土木工程类勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业案例下真题模拟试题与答案.docx

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土木工程类勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业案例下真题模拟试题与答案

土木工程类勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业案例下真题2013年模拟试题与答案

单项选择题

1.某城市为统一给水系统，城市管网中不设水塔等调节构筑物，所有用水均由一座设计规模为100000m3/d的水厂供应，用水日变化系数为1.2，时变化系数为1.5，水厂24小时运行，自用水率为5%，城镇管网的漏损水量为10000m3/d。

则从二级泵房向配水管网输水的输水管道设计流量与水厂V型滤池设计总流量的比值应为下列哪项?

A.1.14

B.1.26

C.1.43

D.1.65

答案：

C

解答：

]水厂的设计规模为城区最高日用水量，水厂的设计水量应为最高日用水量加上水厂自用水量，则

V型滤池设计总流量=100000÷24×（1+5%）=4375m3/h

该水厂不设水塔等调节构筑物，则从二级泵房向配水管网输水的输水管道设计流量等于最高日最高时用水量，即为100000÷24×1.5=6250m3/h。

从二级泵房向配水管网输水的输水管道设计流量与水厂V型滤池设计总流量的比值=6250÷4375=1.43。

选择C。

2.某城镇供水管网最大用水小时实测情况如图所示，已知节点3为管网压力控制点，各节点最小服务水头按满足居民楼3层考虑，其中管段3～4的长度为200m，其原设计管径为150mm，节点3和节点4的地面标高分别为35m和20m，城镇消防用水量为10L/s（且按1个火灾点考虑）。

则管段3～4合理的最小管径应为下列哪项（水头损失按海曾-威廉公式计算，海曾-威廉系数Cw=130）?

A.150mm

B.100mm

C.75mm

D.50mm

答案：

B

解答：

]解法一

配水节点最小服务水头按满足居民楼3层考虑，其最小自由水压为16.0mH2O。

因节点3为管网压力控制点，在最高日最高时该节点的自由水压为16mH2O。

在最高日最高时，要求节点4的自由水压不小于16mH2O，为了计算方便，可按16.0mH2O计算。

节点3的地面标高比节点4的地面标高高35-20=15m。

则最高日最高时管段3-4的可资利用水头为15m。

最高日最高时管段3-4的管段流量为：

q3-4=x=40+10-12-14-8-6=10L/s

消防时，若火灾发生在节点3，根据题意，节点3能满足最小消防水压10mH2O的要求。

若火灾发生在节点4，与火灾发生在节点3时相比较，节点3上游管网的流量完全相同，也就是说两种情况下节点3的自由水压相同。

由于没有消防时节点3的自由水压数据，则按照最小水压10mH2O考虑。

当火灾发生在节点4时，节点4的最小自由水压为10m，此时管段3-4的可资利用水头为15m，管段3-4的管段流量为10+10=20L/s。

《室外给水设计规范》7.2.2节第3款海曾-威廉公式

由于最高日最高时和消防时管段3-4的可资利用水头hy相等，管长l相等，海曾-威廉系数Ch相等，由公式可知，若管段流量越大，则管径越大，因此管段3-4可直接按消防工况计算。

