高海拔地区取水口(井)设置问题的探究

金美珊

摘要：《消防给水及消火栓系统技术规范》规定储存室外消防用水量的消防水池或供消防车取水的消防水池应设置取水口。通过分析设置消防水池取水口的本质原因及设置取水口的必要性，进而分析高海拔地区实际工程项目中设置取水口的难点：消防水池的有效水位往往很浅，在水池有效容积一定的情况下，水池的占地面积较大。列举文献中几种解决方案并结合高海拔地区实际情况，提出文献解决方案中存在的问题，根据实际情况提出高海拔地区设置满足要求的消防水池取水口的几种解决措施。

关键词：消防水池;取水口;高海拔地区;最大吸水高度

中图分类号：TV671;TU998.1文献标志码：A

消防水池取水口是与消防水池保持连通的一个小型取水构筑物，其水位与消防水池水位保持一致，取水口（井）顶部设带锁具的钢盖板，常设于室外或其他便于消防车取水的地点。《消防给水及消火栓系统技术规范》第4.3.7条明确，储存室外消防用水的消防水池或供消防车取水的消防水池应设置取水口（井），且吸水高度不应大于6.0m（取水口处地面高于消防水池最低有效水位不大于5.0m）;第6.1.5条规定供消防车吸水的室外消防水池的每个取水口宜按一个室外消火栓计算，且保护半径不应大于150m。《消防给水及消火栓系统技术规范》实施指南4.3.7条明确指出，供消防车取水的消防水池应保证其最低水位与消防车内消防水泵吸水管中心线的高度不大于消防水泵所在的最大吸水高度，而最大吸水高度与海拔高度密切相关。

1取水口设置原因

消火栓系统包括室内消火栓系统及室外消火栓系统。室内消火栓系统的末端为建筑物室内设置的室内消火栓。室外消火栓系统的终端是室外消火栓，室外消火栓系统的消防水通过室外消火栓被消防车取用。若市政给水管网能够保证室外消火栓系统设计流量，则室外消火栓由市政给水管网直接供水;若市政给水管网无法满足室外消火栓系统用水量要求，则室外消火栓用水需由室外消防水池贮存。室外消防水池贮存的室外消防用水通过室外消防管网输送到各个室外消防栓处。

室外消火栓系统在设置了室外消火栓的情况下，规范仍规定设置室外消防水池取水口。消防水池取水口的本质作用相当于室外消火栓，即为消防车取水的供水点。室外消防水池贮存的室外消防用水为重要的消防水源，室外消火栓水泵在室外消防水池和室外消防给水管网之间起纽带作用。若室外消防水池未设置取水口，一旦发生火灾，而此时消防水泵若突遇故障、断电等原因而无法使用的话，则室外消防水池虽有储水但无法用于灭火救援。所以设置取水口十分必要，使水泵在故障停用等不利状况下亦能取水的可靠供水形势。

2高海拔地区取水口设置难点

根据公式：吸水高度=标准大气压（10.33m）-汽蚀余量-管道损失-安全量（0.5），可知：水泵进口的吸水高度受吸水管阻力、汽蚀余量和大气压的影响，为保证消防车可靠取水，对于大气压低于10mH2O的地区，即高海拔地区，如甘肃、青海等高海拔地区的取水口的设置因为取水口吸水高度的原因往往困难很多。以甘肃兰州为例，兰州海拔范围为1500-2000m，海拔高度与最大吸水高度的关系见表1所列。

由表1可知，在甘肃兰州地区水泵的最大吸水高度为4.05—4.57m，室外地面与消防水池的最低有效水位之间的高度只有3.05—3.57m，消防车据地按照1m计算，再减去消防水池顶部覆土，顶板厚，梁等竖向距离，消防水池的有效水位往往很浅，在水池容积一定的情况下，水池的占地面积将很大。

3现有解决方案存在问题

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》实施指南，对规范4.3.7条的说明，提出以下方式处理吸水高度不足的解决方案：（1）在室外消防水泵出水管处另设置一个小环路，引至消防车行道边接室外消火栓（作为消防车供水口）;（2）设专用消防提升泵，提升至小于吸水高度6m设专用消防提升泵，提升至小于吸水高度6m;（3）消防车进入地下室，就近从消防水池取水口取水。

现就以上三种解决措施简单结合高海拔地区特殊情况进行简单分析。第一种方式是对消防管网系统安全可靠性进行进一步加强，相当于另增加了一处室外消火栓。一般一类建筑消防供电为一级负荷供电，二类建筑按二级负荷的两回路要求供电，供电有保障，如果供电有问题，消防主泵及提升水泵的供电均不一定能正常，此外消防主泵有备用泵，即使一台发生故障另一台也能自动投入工作。第二种解决措施中的提升水泵只有在室外消防主泵无法供电或本身故障无法启动時，才需要工作，而此时设置提升泵是对消防主泵流量的重复备用，一旦停电，消防车仍然取用不到水池水。对于第三种建议方式，消防车行驶要求净高净宽均不低于4.0m，在甘肃兰州等高海拔地区地下车库坡道处的净高2.5m左右，很少超过3.0m，消防车道的转弯半径需要12.0m，而一般的地下车库车道的转弯半径为6.0m，单层地下车库的净高规范要求只有2.2m，实际工程中由于考虑各种设备管线和梁的原因，地下车库层高常做到3.8—4.5m，但敷设各类管线后实际地下车库的净高很难达到消防车通过的要求，因此第三种处理方式在实际工程条件是下几乎不可能现实。

