引言

供水系统是现代社会的基础设施之一，它关系到千家万户的日常生活、工业生产以及公共卫生安全。无论是城市供水网络还是农村集中供水工程，其稳定运行都依赖于对供水设施基础知识的深入理解。本指南旨在通过系统化的题库解析，帮助读者全面掌握供水设施的核心概念、设备原理、运行维护及常见问题处理。内容涵盖从基础理论到实际操作，结合实例分析，力求通俗易懂、实用性强。

第一部分：供水系统基础概念

1.1 供水系统的组成

供水系统通常由取水、净化、输配和用户端四个部分组成。

  • 取水：从水源（如河流、湖泊、地下水）提取原水。例如，某城市水厂从长江取水，通过取水泵站将水提升至处理厂。
  • 净化：通过物理、化学和生物方法去除水中的杂质、污染物和微生物。典型工艺包括混凝、沉淀、过滤和消毒。
  • 输配：将处理后的清水通过管网输送至用户。管网包括干管、支管和入户管，材质有钢管、PE管、球墨铸铁管等。
  • 用户端：包括水表、阀门和用水设备。例如，家庭水表用于计量用水量，阀门用于控制水流。

1.2 关键术语解析

  • 水压：单位面积上水的压力，通常以MPa或米水柱表示。例如，高层建筑需要二次加压以保证顶层水压。
  • 流量：单位时间内通过管道的水量，单位为m³/h或L/s。例如，一个DN100的管道在0.2MPa压力下流量约为150m³/h。
  • 水质标准：依据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022），对浊度、余氯、pH值等指标有严格要求。例如，出厂水浊度应≤1 NTU。

1.3 常见题库示例与解析

题目1：供水系统中，取水泵站的主要作用是什么？ 解析：取水泵站负责将原水从水源提升至净化厂。例如，在山区水源地，泵站需克服高差，将水输送至水厂。关键设备包括离心泵、电机和控制系统。若泵站故障，会导致整个供水中断，因此需定期维护。

题目2：什么是管网的“水力平衡”？ 解析：水力平衡指管网中各节点的水压和流量分配合理，避免局部压力过高或过低。例如，在环状管网中，通过调节阀门开度实现平衡。失衡会导致爆管或用户水压不足。实际案例：某小区因阀门未调好，导致高层水压低，通过安装减压阀和平衡阀解决。

第二部分：供水设施核心设备详解

2.1 水泵与泵站

水泵是供水系统的“心脏”，常见类型有离心泵、轴流泵和潜水泵。

  • 工作原理：离心泵通过叶轮旋转产生离心力，将水甩出。例如，IS型单级离心泵适用于清水输送，扬程范围10-100米。
  • 选型与安装：根据流量、扬程和介质选择。例如，某水厂选用多级离心泵，扬程50米，流量500m³/h。安装时需确保基础稳固，避免振动。
  • 维护要点：定期检查轴承润滑、密封件磨损和电机绝缘。例如，每季度更换润滑油，每年测试电机绝缘电阻（应>0.5MΩ）。

2.2 管网材料与阀门

  • 管道材料：
    • PE管：耐腐蚀、柔韧性好，适用于农村供水。例如，DN63 PE管用于入户管，工作压力0.6MPa。
    • 球墨铸铁管：强度高，耐压，常用于主干管。例如，DN300球墨铸铁管，承压1.0MPa。
  • 阀门类型：
    • 闸阀：全开或全关，用于截断水流。例如，DN150闸阀安装在主干管上。
    • 蝶阀：调节流量，启闭快。例如，在泵站出口安装蝶阀用于流量控制。
    • 止回阀：防止水倒流。例如，在水泵出口安装止回阀，避免停泵时水倒流损坏叶轮。

2.3 净化设备

  • 混凝沉淀池：通过投加混凝剂（如聚合氯化铝）使杂质絮凝沉淀。例如，某水厂设计停留时间2小时，沉淀池表面负荷1.5m³/(m²·h)。
  • 过滤设备：砂滤池或活性炭滤池。例如，V型滤池采用石英砂滤料，滤速8-10m/h，反冲洗周期24小时。
  • 消毒设备：紫外线消毒器或加氯机。例如，次氯酸钠发生器用于小规模水厂，余氯控制在0.3-0.5mg/L。

2.4 常见题库示例与解析

题目3：离心泵启动前为什么要灌水？ 解析：离心泵叶轮中心为低压区，若泵内有空气，无法形成真空，导致无法吸水。例如，某泵站因未灌水，启动后不出水，需排空空气后重新启动。操作步骤：打开排气阀，灌水至满，关闭排气阀后启动。

题目4：PE管与钢管相比有哪些优缺点？ 解析：PE管优点：耐腐蚀、重量轻、安装便捷（热熔连接），成本低。缺点：耐压较低（通常≤1.6MPa），易受紫外线老化。钢管优点：强度高、耐高压，缺点：易腐蚀、需防腐处理。例如，在沿海地区，PE管更适用，避免钢管锈蚀。