代入相关数据有

解之，dj=0.098m=98mm

《室外给水设计规范》7.1.13负有消防给水任务管道的最小直径不应小于100mm，室外消火栓的间距不应超过120m。

选择100mm管径，选B。

解法二

由最高日最高时管段3-4的可资利用水头15m、管段3-4的管段流量q3-4=10L/s以及公式

并代入相关数据有

解之，dj=0.075m=75mm

《室外给水设计规范》7.1.13负有消防给水任务管道的最小直径不应小于100mm，室外消火栓的间距不应超过120m。

选择100mm管径。

消防校核

在节点4发生消防时，q3-4=20L/s，则管段3-4的水头损失为：

消防时，若火灾发生在节点3，根据题意，节点3能满足最小消防水压10mH2O的要求。

若火灾发生在节点4，与火灾发生在节点3时相比较，节点3上游管网的流量完全相同，也就是说两种情况下节点3的自由水压相同。

由于没有消防时节点3的自由水压数据，则按照最小水压10mH2O考虑。

故当火灾发生在节点4时，节点4的消防水压为35+10-20-13.7=11.3m＞10m，满足消防水压的要求。

选择B。

（1）消防校核时除承担消防的节点其节点流量应在最高日最高时流量基础上加上消防流量外，其他节点的节点流量均取最高日最高时流量。

消防校核时只要满足承担消防的节点其节点自由水压不小于10mH2O即可。

消防校核详见《给水排水管网系统》（第二版）（严煦世、刘遂庆主编，中国建筑工业出版社，2008年）。

（2）仅按最高日最高时计算管径，其计算结果为75mm，若此时直接选择75mm或根据规范7.1.13选择100mm管径，虽然后者选择结果正确，但是计算过程是不正确的，不能得分。

（3）若按最高日最高时计算管径，其计算结果为75mm，根据规范7.1.13选择100mm管径，然后以节点3的自由水压16m校核出消防时节点4的水压大于10m，满足消防水压要求，此法虽然选择结果正确，但同样计算过程是不正确的，不能得分。

（4）此题的关键在于，在节点4发生火灾的时候，由于节点3上游的管段水量比最高日最高时增加了，所以节点3的自由水压已经不再是16m了。

此时应想办法确定出节点3的自由水压。

但是，若按节点3的自由水压10m校核消防时，是正确的。

（5）本题具有很大的迷惑性，因为根据规范很容易得到正确答案100mm，但是计算过程极容易出错，这也是本题的意义所在。

3.在海拔100～1100m范围，海拔每升高100m，大气压下降0.1mH2O。

若离心泵从海拔100m山脚转移至海拔1100m的山上在相同水温条件下使用，且水泵吸水管系统不变，则该离心泵的理论安装高度Zs的变化值应为下列哪项?

A.0.8m

B.0.9m

C.1.0m

D.1.1m

答案：

C

解答：

]《给水工程》

水泵安装高度和气蚀余量NPSH的关系：

Zs≤（Hg-Hz）-∑hs-NPSH

式中Hg——水泵安装地点的大气压（mH2O），其值和海拔高度有关；

Hz——水泵安装地点饱和蒸汽压力（mH2O），其值和水温有关；

∑hs——水泵吸水管沿程水头损失和局部水头损失之和（m）。

则离心泵的理论安装高度Zs值为：

Zs=（Hg-Hz）-∑hs-NPSH

在海拔100m和1000m位置，由于水泵、水温和吸水管路系统相同，则NPSH、Hz和∑hs均相同。

则离心泵的理论安装高度Zs的变化值为：

ΔZs=ΔZs2-ΔZs1

=（Hg2-Hz2）-∑hs2-NPSH2-[（Hg1-Hz1）-∑hs1-NPSH1

=Hg2-Hg1

=0.1×（1100-100）÷100=1.0m

选择C。

此题主要考察理论安装高度的计算公式以及各项的影响因素，只要知道海拔对饱和蒸汽压力和水泵吸水管沿程水头损失和局部水头损失之和没有影响，就很容易得到正确答案。

4.某承担城市供水的大型河床式取水工程的设计取水量为4800000m3/d，其取水头部设计方案如下：

①设两个取水头部和两条自流管，每个取水头部进水孔面积107m2

②每个取水头部进水孔处设置格栅，栅条净距120mm，栅条厚度20mm；

如果城市没有其他安全供水设施，则每个取水头部进水孔的设计进水流速应不小于下列哪项?

