偏遠地區工程項目給水排水及消防系統建設研究

王志斌

中航天建設工程集團有限公司建筑設計院，北京 100070

我國工程建設項目的建設地點不限于城鎮及附近，各大高原、山地、丘陵等遠離城鎮的地區亦存在大量的工程建設項目，甚至有的建設環境復雜，這就導致相應的給水排水消防系統建設較一般項目不同。這些偏遠地區的工程項目由于沒有市政給水管網，供水安全存在一定的問題，同時項目可能建設于山谷深處，受山洪、泥石流的威脅概率較一般項目大。此外，目前國家尚未專門針對這些具有特殊性的項目系統起草相應的給水排水專業設計規范、標準。鑒于此，文章結合一些偏遠地區的工程項目，從給水系統、排水系統、消防系統的技術性和安全性角度出發，進行給水排水專業系統設計的探討，旨在為進一步深入開展研究偏遠地區工程項目的給水排水系統建設提供參考。

1 給水系統

1.1 設計供水方式

鑒于偏遠地區項目的地理環境、使用功能的特殊性，必須保證其供水不間斷。《建筑給水排水設計標準》（GB 50015—2019）[1]（以下簡稱《標準》）第3.13.15條規定：由城鎮管網直接供水的小區室外給水管網應布置成環狀管網，或與城鎮給水管連接成環狀網。環狀給水管網與城鎮給水管的連接管不應少于2條。

偏遠地區工程項目一般無市政給水管網，需要自備水源，因此按《標準》第3.13.15條規定，可設置成枝狀管網。但是由于枝狀管網供水不可靠，設計中常采用兩路自備水源，水質經過處理達標后同時供給室外給水管網，且室外給水管網成環設置，供給項目內各建筑物、構筑物的用水點使用。一般而言，偏遠地區工程項目中的宿舍、辦公樓、廠房等無高大建筑，雖然地形復雜崎嶇，但是管網內水壓在0.5MPa以下，基本所有建筑物、構筑物用水點都可以通過環網直接供水。如果存在個別高大建筑物，可采用常規低位生活水箱加變頻泵枝狀供水。根據經驗，各工程項目內層數較高的建筑物很少有功能特殊、必須保證用水的需求，可按普通建筑物的給水系統設計考慮。

根據《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974—2014）[2]（以下簡稱《規范》）第4.2.2條規定，用作兩路消防供水的市政給水管網應符合下列要求：（1）市政給水廠應至少有2條輸水干管向市政給水管網輸水；（2）市政給水管網應為環狀管網；（3）應有不同市政給水干管上不少于2條引入管向消防給水系統供水。

對于至少兩路自備水源供水的偏遠地區工程項目，其室外給水管網為環狀管網，雖然其系統不算規定的“市政給水管網”，但其特征已基本符合《規范》第4.2.2條的規定，如圖1、圖2所示。因此，在平均日供水量較大、建筑物群火災危險性較低的項目設計中，可考慮采用室外消火栓系統與室外給水管網合并設置的供水方式，通過一些地區的實際工程案例，這種方式是可行的。

圖1 山西某地給水系統原理圖

圖2 湖北某地給水系統原理圖

1.2 供水安全

某些山區項目的供水安全高于普通項目。對于普通項目，其供水安全只要符合《標準》中相關條文的規定即可，而一些偏遠地區項目供水安全保障只滿足于《標準》中的規定是遠遠不夠的。尤其是偏遠地區的一些特殊項目，如無可靠的市政給水管網存在，一旦發生安全事故，就很難重新找到合適的水源，會給管理帶來一定的問題。因此，這類項目的給水排水方案設計中應著重注意以下兩點：

（1）注意隱蔽。有水的地方，往往會吸引一些野生動物在附近出沒，尤其是水源缺乏的偏遠區域。因此，項目設計中要格外注意對取水井、取水頭部、水池、水泵房等取水設施或建筑物的隱蔽設置，主要是預防野生動物尋覓水源對其產生破壞。

（2）加強防護。偏遠地區工程項目的水源位置往往較為偏僻、人跡罕至，建設時應為其做好安全保證的有效措施，同時應采取24h全方位有效監控的方式。根據經驗，由于輸水管連接水源和項目內環網，其穿越地區往往地質條件復雜，實際運行中出現的問題較多，應格外引起注意。

此外，若偏遠地區工程項目的供水安全出現問題，嚴重的可能會因長期缺水導致停工停產現象發生，造成更大的經濟損失。因此，相關部門出臺有關偏遠地區工程項目的給水排水設計相關標準是非常必要的。

2 排水系統

2.1 雨水系統

偏遠地區工程項目附近無市政雨水管網，雨水的最終出路是排至天然河道、溝壑、低洼處。因為項目內地形往往崎嶇不平、地質條件復雜，存在大量擋土墻，不利于雨水管線的敷設，所以常規做法是采用雨水明溝排水，不受擋土墻的約束。根據河南、山西、湖北等地相關項目的實際經驗，偏遠地區工程項目內雨水排水往往難以達到設計效果，主要原因為地形坡度大，雨水來不及被有效收集就沿著道路以較大徑流量流出，形成小規模洪水，嚴重影響交通。

李芃抒等[3]的研究結果表明，降雨重現期P≤3年時，透水瀝青路面可單獨完成90%左右的路面徑流總量削減；P由3年增至20年時，透水瀝青路面削減率由0.93降至0.71，而大坡度透水瀝青路面—生物滯留帶聯用之后的徑流總量削減率由0.93降至0.81，證明透水瀝青路面與滯留帶聯用在較大重現期下路面徑流削減效果更好。因此，偏遠地區工程項目設計雨水重現期在符合標準要求的前提下應適當放大，同時宜采用大坡度透水瀝青路面—生物滯留帶聯用的雨水調蓄、排放方式。

