關于清水池調節容積計算方法的探討

張永舉 張勇

摘要： 清水池是給水處理廠出水儲存和調節的重要構筑物，清水池的有效容積大小直接關系到用水的安全可靠，而其計算方法多種多樣，目前清水池調節容積的計算方法主要有：流量累加法、最大連續時法、相交面積法。通過實例計算分析發現：最大連續時法完全符合流量調節基本原理，并且計算簡單方便。

關鍵詞： 清水池調節容積二級泵站用水量

清水池是給水排水系統中主要的水量調節構筑物之一，其調節的是水廠處理水量與二級泵站供水量之差，清水池的有效容積包括四部分：調節容積、消防貯水量、水廠自用水量（主要用于水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等生產用水）、安全儲量。按照《室外給水設計規范》7.5.1規定：凈水廠清水池的有效容積，當管網無調節構筑物時，在缺乏資料情況下，可按水廠最高日設計水量的10%～20%確定。當有詳細的產水和用水資料時，清水池調節容積的計算方法主要有：流量累加法、最大連續時法、相交面積法，不同的計算方法計算結果稍有不同。而每種方法根據管網中是否有水量調節構筑物又分為兩種情況。

以某城鎮24小時用水量為例，已知該城鎮水廠最高總用水量為111600m3/d，每小時用水量如表1所示：

一、流量累加法

根據已知條件，最高日平均時用水量為111600÷24=4650m3/h。

情況一，管網中無水量調節構筑物時，二級泵站的每小時供水量等于用戶用水量，假設從0點開始，清水池中的調節水量為0，到0—1時段末，清水池中的水量增加至4650-1900=2750m3，到1—2時段末，清水池中的水量為：2750+（4650-1800）=5600m3，以此類推，0—24時各時段末清水池中調節水量情況為：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，清水池調節水量為18550-（-7750）=26300m3。

情況二，管網中有水量調節構筑物時，二級泵站可分級供水，假設二級泵站的供水曲線如圖1中（2）線所示，即一級供水量為2020m3/h，二級供水量為6528.6m3/h。

注：（1）線為用水量變化曲線，（2）線為二級泵站分級供水曲線，（3）線為平均時用水量曲線。

清水池從0時—24時每時段末的調節水量為：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，清水池調節水量為18410-（-7890）=26300m3。

二、最大連續時法

所謂最大連續時法，是指找到清水池中進水量大于出水量的最大連續時間段，將該時段內流量疊加，即為清水池調節容積。

情況一，管網中無水量調節構筑物時，以表1數據為例，最大連續時段為21時至次日凌晨7時，所以清水池調節容積為：

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

情況二，管網中有水量調節構筑物時，二級泵站按照圖1中（2）線運行，最大連續時段為21時至次日凌晨7時，所以清水池調節容積為：

（4650-2020）×10=26300m3。

三、相交面積法

所謂相交面積法，是根據用水量變化曲線，將平均時用水量曲線高于每小時用水曲線的部分面積和作為清水池調節容積。

情況一，管網中無水量調節構筑物時，以表1數據為例，清水池調節容積為圖1中（3）線高于（1）所包含面積，或（3）線低于（1）所包含面積，即：

清水池調節容積=（4650-1900）+（4650-1800）+（4650-1700）+（4650-1700）+（4650-1800）+（4650-1900）+（4650-3200）+（4650-2200）+（4650-2000）+（4650-2000）+（4650-4200）=26750m3。

情況二，當管網中無水量調節構筑物時，清水池調節容積為圖1中（2）線與（3）線包圍的面積，即清水池調節容積為：（4650-2020）×10=26300m3。

四、結果分析

1.從計算的難易程度上看，相交面積法與最大連續時法優于流量累加法；

2.從計算結果看，相交面積法計算結果略大于其他方法，其原因是在計算過程中僅僅考慮了流量的增加項，沒有考慮流量的連續性變化。

3.從計算原理上看，流量累加法和最大連續時法更符合流量調節基本原理。

由此可見，計算清水池調節容積的方法優先選擇最大連續時法。

參考文獻：

[1]嚴煦世，范瑾初主編.給水工程（第四版）.中國建筑工業出版社，1999.12，16-18.

[2]嚴煦世，劉遂慶主編.給水排水管網系統（第二版）.中國建筑工業出版社，2008.8，118-122.

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[4]室外給水設計規范（GB50013-2006）.