消防车取水井

浅谈消防车取水井设计

陈树情

（福建省水产设计院）

摘要：就建筑给排水设计中消防车取水井的设计进行探讨，对不同的设计方案做出详细的优劣分析，其中涉及到消防用水与虹吸补水的计算。

关键词：消防车取水口，消防车取水井，消防用水量，虹吸。

1.前言

在当前建筑给排水设计中，消防给水的设计是其中相当重要的一部分，一项建筑给排水工程设计中消防给水设计部分往往占了相当部分的比例，因此解决好消防给水问题是建筑给排水设计过程中的重要一个环节。消防车取水井作为消防给水的一个设施在实际工程设计中常常会碰到，本人就以工程设计中的心得，谈一谈消防车取水井的设计。

2.消防取水口或取水井的概念及有关规定

消防车取水口或取水井顾名思义就是满足消防车取水用的构筑物，可以是消防水池的检修口也可以是连接消防水池的取水井。它的做法在《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001年版）（以下称《低规》）和《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）（以下称《高规》）都有明确的规定。《低规》的第8.3.4条规定：“供消防车取水的消防水池应设取水口，其取水口与建筑物（水泵房除外）的距离不宜小于15m；与甲、乙、丙类液体储罐的距离不小于40m；与液化石油气罐的距离不宜小于60m。若有防止辐射热的保护设施时，可减为40m。供消防车取水的消防水池应保证消防车的吸水高度不超过6m。”《高规》的第7.3.4条规定：“供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井，其水深应保证消防车的消防水泵吸水高度不超过 6.0m。取水口或取水井与被保护高层建筑的外墙距离不宜小于5.0m，并不宜大于100m。”这些规范的规定明确了取水口或取水井设置的要求，我们设计师在工程设计中只要根据其中的规定布置消防车

取水口或取水井就可以了。这个看似简单，在实际设计中也能碰到了一些问题。

3.几种消防取水井设计方案的分析探讨

在一般情况下，当消防水池独立设在室外时，我们一般以消防水池的检修口兼做消防车的取水口。这时取水口只要保证与建筑物的距离以及消防车的吸水高度满足规范的规定就可以，没有讨论和研究的必要。但是在很多实际工程中消防水池是设在建筑的地下层里，这种情况消防车取水口怎么设呢？由于规范明确的要求取水口与建筑物间要有一定的距离，因此只能在离建筑物一定距离的地方设消防车

示意图1所表示的就

消防取水井与建筑

L，为

必须用连接管将两者连

那连接管怎么接呢？在

以下就三

图2所示。据我了解绝

大多数的设计师都是采

用这种方案进行施工图

设计。这种方案存在一

个很大的优点：水池和

取水口通过连接管形成

一个连通器，水力条

件很好，能满足消防车

取水的需要。当取水井

中的水被抽走水位下降后，地下消防水池水在连通器原理的作用下源源不断的补充到取水井中，只要水池有水取水井始终有水，消防车就相当于在水池中抽水，这就保证了消防车的抽水需要。当然这种方法也存在缺点：连接管需要埋的很深（图2中埋深H还略大于水池底的深度），施工中管槽需要挖的很深，当这种连接管需要相当长一段时，挖土方的工程造价是相当可观的，很明显增加了工程的造价。因

方案二可以避免

第一种方案带来的缺点，

如示意图3所示方案

二的连接管埋设深度比

较浅，施工时可以省去一

部分挖土方量。但是它的

致命缺点就是不能满足

消防抽水的需要，当消防

水池的水位降到连接管

以下时，水池的水就不能

4所示，采用

倒U型的管连接水池和

取水井。它吸取的方案二

连接管埋深较浅的优点，

同时采用倒U型管，应用

倒U型管的虹吸原理保

证了当水池水位低于连

接管横管水平线时水池

可以继续向取水井补水，

弥补了方案二的致命缺

点。但此方案是否真能保

证当水池水位低于连接管横管水平线时水池能充分及时的向取水井补充消防车抽水需要的水量呢？它的水力条件又如何呢？通过以下分析看看。

在地下消防水池处于水满的状态时，水池和取水井的水位处于同一水平线上，当消防车开始向取水井抽水，由于抽水取水井的水位就随之下降，这时水池与取水井之间就存在水位差，两边的水压不同，高水位的水池的水会迅速的补充到取水井以保持两边的水位平衡。随着取水井水被不断的抽走，水池的水也会不断的补充到取水井，而水池水位也从满水位逐渐的下降。从示意图5中可以看到水池水位从满水位下降到A水位的过程中水池是重力流的方式给取水井补水，我

