泳池容积计算器
结果
体积(升)
- 容积(加仑)
- 12,680 gal(美制)
- 水的重量
- 48.00 t(公吨)
泳池容积计算器要长方形泳池的长、宽与平均水深,读回三样东西:灌满它要多少升水、合多少美制加仑、以及这一池水重多少吨。一池水多少升,是这一页要回答的问题,而它比看上去要容易——长方体的体积是长乘宽乘深,一米见方一米深正好是一立方米,也就是一千升,所以整件事只是先把体积算出来、再乘一千。这个「一立方米等于一千升」是全部换算里最干净的一条,因为升在 1964 年之后就是按立方分米定义的,没有历史包袱。真正需要留神的是水深那一栏,以及加仑那一栏。水深要填的是整个池子的平均值,而这对大多数池子来说是精确的而不是估计:如果池底从浅端到深端是一条直线的斜坡,水深的平均值就是两端的中点,也就是池子正中间那一点的深度,量一下就行,不用去算积分。如果池底是台阶式或带平台,平均值就要按各段的面积加权,这时本页给出的是近似值。加仑那一栏用的是美制加仑,3.785411784 升,因为它才是「一桶水多少加仑」在多数场合指的那个单位——但英制加仑是 4.54609 升,两者差两成,所以这一页把 3.785411784 这个数直接印在公式里,让用英制的人一眼看出这不是自己要的那一个,而不是等他把结果拿去对账时才发现。水的重量是另一件顺手能拿到的事:一升水重一公斤,所以升数除以一千就是吨数,池水的重量与它的容积在数值上是同一件事换了个单位——这不是巧合,是 1795 年「一千克等于一立方分米的水」那个原始定义留下的。两个数把这一页的尺度定下来:一个 8 米长、4 米宽、平均 1.5 米深的泳池装 48000 升,重 48 吨;而 50 米长、25 米宽、2 米深的比赛池装 2500000 升,也就是 2500 吨——那是两千五百吨压在楼板上,也是为什么屋顶泳池要单独做结构。表格从奥运标准池一路排到一个小水池,而最后一行是全零,那是「一个没有水的池子」,是答案而不是错误。
从小水池到标准比赛池的八个泳池
| 长(米) | 宽(米) | 平均水深(米) | 水量(升) | 水量(美制加仑) | 水重(吨) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 4 | 1.5 | 48000 | 12680 | 48 |
| 3 | 2 | 0.4 | 2400 | 634 | 2.4 |
| 6 | 3 | 1 | 18000 | 4755 | 18 |
| 2 | 2 | 0.8 | 3200 | 845 | 3.2 |
| 10 | 5 | 2 | 100000 | 26417 | 100 |
| 25 | 10 | 2 | 500000 | 132086 | 500 |
| 50 | 25 | 2 | 2500000 | 660430 | 2500 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
八个泳池,第一行是页面打开时的默认值,最后一行是空池子。该拿来做检查的是升数与吨数那一对:每一行里吨数都等于长乘宽乘深的乘积,也就是升数除以一千,因为一升水重一公斤——48 立方米对应 48000 升与 48 吨,2500 立方米对应 250 万升与 2500 吨,这条关系在表上每一行都成立,它是定义而不是巧合。加仑那一列是表上唯一一列「不好看」的数,12680、132086、660430 这些都不是整数,因为美制加仑与升之间 3.785411784 这个换算系数本来就不整齐,能整除才是意外。第四行是表上最小的一档:两米见方、水深 0.8 米,3.2 吨水,放在阳台上就是一件需要先想清楚的事。第五行与默认那一行的对比值得看清楚:它三个方向都比默认那行大——长 10 米对 8 米、宽 5 米对 4 米、水深 2 米对 1.5 米——而水量不是大一点,是 100000 升对 48000 升,两倍还多,因为容积是三个尺寸相乘,每一维都多一点,乘起来就多得多。最后一行是全零,那是「一个没有水的池子」:容积为零是答案,而不是输入错了。表中每个数都是构建时从它那一行的尺寸重算出来的,单位是米、升、美制加仑与吨。
公式
V(升)= 长 × 宽 × 深 × 1000 V(加仑)= V(升)÷ 3.785411784 水重(吨)= 长 × 宽 × 深
- 长
- 泳池的长度,单位是米。本页的长度一律按米收,不像其他几何页按厘米——水池是按米量的,让人填 800 而不是 8 只会凭空多出两位错的机会。三个长度相乘得到的单位是立方米
