（完整版）给水工程课后思考题答案

（完整版）给⽔⼯程课后思考题答案

第⼀章给⽔系统1.由⾼地⽔库供⽔给城市，如按⽔源和供⽔⽅式考虑，应属于哪类

给⽔系统？

⽔源⽅式属于地表⽔给⽔系统，按供⽔⽅式属于⾃流给⽔系统。2.给⽔系统中投资最⼤的是哪⼀部分，试⾏分析。

输配⽔系统。3.给⽔系统是否必须包括取⽔构筑物、⽔处理构筑物、泵站、输⽔

管和管⽹、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中⼀部分设施？

不是。

⼤城市通常不设调节构筑物；地下⽔⽔质好可以省略⽔处理构筑物；⽔源处于适当⾼程，可以省去⼀级泵站或⼆级泵站或同时省去；城市附近⼭上有泉⽔时，可建泉室供⽔系统不设泵站。4.什么是统⼀给⽔、分质给⽔和分压给⽔，哪种系统⽬前⽤得最多？

统⼀给⽔：⽤同⼀系统供应⽣活、⽣产和消防等各种⽤⽔。

分质给⽔：⽔源经不同的⽔处理过程和管⽹，将不同⽔质的⽔供给各类⽤户。

分压给⽔：根据⽔压要求不同⽽供⽔。

⽤得最多的是统⼀给⽔系统。5.⽔源对给⽔系统布置有哪些影响？

①当地有丰富的地下⽔，可在城市上游或给⽔区内开凿管井或⼤

⼝井。

②⽔源处于适当⾼程，能重⼒输⽔，可省去泵站；有泉⽔的，可

建泉室。

③地表⽔为⽔源时，上游取⽔，加以处理。

④⽔源丰富，随⽤⽔量增长⽽发展为多⽔源给⽔系统。

⑤枯⽔季节、地下⽔位下降、海⽔倒灌时，采⽤跨流域、远距离

取⽔⽅式。6.⼯业给⽔有哪些系统，各适⽤于何种情况？

①循环给⽔系统，⽕⼒发电、冶⾦、化⼯等冷却⽔⽤量⼤的企业

中。

②复⽤给⽔系统，适⽤于在车间排出的⽔可不经过处理或略加处

理就可供其它车间使⽤的情况。7.⼯业⽤⽔量平衡图如何测定和绘制？⽔量平衡图起什么作⽤？

查明⽔源⽔质和取⽔量，各⽤⽔部门的⼯艺过程和设备，现有计量仪表的状况，测定每台设备的⽤⽔量、耗⽔量、排⽔量、⽔温等，按⼚区给⽔排⽔管⽹图核对，对于⽼的⼯业企业还应测定管道和阀门的漏⽔量。

了解⼯⼚⽤⽔现状，采取节约⽤⽔措施，健全⼯业⽤⽔计量仪表，减少排⽔量，合理利⽤⽔资源以及对⼚区给⽔排⽔管道的设计都很有⽤处。第⼆章设计⽤⽔量1.设计城市给⽔系统时应考虑哪些⽤⽔量？

