（每個衛(wèi)生間含1個坐便器N=6.0，1個淋浴器N=0.4，1個洗臉盆N=0.7），立管管徑DN100（排水能力按《建筑給水排水設(shè)計標準》，DN100立管最大排水能力為4.5L/s）。計算該立管的設(shè)計秒流量，并校核是否滿足排水能力要求（排水設(shè)計秒流量公式q_p=0.12×α×√N_p+q_max，α=1.5，q_max為最大一個衛(wèi)生器具的排水流量，坐便器排水流量2.0L/s，淋浴器0.15L/s，洗臉盆0.25L/s）。答案：每個衛(wèi)生間當量N=6.0+0.4+0.7=7.1，4個衛(wèi)生間總當量N_p=4×7.1=28.4。q_p=0.12×1.5×√28.4+2.0≈0.18×5.33+2.0≈0.96+2.0=2.96L/s≤4.5L/s，滿足要求。13.某城市給水廠設(shè)計規(guī)模10×10?m3/d，原水濁度30NTU，采用混凝-沉淀-過濾工藝，混凝劑為聚合氯化鋁（PAC），投加量20mg/L（以Al2O3計），沉淀池表面負荷q=1.5m3/(m2·h)，濾池濾速v=8m/h，沖洗強度q_w=15L/(s·m2)，沖洗時間t=5min，濾池工作周期T=24h。計算：（1）沉淀池表面積；（2）濾池總面積（單格面積≤100m2）；（3）每日沖洗用水量（m3）。答案：（1）沉淀池流量Q=10×10?m3/d=4166.67m3/h，表面積A=Q/q=4166.67/1.5≈27