- 宽
- 泳池的宽度,单位是米。它与长互换位置不影响结果,乘法的顺序无所谓。真实泳池很少是严格的长方形,池壁有弧度、有台阶、有溢流槽时,量到的是「等效的矩形尺寸」,而本页给的就是那个矩形的容积
- 深
- 泳池的平均水深,单位是米。底面是单坡的长方形池子里,平均值就是两端的中点,也就是池子正中央那一处的水深,量一下即可、不必去算积分。池底分台阶或有平台时,平均值要按各段的面积加权,那一步本页不做,填进来的应该是你算好的那个数
- V(升)
- 灌满这个池子需要的水量,单位是升。一立方米等于一千升,所以算式就是三个长度相乘再乘 1000,那条换算没有近似:升自 1964 年起就是按立方分米定义的。它是本页的主读数,也是另外两个读数的来源
- V(加仑)
- 同样的水量,换算成美制加仑。用的是美制加仑 3.785411784 升,不是英制加仑的 4.54609 升——两者差两成,而英国、以及一些仍在用英制的场合说的「加仑」是后者。要英制的话,把升数除以 4.54609 即可,本页没印那一列
- 水重
- 这一池水的重量,单位是吨,数值上等于三个长度相乘。它与升数除以一千是同一个数,因为一升水重一公斤:一千克原本就是按一立方分米的水定义的,所以「容积 48000 升」与「水重 48 吨」是同一件事的两种说法,不是两次独立的计算
- 1000
- 一立方米里的升数,精确值而不是近似值。它是这一页唯一需要的换算系数,也是为什么这一步比加仑那一步干净:立方分米与升是同一个体积的两种叫法,所以乘 1000 不引入任何误差
- 3.785411784
- 一美制加仑的升数,精确到九位小数,按定义就是 231 立方英寸换过来的值。它印在公式里而不是藏在代码里,是因为英制加仑 4.54609 升与它相差两成——用英制的人应该一眼看出这不是自己要的那一个,而不是等对账时才发现
这一页是给「已知尺寸、想知道要多少水」的人用的,而它出现的地方大多与注水这一步有关。首先是用水的量:一个 8 米长、4 米宽、1.5 米深的泳池装 48000 升,也就是 48 吨水,这两个数决定的是水费、初次注满要多久、以及如果是热水池的话加热它要多少能量——把 48 吨水从 10 度加热到 28 度需要的热量,比多数人凭直觉估的要大得多。其次是水重:48 吨是压在楼板或地面上的静荷载,而屋顶泳池、室内泳池、以及放在楼上的小型泳池都要按这个数算结构,不是按空池子的重量算。第三是加药:消毒剂、除藻剂、酸碱调节剂的用量几乎都是按水量给的,标签上写的「每一万升加多少」要乘的就是这里的升数——这时用加仑那一栏反而容易出错,因为多数药剂说明书是按升写的。第四是排空与换水:知道整池是多少升,才知道换掉一半是多大的工程,也才知道排水要排多久。而这一页也适合回答一个更朴素的比较:一个 8 米池与一个 25 米池的差别不是三倍而是十倍以上——48000 升对 500000 升,因为三个方向都在变大。最后,如果泳池不是长方形的,或者池底不是单坡,这一页仍然能用,但填水深时要自己先算出面积加权的平均值;形状完全不规则(自由曲面池、自然池)的话,本页给不出可信的数,那种池子只能靠注水时的水表实测。
算例
8 米 × 4 米 × 平均 1.5 米
- 体积:8 × 4 × 1.5 = 48 立方米
- 升数:48 × 1000 = 48000 升
- 加仑:48000 ÷ 3.785411784 = 12680.258…,舍入得 12680
- 水重:48 立方米的水 = 48 吨(也就是 48000 ÷ 1000)
页面打开时的默认值,也是一座普通后院里的小泳池。该在它身上做的检查是水重那一步:48 立方米的水重 48 吨,而这三个数是同一个数——乘以一千得到升数、除以一千得到吨数,中间的 48 与体积数值完全一样。这不是巧合,是一升水重一公斤这条定义的直接后果,所以只要水在常温附近,容积与水重就是同一件事换了个单位。48000 升也是药剂说明书上要乘的那个数:多数泳池药剂按「每一万升加多少」给用量,这一池就是 4.8 份。
3 米 × 2 米 × 平均 0.4 米
- 体积:3 × 2 × 0.4 = 2.4 立方米
- 升数:2.4 × 1000 = 2400 升
- 加仑:2400 ÷ 3.785411784 = 634.012…,舍入得 634
- 水重:2400 ÷ 1000 = 2.4 吨
