向家壩升船機消防供水系統設計介紹及優化

胡學龍 狄宗向 陳誠

摘 要：本文通過對向家壩升船機區域消防供水系統的設計進行分析，重點對消防供水選擇、消防水源、水量和水壓，以及管網布置的合理性進行了分析，并提出了升船機區域消防供水系統的優化改造建議。

關鍵詞：消防;水源;管網;優化

中圖分類號：U642? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0078-03

隨著國民經濟的快速發展，大型水利水電工程建成投產進入了高峰期，水利水電工程通航建筑設施也逐步發展，目前全國重要航運通道上的水利水電工程均建設有通航設施，向家壩升船機就是大型通航設施的代表之一。升船機設備通航運行期間，因受過機船舶等外部因素的影響，發生火災事故的概率相對較高，因此，科學規范的消防體系建設就顯得尤為重要，是確保整個工程安全的重要保障。在消防體系建設中，消防供水系統又是保障整個消防系統發揮作用的重中之重，因此需要從設計、施工、驗收等各個環節都嚴把質量關。

1 消防供水系統總體設計

1.1? 消防供水系統選擇

向家壩升船機采用消防與生產、生活供水系統共水源、共管網的布置方案，以節省投資、便于管理。

1.2? 消防水源、水量和水壓

1.2.1 消防水源

向家壩電站消防水源有2處：一處是向家壩左岸生活營地內440.0m高程兩個相聯通的生活調節水池，總容量1000m3，其中500m3容量作為電站廠房的消防用水;另一處是右岸430.00高程500m3容量的消防水池。兩處水源均與貫穿壩頂的消防干管（DN400）聯通，升船機消防水源則取自壩頂消防干管。

船廂消防供水系統的水源為船廂水。

1.2.2 消防水量

（1）塔柱及船廂室段消防水量。由于生產、生活用水和消防用水共水源和管網，供水量應同時滿足兩者使用的需要。其中生產、生活用水量標準不大于2m3/h。一次滅火消防用水量標準為室內消火栓用水標準為6×5L/s，火災延續時間為2h;雨淋系統考慮同時啟動相鄰三個防火區雨淋閥，用水標準為981m3/h，火災延續時間為0.5h。管路總供水量不得小于981m3/h。

（2）船廂消防水量。一次滅火消防用水量標準以下列控制性消防用水為準：消防水槍用水標準為5.0L/s，火災延續時間為2h;固定式水成膜泡沫滅火裝置用水標準0.7L/s，泡沫噴射時間不少于30min。

由表1可知，升船機塔柱失火時，高、低區消火栓消防供水系統最大用水量均為336m3/次，最大流量均為146m3/h。船箱室段雨淋系統最大用水量為490.5m3/次，最大流量為981m3/h。從壩頂DN400消防干管敷設2根DN300消防管至升船機消防供水系統，每根DN300水管供水能力為712m3/h（v=2.8m/s時），能滿足塔柱消防系統用水要求。

船廂消防系統最大用水量為149.04m3/次（其中從船廂取水149.04m3/次），最大流量為82.08m3/h（其中從船廂取水的流量為160m3/h）。船廂廂內水域尺寸125m×12.4m×3m（長×寬×水深），船廂運行時廂內水體最小量約2500m3，可用水量按廂內水體最小量的20%計算，約為500m3，能滿足升船機船廂消防系統用水要求。船廂底鋪板下部敷設1根DN150環狀消防供水管。

1.2.2 消防水壓

因左岸水池（440.00m高程）和右岸水池（430.00m高程）均為高位水池，故壩頂消防系統（382.50m高程）為常高壓系統。

升船機塔柱高區供水系統室內消火栓最高點和最低點所需水壓，折合高程分別為424.1m和376.1m，其余部位消防水壓均介于消防最高水壓和消防最低水壓二者之間。

升船機塔柱低區供水系統室內消火栓最高點和最低點所需水壓，折合高程分別為376.1m和286.1m，其余部位消防水壓均介于消防最高水壓和消防最低水壓二者之間。

升船機船廂上消防水槍口處凈水壓按30mH2O設計。

1.3 管網布置

升船機消防系統消防范圍為0+40.000～0+494.950，包括：上閘首（包括擋水壩段和渡槽段）、船廂室段、下游引航道等部位。

在升船機壩段，從0+040.00附近高程382.400m布置的大壩DN400消防干管上引2根DN300消防管，分別沿升船機上閘首、塔柱左、右兩側高程381.000m的消防管溝敷設至升船機船廂室段上游，再上行至高程393.000m頂部機房樓板下（高程391.000m）聯通形成環狀供水管網，供升船機的消防及生產、生活用水。

