高海拔地區取水口(井)設置問題的探究

金美珊

摘要：《消防給水及消火栓系統技術規范》規定儲存室外消防用水量的消防水池或供消防車取水的消防水池應設置取水口。通過分析設置消防水池取水口的本質原因及設置取水口的必要性，進而分析高海拔地區實際工程項目中設置取水口的難點：消防水池的有效水位往往很淺，在水池有效容積一定的情況下，水池的占地面積較大。列舉文獻中幾種解決方案并結合高海拔地區實際情況，提出文獻解決方案中存在的問題，根據實際情況提出高海拔地區設置滿足要求的消防水池取水口的幾種解決措施。

關鍵詞：消防水池;取水口;高海拔地區;最大吸水高度

中圖分類號：TV671;TU998.1文獻標志碼：A

消防水池取水口是與消防水池保持連通的一個小型取水構筑物，其水位與消防水池水位保持一致，取水口（井）頂部設帶鎖具的鋼蓋板，常設于室外或其他便于消防車取水的地點。《消防給水及消火栓系統技術規范》第4.3.7條明確，儲存室外消防用水的消防水池或供消防車取水的消防水池應設置取水口（井），且吸水高度不應大于6.0m（取水口處地面高于消防水池最低有效水位不大于5.0m）;第6.1.5條規定供消防車吸水的室外消防水池的每個取水口宜按一個室外消火栓計算，且保護半徑不應大于150m。《消防給水及消火栓系統技術規范》實施指南4.3.7條明確指出，供消防車取水的消防水池應保證其最低水位與消防車內消防水泵吸水管中心線的高度不大于消防水泵所在的最大吸水高度，而最大吸水高度與海拔高度密切相關。

1取水口設置原因

消火栓系統包括室內消火栓系統及室外消火栓系統。室內消火栓系統的末端為建筑物室內設置的室內消火栓。室外消火栓系統的終端是室外消火栓，室外消火栓系統的消防水通過室外消火栓被消防車取用。若市政給水管網能夠保證室外消火栓系統設計流量，則室外消火栓由市政給水管網直接供水;若市政給水管網無法滿足室外消火栓系統用水量要求，則室外消火栓用水需由室外消防水池貯存。室外消防水池貯存的室外消防用水通過室外消防管網輸送到各個室外消防栓處。

室外消火栓系統在設置了室外消火栓的情況下，規范仍規定設置室外消防水池取水口。消防水池取水口的本質作用相當于室外消火栓，即為消防車取水的供水點。室外消防水池貯存的室外消防用水為重要的消防水源，室外消火栓水泵在室外消防水池和室外消防給水管網之間起紐帶作用。若室外消防水池未設置取水口，一旦發生火災，而此時消防水泵若突遇故障、斷電等原因而無法使用的話，則室外消防水池雖有儲水但無法用于滅火救援。所以設置取水口十分必要，使水泵在故障停用等不利狀況下亦能取水的可靠供水形勢。

2高海拔地區取水口設置難點

根據公式：吸水高度=標準大氣壓（10.33m）-汽蝕余量-管道損失-安全量（0.5），可知：水泵進口的吸水高度受吸水管阻力、汽蝕余量和大氣壓的影響，為保證消防車可靠取水，對于大氣壓低于10mH2O的地區，即高海拔地區，如甘肅、青海等高海拔地區的取水口的設置因為取水口吸水高度的原因往往困難很多。以甘肅蘭州為例，蘭州海拔范圍為1500-2000m，海拔高度與最大吸水高度的關系見表1所列。

由表1可知，在甘肅蘭州地區水泵的最大吸水高度為4.05—4.57m，室外地面與消防水池的最低有效水位之間的高度只有3.05—3.57m，消防車據地按照1m計算，再減去消防水池頂部覆土，頂板厚，梁等豎向距離，消防水池的有效水位往往很淺，在水池容積一定的情況下，水池的占地面積將很大。

3現有解決方案存在問題

根據《消防給水及消火栓系統技術規范》實施指南，對規范4.3.7條的說明，提出以下方式處理吸水高度不足的解決方案：（1）在室外消防水泵出水管處另設置一個小環路，引至消防車行道邊接室外消火栓（作為消防車供水口）;（2）設專用消防提升泵，提升至小于吸水高度6m設專用消防提升泵，提升至小于吸水高度6m;（3）消防車進入地下室，就近從消防水池取水口取水。

現就以上三種解決措施簡單結合高海拔地區特殊情況進行簡單分析。第一種方式是對消防管網系統安全可靠性進行進一步加強，相當于另增加了一處室外消火栓。一般一類建筑消防供電為一級負荷供電，二類建筑按二級負荷的兩回路要求供電，供電有保障，如果供電有問題，消防主泵及提升水泵的供電均不一定能正常，此外消防主泵有備用泵，即使一臺發生故障另一臺也能自動投入工作。第二種解決措施中的提升水泵只有在室外消防主泵無法供電或本身故障無法啟動時，才需要工作，而此時設置提升泵是對消防主泵流量的重復備用，一旦停電，消防車仍然取用不到水池水。對于第三種建議方式，消防車行駛要求凈高凈寬均不低于4.0m，在甘肅蘭州等高海拔地區地下車庫坡道處的凈高2.5m左右，很少超過3.0m，消防車道的轉彎半徑需要12.0m，而一般的地下車庫車道的轉彎半徑為6.0m，單層地下車庫的凈高規范要求只有2.2m，實際工程中由于考慮各種設備管線和梁的原因，地下車庫層高常做到3.8—4.5m，但敷設各類管線后實際地下車庫的凈高很難達到消防車通過的要求，因此第三種處理方式在實際工程條件是下幾乎不可能現實。

