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城市消防給水系統的配置和布局探討
論文導讀：隨著我國城市建設的快速發展和發展中小城鎮政策的實施，還將會有大量人口定居城市，致使城市的人口密度與日俱增。對一些大中城市調研的情況看，防凍問題不突出的城市，其城區消防給水系統的設置形式主要為市政消火栓系統。
關鍵詞：城市，消防給水系統，配置和布局
0.前言
隨著我國城市建設的快速發展和發展中小城鎮政策的實施，還將會有大量人口定居城市，致使城市的人口密度與日俱增。城市作為人口聚集地，不僅有各種各樣的公共建筑設施，并且還有相當一部分工業建筑。所以，城市火災往往造成大量的人員傷亡和巨大的財產損失。從火災發生的直接原因看，違章用火、用電、用氣和違反安全規定是引發火災的主要原因，但城市公共消防設施和消防裝備建設嚴重滯后，是造成火災經濟損失擴大、傷亡人數增多的主要因素。雖然從總體上看，近年來全國城市公共消防設施和消防裝備建設在一定程度上得到增強，但各地發展很不平衡。另一方面，消防安全責任制不落實以及職工群眾缺乏自防自救常識也是導致火災和造成人員傷亡的重要原因。通過調研，全國各省、自治區、直轄市結合本地區的實際情況相繼頒布實施了地方法規，進一步明確了本地區內各機關、團體、企業、事業單位的消防安全責任。為從根本上提高我國城市抗御火災的能力與消防建設投資的效益比，控制和減少造成重大傷亡和損失的火災發生，強化消防為國家經濟建設保駕護航的能力，除加大消防監督執法力度外，尚需要對城市消防基礎設施建設方面的相關技術進行深入研究。
1.城市消防給水系統的形式
對一些大中城市調研的情況看，防凍問題不突出的城市，其城區消防給水系統的設置形式主要為市政消火栓系統;黑龍江省、吉林省等冬季嚴寒地區的部分城市，設置了消防水鶴，并且這種消防給水系統形式在上述地區的許多城市已經或正在取代原有的消火栓系統;黑龍江省部分城市還建有消防水塔，或利用建筑內消防水池與高位水箱等設施做消防水源;個別沒有完整市政給水管網的城市有用深水井做消防水源的;另外，還有利用江、河、湖泊和水庫等天然水源作為消防水源的。
3.城市一次火災的消防水流量
3.1撲救一次火災的消防水流量的確定
通過對火災案例及國內外的相關規定或實際做法進行研究表明，撲救城市一次火災的消防水流量與被保護建筑的用途、規模、結構、火災荷載密度及可燃物的布置等因素有關，與城市人口數量無直接關系。
在實際火災案例尤其是重特大火災案例中，火災報警往往滯后，消防隊到達火場開始出水的時間往往超過15min，并且第一次出動的消防力量往往小于實際需要，所以實際火災燃燒面積可能會更大。不少火場的實際出水量達到現行規范規定水量的3倍。為此，在確定一次火災消防水流量上限指標時，還應對此予以適當考慮。
3.2消防隊的作用
1)消防裝備應與火場相適宜。對于大型商場等場所，有時只靠水槍可能無法控制火災，需要動用消防水炮等大流量設備。為此，應根據火災具體情況配備相適宜的滅火裝備。
2)一次調足消防力量是滅火成功的重要保障。一次調動力量不足，再臨時增援，往往因初期控火不利，使大火變大災。根據經驗，一個中隊消防車的載水量多少，對滅火行動的影響較明顯。載水量達到25m3基本能保證立即并連續向火場供水，對初期滅火起到關鍵性的作用。為此，消防隊應根據不同場所制定出動預案，盡可能一次調足消防力量。
3)應大力提高現場指揮員的指揮能力和消防隊員的戰斗力。毋庸置疑，消防隊的滅火戰斗能力取決于現場指揮員的指揮能力和滅火技戰術的運用能力以及消防戰斗員的戰斗力。公安消防部隊必須不斷加強對各級消防隊伍中的現場指揮員和戰斗員進行全面的業務技能培訓，通過嚴格的教育、嚴格的訓練、嚴格的管理、嚴格的紀律，全方位地提高消防指戰員的業務素質和技能;通過消防演練、崗位練兵比武等多種形式，全面提高消防指戰員快速反應的能力和實戰技能。