4针对高海拔地区取水口设置提出解决方案

4.1解决方案一

将消防水池至取水口（井）的连通管引至地势较低的地方设置取水口（井），如图1所示。将取水口引至地势较低的地方可解决吸水高度的问题，且距离大于15m，不受火灾威胁，便于操作。

连通管自取水井底横向通至消防水池，其管径一般按室外消防用水量选取，连通管上设置闸阀。连通管管径分别按DN500，DN400，DN300，DN200计算，局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑，分别计算引出距离为下值时，对应的水头损失。详见表2一表5。

通过图1及表2—5计算分析，得出以下结论：

（1）取水口引出位置可根据离建筑物外墙距离的长度选取连通管管径，一般情况下，管径越大水头损失越小。实际工程中建议连通管管径取DN400或以上。如果距离短，连通管管径可以适当选小。

（2）在连通管管径选定的情况下，取水口与消防水池距离需控制的一定范围内，否则水头损失对吸水高度的影响较大。

（3）消防水池的位置尽可能选在靠外墙处，可减少弯头等造成的局部水头损失，进而使连接管的总水头损失减少。

4.2解决方案二

实际工程中有些场地平整没有高差可以利用或者地下室面积较大，尤其位于高海拔地区，水泵吸水高度往往很浅。实际工程中可以考虑，将室内外消火栓系统分开设置，则储存室内外消火栓用水的消防水池亦分别独立设置。此时可以设置双层消防水池，室内消防水池由于无取水高度要求可设置于下层，室外消防水池设在上层。这样可以解决消防车水泵从室外消防水池取水口取水问题，同时水池平面面积可减小。图2为榆中某实际工程中双层消防水池的剖面示意图。

《消防给水及消火栓系统技术规范》第5.1.12条：……为减少吸水管的保护高度要求吸水管上设置旋流防止器，以提高消防水箱的有效容积。第5.1.13条：消防水泵吸水口的淹没深度应满足消防水泵在最低水位运行安全的要求，……当采用旋流防止器时，淹没深度不应小于200mm。双层消防水池由于室外消防水池池底标高较水泵房地面标高，因此旋流防止器在安装过程中会遇到以下两种情况：旋流防止器正装时（见图3），消防水泵吸水管局部有凸起，形成气囊，违反规范强制性条文;旋流防止器倒装时（见图4），吸水管位于室外消防水池底部。在施工过程中倒装旋流防止器应做好吸水管与底板开洞处的加固与防漏水处理，防止上层室外消防水池的水泄漏甚至漏空。此两种工况条件下，最低有效水位是一致的。另外有一种处理方式，可使上层消防水池的有效水位达到最大，即最低有效水位为上层消防水池池底。具体做法：将上层消防水池做一个室外消防水池取水井，取水井底标高为水泵房地面标高，这样消防水泵直接通过取水井吸水，此时上层消防水池最低有效水位为室外消防水池池底，在水池有效容积一定的条件下，竖向的有效水深增加300—400mm可使水池平面面积减小很多。

4.3取水口问题的延伸思考

（1）消防水池取水口是考虑在最不利工况下发生火灾，消防车无法取用消防水池水的问题而设置的，因此消防水池的取水口的设置十分必要且高海拔地区需考虑海拔高度的修正。

（2）单独设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，则可以直接利用水池顶盖板的检修口作为取水口，设计时考虑检修口同时作为取水口时需采取一些技术措施。水池顶部设置取水口可在同种工况下使水池竖向有效水深增加约0.6m以上。

（3）《消防给水及消火栓系统技术规范》第6.1.6条，当室外采用高压或临高压消防给水系统时，宜与室内消防给水系统合用。《消防给水及消火栓系统技术规范》图示给出的三种合用情况基本涵盖了设计中所遇到的各种工况。即现行规范明确推荐采用室内外消火栓系统合用。合用系统有简化管网，便于管理等优势。但是由于高海拔地区取水口吸水高度的问题，室内外消防水池合用使取水口的吸水高度很难满足要求。若实际工程消防水池的水深及所处位置使得消防车的吸水高的超过了6m，此时若设置取水口，需考虑采用相应措施解决此问题。

（4）室外消火栓的主要作用就是在发生火情的时候能為消防车提供灭火用水。室外消防水池取水口亦便于消防车取水。规范明确规定供消防车吸水的每个取水口宜按一个室外消火栓计算，且保护半径不宜大于150m。在实际工程中，在规范允许的保护半径范围类可直接设置消防水池取水口代替室外消火栓，这样可以不用另设室外消火栓泵、室外消防管网，室外消火栓等设备。