们将此阶段称为重力补

水阶段。此阶段补水工作

原理与方案一相同，

能满足设计要求的消防

时的取水需要。

当水池的水位下降

到A水位以下的时候，

取水井的水位由于被抽

走继续下降，于是充满

了水的倒U型连接管开

始起虹吸作用，通过连

接管的虹吸给取水井补

充水源，此阶段称为虹

吸补水阶段。如示意图

6所示，该阶段从直观

上分析：当取水井水被

抽的越多虹吸补水也越

多，那么消防水池水位

B和取水井的水位C存

在的水位差h值应该是

越大。在实际的设计工作中能不能保证消防水池中的有效容积水量在消防时都能通过连接管的虹吸作用补充到取水井用于消防？如果可以，那也就说方案三也是可行的。下面进行水力学分析。

示意图6所示取管口1和管口2两断面进行分析，根据伯努利的能量方程：

Z1+(P1/ρg)+（u12/2g）=Z2+(P2/ρg)+（u22/2g）+ h s

式中

Z——位置水头，是单位重量流体所具有的位置势能，简称为位能（m）；

P/ρg——压强水头，是单位重量流体所具有的压强势能，简称为压能（m）；

u2/2g——速度水头，是单位重量流体所具有的动能，简称为动能（m）；

h s——水头损失，是单位重量流体所损失的机械能（m）；

当连接管开始虹吸作用时，断面1、2处的水流平均速度是相同的，即：u1= u2 ，那么u12/2g= u22/2g；位置水头也是相同的，因为它们处在同一个水平线上，即：Z1=Z2；断面1、2处的能量方程可表示成下式：

(P1/ρg) =(P2/ρg) + h s

转化成：

(P1/ρg) -(P2/ρg)= h s

即断面1、2两处压强水头差等于水头损失，而两断面的压强水头差即为消防水池与取水井的水位差，示意图6中表示h值。因此最后可得出：

h= h s。

从式中可以看出水池和取水井的水位差等于连接管中的水头损失。而水头损失分为沿程水头损失和局部水头损失，可以写成下式：

h s= h f + h j

式中：

h f称为沿程水头损失；h f=λLv2/d2g

h j称为局部水头损失；h j=ξv2/2g

λ为沿程阻力系数，无单位；

L为管道长度，单位为m；

d为管道直径，单位为m；

v2/2g为速度水头，单位为m；

ξ为局部阻力系数，无单位。

从上面我们可以得出这样的结论：水头损失的大小取决于L（管道长度）、d（管道直径）和v（管中水流速度），L和v值越大d越小水头损失就越大。在实际的工程设计工作中可以根据现场需要选择合理的L、d值以及规范的要求v可能最大值，就可以的计算出连接管的水头损失，也就可以确定在虹吸的状态下满足正常工作所需要水池和取水口的可能最大水位差h。为保证消防水池中的有效水量都能通过取

7中所示），只有这

样才能保证在虹吸补水

阶段不会因为水池与取

水井间的水位差过大导

致取水井的水位太低而

可能出现漏气破坏虹

吸。根据以上的分析我

们可以得出这样的结

论：在实际工程设计中

只要满足h≤h＇此方案

也切实可行。换句话说，也就是要求我们在实际的工程设计中要根据计算得出消防水池和取水井的水位差h确定h＇的值（要求h≤h＇）。

4.工程设计中有关消防取水井设计的一些建议

从方案三结论中可以看出：取水井需要比消防水池更深的深度。因此在实际的工程设计中此方案要考虑到取水井的深度是会影响到消防车的吸水高度，如果吸水高度大于规范规定的6m，那此方案也是不可行的。由于这种消防设施在平时很少使用，连接管长年浸没在水中，当心连接管的连接管件因为生锈或其他原因出现漏气，那么当它进行补水工作时，虹吸阶段的补水工作就无法进行。因此在实际的工程设计中选用此方案需要注意这方面的问题，确保有可靠的防止腐

蚀生锈的措施和管件连接紧密措施。实际工程中如果连接管的施工不宜开挖很深，而且以上两个问题可满足设计要求，那建议采用方案三。当实际施工难度不大、连接管槽可以挖的较深的情况下可以建议采用方案一。

5.结束语

以上对消防车取水井的几种设计方案进行了一些初浅的探讨，由于本人的水平有限，可能存在一些不足，希望在以后的实际设计工作中继续探讨研究。同时作为一名给排水设计的技术人员在平时的设计工作中要善于总结经验，积累经验，碰到难题要勇于面对、深入研究。这样才会在设计工作中不断的提高自身的设计水平。

参考文献：

（1）《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001年版）

（2）《高层建筑防火规范》（GB50045——95，2005年版）

（3）《水力学》