关于清水池调节容积计算方法的探讨

张永举 张勇

摘要： 清水池是给水处理厂出水储存和调节的重要构筑物，清水池的有效容积大小直接关系到用水的安全可靠，而其计算方法多种多样，目前清水池调节容积的计算方法主要有：流量累加法、最大连续时法、相交面积法。通过实例计算分析发现：最大连续时法完全符合流量调节基本原理，并且计算简单方便。

关键词： 清水池调节容积二级泵站用水量

清水池是给水排水系统中主要的水量调节构筑物之一，其调节的是水厂处理水量与二级泵站供水量之差，清水池的有效容积包括四部分：调节容积、消防贮水量、水厂自用水量（主要用于水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水）、安全储量。按照《室外给水设计规范》7.5.1规定：净水厂清水池的有效容积，当管网无调节构筑物时，在缺乏资料情况下，可按水厂最高日设计水量的10%～20%确定。当有详细的产水和用水资料时，清水池调节容积的计算方法主要有：流量累加法、最大连续时法、相交面积法，不同的计算方法计算结果稍有不同。而每种方法根据管网中是否有水量调节构筑物又分为两种情况。

以某城镇24小时用水量为例，已知该城镇水厂最高总用水量为111600m3/d，每小时用水量如表1所示：

一、流量累加法

根据已知条件，最高日平均时用水量为111600÷24=4650m3/h。

情况一，管网中无水量调节构筑物时，二级泵站的每小时供水量等于用户用水量，假设从0点开始，清水池中的调节水量为0，到0—1时段末，清水池中的水量增加至4650-1900=2750m3，到1—2时段末，清水池中的水量为：2750+（4650-1800）=5600m3，以此类推，0—24时各时段末清水池中调节水量情况为：2750、5600、8550、11500、14300、17100、18550、18100、17150、17600、16050、14500、11250、9200、7450、5600、3550、1100、-3250、-7200、-7750、-5300、-2650、0。因此，清水池调节水量为18550-（-7750）=26300m3。

情况二，管网中有水量调节构筑物时，二级泵站可分级供水，假设二级泵站的供水曲线如图1中（2）线所示，即一级供水量为2020m3/h，二级供水量为6528.6m3/h。

注：（1）线为用水量变化曲线，（2）线为二级泵站分级供水曲线，（3）线为平均时用水量曲线。

清水池从0时—24时每时段末的调节水量为：2630、5260、7890、10520、13150、15780、18410、16532、14654、12775、10896、9018、7140、5261、3383、1504、-375、-2253、-4132、-6011、-7890、-5260、-2630、0。因此，清水池调节水量为18410-（-7890）=26300m3。

二、最大连续时法

所谓最大连续时法，是指找到清水池中进水量大于出水量的最大连续时间段，将该时段内流量叠加，即为清水池调节容积。

情况一，管网中无水量调节构筑物时，以表1数据为例，最大连续时段为21时至次日凌晨7时，所以清水池调节容积为：

（4650-1900）+（4650-1800）+（4650-1700）+（4650-1700）+（4650-1800）+（4650-1900）+（4650-3200）+（4650-2200）+（4650-2000）+（4650-2000）=26300m3。

情况二，管网中有水量调节构筑物时，二级泵站按照图1中（2）线运行，最大连续时段为21时至次日凌晨7时，所以清水池调节容积为：

（4650-2020）×10=26300m3。

三、相交面积法

所谓相交面积法，是根据用水量变化曲线，将平均时用水量曲线高于每小时用水曲线的部分面积和作为清水池调节容积。

情况一，管网中无水量调节构筑物时，以表1数据为例，清水池调节容积为图1中（3）线高于（1）所包含面积，或（3）线低于（1）所包含面积，即：

清水池调节容积=（4650-1900）+（4650-1800）+（4650-1700）+（4650-1700）+（4650-1800）+（4650-1900）+（4650-3200）+（4650-2200）+（4650-2000）+（4650-2000）+（4650-4200）=26750m3。

情况二，当管网中无水量调节构筑物时，清水池调节容积为图1中（2）线与（3）线包围的面积，即清水池调节容积为：（4650-2020）×10=26300m3。

四、结果分析

1.从计算的难易程度上看，相交面积法与最大连续时法优于流量累加法；

2.从计算结果看，相交面积法计算结果略大于其他方法，其原因是在计算过程中仅仅考虑了流量的增加项，没有考虑流量的连续性变化。

3.从计算原理上看，流量累加法和最大连续时法更符合流量调节基本原理。

由此可见，计算清水池调节容积的方法优先选择最大连续时法。

参考文献：

[1]严煦世，范瑾初主编.给水工程（第四版）.中国建筑工业出版社，1999.12，16-18.

[2]严煦世，刘遂庆主编.给水排水管网系统（第二版）.中国建筑工业出版社，2008.8，118-122.

[3]付婉霞主编.全国勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业真题分析.华中科技大学出版社，2008.6，4-5.

[4]室外给水设计规范（GB50013-2006）.