一个儿童戏水池或阳台上的小型水池:2.4 立方米的水、2400 升、2.4 吨。三个数都不大,而它们仍然是动手之前该算一遍的事——2.4 吨摊在 6 平方米上是每平方米 400 公斤,比多数住宅楼板按规范取用的活荷载高出一截,所以这类水池的说明书上都会写「请放在能承重的地面或结构上」,而那句话针对的正是这一个量级,不是屋顶泳池那种几千吨的量级。另一个用途是宠物水池与鱼池:2400 升的池子加一次除氯剂要按这个数算,而按加仑算出来的 634 是美制的,用英制的人会得到 528,差着两成。
10 米 × 5 米 × 平均 1 米
- 体积:10 × 5 × 1 = 50 立方米
- 升数:50 × 1000 = 50000 升
- 加仑:50000 ÷ 3.785411784 = 13208.602…,舍入得 13209
- 水重:50000 ÷ 1000 = 50 吨
一个常见的小区或学校泳池,也是「整数」最好看的一行:50 立方米、50000 升、50 吨,三个数都是整数,因为这一行的输入本身就把体积凑成了整数。注意加仑那一栏反而最不好看——13209——那是 3.785411784 这个换算系数留下的痕迹,美制加仑与升之间本来就是无理化的关系,能整除才是巧合。这一行的重量 50 吨已经需要按结构算,不是随便放在哪块地上都行。
25 米 × 10 米 × 平均 2 米
- 体积:25 × 10 × 2 = 500 立方米
- 升数:500 × 1000 = 500000 升
- 加仑:500000 ÷ 3.785411784 = 132086.02…,舍入得 132086
- 水重:500000 ÷ 1000 = 500 吨
一条 25 米长的短池,也是表上第一个 500 吨的量级。它与下面那个比赛池的关系值得算一下:比赛池是 50 米 × 25 米,长是这里的 2 倍、宽是 2.5 倍,水深一样,水量却是 2500000 升,也就是这一行的五倍——容积是三个尺寸相乘,一个方向翻倍水量就翻倍,两个方向一起翻就是四倍,三个方向都动就更不止。而水重的读法每一行都一样:500 吨相当于一百头成年大象压在那块 250 平方米的地面上。如果这是屋顶泳池,光水的重量就是每平方米两吨,而多数建筑楼面的设计活荷载远低于此。
50 米 × 25 米 × 平均 2 米(比赛池)
- 体积:50 × 25 × 2 = 2500 立方米
- 升数:2500 × 1000 = 2500000 升,也就是 250 万升
- 加仑:2500000 ÷ 3.785411784 = 660430.2…,舍入得 660430
- 水重:2500000 ÷ 1000 = 2500 吨
标准比赛池的尺寸,也是这张表上最大的一个数:250 万升、66 万加仑、2500 吨。这一行最能说明为什么这一页的三个读数各自有用——升数是注水与加药要用的,加仑是给还按英制读说明书的人看的,而吨数是结构工程师要的。注满这样一个池子需要多久也有个大致答案:普通市政水管的流量下,注满 2500 吨水是几天的事,不是几小时。真实比赛池的水深并不是均匀的两米(两端浅、中间深,还要留出一条泳道的余量),所以 2500 吨是它这个「等效长方体」的数,实际容量会比它略小。
局限
本页只处理长方体泳池:四壁垂直、底面平整或单坡。圆池、椭圆池、肾形池、带自由曲面的自然池都给不出可信的数——那种池子只能靠注水时的水表实测,或者把水面按方格纸分割逐块估算。水深要填平均值,而本页不会替你算那个平均:底面是单坡时,平均值就是两端的中点,量池子正中央的深度即可,这是精确的;底面分台阶、有平台、或是深浅区之间有挡墙时,必须按各段的面积加权,而那时本页给的是近似值。加仑那一栏是美制加仑,3.785411784 升;英国与一些仍用英制的场合说的是 4.54609 升的英制加仑,两者差两成,本页不印英制那一列,需要的话把升数除以 4.54609 自己算。长度一律按米收,与单位下拉框选什么无关,所以按英尺填进去的尺寸拿回来的是按米解释的结果,那个数会小得多而不是报错——这是本页最容易出错的一处。水重那一栏按一升水一公斤算,这在常温下对淡水成立;海水密度约 1.025 千克每升,所以海水池的实际重量比这里印的高出 2.5%,而加了盐、加了药剂的水也会略重。本页不算蒸发、不算溢流、不算人进去之后排开的水,也不算池体本身的重量;它给的是「水」的容积与重量,空池子、池壁、池底的材料量要另算。它也不涉及加热所需的热量、循环泵的流量或过滤器的选型,那些都能从这一页的升数推出来,但都不是在这里算的。
常见问题
- 一池水多少升,要怎么算?
