向家坝升船机消防供水系统设计介绍及优化

胡学龙 狄宗向 陈诚

摘 要：本文通过对向家坝升船机区域消防供水系统的设计进行分析，重点对消防供水选择、消防水源、水量和水压，以及管网布置的合理性进行了分析，并提出了升船机区域消防供水系统的优化改造建议。

关键词：消防;水源;管网;优化

中图分类号：U642           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）09-0078-03

随着国民经济的快速发展，大型水利水电工程建成投产进入了高峰期，水利水电工程通航建筑设施也逐步发展，目前全国重要航运通道上的水利水电工程均建设有通航设施，向家坝升船机就是大型通航设施的代表之一。升船机设备通航运行期间，因受过机船舶等外部因素的影响，发生火灾事故的概率相对较高，因此，科学规范的消防体系建设就显得尤为重要，是确保整个工程安全的重要保障。在消防体系建设中，消防供水系统又是保障整个消防系统发挥作用的重中之重，因此需要从设计、施工、验收等各个环节都严把质量关。

1 消防供水系统总体设计

1.1  消防供水系统选择

向家坝升船机采用消防与生产、生活供水系统共水源、共管网的布置方案，以节省投资、便于管理。

1.2  消防水源、水量和水压

1.2.1 消防水源

向家坝电站消防水源有2处：一处是向家坝左岸生活营地内440.0m高程两个相联通的生活调节水池，总容量1000m3，其中500m3容量作为电站厂房的消防用水;另一处是右岸430.00高程500m3容量的消防水池。两处水源均与贯穿坝顶的消防干管（DN400）联通，升船机消防水源则取自坝顶消防干管。

船厢消防供水系统的水源为船厢水。

1.2.2 消防水量

（1）塔柱及船厢室段消防水量。由于生产、生活用水和消防用水共水源和管网，供水量应同时满足两者使用的需要。其中生产、生活用水量标准不大于2m3/h。一次灭火消防用水量标准为室内消火栓用水标准为6×5L/s，火灾延续时间为2h;雨淋系统考虑同时启动相邻三个防火区雨淋阀，用水标准为981m3/h，火灾延续时间为0.5h。管路总供水量不得小于981m3/h。

（2）船廂消防水量。一次灭火消防用水量标准以下列控制性消防用水为准：消防水枪用水标准为5.0L/s，火灾延续时间为2h;固定式水成膜泡沫灭火装置用水标准0.7L/s，泡沫喷射时间不少于30min。

由表1可知，升船机塔柱失火时，高、低区消火栓消防供水系统最大用水量均为336m3/次，最大流量均为146m3/h。船箱室段雨淋系统最大用水量为490.5m3/次，最大流量为981m3/h。从坝顶DN400消防干管敷设2根DN300消防管至升船机消防供水系统，每根DN300水管供水能力为712m3/h（v=2.8m/s时），能满足塔柱消防系统用水要求。

船厢消防系统最大用水量为149.04m3/次（其中从船厢取水149.04m3/次），最大流量为82.08m3/h（其中从船厢取水的流量为160m3/h）。船厢厢内水域尺寸125m×12.4m×3m（长×宽×水深），船厢运行时厢内水体最小量约2500m3，可用水量按厢内水体最小量的20%计算，约为500m3，能满足升船机船厢消防系统用水要求。船厢底铺板下部敷设1根DN150环状消防供水管。

1.2.2 消防水压

因左岸水池（440.00m高程）和右岸水池（430.00m高程）均为高位水池，故坝顶消防系统（382.50m高程）为常高压系统。

升船机塔柱高区供水系统室内消火栓最高点和最低点所需水压，折合高程分别为424.1m和376.1m，其余部位消防水压均介于消防最高水压和消防最低水压二者之间。

升船机塔柱低区供水系统室内消火栓最高点和最低点所需水压，折合高程分别为376.1m和286.1m，其余部位消防水压均介于消防最高水压和消防最低水压二者之间。

升船机船厢上消防水枪口处净水压按30mH2O设计。

1.3 管网布置

升船机消防系统消防范围为0+40.000～0+494.950，包括：上闸首（包括挡水坝段和渡槽段）、船厢室段、下游引航道等部位。

在升船机坝段，从0+040.00附近高程382.400m布置的大坝DN400消防干管上引2根DN300消防管，分别沿升船机上闸首、塔柱左、右两侧高程381.000m的消防管沟敷设至升船机船厢室段上游，再上行至高程393.000m顶部机房楼板下（高程391.000m）联通形成环状供水管网，供升船机的消防及生产、生活用水。

