室外敞開(kāi)式消防水池設(shè)計(jì)探討

黃國(guó)濤

摘要：消防水池是人工建造的儲(chǔ)水設(shè)施，它是水消防系統(tǒng)的核心，對(duì)火災(zāi)的撲滅起著至關(guān)重要的作用。以某工業(yè)廠區(qū)室外敞開(kāi)式消防水池的設(shè)計(jì)為例，對(duì)可以減少開(kāi)挖量、縮短工期、節(jié)約工程成本、水質(zhì)水量監(jiān)控維護(hù)方便的非傳統(tǒng)室外開(kāi)敞式消防水池進(jìn)行了探索。針對(duì)室外開(kāi)敞式消防水池的特殊特點(diǎn)，對(duì)其水量、水質(zhì)、水溫、水面蒸發(fā)、補(bǔ)水設(shè)置、安全保障、維護(hù)管理等方面進(jìn)行了闡述。對(duì)其進(jìn)行了必要的技術(shù)可行性分析和經(jīng)濟(jì)性探討，同時(shí)也對(duì)低影響開(kāi)發(fā)及節(jié)水理念與室外敞開(kāi)式消防水池嘗試進(jìn)行融入。設(shè)計(jì)出了能保證消防供水可靠性、經(jīng)濟(jì)適用、安全、綠色的室外敞開(kāi)式消防水池方案，為類(lèi)似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；敞開(kāi)式；消防水池；消防泵房

中圖分類(lèi)號(hào)：X913.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2023）03-0088-03

消防水池是人工建造的供固定或移動(dòng)消防水泵吸水的儲(chǔ)水設(shè)施。國(guó)內(nèi)的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料顯示，大型火災(zāi)發(fā)生的主要原因是消防用水保障不及時(shí)、水量不充分[1-2]。2010年，長(zhǎng)春市光復(fù)路的某商廈火災(zāi)，由于消防水源不足導(dǎo)致大廈連燒15h，營(yíng)業(yè)廳內(nèi)商品幾乎全部被燒毀，損失慘重。為了保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)有足夠的水量滅火，我國(guó)的相關(guān)防火規(guī)范對(duì)于消防水池做出了具體的規(guī)定。合理有序的消防水池規(guī)劃設(shè)計(jì)、維護(hù)管理對(duì)保障人民生命、財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義，同時(shí)也會(huì)避免土地和國(guó)有資金的浪費(fèi)[3-5]。

利用江、河、湖、海、水庫(kù)等天然水源作為消防水源的工程案例雖有但較不常見(jiàn)，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(jìn)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(yán)苛的限制性，首先項(xiàng)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(jīng)常由于資料不足難倒一批工程設(shè)計(jì)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(guó)常見(jiàn)的消防用水設(shè)計(jì)方案是在地下室設(shè)置消防水池這種儲(chǔ)水設(shè)施，其消防水源取自市政供水管網(wǎng)，需在地下室進(jìn)行開(kāi)挖，是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[9]。相較地下室消防水池，室外敞開(kāi)式消防水池可以減少開(kāi)挖量，工期短，節(jié)約工程成本，水質(zhì)、水量監(jiān)控維護(hù)也方便，是一種有益的選擇方案。我國(guó)現(xiàn)行消防規(guī)范對(duì)于室外敞開(kāi)式消防水池的研究相對(duì)較少，比如水量的設(shè)計(jì)、水質(zhì)的要求、水溫的要求、水面蒸發(fā)的計(jì)算、補(bǔ)水的設(shè)置、安全保障的規(guī)定、維護(hù)管理的規(guī)定、順應(yīng)行業(yè)發(fā)展的理念等均有待進(jìn)一步研究。設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行必要的技術(shù)可行性分析和經(jīng)濟(jì)性探討，也有助于設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)適用的方案。

1 某工業(yè)廠區(qū)敞開(kāi)式消防水池的設(shè)計(jì)

