室外敞開式消防水池設計探討

黃國濤

摘要：消防水池是人工建造的儲水設施，它是水消防系統的核心，對火災的撲滅起著至關重要的作用。以某工業廠區室外敞開式消防水池的設計為例，對可以減少開挖量、縮短工期、節約工程成本、水質水量監控維護方便的非傳統室外開敞式消防水池進行了探索。針對室外開敞式消防水池的特殊特點，對其水量、水質、水溫、水面蒸發、補水設置、安全保障、維護管理等方面進行了闡述。對其進行了必要的技術可行性分析和經濟性探討，同時也對低影響開發及節水理念與室外敞開式消防水池嘗試進行融入。設計出了能保證消防供水可靠性、經濟適用、安全、綠色的室外敞開式消防水池方案，為類似工程提供參考。

關鍵詞：火災；敞開式；消防水池；消防泵房

中圖分類號：X913.4? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）03-0088-03

消防水池是人工建造的供固定或移動消防水泵吸水的儲水設施。國內的火災統計資料顯示，大型火災發生的主要原因是消防用水保障不及時、水量不充分[1-2]。2010年，長春市光復路的某商廈火災，由于消防水源不足導致大廈連燒15h，營業廳內商品幾乎全部被燒毀，損失慘重。為了保證火災發生時有足夠的水量滅火，我國的相關防火規范對于消防水池做出了具體的規定。合理有序的消防水池規劃設計、維護管理對保障人民生命、財產安全具有重要意義，同時也會避免土地和國有資金的浪費[3-5]。

利用江、河、湖、海、水庫等天然水源作為消防水源的工程案例雖有但較不常見，如河南省蘭考市、四川省邛州市等地也有已建成利用天然水源進行室外消防取水的工程；但天然水源作為消防水源的利用，也有其自身嚴苛的限制性，首先項目周邊需有可利用的天然水源，其次天然水源的枯水流量保證率經常由于資料不足難倒一批工程設計人員，最后還有消防水泵從天然水源處吸水的吸水高度等因素制約[6-8]。

我國常見的消防用水設計方案是在地下室設置消防水池這種儲水設施，其消防水源取自市政供水管網，需在地下室進行開挖，是傳統設計方案[9]。相較地下室消防水池，室外敞開式消防水池可以減少開挖量，工期短，節約工程成本，水質、水量監控維護也方便，是一種有益的選擇方案。我國現行消防規范對于室外敞開式消防水池的研究相對較少，比如水量的設計、水質的要求、水溫的要求、水面蒸發的計算、補水的設置、安全保障的規定、維護管理的規定、順應行業發展的理念等均有待進一步研究。設計過程中進行必要的技術可行性分析和經濟性探討，也有助于設計出經濟適用的方案。

1 某工業廠區敞開式消防水池的設計

某工業廠區位于合肥市某某縣，其主要技術經濟指標：項目總用地面積218550m2，總建筑面積176430m2，綠地率9.9%；建筑層數：2棟廠房地上4層、3棟倉庫地上1層；建筑高度不超過24m。該工業廠區的廠房火災危險類別為丙類，生產過程中不產生或使用危險性化學或化工物質，生產過程中也不產生或使用甲、乙類火災危險性物質；該工業廠區的倉庫火災危險類別為丙類，最大凈空高度9m，儲存方式為雙排貨架，最大儲物高度7.5m。項目建成投入使用前，周邊僅有一條現狀市政道路，該市政道路有一根DN300市政給水管道，市政水壓0.28MPa。

1.1? 水源的選擇

該工業廠區東南角有條河流經地塊，暫無豐水位、枯水位等水文資料，現場踏勘時河流幾乎沒水，據當地居民反饋，河流水位變化受季節影響較大，設計枯水流量保證率無法滿足。本項目僅有一條現狀市政道路，有一根DN300市政給水管道；依據GB50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》規定：當采用一路消防供水或只有一條入戶引入管，且室外消火栓設計流量大于20L/s時，應設置消防水池；因此該工業廠區消防水源確定為市政供水管網。

1.2? 消防水池有效容積計算

消防水量按最不利一棟建筑（丙類倉庫）計算：室內消火栓設計流量25L/s，室外消火栓設計流量35L/s，室內外消火栓火災延續時間3h；自動噴水滅火系統按倉庫危險Ⅱ級設計流量120L/s，火災延續時間2h；消防水池儲存的室內外消防水量應為1512m3。