A.0.18m/s

B.0.40m/s

C.0.57m/s

D.0.81m/s

答案：

C

解答：

]《室外给水设计规范》5.3.17进水自流管或虹吸管的数量及其管径，应根据最低水位，通过水力计算确定。

其数量不宜少于两条。

当一条管道停止工作时，其余管道的通过流量应满足事故用水要求。

7.1.3……，城镇的事故水量为设计水量的70%。

取水构筑物的设计流量Q=4800000m3/d=55.56m3/s

则事故时取水构筑物的取水量为：

55.56×0.7=38.9m3/s

栅条引起的面积减少系数K1为：

栅条阻塞系数取K2=0.75。

则每个取水头部进水孔的设计流速v0为：

选择C。

（1）5.3.15进水孔的过栅流速，应根据水中漂浮物数量、有无冰絮、取水地点的水流速度、取水量大小、检查和清理格栅的方便等因素确定，宜采用下列数据：

1岸边式取水构筑物，有冰絮时为0.2～0.6m/s；无冰絮时为0.4～1.0m/s；

2河床式取水构筑物，有冰絮时为0.1～0.3m/s；无冰絮时为0.2～0.6m/s。

格栅的阻塞面积应按25%考虑。

条文说明5.3.15关于过栅流速的规定。

过栅流速是确定取水头部外形尺寸的主要设计参数。

如流速过大，易带入泥沙、杂草和冰凌；流速过小，会加大头部尺寸，增加造价。

因此过栅流速应根据条文规定的诸因素决定。

如取水地点的水流速度大，漂浮物少，取水规模大，则过栅流速可取上限，反之，则取下限。

根据条文解释可知，过栅流速太大主要会影响进水水质，而不是格栅前后的水位差。

因此对于没有其他安全供水设施的大型供水构筑物，既要满足供水水量的要求，又要满足供水水质的要求。

由于一个取水头部或自流管发生事故后，70%的事故水量必须全部由另一个取水头部取水，此时也必须满足进水水质的要求，因此其进水孔的设计进水流速应以最不利的情况考虑。

（2）此题若是计算自流管的设计流速，则应按照正常供水的50%计算。

原因是当一条自流管发生事故后，另一条自流管应输水70%的事故水量，此时主要影响的是自流管的水头损失，而对水质没有影响。

因此应以正常输水进行设计，以事故水量校核自流管起止水压。

5.上向流斜板沉淀池液面负荷取6.5m3/（m2·h），斜板长为1.4m，安装角度为60°，斜板结构及无效面积占池内总面积的15%，若要求截流速度达到0.35mm/s，则斜板的垂直间距最接近下列哪项?

A.80mm

B.100mm

C.120mm

D.130mm

答案：

C

解答：

]液面负荷即为未加斜板前清水区上升流速vs=6.5m3/（m2·h）=6.5m/h=1.8mm/s。

由斜板间轴向流速v0与清水区上升流速vs的关系式

和斜板间轴向流速v0与截流速度u0的关系式

可得：

选择C。

6.一座V型滤池单格剖面如图所示，排水渠两侧滤格宽为3500mm。

V型槽扫洗孔中心标高为0.50m，低于反冲洗时滤池内最高水位为0.10m。

冲洗水经渠顶流入中间排水渠时的流量按薄壁堰计算，其流量Q（m3/s）、堰宽B（m）、堰上水头H（m）有如下关系：

Q=1.86BHa。

如果设计最大反冲洗强度为8L/（m2·s），表面扫洗强度为2L/（m2·s），则该V型滤池中间排水渠渠顶标高应为下列哪项?

A.0.40m

B.0.46m

C.0.53m

D.0.60m

答案：

C

解答：

]在反冲洗时滤池内达到最高水位时为反冲洗和表面扫洗同时进行。

每个薄壁堰的流量为：

Q=（8+2）×3.5B=35BL/s=0.035Bm3/s

渠顶一般为矩形薄壁堰，根据流体力学薄壁堰公式可知a=1.5。

由Q=1.86BHa可得：

则该V型滤池中间排水渠渠顶标高为：

0.50+0.10-0.07=0.53m。

选择C。

7.某设计规模为100000m3/d的自来水厂，自用水量占设计规模的10%，出厂水中含有自由余氯（折合Cl2）为2.10mg/L。

如果采用氯胺消毒，把余氯全部转化为NH2Cl，按理论计算，则该水厂每天需要投加的纯液氨量应为下列哪项（原子量：

N=14，H=1，Cl=35.5）?