①综合⽣活⽤⽔，包括居民⽣活⽤⽔和公共建筑及设施⽤⽔。

②⼯业企业⽣产⽤⽔和⼯作⼈员⽣活⽤⽔。

③消防⽤⽔。

④浇洒道路和绿地⽤⽔。

⑤未预计⽔量及管⽹漏失⽔量。

2.居住区⽣活⽤⽔量定额是按哪些条件制定的？

城市⼈⼝、每⼈每⽇平均⽣活⽤⽔量和城市给⽔普及率。3.影响⽣活⽤⽔量的主要因素有哪些？

⽔资源、⽓候条件、⽣活习惯4.城市⼤⼩和消防流量的关系如何？

中⼩城市消防流量所占⽐例较⼤5.怎样估计⼯业⽣产⽤⽔量？

①根据⼯业⽤⽔的以往资料，按历年产值⽤⽔增长率推算。

②根据单位⼯业产值的⽤⽔量、⼯业⽤⽔量增长率与⼯业产值的

关系，或单位产值⽤⽔量与⽤⽔重复利⽤率的关系加以预测。6.⼯业企业为什么要提⾼⽔的重复利⽤率？

降低⼯业⽤⽔单耗。7.说明⽇变化系数K d 和时变化系数K h 的意义。它们的⼤⼩对设计

流量有何影响？K d;⼀年中最⾼⽇⽤⽔量与平均⽇⽤⽔量⽐值。

K h:最⾼⼀⼩时⽤⽔量与平均⽤⽔量⽐值。

数值越⼤，设计流量越⼤。

第三章给⽔系统的⼯作情况1.如何确定有⽔塔和⽆⽔塔时的清⽔池调节容积？

有⽔塔时，清⽔池容积由⼀、⼆级泵站供⽔量曲线确定。

⽆⽔塔时，由⼀级泵站供⽔量和⽤⽔量曲线确定。2.取⽤地表⽔源时，取⽔⼝、⽔处理构筑物、泵站和管⽹等按什么

流量设计？

最⾼⽇平均时流量3.已知⽤⽔量曲线时，怎样定出⼆级泵站⼯作线？

⽆⽔塔时，⼯作线等于⽤⽔量。

有⽔塔时，尽量接近⽤⽔量曲线，分三级供⽔。4.清⽔池和⽔塔起什么作⽤？哪些情况下应设置⽔塔？

调节泵站供⽔量和⽤⽔量流量差值。⼩城市⽤⽔量不均匀时，可以设置⽔塔，⼯业⽤⽔按⽣产要求可以设置⽔塔。5.有⽔塔和⽆⽔塔的管⽹，⼆级泵站的计算流量有何差别？

没有⽔塔时，流量按最⾼⽇最⾼时计算；

有⽔塔时，按⽤⽔量变化曲线拟合。6.⽆⽔塔和⽹前⽔塔时，⼆级泵站的扬程如何计算？

H p=Z c+H c+h s+h c+h n

7.写出消防时的⼆级泵站扬程计算式。

H p’=Z c+H f+h s’+h c’+h n’

8.对置⽔塔管⽹在最⾼⽤⽔时、消防时和转输时⽔压线是怎样的？

⽆能为⼒。

第⼗五章混凝

思考题1、何谓胶体稳定性？试⽤胶粒间互相作⽤势能曲线说明胶体稳定性的原因。

答：胶体稳定性是指胶体粒⼦在⽔中长期保持分散悬浮状态的特性。原因P255最后⼀段。2、混凝过程中，压缩双电层和吸附-电中和作⽤有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作⽤机理及其与⽔的pH值的关系。

答：压缩双电层机理：由胶体粒⼦的双电层结构可知，反离⼦的浓度在胶粒表⾯处最⼤，并沿着胶粒表⾯向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离⼦浓度相等。当向溶液中投加电解质，使溶液中离⼦浓度增⾼，则扩散层的厚度减⼩。该过程的实质是加⼊的反离⼦与扩散层原有反离⼦之间的静电斥⼒把原有部分反离⼦挤压到吸附层中，从⽽使扩散层厚度减⼩。

由于扩散层厚度的减⼩，电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥⼒也减少。另⼀⽅⾯，由于扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少，因此相互间的吸引⼒相应变⼤。从⽽其排斥⼒与吸引⼒的合⼒由斥⼒为主变成以引⼒为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。

吸附-电中和机理：胶粒表⾯对异号离⼦、异号胶粒、链状离⼦或分⼦带异号电荷的部位有强烈的吸附作⽤，由于这种吸附作⽤中和了电位离⼦所带电荷，减少了静电斥⼒，降低了ξ电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发⽣。此时静电引⼒常是这些作⽤的主要⽅⾯。上⾯提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反⽽下降的现象，可以⽤本机理解释。因为胶粒吸附了过多的反离⼦，使原来的电荷变号，排斥⼒变⼤，从⽽发⽣了再稳现象。

硫酸铝混凝作⽤机理及其与⽔的pH值的关系：Ph<3时，压缩扩

散双电层作⽤。Ph>3时,吸附-电中和作⽤。Ph>3时⽔中便出现聚合离⼦及多核羟基配合物，这些物质会吸附在胶核表⾯，分⼦量越⼤，吸附作⽤越强。3,⾼分⼦混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反⽽不好？

答：在废⽔处理中，对⾼分⼦絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制，如投加量过⼤时，⼀开始微粒就被若⼲⾼分⼦链包围，⽽⽆空⽩部位去吸附其他的⾼分⼦链，结果造成胶粒表⾯饱和产⽣再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒，如受到剧烈的长时间的搅拌，架桥聚合物可能从另⼀胶粒表⾯脱开，重⼜卷回原所在胶粒表⾯，造成再稳定状态。4、⽬前我国常⽤的混凝剂有哪⼏种？各有何优缺点？

答：铝系：硫酸铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）铁系：三氯化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁（PFS）聚合氯化铁（PFC）

有机⾼分⼦混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）

优缺点：

5、什么叫助凝剂？常⽤的助凝剂有哪⼏种？在什么情况下需要投加助凝剂？

答：在单独使⽤混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提⾼混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常是⾼分⼦物质，作⽤机理是⾼分⼦物质的吸附架桥。