该环状管网连接到四个楼梯间内的4根消防立管，每根立管上行至393高程的顶部机房后接室内消火栓系统和雨淋喷水灭火系统，左侧的2根立管下行至255.000m高程，右侧的2根立管下行至262.000m高程，每根立管在每层楼梯间与室内消火栓相连，每根立管上设置4个减压阀，分为5个供水分区，使每个供水分区的消防水压满足规范要求。4根消防立管到达295.000m高程后，再由2根水平敷设的DN150消防支管在升船机两侧分别向下游侧水平延伸至下闸首和辅助闸首（0+494.950），每侧支管上设置3个室外消火栓（共6个），2根DN150消防支管在末端连通。

从升船机环状消防供水管网塔柱左、右两侧各引两根DN200供水支管，在3个DN200供水支管上引出2根DN150供水支管，在1个DN200供水支管上再引出1根DN150供水支管，布置在393.000m楼板下，作为雨淋喷水灭火系统供水管。

1.3.1 升船机塔柱高区供水系统

高区供水系统的水源取自于升船机消防供水环管。

高程393.0m层楼板下雨淋系统及室内消火栓均通过DN300供水环管引水;DN300供水環管在高程391.00m左、右侧4个塔楼防烟楼梯间前室处各引出1根DN200供水立管（共4根），该立管向上（至高程393.00m）及向下（至高程255.00m、高程262.00m）为升船机各消防及生产、生活用水点供水。

1.3.2 升船机塔柱低区供水系统

防烟楼梯间前室DN200消防立管（4根）在高程387.000m、355.500m、320.500m、285.500m通过减压阀减压后，作为塔柱低区供水系统消防及生产、生活各用水点供水管。4根DN200供水立管通过敷设在下闸首和辅助闸室的DN150水平供水管相互连通，形成低区立体供水环网。

1.3.3 船厢消防供水系统

在船厢底铺板下部腔体靠外侧布置1根DN150环状消防供水管，另在船厢底铺板下部腔体左（或右）侧相邻的梁上安装2台Q=160m3/h的消防水泵（1用1备），将船厢水加压后送入DN150环状消防管，给设在船厢走道上的消火栓（左、右侧各设4个）和固定式水成膜泡沫灭火装置（左、右侧各设4套）供水。

2 消防供水系统存在的问题及优化建议

（1）向家坝升船机塔柱消防供水系统4根消防立管总长约140米左右，中间未设置伸缩节，管路存在因热胀冷缩而胀裂或拉断的风险。建议在4根消防立管每个减压阀处增设一个伸缩节。

（2）向家坝升船机塔柱、船厢消防供水系统室内明装消防管道连接方式为管道焊接方式，不符合消防管道安装要求。建议更改为卡箍连接方式或者法兰连接方式。

（3）向家坝升船机塔柱消防供水系统393 层消防环管最高点安装了2 个DN80的快速排气阀，但在排气阀两端未安装隔断阀，建议在排气阀两端安装隔断阀，以便排气阀故障检修时能快速进行检修。

（4）向家坝升船机消防供水系统393层消防环管未设置分段阀，若某一消防立管需要检修，则整个消防供水系统都将停运。建议在消防环管上安装3个分段阀，将4根消防立管分段隔开，以便某一消防立管需要检修时不影响其他3根消防立管正常供水，保障消防供水系统处于随时可用状态。

3 系统改造优化情况

（1）2019年6月，对向家坝升船机塔柱消防供水系统进行了技术改造，在4根消防立管每个减压阀处增设1个伸缩节。

（2）2019年6月，对向家坝升船机塔柱、船厢消防供水系统进行了技术改造，将消防管道连接方式由原来的焊接连接方式更改为法兰连接方式。

4 结语

大型水利水电工程消防系统建设关系到整个工程的设备运行安全和人民的生命财产安全，因此需要从设计、施工、验收等各个环节严格按照相关消防规程和规范的要求执行，确保消防设施在需要的时候能发挥其应有作用。消防供水系统是保障整个消防系统发挥作用的重中之重，我们需要从设备运行、检修、维护等各个方面总体考虑消防系统的设计是否合理。同时，在消防设备投运后，也可以不断总结提炼保障消防安全的各项具体措施，通过优化改造升级，进一步加强消防系统的安全性，充分发挥其应有作用，真正做到“预防为主，防消结合”的消防工作方针。

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