- 把长、宽、平均水深相乘得到立方米数,再乘一千。一个 8 米长、4 米宽、平均 1.5 米深的池子是 48 立方米,也就是 48000 升。乘一千这一步是精确的而不是近似,因为一立方米等于一千升是定义:升在 1964 年之后就是按立方分米定义的,一立方分米是一升,一千个正好是一立方米。这也是整件事里唯一需要的换算系数。
- 水深要填哪一个?池底是斜的怎么办?
- 填平均值,而斜底池的平均值是最好算的那一种:如果池底从浅端到深端是一条直线的斜坡,平均水深就是两端的中点,也就是池子正中央那一点的深度,拿尺量一下即可,不需要算积分。这是精确值。如果池底是台阶式、有平台、或者深浅区之间有挡墙,平均值就要按各段的面积加权,那一步本页不做,填进来的得是你自己算好的数。
- 加仑那一栏是美制还是英制?
- 美制,一加仑 3.785411784 升,这个数就印在这一页的公式里。英制加仑是 4.54609 升,比它大两成——同样一池水,按英制算出来的加仑数会少约 17%。英国、以及一些仍在用英制的场合说的「加仑」是英制的那一个,所以如果你的药剂说明或水表是按英制写的,把升数那一栏除以 4.54609 再读。之所以把常数直接印在公式里,就是为了让这个区别在页面上看得见,而不是藏进代码里。
- 为什么水重的吨数正好等于体积的立方米数?
- 因为一升水重一公斤。一千克原本就是 1795 年按一立方分米的水定义的,虽然今天的千克已经改用普朗克常数定义,水在常温下的密度仍然极接近一千克每升,所以 48 立方米的水就是 48 吨,两个数在数值上完全一样。严格地说这只对 4 摄氏度附近的纯水精确成立,日常水温下偏差在千分之几,对泳池来说完全可以忽略。
- 海水池和加过药的水也一样吗?
- 重量会略高。海水的密度约为 1.025 千克每升,所以同样容积的海水池比本页印的吨数重 2.5%——2500 吨的池子会变成 2562 吨。加了盐、加了消毒剂或矿物质的水密度也会略高于淡水,但幅度通常在千分之几以内,除非是盐水池那种含盐量。容积那一栏不受影响,因为它只与尺寸有关;受影响的是水重那一栏,而如果池子是在楼上,那 2.5% 是该算进去的。
- 这一页能算圆池或不规则形状的池子吗?
- 不能。本页只做长方体,因为它要的三个数就是长方体的三个尺寸。圆池要用圆柱体积的公式,也就是底面积乘水深;椭圆池、肾形池、带自由曲面的自然池只能靠注水时的水表实测,或者把水面按方格纸分割逐块估算。如果形状离长方体不远(比如四角是圆角的矩形池),按本页算出来的是略偏大的值,偏差等于被圆角切掉的那部分体积。
参考资料
- Volume(体积)——体积的定义与长方体的体积公式,也就是本页「长乘宽乘深」那一步,以及它与升、立方米之间的关系 — Wolfram MathWorld(美国)
- NIST Handbook 44 附录 C:美制与公制单位的近似换算——一美制加仑等于 231 立方英寸、也就是 3.785411784 升的官方出处,本页加仑那一栏用的正是这个数 — 美国国家标准与技术研究院(NIST)
- BIPM 国际单位制手册(SI Brochure)——升的定义与它等于一立方分米这件事的官方出处,也就是本页「一立方米等于一千升」那一步为什么是精确的 — 国际计量局(BIPM,法国)
- 教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准(2022 年版)的通知——该通知的附件清单第 5 项是《义务教育数学课程标准(2022 年版)》;长方体体积、容积单位「升与毫升」以及体积单位之间的换算是义务教育阶段数学课程的内容,课标的原文与学段划分以该附件为准 — 中华人民共和国教育部