某工業(yè)廠區(qū)位于合肥市某某縣，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：項(xiàng)目總用地面積218550m2，總建筑面積176430m2，綠地率9.9%；建筑層數(shù)：2棟廠房地上4層、3棟倉(cāng)庫(kù)地上1層；建筑高度不超過(guò)24m。該工業(yè)廠區(qū)的廠房火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別為丙類(lèi)，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生或使用危險(xiǎn)性化學(xué)或化工物質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程中也不產(chǎn)生或使用甲、乙類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)；該工業(yè)廠區(qū)的倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別為丙類(lèi)，最大凈空高度9m，儲(chǔ)存方式為雙排貨架，最大儲(chǔ)物高度7.5m。項(xiàng)目建成投入使用前，周邊僅有一條現(xiàn)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(yè)廠區(qū)東南角有條河流經(jīng)地塊，暫無(wú)豐水位、枯水位等水文資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)河流幾乎沒(méi)水，據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹答仯恿魉蛔兓芗竟?jié)影響較大，設(shè)計(jì)枯水流量保證率無(wú)法滿足。本項(xiàng)目?jī)H有一條現(xiàn)狀市政道路，有一根DN300市政給水管道；依據(jù)GB50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)采用一路消防供水或只有一條入戶(hù)引入管，且室外消火栓設(shè)計(jì)流量大于20L/s時(shí)，應(yīng)設(shè)置消防水池；因此該工業(yè)廠區(qū)消防水源確定為市政供水管網(wǎng)。

1.2? 消防水池有效容積計(jì)算

消防水量按最不利一棟建筑（丙類(lèi)倉(cāng)庫(kù)）計(jì)算：室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量25L/s，室外消火栓設(shè)計(jì)流量35L/s，室內(nèi)外消火栓火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3h；自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)按倉(cāng)庫(kù)危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)流量120L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2h；消防水池儲(chǔ)存的室內(nèi)外消防水量應(yīng)為1512m3。

規(guī)范規(guī)定當(dāng)水景作為消防水源時(shí)，應(yīng)有保證在任何情況下均能滿足消防給水系統(tǒng)所需的水量和水質(zhì)的技術(shù)措施。因室外敞開(kāi)式消防水池作為消防水源有類(lèi)似于水景功能，有觀點(diǎn)認(rèn)為，如要保證在任何情況下均能滿足消防給水系統(tǒng)所需的水量和水質(zhì)，考慮到放空檢修的情況，本項(xiàng)目消防水池儲(chǔ)存的室內(nèi)外消防水量應(yīng)加倍為3024m3。筆者認(rèn)為，規(guī)范規(guī)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(shí)，應(yīng)保證其消防供水的可靠性；本室外敞開(kāi)式消防水池不作他用、在后續(xù)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(chǔ)存室內(nèi)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(chǔ)存室內(nèi)外消防用水量，也違背了工程經(jīng)濟(jì)性初衷，會(huì)造成土地和資源的浪費(fèi)。

1.3? 室外敞開(kāi)式消防水池的設(shè)置

消防水池?cái)M采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)敞開(kāi)式（無(wú)蓋板），位于廠區(qū)東北側(cè)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(jù)總圖位置調(diào)整消防水池面積及消防水池水深。

1.4? 消防泵房的設(shè)置

貼臨消防水池設(shè)置一座地下式消防泵房，消防泵房地面標(biāo)高低于消防水池底標(biāo)高，消防泵房應(yīng)滿足人員疏散、方便進(jìn)出要求，消防泵房應(yīng)采取消防排水、事故排水、防水淹技術(shù)措施。

1.5? 消防水池取水口的設(shè)置

規(guī)范規(guī)定，儲(chǔ)存室外消防用水的消防水池或供消防車(chē)取水的消防水池應(yīng)設(shè)置取水口，且吸水高度不應(yīng)大于6m。室外敞開(kāi)式消防水池為增加消防供水可靠性也理應(yīng)設(shè)置消防專(zhuān)用取水口。取水口的設(shè)置位置應(yīng)便于消防車(chē)到達(dá)，同時(shí)也應(yīng)設(shè)置消防車(chē)到達(dá)取水口的消防車(chē)道和消防車(chē)回車(chē)場(chǎng)或回車(chē)道。