A.50kg

B.55kg

C.100kg

D.110kg

答案：

C

解答：

]水中的Cl2、HOCl和OCl-被称为自由性氯或游离氯。

由于氯很容易溶解在水中，所以自由性氯主要是HOCl和OCl-

自由余氯与氨的反应式为：

HOCl+NH3=NH2Cl+H2

则自由余氯（折合Cl2）与氨反应的摩尔比为1:

2，其质量比为71:

34。

由于出厂水不含氨氮，则该氯胺消毒工艺采用的是先氯后氨的氯胺消毒法，则水厂自用水不需要加氨。

该水厂每天需要投加的纯液氨量为：

100000×2.10÷71×34=100563.4g≈100kg

选择C。

（1）注意自由氯的3种形态，这3种形态的氯最终均能和氨发生反应，因此余氯（折合Cl2）与氨反应的摩尔比为1:

2。

（2）给水工程

氯胺消毒的具体方法有：

①先氯后氨的氯胺消毒法

一些大型水厂或长距离管网的自来水供水系统，常采用先氯后氨的氯胺消毒法，即先对滤出水采用折点加氯氯化法消毒处理，在清水池中保证足够的接触时间，再在出厂前的二级泵房处加氨，一般采用液氨瓶加氨，……，目前部分水厂把此消毒工艺称为氯胺消毒法。

②化合性氯的氯胺消毒法

……。

因此，对于氨氮浓度较高的原水，有的采用化合性氯消毒。

……。

从以上可知，此题应为先氯后氨的氯胺消毒法，因为在二级泵房处加氨，故水厂自用水量不需要加氨。

（3）题目给出的是自由余氯（折合Cl2为2.10mg/L而非加氯量为2.10mg/L，故在计算反应的摩尔比时应为自由余氯与氨的摩尔比而非加氯量与氨的摩尔比。

8.某车行道下的排水管段，采用D=600mm的钢筋混凝土（壁厚为60mm）。

设计管道首、末端地面标高均为46.05m；设计充满度为0.5，首端水面标高为45.15m，末端水面标高为44.75m，下列关于该设计管段的说法中，哪项正确?

A.该设计管段管道埋深为0.90～1.30m，设计管段需要做加固处理

B.该设计管段管道埋深为0.90～1.30m，设计管段不需要做加固处理

C.该设计管段管道埋深为1.20～1.60m，设计管段应全部做加固处理

D.该设计管段管道埋深为1.20～1.60m，设计管段应部分做加固处理

答案：

D

解答：

]管内水深=0.6×0.5=0.3m

管段首端管内地标高=45.15-0.344.85m

管段首端的管道埋深=46.05-44.85=1.20m

管段末端管内地标高=44.75-0.3=44.45m

管段末端的管道埋深=46.05-44.45=1.60m

故该设计管段管道埋深为1.20～1.60m

管段首端的覆土厚度为1.20-0.6-0.06=0.54m

管段末端的覆土厚度为1.60-0.6-0.06=0.94m

根据《室外排水设计规范》

4.3.7管顶最小覆土深度，应根据管材强度、外部荷载、土壤冰冻深度和土壤性质等条件，结合当地埋管经验确定。

管顶最小覆土深度宜为：

人行道下0.6m，车行道下0.7m。

条文说明4.3.7规定管顶最小覆土深度。

一般情况下，宜执行最小覆土深度的规定：

人行道下0.6m，车行道下0.7m。

不能执行上述规定时，需对管道采取加固措施。

该管段埋设在车行道下，由于管段首端的覆土厚度小于0.7m，需要采取加固措施，但管段末端覆土厚度大于0.7m，不需要采取加固措施。

因此该管段应部分做加固处理。

选择D。

9.某段合流制管渠，截流井前管渠设计综合生活污水量0.5m3/s，设计工业废水量0.2m3/s，设计雨水量3.5m3/s，截流倍数n=3；截流井采用溢流堰式，溢流堰采用薄壁堰，堰长3m，则该截流井溢流堰堰上设计水深最接近下列哪项?