有些富含污染因素的建筑物、構筑物周圍一定范圍內的匯水面積獨立，此部分雨水單獨排放，并設置為控制初期雨水徑流污染的初期雨水棄流池。以湖北某地某院為例，院內有一座大廠房，據業主交代屬于可以產生污染因素的建筑，需要設置初期雨水調蓄池來控制初期雨水徑流污染，但后期運行結果顯示，根據《室外排水設計規范（2016年版）》（GB 50014—2006）[4]（以下簡稱《排水規范》）第4.14.4A條公式計算的初期雨水調蓄池所起到的控制徑流污染效果有限。因此，對于一些個別項目產生的初期雨水徑流污染是否還適用于此公式，有待商榷。

2.2 排水安全

同供水安全類似，偏遠地區工程項目的排水安全問題同樣重要。有關排水安全，主要從社會和自然兩個方面來考慮。

（1）在社會方面，需要考慮的是保密問題。例如，河南某院的污水排放方式為院內所有污水經過處理達標后直接散排至院外，此排放方式對于商業機密性較強的工程項目是不太妥當的，因為競爭企業可以輕而易舉地采集到院內污水，通過對水質進行分析，并結合排水管管徑、水量、排水變化規律等內容推測出其想要得到的技術信息。最后經過與業主方面的溝通，決定更改此排水方式，在院內合適位置新建一個污水收集池，將經過處理后的污水完全收集起來，定期用車外運。這樣既解決了排水的保密問題，又解決了隨意散排給當地居民帶來的影響問題。

（2）在自然方面，需要考慮的是防洪問題。由于偏遠地區很多工程項目都位于山林深處，受山洪、泥石流的影響較大。有些工程項目因為需要必須建設在濕陷性黃土地區，也有可能某個建筑必須設置在受洪水威脅較大的部位，這些情況都給場地的防洪設計帶來了挑戰。通常偏遠地區工程項目在設計時，在防洪方面需要注意如下問題：場地設計順勢而為，不改變原有河道、泄洪溝的走勢；嚴禁場地外雨水進入紅線范圍之內，紅線范圍外設置截水溝，截水溝應由水利專業設計；不可將場地外洪水引入場地內與場地內給水排水系統合建。根據目前實際經驗來看，場地外截洪溝設計較為困難。以河南某院為例，如圖3所示，業主方提供的地形圖不能完整包含附近的洪水匯水區域，因此很難對場地外截洪溝進行常規的設計，且截洪溝尺寸均為估算，偏差較大，因此在沒有有效設計條件的基礎上設計出來的防洪設施是不安全的，建議類似項目的業主、設計方對此予以重視。

圖3 河南某院地形圖（局部）

3 消防系統

3.1 消防系統形式選擇

偏遠地區工程項目的消防系統應根據實際情況選擇，并結合安全、經濟等方面的因素綜合確定。

對于一些建筑物火災危險等級低，但設計日用水量較大的以單、多層建筑為主的項目，往往僅設置室外消火栓而無其他消防系統。這種情況宜結合實際，可采取生活給水和消防系統合用一套臨時高壓或常高壓系統的供水方式。

對于一些建筑物火災危險等級較高、設計人數相對不多的項目，往往不僅包含室外消火栓系統，還可能包括室內消火栓系統、自動噴水滅火系統、水幕系統等內容。這種情況若采取與生活給水合用一套系統的方式，會導致清水池調節容積變大、清水池內清水停留時間過長，水泵在非消防時長期在Q-H曲線低效階段運行，不合理。此時消防系統應與給水系統分開建設，并宜采用所有消防系統合用一套常高壓消防系統、減壓閥分區的供水方式，此方式的特點是充分利用了地形優勢，依靠重力供水，安全可靠；節約了消防泵房及其設備，省略了大部分電氣控制，經濟合理。

對于一些特殊的不適宜用水撲救的建筑物火災，可根據具體情況采用二氧化碳滅火系統、七氟丙烷滅火系統等常規做法，但方案要事先經過業主方同意方可采取。

3.2 消防安全

《建筑設計防火規范（2018年版）》（GB 50016—2014）[5]（以下簡稱《防火規范》）第8.2.1條規定，建筑高度大于15m或體積大于10000m3的辦公建筑、教學建筑和其他單、多層民用建筑應設置室內消火栓系統。在偏遠地區的工程項目中，經常會遇到設計層數只有2層，但是總體積大于10000m3的宿舍建筑，按規定，這種宿舍建筑屬于“其他單、多層民用建筑”，需要設置室內消火栓系統，并且屬于防火規范強條。但是在項目的實際設計過程中，有的業主強制要求不設置室內消火栓，由于目前并沒有專門針對這些類似項目特點的設計規范、標準出臺，設計人員設計過程中是不可能突破規范強條的，必須嚴格按照相關國家規范進行設計，或經過專家論證方可采取其他方式。根據實際運行經驗，部分此類型的建筑的確沒有按照設計安裝室內消火栓，僅設置了滅火器，因此，對于某些特殊項目而言，常規的各種消防規范可能與這些項目的實際運行經驗存在矛盾，盡快出臺這些特殊項目的消防系統設計規范是有必要的。

4 結束語

偏遠地區山地工程項目給水排水及消防系統合理建設存在三個方面的制約因素，分別為設計條件不全問題、給水排水安全問題、特殊建筑的消防系統論證問題。設計條件不全會直接影響給水排水系統常規設計的準確性；給水排水安全關系到重要項目的保密機制，甚至安全問題；特殊建筑的消防系統建設關系到建筑物的消防安全，以及工程項目從業人員的生命安全及國家財產安全問題。因此，有關偏遠地區山地工程項目的給水排水及消防系統建設問題值得廣大業界同人深入研究。