2 保障措施

為了達(dá)到不做他用、不間歇性缺水，需采取在水量、水質(zhì)、水溫、補(bǔ)水等方面保障措施來(lái)保證室外敞開(kāi)式消防水池的消防供水可靠性，同時(shí)也應(yīng)在安全、維護(hù)管理等方面進(jìn)行要求。

2.1? 保證水量的措施

合肥屬夏熱冬冷地區(qū)，日平均溫度≤5℃的天數(shù)有64 d（起止日期12月11日至2月12日），平均溫度≤5℃期間內(nèi)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(kāi)式消防水池水量應(yīng)扣除極端天氣冰凍厚度的無(wú)效水量。同時(shí)，為了預(yù)防敞開(kāi)式消防水池底部有一定的顆粒物存在影響，也應(yīng)扣除一定厚度消防水池底部的無(wú)效水量。

敞開(kāi)式消防水池：有效水深按1.2m計(jì)，極寒天氣冰面厚度按0.15m扣除，正常水面距水池頂預(yù)留0.3m，池底無(wú)效水深或預(yù)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(shè)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(kāi)式消防水池補(bǔ)水引自市政供水管網(wǎng)，補(bǔ)水管上設(shè)置浮球閥，每座消防水池設(shè)置2組浮球閥，一用一備，低于常水位以下0.1m的最低報(bào)警水位時(shí)（信號(hào)傳至消防控制室，各種水位就地顯示或遠(yuǎn)傳至消控室均按規(guī)范設(shè)置）自動(dòng)補(bǔ)水。定期采取無(wú)需放空池水即可清淤的清淤設(shè)備進(jìn)行水池清淤。消防水池水量不做他用。

為順應(yīng)低影響開(kāi)發(fā)及節(jié)水理念，本項(xiàng)目設(shè)置有雨水回收利用設(shè)施，增設(shè)雨水回收池對(duì)敞開(kāi)式消防水池的備用補(bǔ)水，雨水回收池內(nèi)處理設(shè)備及增壓泵與消控室內(nèi)控制設(shè)備聯(lián)動(dòng)，當(dāng)?shù)陀诔ㄩ_(kāi)式消防水池常水位以下0.05m時(shí)（信號(hào)傳至消防控制室），自動(dòng)啟動(dòng)雨水回收池內(nèi)處理設(shè)備及增壓泵對(duì)敞開(kāi)式消防水池進(jìn)行補(bǔ)水。通過(guò)雨水回收利用設(shè)施的備用補(bǔ)水優(yōu)先對(duì)日常水面蒸發(fā)量進(jìn)行彌補(bǔ)，可有效節(jié)約市政自來(lái)水的使用。

2.2? 保證水質(zhì)的措施

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)水質(zhì)要求應(yīng)為無(wú)污染、無(wú)腐蝕、無(wú)懸浮物，水中雜質(zhì)不得影響自動(dòng)噴水滅火效果，一般比消火栓系統(tǒng)水質(zhì)要求高一些。

在消防泵吸水口處設(shè)置格柵過(guò)濾網(wǎng)，其柵條間距不小于50mm，消防泵吸水口還應(yīng)符合GB50013—2018《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)地表水取水的規(guī)定；在消防泵吸水管上設(shè)置過(guò)濾器，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)報(bào)警閥組前的管道上增設(shè)過(guò)濾器；在消防泵出水管上設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)接口或設(shè)置在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置（信號(hào)傳至消防控制室），將池水pH值控制在6.0～9.0，進(jìn)行定期或緊急水池清淤。

為防止雨季時(shí)地面雨水倒灌入消防水池，影響敞開(kāi)式消防水池水質(zhì)，敞開(kāi)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(shè)置于池頂標(biāo)高，消防水池不設(shè)置于場(chǎng)地低處。

雨水回收利用設(shè)施蓄水水質(zhì)經(jīng)處理后應(yīng)達(dá)到GB50400—2016《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，方可對(duì)消防水池進(jìn)行補(bǔ)水。