4.城市消防給水系統的供水能力
4.1城市消防給水系統的供水能力
我國人均淡水資源世界排名第82位，人均占有量僅占世界平均水平的四分之一，而且地域分配極為不均，同時因污染導致的結構性缺水的問題非常嚴重。但是我國人口數量還處于增長期，并且隨著我國城市化進程的加快，城市人口會大幅度增加，我國大多城市水資源短缺的矛盾會日益突出。如果按目前的供水方式，我國一些城市將可能連生產與生活用水都無法保證，消防供水更難以保證了。隨著我國“以人為本，發展循環經濟”和“節能減排”等重大經濟發展戰略的實施，分質供水必將在我國的大部分城市成為現實。消防用水對水質雖無特殊要求，但必須采用無腐蝕、無污染、不含懸浮雜質的水源，以保障消防裝備和管道暢通及不被腐蝕和污染。被油污染或含其他易燃可燃液體的水源不能作消防水源。作為對水質要求不高的消防供水完全可能也應該與生活水系統分開。因此，無論目前還是將來，實現分質供水和使用循環水作為消防用水都是為提高城市消防供水能力必須關注的重要問題，也是推進城市化進程和實現經濟社會可持續發展的必然趨勢。
4.2城市消防水總流量
1)按同一時間發生一起火災設防的小城市或獨立居住區，其消防水流量應按大火確定。如果實際需要的消防水流量小于200L/s，在充分論證的基礎上，可按實際需要的消防水流量確定。
2)按同一時間發生兩起火災設防的中小城市或獨立居住區，其消防水流量應按一次大火與一次小火之和確定。如果大火實際需要的消防水流量小于200L/s，在充分論證的基礎上，可按實際需要的消防水流量確定。
3)按同一時間發生三起火災設防的城市，潛在火災風險較大的，其消防水流量宜按兩起大火、一起小火或一起大火、兩起中火之和確定;其它可按一起大火、一起中火、一起小火或一起大火、兩起小火之和確定。具體采用哪種方案，應由各城市綜合其城市規模、未來發展情況、歷史火災資料以及潛在火災風險等要素論證確定。另外，如果大火、中火實際需要的消防水流量小于200L/s、100L/s，在充分論證的基礎上，可按實際需要的消防水流量確定。
4.3消防水連續供給時間
對于耐火等級達到二級的單元式住宅火災，滅火時間基本在1h以內。為此，我們建議耐火等級為一、二級的單元式住宅，消防水連續供給時間按1h確定;對于大型商業設施的重特大火災，滅火時間在2h以內的較少，建議其消防水連續供給時間按3h確定。
5.城市消防給水系統的配置
5.1單個消火栓的供水能力
目前我國相關規范規定單個消火栓10～15L/s的供水能力是偏低的。特別是使用消防水炮等大流量滅火設備時，需要有幾個消火栓與幾輛消防車同時為其供水，極大地限制了滅火戰術的展開與實施，并且極大地制約了城市消防供水能力的提高。為此，應根據保護建筑的一次火災的消防水流量，適度提高單個消火栓的供水能力。
盡管在一定范圍內，單個消火栓的供水能力越高，對滅火越有利。但根據我國的國情，不管是當前還是可預見的未來，要較普遍地達到美國64L/s的供水能力是不太現實，且也沒有必要。為此，參照日本的規定，將單個消火栓的供水能力下限定為15L/s較適宜。對于需要使用消防水炮等大流量滅火設備的場所，原則上按不超過兩個消火栓供給一臺水炮的標準來確定單個消火栓的供水能力為宜。
5.2城市消防給水系統的配置
按照需求決定配置的原則，城市消防給水系統的配置應以保障被保護建筑所需的消防水流量的正常供給為先決條件，同時適度考慮建筑物的價值和重要性。
5.2.1消火栓
根據給出的大火、中火、小火所需消防水流量的不同，消火栓的設置間距或設置數量也應不同。