A.0.44m

B.0.65m

C.1.08m

D.1.40m

答案：

A

解答：

]截流井前管渠的旱流污水量为0.5+0.2=0.7m3/s。

被截流井截流的雨水量为：

0.7×3=2.1m3/s。

通过截流井溢流堰溢流的水量为：

3.5-2.1=1.4m3/s。

《排水工程》

在溢流堰式截流井中，溢流堰设在截流干管的侧面。

当溢流堰的堰顶线与截流干管中心线平行时，可采用下列公式计算：

式中，Q为溢流堰溢出流量（m3/s）；l为堰长（m）；h为溢流堰末端堰顶以上水层高度（m）；M为溢流堰流量系数，薄壁堰一般可采用2.2。

则有：

选择A。

明确几个概念：

旱流污水量为生活污水量和工业废水量之和。

截流倍数指被截流井截流的雨水量与截流井上游管段旱流污水量之比。

则从截流井溢流的雨水量=截流井上游管段雨水量-被截流井截流的雨水量。

10.某雨水泵站矩形集水池尺寸为9m×4m，进水管管径为DN2000（重力流、管内底标高为128m），最大一台水泵流量为3000L/s，则该集水池设计最高、最低水位下列哪项最合适?

A.最高水位130m，最低水位127.5m

B.最高水位128m，最低水位125.5m

C.最高水位130m，最低水位128m

D.最高水位128m，最低水位126m

答案：

A

解答：

]《室外排水设计规范》

5.3.1集水池的容积，应根据设计流量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定，并应符合下列要求：

1污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。

注：

如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。

2雨水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量。

3合流污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量。

4污泥泵房集水池的容积，应按一次排入的污泥量和污泥泵抽送能力计算确定。

活性污泥泵房集水池的容积，应按排入的回流污泥量、剩余污泥量和污泥泵抽送能力计算确定。

集水池的最小容积为：

3000×30=90000L=90m3

集水池水深为：

90÷9÷4=2.5m。

5.3.4雨水泵站和合流污水泵站集水池的设计最高水位，应与进水管管顶相平。

当设计进水管道为压力管时，集水池的设计最高水位可高于进水管管顶，但不得使管道上游地面冒水。

进水管管顶标高为：

128+2=130m

则最高水位为130m

最低水位=130-2.5=127.5m

选择A。

本题主要考察集水池的容积和最高水位的计算，比较简单。

11.某城市污水处理厂旱季设计规模为20000m3/d，雨季设计规模为40000m3/d，采用曝气沉砂池，设计停留时间为2.0min，水平流速为0.1m/s，则该污水厂曝气沉砂池池长应为下列哪项?

A.6m

B.8m

C.12m

D.14m

答案：

C

解答：

]曝气沉砂池池长=水平流速×停留时间=0.1×（2.0×60）=12m

选择C。

停留时间指水在池内的停留时间，但是水又在沿池长方向流动，因此根据距离等于速度乘以时间即可得出如上计算公式。

12.某小城镇污水处理厂设计规模800m3/d，总变化系数为Kz=2.17，污水经调节沉淀池处理后，采用生物转盘处理，设计进、出水BOD5浓度分别为350mg/L、20mg/L，设计面积负荷率根据试验确定为25gBOD5/（m2·d），水力负荷为0.085m3/（m2·d），采用的玻璃钢转盘直径为2.5m，盘片厚2mm，则该污水处理厂的所需生物转盘总片数应为下列哪项?