2.3? 保證水溫的措施

我國(guó)北方有很多工程案例水池沒(méi)有保溫而被凍，為防止設(shè)備凍壞和水結(jié)冰不流動(dòng)，如果采取放空措施，將會(huì)引起因水池?zé)o水致使滅火失敗；防凍措施通常根據(jù)消防蓄水設(shè)施的具體設(shè)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(nèi)、電伴熱系統(tǒng)等措施。

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

首先，消防泵房?jī)?nèi)采取采暖措施，保障消防泵房?jī)?nèi)水溫不低于5℃。

其次，消防泵取水口處于水面結(jié)冰層以下約4m深度，在消防泵取水口處設(shè)置電伴熱系統(tǒng)加強(qiáng)保溫措施。為消防車(chē)取水的消防水池取水口處設(shè)置電伴熱系統(tǒng)。

再次，在消防泵吸水管及出水管處均設(shè)置在線溫度監(jiān)測(cè)計(jì)（信號(hào)傳至消防控制室），并對(duì)消防泵吸水管及出水管增設(shè)電伴熱系統(tǒng)，進(jìn)行緊急加強(qiáng)保溫措施。

最后，為防止極端天氣發(fā)生火災(zāi)時(shí)，敞開(kāi)式消防水池產(chǎn)生冰蓋使消防泵無(wú)法吸水現(xiàn)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(jié)冰。

2.4? 水面蒸發(fā)的計(jì)算與補(bǔ)水的措施

敞開(kāi)式消防水池必然會(huì)產(chǎn)生水面蒸發(fā)需補(bǔ)充的現(xiàn)象，水面蒸發(fā)量可依據(jù)道爾頓定理公式導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到水位每天下降4.18mm：

（1）

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

消防水池的市政供水管網(wǎng)補(bǔ)水管取DN100，在0.18MPa壓力下，補(bǔ)水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每日水池水面蒸發(fā)量。雨水回收利用設(shè)施的備用補(bǔ)水管取DN50，補(bǔ)水泵流量15m3/h、揚(yáng)程0.2MPa，補(bǔ)水量也遠(yuǎn)大于每日水池水面蒸發(fā)量5.3m3，滿足需求。

2.5? 安全、維護(hù)管理的措施

敞開(kāi)式消防水池及其取水口處需設(shè)置“消防用水、嚴(yán)禁他用”等警示標(biāo)牌，也應(yīng)設(shè)置水池水位、水深警示標(biāo)識(shí)防止人員誤入，水池邊、取水口處也應(yīng)設(shè)置護(hù)欄防止意外落水。

敞開(kāi)式消防水池內(nèi)消防泵吸水槽頂與水池底齊平處應(yīng)設(shè)置格柵防護(hù)蓋板，格柵防護(hù)蓋板間隙不應(yīng)過(guò)大，防止吸水槽過(guò)深人員墜落或卡住手腳。

在消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置玻璃管就地水位顯示計(jì)，并設(shè)遠(yuǎn)程水位顯示裝置，顯示信號(hào)傳至消控室；水質(zhì)、水溫也設(shè)置在線監(jiān)測(cè)裝置，顯示信號(hào)傳至消控室；雨水回收池內(nèi)處理設(shè)備及增壓泵也與消控室內(nèi)控制設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

消防設(shè)施應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)管理，當(dāng)有監(jiān)控異常，應(yīng)及時(shí)組織人員進(jìn)行排查處理。

3 結(jié)語(yǔ)

本文依托某工業(yè)廠區(qū)室外敞開(kāi)式消防水池的設(shè)計(jì)案例，針對(duì)室外開(kāi)敞式消防水池的特殊特點(diǎn)，對(duì)其水量、水質(zhì)、水溫、水面蒸發(fā)、補(bǔ)水、安全、維護(hù)管理、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、綠色等方面進(jìn)行了闡述，提出了可行的設(shè)計(jì)技術(shù)，符合消防供水可靠要求，順應(yīng)低影響開(kāi)發(fā)及節(jié)水趨勢(shì)理念，達(dá)到設(shè)計(jì)安全、合理和經(jīng)濟(jì)的目的，以期為類(lèi)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