第三部分：运行维护与安全管理

3.1 日常巡检要点

  • 泵站巡检：检查水泵运行声音、温度、振动。例如，轴承温度应≤75℃，振动值≤0.05mm。
  • 管网巡检：听漏、查压、观察地面异常。例如，使用听音杆或相关仪检测漏点，某小区通过巡检发现地下管道腐蚀穿孔，及时更换。
  • 水质监测：每日检测浊度、余氯、pH值。例如，余氯低于0.1mg/L时需调整加氯量。

3.2 常见故障处理

  • 水泵不出水：原因可能为进口堵塞、叶轮磨损或气蚀。处理：清理进口滤网，更换叶轮。例如，某泵站因滤网堵塞导致流量下降，清洗后恢复。
  • 管网爆管：紧急关闭阀门，排水抢修。例如，某主干管因冬季冻裂爆管，采用哈夫节快速修复。
  • 水质超标：检查净化设备运行参数。例如，浊度高时，调整混凝剂投加量或检查滤池反冲洗效果。

3.3 安全规范

  • 电气安全：泵站设备接地电阻≤4Ω，操作时穿戴绝缘手套。例如，维修电机前必须断电并挂牌。
  • 有限空间作业：进入阀门井或水池需通风、检测气体。例如，某工人未检测硫化氢导致中毒，后规定必须双人作业并携带气体检测仪。

3.4 常见题库示例与解析

题目5：如何判断水泵是否发生气蚀？ 解析：气蚀表现为噪音大、振动加剧、效率下降。例如，某泵站因进口压力低导致气蚀，叶轮出现蜂窝状损伤。处理：提高进口压力（如增加淹没深度）或选用抗气蚀泵。

题目6：管网漏损率如何计算？ 解析：漏损率 = (供水量 - 销售水量) / 供水量 × 100%。例如，某水厂日供水10万吨，销售8万吨，漏损率20%。降低漏损措施：分区计量、压力管理、智能检漏。

第四部分：现代技术与发展趋势

4.1 智慧供水系统

  • 物联网应用：通过传感器实时监测水压、流量、水质。例如，安装NB-IoT水表，数据上传至云平台，实现远程抄表和漏损分析。
  • 大数据分析：预测用水需求，优化调度。例如，某城市利用历史数据预测高峰用水，提前调整泵站运行，节能10%。

4.2 节能与环保技术

  • 变频调速：根据用水需求调节水泵转速，节能20-30%。例如，某泵站安装变频器后，年节电15万度。
  • 绿色水厂：采用太阳能供电、中水回用。例如，某水厂屋顶安装光伏板，满足部分用电需求。

4.3 常见题库示例与解析

题目7：智慧供水系统中，压力传感器的作用是什么？ 解析：压力传感器实时监测管网压力，数据用于漏损分析和压力调控。例如，某系统通过压力波动检测漏点，定位精度达±10米。安装位置：关键节点（如泵站出口、管网末端）。

题目8：变频器在供水系统中如何节能？ 解析：变频器通过改变电机频率调节水泵转速，避免阀门节流损失。例如，某系统用水量下降时，变频器将频率从50Hz降至30Hz，功率从100kW降至36kW，节能64%。

第五部分：实用案例与综合练习

5.1 案例分析：某农村供水工程

  • 背景：山区村庄，水源为山泉，人口500人。
  • 设计：取水口→沉淀池→过滤池→清水池→管网。采用PE管，DN63主干管，入户管DN25。
  • 运行：每日巡检，定期清洗滤池。问题：冬季水温低，混凝效果差。解决：投加助凝剂，提高水温。
  • 效果：供水稳定，水质达标，漏损率%。

5.2 综合练习题

题目9：设计一个日供水1000吨的水厂，列出主要设备清单。 解析：

  1. 取水泵：IS100-65-200，流量100m³/h，扬程50m。
  2. 混凝设备：折板反应池，停留时间15分钟。
  3. 沉淀池：斜管沉淀池，表面负荷1.2m³/(m²·h)。
  4. 过滤池：V型滤池，滤速8m/h。
  5. 消毒设备：紫外线消毒器，功率5kW。
  6. 管网：DN150球墨铸铁管，总长5km。
  7. 电控系统：PLC控制，变频器调速。

题目10：某小区水压不足，如何排查？ 解析：

  1. 检查市政管网压力：使用压力表测量，若低于0.2MPa，联系供水公司。
  2. 检查小区内部管网：关闭分支阀门，逐段测试压力。
  3. 检查二次加压设备：若为高层，检查水泵和水箱。
  4. 检查水表和阀门：是否堵塞或损坏。
  5. 案例：某小区因减压阀故障导致压力低，更换后恢复正常。

结语

供水设施基础知识涵盖广泛，从基础概念到现代技术，都需要系统学习和实践。通过本指南的题库解析和案例分析，读者可以掌握核心技能，提升运行维护能力。建议结合实际操作，不断积累经验，确保供水系统安全、高效、可持续运行。未来，随着智慧水务的发展，供水行业将更加智能化、绿色化，为社会提供更优质的供水服务。