該環狀管網連接到四個樓梯間內的4根消防立管，每根立管上行至393高程的頂部機房后接室內消火栓系統和雨淋噴水滅火系統，左側的2根立管下行至255.000m高程，右側的2根立管下行至262.000m高程，每根立管在每層樓梯間與室內消火栓相連，每根立管上設置4個減壓閥，分為5個供水分區，使每個供水分區的消防水壓滿足規范要求。4根消防立管到達295.000m高程后，再由2根水平敷設的DN150消防支管在升船機兩側分別向下游側水平延伸至下閘首和輔助閘首（0+494.950），每側支管上設置3個室外消火栓（共6個），2根DN150消防支管在末端連通。

從升船機環狀消防供水管網塔柱左、右兩側各引兩根DN200供水支管，在3個DN200供水支管上引出2根DN150供水支管，在1個DN200供水支管上再引出1根DN150供水支管，布置在393.000m樓板下，作為雨淋噴水滅火系統供水管。

1.3.1 升船機塔柱高區供水系統

高區供水系統的水源取自于升船機消防供水環管。

高程393.0m層樓板下雨淋系統及室內消火栓均通過DN300供水環管引水;DN300供水環管在高程391.00m左、右側4個塔樓防煙樓梯間前室處各引出1根DN200供水立管（共4根），該立管向上（至高程393.00m）及向下（至高程255.00m、高程262.00m）為升船機各消防及生產、生活用水點供水。

1.3.2 升船機塔柱低區供水系統

防煙樓梯間前室DN200消防立管（4根）在高程387.000m、355.500m、320.500m、285.500m通過減壓閥減壓后，作為塔柱低區供水系統消防及生產、生活各用水點供水管。4根DN200供水立管通過敷設在下閘首和輔助閘室的DN150水平供水管相互連通，形成低區立體供水環網。

1.3.3 船廂消防供水系統

在船廂底鋪板下部腔體靠外側布置1根DN150環狀消防供水管，另在船廂底鋪板下部腔體左（或右）側相鄰的梁上安裝2臺Q=160m3/h的消防水泵（1用1備），將船廂水加壓后送入DN150環狀消防管，給設在船廂走道上的消火栓（左、右側各設4個）和固定式水成膜泡沫滅火裝置（左、右側各設4套）供水。

2 消防供水系統存在的問題及優化建議

（1）向家壩升船機塔柱消防供水系統4根消防立管總長約140米左右，中間未設置伸縮節，管路存在因熱脹冷縮而脹裂或拉斷的風險。建議在4根消防立管每個減壓閥處增設一個伸縮節。

（2）向家壩升船機塔柱、船廂消防供水系統室內明裝消防管道連接方式為管道焊接方式，不符合消防管道安裝要求。建議更改為卡箍連接方式或者法蘭連接方式。

（3）向家壩升船機塔柱消防供水系統393 層消防環管最高點安裝了2 個DN80的快速排氣閥，但在排氣閥兩端未安裝隔斷閥，建議在排氣閥兩端安裝隔斷閥，以便排氣閥故障檢修時能快速進行檢修。

（4）向家壩升船機消防供水系統393層消防環管未設置分段閥，若某一消防立管需要檢修，則整個消防供水系統都將停運。建議在消防環管上安裝3個分段閥，將4根消防立管分段隔開，以便某一消防立管需要檢修時不影響其他3根消防立管正常供水，保障消防供水系統處于隨時可用狀態。

3 系統改造優化情況

（1）2019年6月，對向家壩升船機塔柱消防供水系統進行了技術改造，在4根消防立管每個減壓閥處增設1個伸縮節。

（2）2019年6月，對向家壩升船機塔柱、船廂消防供水系統進行了技術改造，將消防管道連接方式由原來的焊接連接方式更改為法蘭連接方式。

4 結語

大型水利水電工程消防系統建設關系到整個工程的設備運行安全和人民的生命財產安全，因此需要從設計、施工、驗收等各個環節嚴格按照相關消防規程和規范的要求執行，確保消防設施在需要的時候能發揮其應有作用。消防供水系統是保障整個消防系統發揮作用的重中之重，我們需要從設備運行、檢修、維護等各個方面總體考慮消防系統的設計是否合理。同時，在消防設備投運后，也可以不斷總結提煉保障消防安全的各項具體措施，通過優化改造升級，進一步加強消防系統的安全性，充分發揮其應有作用，真正做到“預防為主，防消結合”的消防工作方針。

參考文獻：

[1] 史忠偉，于淼，王宏偉.ZONGOⅡ水電站水消防系統設計[J].水利水電工程設計，2015，34（01）：52-54.

[2] 劉光義，史玉娟.水電站消防供水系統設計探討[J].城市建設理論研究（電子版），2017（01）：253-254.

[3] 凌德貴，李帥訪.向家壩水電站機電消防設計及優化[J].水力發電，2014，40（10）：81-83.

[4] 楊建平.水電站消防給水系統研究[J].四川建材，2011，37（06）：208+211.

[5] 劉朝華，楊飛.水電站消防供水系統設計探討[J].人民長江，2009，40（02）：91-92.