A.959片

B.1076片

C.1141片

D.2477片

答案：

C

解答：

]《排水工程》

BOD5面积负荷是指单位盘片表面积（m2）在1d内所接受并能处理达到预期效果的BOD5值，即：

式中S0——原污水BOD5值（mg/L）；

A——转盘总面积（m2）；

Q——平均日污水量（m3/d）；

LA——面积负荷[kgBOD5/（m2·d）]；

则根据面积负荷计算得：

水力负荷是指单位时间（1d）单位盘片面积（m2）所接受并能处理达到预期效果的废水量（m3）：

则根据水力负荷计算得：

为了达到预期的处理效果，以上两种计算方式所得计算结果取大值，即盘片总面积取11200m2

则所需的盘片总数为：

选择C。

13.某城市污水处理厂设计流量2500m3/h，采用A/A/O氧化沟工艺，设计进水CODCr为400mg/L，BOD5为220mg/L，SS为250mg/L，TN为52mg/L，NH3—H为40mg/L，TP为4mg/L，出水要求达到一级B标准，该氧化沟设计厌氧区池容3403m3，设2台水下搅拌机（每台功率均为3kW），缺氧区池容6432m3，设3台水下搅拌机（每台功率均为4kW）；好氧区池容21020m3，设3台表曝机（每台功率均为110kW）；MLSS为4g/L。

请判断下列哪项说法错误（应经校核计算）?

A.污泥负荷满足要求

B.水力停留时间满足要求

C.厌氧、缺氧区搅拌机功率不满足要求

D.好氧区混合功率满足要求

答案：

A

14.某城市污水厂设计规模100000m3/d，设计进水水质SS=200mg/L，BOD5=250mg/L，初沉池SS的沉淀效率为55%，初沉排泥水含水率为97%，脱水后含水率降低至80%，如污泥密度按1000kg/m3计，则该污水厂初沉池每日脱水污泥的产量应为下列哪项?

A.55m3/d

B.68.75m3/d

C.100m3/d

D.3667m3/d

答案：

A

解答：

]《排水工程》

初沉池污泥量Qp（m3/d）：

式中Q——污水流量，取污水厂的平均日流量（m3/d）；

C0——进入初沉池污水中悬浮物浓度（mg/L）；

η——初沉池沉淀效率（%），城市污水厂一般取50%；

P1——污泥含水率（%），一般取95%～97%；

ρ——初沉池污泥密度（kg/m3），一般以1000kg/m3计。

代入相关数据有：

选择A。

此题直接套用公式，比较简单。

但是要注意Q为平均日流量，P1取脱水后的含水率。

15.某工厂甲车间排出碱性废水量为12m3/h，含氢氧化钠浓度为1.2%，乙车间排出酸性废水量为15m3/h，含硫酸浓度为1.2%，则该两股酸、碱废水混合中和后废水的pH值应为下列哪项（假定废水中的含酸、碱完全反应）?

A.2.66

B.2.92

C.7.00

D.12.86

答案：

A

解答：

]酸性废水的硫酸摩尔浓度=（1000×1.2%）÷98=0.122mol/L

碱性废水的氢氧化钠摩尔浓度=（1000×1.2%）÷40=0.3mol/L

每小时两种废水各流出的总酸、碱量

H2SO4量=0.122×15×1000=1830mol

NaOH量=0.3×12×1000=3600mol

NaOH与H2SO4反应的摩尔比为2:

1，NaOH量小于2倍的H2SO4量，则混合后的废水中尚有的H2SO4量：

1830-3600÷2=30mol

混合后H2SO4的摩尔浓度=30÷[1000×（12+15）]=0.00111mol/L

因为H2SO4在水中全部离解，所以混合后废水的[H+]=0.00111×2=0.00222mol/L。

故

pH=-lg[H+]=-lg0.00222=2.66

选择A。

16.某居住小区有甲、乙两种户型，该小区生活给水系统全部利用市政管网压力直接供水，小区用水量见下表。

则该小区市政给水引入管的设计流量应按下列哪项计算?

并应说明理由。

户型

户型总户数

每户人数

用水定额

小时变化系数

每户给水当量

甲

1200

4人

140L/（人·d）

2.5

4.0

乙

1200

4人

225L/（人·d）

2.0

6.0

　　注：

其他用水量不计。

A.按设计秒流量计算方法计算

B.按小区最高日最大时用水量计算

C.按小区最高日平均小时用水量计算

D.按小区平均日平均小时用水量计算

答案