4針對高海拔地區取水口設置提出解決方案

4.1解決方案一

將消防水池至取水口（井）的連通管引至地勢較低的地方設置取水口（井），如圖1所示。將取水口引至地勢較低的地方可解決吸水高度的問題，且距離大于15m，不受火災威脅，便于操作。

連通管自取水井底橫向通至消防水池，其管徑一般按室外消防用水量選取，連通管上設置閘閥。連通管管徑分別按DN500，DN400，DN300，DN200計算，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%考慮，分別計算引出距離為下值時，對應的水頭損失。詳見表2一表5。

通過圖1及表2—5計算分析，得出以下結論：

（1）取水口引出位置可根據離建筑物外墻距離的長度選取連通管管徑，一般情況下，管徑越大水頭損失越小。實際工程中建議連通管管徑取DN400或以上。如果距離短，連通管管徑可以適當選小。

（2）在連通管管徑選定的情況下，取水口與消防水池距離需控制的一定范圍內，否則水頭損失對吸水高度的影響較大。

（3）消防水池的位置盡可能選在靠外墻處，可減少彎頭等造成的局部水頭損失，進而使連接管的總水頭損失減少。

4.2解決方案二

實際工程中有些場地平整沒有高差可以利用或者地下室面積較大，尤其位于高海拔地區，水泵吸水高度往往很淺。實際工程中可以考慮，將室內外消火栓系統分開設置，則儲存室內外消火栓用水的消防水池亦分別獨立設置。此時可以設置雙層消防水池，室內消防水池由于無取水高度要求可設置于下層，室外消防水池設在上層。這樣可以解決消防車水泵從室外消防水池取水口取水問題，同時水池平面面積可減小。圖2為榆中某實際工程中雙層消防水池的剖面示意圖。

《消防給水及消火栓系統技術規范》第5.1.12條：……為減少吸水管的保護高度要求吸水管上設置旋流防止器，以提高消防水箱的有效容積。第5.1.13條：消防水泵吸水口的淹沒深度應滿足消防水泵在最低水位運行安全的要求，……當采用旋流防止器時，淹沒深度不應小于200mm。雙層消防水池由于室外消防水池池底標高較水泵房地面標高，因此旋流防止器在安裝過程中會遇到以下兩種情況：旋流防止器正裝時（見圖3），消防水泵吸水管局部有凸起，形成氣囊，違反規范強制性條文;旋流防止器倒裝時（見圖4），吸水管位于室外消防水池底部。在施工過程中倒裝旋流防止器應做好吸水管與底板開洞處的加固與防漏水處理，防止上層室外消防水池的水泄漏甚至漏空。此兩種工況條件下，最低有效水位是一致的。另外有一種處理方式，可使上層消防水池的有效水位達到最大，即最低有效水位為上層消防水池池底。具體做法：將上層消防水池做一個室外消防水池取水井，取水井底標高為水泵房地面標高，這樣消防水泵直接通過取水井吸水，此時上層消防水池最低有效水位為室外消防水池池底，在水池有效容積一定的條件下，豎向的有效水深增加300—400mm可使水池平面面積減小很多。

4.3取水口問題的延伸思考

（1）消防水池取水口是考慮在最不利工況下發生火災，消防車無法取用消防水池水的問題而設置的，因此消防水池的取水口的設置十分必要且高海拔地區需考慮海拔高度的修正。

（2）單獨設于室外地下的消防水池，其位置可以方便的供消防水池取水，則可以直接利用水池頂蓋板的檢修口作為取水口，設計時考慮檢修口同時作為取水口時需采取一些技術措施。水池頂部設置取水口可在同種工況下使水池豎向有效水深增加約0.6m以上。

（3）《消防給水及消火栓系統技術規范》第6.1.6條，當室外采用高壓或臨高壓消防給水系統時，宜與室內消防給水系統合用。《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示給出的三種合用情況基本涵蓋了設計中所遇到的各種工況。即現行規范明確推薦采用室內外消火栓系統合用。合用系統有簡化管網，便于管理等優勢。但是由于高海拔地區取水口吸水高度的問題，室內外消防水池合用使取水口的吸水高度很難滿足要求。若實際工程消防水池的水深及所處位置使得消防車的吸水高的超過了6m，此時若設置取水口，需考慮采用相應措施解決此問題。

（4）室外消火栓的主要作用就是在發生火情的時候能為消防車提供滅火用水。室外消防水池取水口亦便于消防車取水。規范明確規定供消防車吸水的每個取水口宜按一個室外消火栓計算，且保護半徑不宜大于150m。在實際工程中，在規范允許的保護半徑范圍類可直接設置消防水池取水口代替室外消火栓，這樣可以不用另設室外消火栓泵、室外消防管網，室外消火栓等設備。