規范規定當水景作為消防水源時，應有保證在任何情況下均能滿足消防給水系統所需的水量和水質的技術措施。因室外敞開式消防水池作為消防水源有類似于水景功能，有觀點認為，如要保證在任何情況下均能滿足消防給水系統所需的水量和水質，考慮到放空檢修的情況，本項目消防水池儲存的室內外消防水量應加倍為3024m3。筆者認為，規范規定的一些有可能是間歇性或兼有其他用途的水池作為消防水池時，應保證其消防供水的可靠性；本室外敞開式消防水池不作他用、在后續采取各種保障措施后不具有間歇性缺水，能保證其消防供水的可靠性，不屬于需加倍儲存室內外消防用水量的范疇；本水池在采取了各種保障措施保證其消防供水的可靠性后，再額外加倍儲存室內外消防用水量，也違背了工程經濟性初衷，會造成土地和資源的浪費。

1.3? 室外敞開式消防水池的設置

消防水池擬采用鋼筋混凝土結構敞開式（無蓋板），位于廠區東北側綠地處，總消防水量大于1000m3分兩座，擬建消防水池的水面面積約1260m2，也可根據總圖位置調整消防水池面積及消防水池水深。

1.4? 消防泵房的設置

貼臨消防水池設置一座地下式消防泵房，消防泵房地面標高低于消防水池底標高，消防泵房應滿足人員疏散、方便進出要求，消防泵房應采取消防排水、事故排水、防水淹技術措施。

1.5? 消防水池取水口的設置

規范規定，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，且吸水高度不應大于6m。室外敞開式消防水池為增加消防供水可靠性也理應設置消防專用取水口。取水口的設置位置應便于消防車到達，同時也應設置消防車到達取水口的消防車道和消防車回車場或回車道。

2 保障措施

為了達到不做他用、不間歇性缺水，需采取在水量、水質、水溫、補水等方面保障措施來保證室外敞開式消防水池的消防供水可靠性，同時也應在安全、維護管理等方面進行要求。

2.1? 保證水量的措施

合肥屬夏熱冬冷地區，日平均溫度≤5℃的天數有64 d（起止日期12月11日至2月12日），平均溫度≤5℃期間內的平均溫度為3.4℃，極端天氣最低氣溫-13.5℃，最大凍土深度8cm。冬季有冰凍，敞開式消防水池水量應扣除極端天氣冰凍厚度的無效水量。同時，為了預防敞開式消防水池底部有一定的顆粒物存在影響，也應扣除一定厚度消防水池底部的無效水量。

敞開式消防水池：有效水深按1.2m計，極寒天氣冰面厚度按0.15m扣除，正常水面距水池頂預留0.3m，池底無效水深或預留水深按0.45m扣除，水池總水深需2.1m左右。貼臨消防泵房處的消防水池設置消防泵吸水槽，保障消防泵自灌式吸水、消防水池有效容積。

敞開式消防水池補水引自市政供水管網，補水管上設置浮球閥，每座消防水池設置2組浮球閥，一用一備，低于常水位以下0.1m的最低報警水位時（信號傳至消防控制室，各種水位就地顯示或遠傳至消控室均按規范設置）自動補水。定期采取無需放空池水即可清淤的清淤設備進行水池清淤。消防水池水量不做他用。

為順應低影響開發及節水理念，本項目設置有雨水回收利用設施，增設雨水回收池對敞開式消防水池的備用補水，雨水回收池內處理設備及增壓泵與消控室內控制設備聯動，當低于敞開式消防水池常水位以下0.05m時（信號傳至消防控制室），自動啟動雨水回收池內處理設備及增壓泵對敞開式消防水池進行補水。通過雨水回收利用設施的備用補水優先對日常水面蒸發量進行彌補，可有效節約市政自來水的使用。

2.2? 保證水質的措施

自動噴水滅火系統水質要求應為無污染、無腐蝕、無懸浮物，水中雜質不得影響自動噴水滅火效果，一般比消火栓系統水質要求高一些。

在消防泵吸水口處設置格柵過濾網，其柵條間距不小于50mm，消防泵吸水口還應符合GB50013—2018《室外給水設計規范》中有關地表水取水的規定；在消防泵吸水管上設置過濾器，自動噴水滅火系統報警閥組前的管道上增設過濾器；在消防泵出水管上設置水質監測接口或設置在線水質監測裝置（信號傳至消防控制室），將池水pH值控制在6.0～9.0，進行定期或緊急水池清淤。