常⽤的助凝剂有：⾻胶、聚丙烯酰胺及其⽔解物、活化硅酸、海藻酸钠等。

当单独使⽤混凝剂效果不佳时采⽤助凝剂，例如：对于低温、低浊度⽔采⽤铝盐或铁盐混凝时，形成絮粒往往细⼩松散，不易沉淀。当加如少量活化硅酸时，絮凝体的尺⼨和密度就会增⼤，沉速加快。6、为什么有时需将PAM在碱化条件下⽔解成HPAM？PAM⽔解度是何涵义？⼀般要求⽔解度为多少？

答：PAM聚丙烯酰胺，混凝效果在于对胶体表⾯具有强烈的吸附作⽤，在胶粒之间形成桥联。由于酰胺基之间的氢键作⽤，线性分⼦往往不能充分伸展开来，致使桥架作⽤消弱。为此，通常将PAM在碱性条件下（pH>10）进⾏部分⽔解，⽣成阴离⼦型⽔解聚合物（HPAM）PAM⽔解度：由酰胺基转化为羟基的百分数称⽔解度。

⼀般控制⽔解度在30%--40%较好。7.何谓同向絮凝和异向絮凝？两者絮凝速率（或碰撞数率）与哪些因素有关？

同向絮凝：由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。其数率与颗粒直径的三次⽅成正⽐，与颗粒数量浓度平⽅成正⽐，以及速度梯度⼀次⽅成正⽐。

异向絮凝：由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝。其数率与⽔温成正⽐，与颗粒的数量浓度平⽅成反⽐。8.混凝控制指标有哪⼏种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？

在絮凝阶段通常以G和GT值作为控制指标。可以控制混凝效果，

即节省能源，取得好的混凝效果。9.絮凝过程中，G值的真正涵义是什么？沿⽤依旧的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池和⽔⼒絮凝池的G值公式。

速度梯度，控制混凝效果的⽔⼒条件，反映能量消耗概念。G值和GT值变化幅度很⼤，从⽽失去控制意义。

G==

10根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？

折板絮凝池的优点是：⽔流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间间缩放流动且连续不断，以⾄形成众多的⼩涡旋，提⾼了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板絮凝池相⽐，⽔流条件⼤⼤改善，亦即在总的⽔流能量消耗中，有效能量消耗⽐例提⾼，故所需絮凝时间可以缩短，池⼦体积减⼩。11影响混凝效果的主要因素有哪⼏种？这些因素是如何影响混凝效果的？

影响混凝效果的主要因素有⽔温，⽔的PH值和碱度及⽔中悬浮物浓度。

⽔温：a⽆机盐的⽔解是吸热反应低温⽔混凝剂⽔解困难。b低温⽔的粘度⼤，使⽔中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳混凝

c⽔温低时胶体颗粒⽔化作⽤增强，妨碍胶体混凝

d⽔温与⽔的PH值有关

PH值：对于硫酸铝⽽⾔，⽔的PH值直接影响铝离⼦的⽔解聚合反应，亦即影响铝盐⽔解产物的存在形态。

对三价铁盐混凝剂时PH在6.0-8.4之间最好

⾼分⼦混凝剂的混凝效果受⽔的PH值影响⽐较⼩

悬浮物浓度：含量过低时，颗粒碰撞速率⼤⼤减⼩，混凝效果差。含量⾼时，所需铝盐或铁盐混凝剂量将⼤⼤增加。12.混凝剂有哪⼏种投加⽅式？各有何优缺点及其适⽤条件？

常⽤的有：1）、泵前投加该投加⽅式安全可靠，⼀般适⽤于取⽔泵房距⽔⼚较近者

2）、⾼位溶液池重⼒投加该投加⽅式安全可靠，但溶液池位置较⾼。适⽤于取⽔泵房距⽔⼚较远者

3)、⽔射器投加该投加⽅式设备简单，使⽤⽅便，溶液池⾼度不

受太⼤限制，但⽔射器效率较低，且易磨损。4）、泵投加有两种⽅式：⼀是采⽤计量泵，⼀是采⽤离⼼泵配上流量计。采⽤计量泵不必另备计量设备，泵上有计量标志，

最适合⽤于混凝剂⾃动控制系统。13．何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施⾃动控制？

混凝剂“最佳剂量”，即混凝剂的最佳投加量，是指达到既定⽔质⽬标的最⼩混凝剂投加量。⽬前问过⼤多数⽔⼚还是根据实验室混凝搅拌试验确定混凝剂最佳剂量，然后进⾏⼈⼯调整。这种⽅法虽然简单易⾏，但实验结果到⽣产调节往往滞后，且试验条件与⽣产条件也很难⼀致，故试验所得最佳剂量未必是⽣产上的最佳剂量。P274-276