a、對于按大火設防的商業區，在距建筑物150m的消防車有效保護范圍內設置的消火栓合計供水流量，應達到所需的消防水流量的二分之一以上;在建筑物的300m水帶鋪設長度范圍內設置的消火栓合計供水流量，應達到全部所需消防水流量。并且在建筑物150m至300m水帶鋪設長度范圍內的消火栓，其供水能力應按測試流量的三分之二計算。這樣建議的理由是：一方面，建筑物發生一般火災的幾率遠高于發生重特大火災的幾率，根據調研，撲救過的商場火災最多出過8支水槍，如果將所需的消防水流量全部要求在距建筑物150m范圍內提供，對所需消防水流量為200L/s及以上的場所，消火栓的布置密度顯然過大;另一方面，即使將所需消火栓全部設置在距建筑物150m范圍內，消防隊也難以展開滅火作戰;再者，如果一個消火栓的流量在20L/s以上，在距建筑物150m范圍內的消火栓數量為5個，現行《建筑設計防火規范》規定的120m的消火栓間距基本不需要調整，這樣有一部分城市就不需要改造消火栓系統。
b、對于按中火設防的商業區或其它功能區，應保證消火栓的設置間距不大于120m，并且在建筑物150m范圍內設置的消火栓數量不少于4個，同時還應保證在建筑物的300m水帶鋪設長度范圍內設置的消火栓合計供水流量達到全部所需消防水流量。
c、對于按小火設防的居住區，應保證每一幢建筑同時有不少于2個消火栓保護。
除上述要求外，消火栓的設置位置，還應根據被保護建筑物的重要性來合理確定。如對于醫院、幼兒園、療養院、學校以及大型體育文化娛樂設施等所需消防水流量不一定很大，但潛在生命危險性很高的場所，在每座建筑的60m范圍內至少應有2個消火栓。另外，應該盡可能在十字路口或距離十字路口比較近的位置設置消火栓。
5.2.2消防水鶴
消防水鶴的設置應綜合考慮如下因素：
a、被保護區域所需的消防水流量。被保護區域所需的消防水流量越大，消防水鶴的設置數量應越多，消防水鶴的間距應越小;
b、被保護區域的路況條件。路況條件越差，行車時間就越長，被保護區域消防水鶴的設置數量應越多，消防水鶴的間距應越小;
c、單個消防水鶴的加水流量。免費論文網。原則上，單個消防水鶴的加水流量越大，消防水鶴的設置數量可相對少些;
d、單臺消防水罐車的一次載水量。原則上，單個消防水罐車的一次載水量越大，消防水鶴的設置數量可相對少些;
e、城市可出動的消防水罐車數量。原則上，可出動的消防水罐車數量越多，消防水鶴的設置數量可相對少些;
f、城市規模。目前我國某些地區，尤其是欠發達地區，有許多縣級市或居住區，其城區面積小于4k㎡。這種情況下，要滿足總水量要求，消防水鶴的設置密度就可能大些，間距就小些。
5.2.3消防水池
為區別消防水池的供水能力，可根據被保護區域所需的單個消火栓水流量與連續供水時間，將不同儲水量的消防水池折算成相應數量的消火栓。折算時，應減去水池的余量及因一般故障可能無法抽取的水量，同時還應考慮是否能部署相應數量的消防車。對于單元式住宅建筑，當水池可抽取的水量達到200m3，并能同時部署2臺及2臺以上的消防車時，在其鋪設水帶長度150m范圍內可不設置消火栓;對于商業區，當水池的供水能力達到相應10個消火栓的能力，并能同時部署5臺及5臺以上的消防車時，在其鋪設水帶長度150m范圍內可不設置消火栓。
5.2.4江、河、湖、海等地面水源
對于江、河、湖、海等線式地面水源，其保護范圍取決于消防車的取水方式。
a、當水位及周邊環境允許消防車在沿線任意點直接取水、并且水量有充分保障時，其沿線150m范圍內可不設置消火栓或其它消防給水設施;
b、當興建取水碼頭時，應視其碼頭所能部署的消防車臺數折算消火栓數量，若能同時部署5臺及5臺以上消防車，以取水碼頭為圓心的半徑150m范圍內可不設置消火栓或其它消防給水設施;
c、當在沿岸邊或路邊修建與地面水源連通的消防水井時，一眼水井等效于一個消火栓。
6.城市供水管網的布置形式、配水管徑、供水壓力