為防止雨季時地面雨水倒灌入消防水池，影響敞開式消防水池水質，敞開式消防水池池頂高出室外完成面0.3m，消防水池溢流水位設置于池頂標高，消防水池不設置于場地低處。

雨水回收利用設施蓄水水質經處理后應達到GB50400—2016《建筑與小區雨水控制及利用工程技術規范》相關要求，方可對消防水池進行補水。

2.3? 保證水溫的措施

我國北方有很多工程案例水池沒有保溫而被凍，為防止設備凍壞和水結冰不流動，如果采取放空措施，將會引起因水池無水致使滅火失敗；防凍措施通常根據消防蓄水設施的具體設置情況，主要采取深埋在冰凍線以下、物理保溫材料保溫、在采暖條件建筑物內、電伴熱系統等措施。

合肥屬于夏熱冬冷地區，存在少量極端天氣現象，室外敞開式消防水池如何保溫的研究相對較少，筆者試圖從下面幾個方面采取措施盡可能減少極端天氣對消防用水的影響：

首先，消防泵房內采取采暖措施，保障消防泵房內水溫不低于5℃。

其次，消防泵取水口處于水面結冰層以下約4m深度，在消防泵取水口處設置電伴熱系統加強保溫措施。為消防車取水的消防水池取水口處設置電伴熱系統。

再次，在消防泵吸水管及出水管處均設置在線溫度監測計（信號傳至消防控制室），并對消防泵吸水管及出水管增設電伴熱系統，進行緊急加強保溫措施。

最后，為防止極端天氣發生火災時，敞開式消防水池產生冰蓋使消防泵無法吸水現象，水面采用若干DN200不銹鋼鋼管作為通氣管，通氣管采用電伴熱纏繞加熱防止結冰。

2.4? 水面蒸發的計算與補水的措施

敞開式消防水池必然會產生水面蒸發需補充的現象，水面蒸發量可依據道爾頓定理公式導出的經驗公式計算得到水位每天下降4.18mm：

（1）

其中w為水面蒸發量（mm/d）；E為水面溫度下的飽和水汽壓（這里取25℃時的值為31.7hPa）；為水面150cm高處的實際水汽壓（3170×0.8=2536pa=25.36hpa）；為水面以上150cm處的風速（m/s）。

消防水池的市政供水管網補水管取DN100，在0.18MPa壓力下，補水量遠遠大于每日水池水面蒸發量。雨水回收利用設施的備用補水管取DN50，補水泵流量15m3/h、揚程0.2MPa，補水量也遠大于每日水池水面蒸發量5.3m3，滿足需求。

2.5? 安全、維護管理的措施

敞開式消防水池及其取水口處需設置“消防用水、嚴禁他用”等警示標牌，也應設置水池水位、水深警示標識防止人員誤入，水池邊、取水口處也應設置護欄防止意外落水。

敞開式消防水池內消防泵吸水槽頂與水池底齊平處應設置格柵防護蓋板，格柵防護蓋板間隙不應過大，防止吸水槽過深人員墜落或卡住手腳。

在消防泵房內設置玻璃管就地水位顯示計，并設遠程水位顯示裝置，顯示信號傳至消控室；水質、水溫也設置在線監測裝置，顯示信號傳至消控室；雨水回收池內處理設備及增壓泵也與消控室內控制設備進行聯動。

消防設施應定期進行維護管理，當有監控異常，應及時組織人員進行排查處理。

3 結語

本文依托某工業廠區室外敞開式消防水池的設計案例，針對室外開敞式消防水池的特殊特點，對其水量、水質、水溫、水面蒸發、補水、安全、維護管理、技術可行性、經濟性、綠色等方面進行了闡述，提出了可行的設計技術，符合消防供水可靠要求，順應低影響開發及節水趨勢理念，達到設計安全、合理和經濟的目的，以期為類似工程提供參考。

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Discussion on design of outdoor open fire reservoir

Huang Guotao

（Anhui Duowei Construction Map Review Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230009）

Abstract：Fire reservoir is an artificially constructed water storage facility， which is the core of fire protection water supply system and plays a vital role in fire fighting. Taking the design of an outdoor open fire reservoir in an industrial plant as an example， the non-traditional outdoor open fire reservoir is explored. The fire reservoir can reduce the amount of excavation， shorten the construction period， save project costs， and facilitate the monitoring and maintenance of water quality and quantity. According to the special characteristics of the outdoor open fire reservoir， the water quantity， water quality， water temperature， water surface evaporation， water replenishment setting， safety guarantee， maintenance and management are expounded. The necessary technical feasibility analysis and economic discussion are carried out， and the low-impact development and water-saving concept are also integrated with the outdoor open fire reservoir. A scheme of outdoor open fire reservoir that can ensure reliability， economical application， safety and green of fire water supply is designed to provide references for similar projects.

Keywords：fire; open type; fire reservoir; fire pump room