6.1消火栓配水管網的布置形式
無論在供水能力方面還是在供水的可靠性方面，公共給水系統管網的環狀布置均優于枝狀布置，并且多數場合下管網環狀布置的經濟投入也并不一定有明顯增加。為此，正常情況下應要求至少沿城市街道，特別是沿商場、賓館飯店、醫院、學校、幼兒園以及大型文體娛樂設施等附近道路鋪設的管道應環狀布置。另外，對于潛在生命風險高、經濟或歷史價值高以及某些非常重要的建筑物，除公共給水管網應環狀布置外，宜建設一定比例的其它消防水源設施，如水池、濱河等。
6.2消火栓配水管直徑
對于枝狀布置的公稱直徑100mm管道，即便只供消防用水，當消防水流量為15L/s時，管道內的流速就達2m/s，連一個消火栓的所需的消防水流量都難保證;環狀布置時，也只能勉強供一個消火栓。根據我國通常采用的“舍維列夫”計算式與美、英、德、日等國通采用“海登-威廉”(Hazen-Willams)計算式，得出內徑大于50mm、平均流速大于1.5m/s的給水管道，當管道沿程壓力損失相同時，不同管徑配水管的供水流量關系，分別見公式(1)與(2)。
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#FormatImgID_2# （1） #FormatImgID_3# （2） |
以環狀布置的公稱直徑100mm管道可滿足一個消火栓所需的消防水流量為基準，并根據(1)與(2)的計算，得出配水管公稱直徑與消火栓的數量關系，見表1。
| 管道公稱直徑（mm） | 可同時使用的消火栓最大數量（個） | |
| 枝狀配管 | 環狀配管 | |
| 100 | --- | 1 |
| 150 | 2 | 3 |
| 200 | 4 | 6 |
| 250 | 8 | 12 |
| 300 | 12 | 18 |
6.3消火栓配水管供水壓力
消防車從市政消火栓取水的方式通常有兩種，一種是將消防車水泵的吸水管直接接在消火栓上吸水;另一種方式是將消火栓接上水帶往消防車水罐內放水。消防車水泵從水罐內吸水，供應火場用水 ，從水力學的角度看，前者最為有利。但對于供水壓力低的區域，如果采用前者，可能會使供水系統局部形成負壓而污染系統中的水。另外，考慮消防隊的取水習慣以及消防車不能接近消火栓等因素，大都常采用后者。為此，應按后者確定消火栓配水管最小供水壓力。經計算，當用兩條直徑65mm、長度20m的襯膠水帶以15L/s流量向消防車水罐內放水時，消火栓(從地面算起)的供水動壓大致為0.15MPa。因此，建議消火栓配水管最小供水壓力不應小于0.15MPa。
7.結論
在全國范圍內積極推進市政消火栓達標建設的同時，應因地制宜地利用其它人工給水設施和河流等天然水源，綜合利用多種消防水源優化配置城市消防給水系統。應適度提高單個消火栓的供水能力。消火栓等消防給水設施的設置數量或密度，應根據被保護對象所需的消防水流量、被保護對象的價值和重要性及其潛在生命危險性的高低綜合確定。單個消火栓的供水能力下限不應小于15L/S。消火栓配水管網宜環狀布置;配水管口徑應根據可能同時使用的消火栓數量確定;配水管最小供水壓力不應小于0.15Mpa。提高消防隊滅火裝備與滅火戰術的組織能力;完善消防隊火災統計數據，使其全面、真實、可靠。積極普及消防法律、法規和消防常識，提高預防和撲救初期火災的能力，增強國民的防災意識與應對火災的逃生自救能力。
【參考文獻】
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[3]濮容生.何軍等.消防工程[M].北京：中國電力出版社，2007.
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