朱剑
中铁华铁工程设计集团有限公司苏州设计院，江苏省，苏州市 215000
【摘要】本文介绍了森林消防给水设计参数的取值，给水分区形式的选择，管道敷设的方法，为其他类似项目提供参考。
【关键词】森林消防 给水分区 高位消防水池
0引言
据不完全统计，2020年前三季度，全国累计发生森林火灾961起，受害森林面积6542公顷。尤其进入秋冬季节，我国华中、华南、西南、西北等地的部分地区受高温少雨影响，整体火险形势不利，火险等级较高。森林火灾如不能得到有效控制，不仅会破坏当地的生态环境，还会成极大的经济损失和社会影响。现阶段山林灭火还是以水系统作为主要的灭火系统，本文就如何有效利用既有条件，以满足水灭火系统的设计要求做简要分析。
1项目概况
本项目位于苏州市五龙山境内，山体植被以常绿落叶阔叶混交林为主，部分区域种植茶树等经济作物。为了达到森林消防部门要求，提出对其原有引水上山设施加以改造，在尽量利旧的情况下，满足消防要求。
五龙山山顶标高为120.3m（本文采用85高程，下同），山腰处有一座直径D=8m，高H=2.5m的圆形水池，标高为72.7m，该水池原功能为灌溉茶园用水，有效容积约80m3，现已废弃，如图1所示。在山脚有一处天然水塘，作为山腰水池补水水源，水塘北侧有一座地下水泵房，长宽高L×B×H=4.5m×4.5m×3.5m，泵房内地坪标高为7.3m，如图2所示。
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2消防设计参数的确定
设计流量的取值直接决定消防水池的容积，取值过大，则增加造价，过小又不足以扑灭火灾，还会威胁消防员的生命。经与当地森林消防部门沟通，森林火灾的消防设计流量对照《消防给水及消火栓系统设计规范》表3.4.12中木材等可燃材料露天堆场取值。考虑到苔藓、草本、灌木等其他可燃物，单位过火面积内可燃物量取100m3/hm2，起火时火带长度1km，宽度100m，过火面积为10hm2，则可燃物总容量为1000m3，查《消防给水及消火栓系统设计规范》表3.4.12，可得室外消防设计流量为20L/s。由于林地规模较小，同一时间内火灾起数按1起计，火灾持续时间采用等效替代原则按木材等可燃材料露天堆场取6h。则一次火灾灭火用水量为20×6×3.6=432m3。
3给水分区形式选择
本项目地形高差为113m，最不利点消火栓栓口处静压已超过1.0MPa，消防给水系统应分区供水。分区供水形式应根据系统压力、建筑特征，经技术经济和安全可靠性等综合因素确定，可采用消防水泵并行或串联、减压水箱和减压阀减压的形式。
本项目结合现状条件，为了充分利用原有设施，在初步设计阶段考虑两种给水分区形式：①高位消防水池、减压水箱分区系统；②消防水泵、转输水箱串联系统。
形式①，将一次火灾灭火用水量432m3全部储存在山顶的高位消防水池内，山腰处的水池可做减压水箱使用，有效容积不小于18m3，山脚处的水泵房新增2台高位消防水池补水泵。优点是属于高压消防给水系统，其在任何时候都能满足水灭火系统所需的流量和压力，可靠性较高，中间无需水泵，操作简单，维护成本低。缺点是山顶需要较大的面积建设消防水池，山坡较陡，机械难以到达，建设条件差。
形式②，利用天然水塘作为消防水源，山腰处的水池经过改造后，用于转输水箱且兼做低区系统的高位水箱，且需增设一个供高区系统使用的消防水泵房，山顶新增一个有效容积18m3的高位消防水箱及一套稳压设备供高区消防系统使用。优点是高位消防水箱所需占地面积小，施工简便，山腰处水箱容积得到充分利用。缺点是：1.天然水塘为死水，水源主要来自山体排洪沟的雨水，可靠性差；2.山脚处既有水泵房面积较小，不足布置低区消防水泵及转输水泵，需另设水泵房；3.山腰新增的水泵房占地较大，且两个水泵房操作复杂，维护成本高。
经过比对后发现，第一种形式能充分利用现状条件，对既有水池、水泵房的改造较少，敷设的管道长度较小，造价最节省，最终选用形式①作为分区供水方案。
4管道敷设
本项目在山顶120.30m标高处设2座高位消防水池，为了减小施工难度，采用成品不锈钢拼装消防水池，长宽高L×B×H=15m×6m×3m，单座水池有效容积为216m3，总有效容积为432m3。为了减少开挖量，尽量不破坏原生态环境，高位消防水池结合原始地形设置。每座高位消防水池在最低水位下各接一根DN150消防给水管，供高区消防系统及减压水箱供水。更换山脚水泵房内的补水泵，新增两根DN100补水管，用于高位消防水池补水。
减压水箱设置在72.70m标高处，对原有水池进行改造，改造后有效容积为80m3，分成2格，从减压水箱上各接一根DN150的消防给水管，供低区消防系统用水。
由于本项目处于山地，山地植被覆盖率在85%~95%，且地表土层较薄，部分地段甚至为岩基，管道开挖、下管作业比较困难。水池补水管道定位时尽量垂直于等高线，减少管道长度，减少水头损失，以便节省造价，而消防给水管道要尽量沿着既有防火通道布置，管道敷设的原则是以堆为主、挖为辅。
5结语
对于山地森林消防系统设计参数取值尚未有国家标准，设计时应结合林区规模、植被种类、植被密度以及森林消防部门的消防力量进行充分考虑。山地地形起伏不定，垂直高差较大，应充分利用地形优势，结合现有条件，选择合适的给水分区形式。
参考文献
[1] GB 50974-2014，消防给水及消火栓系统技术规范[S]
[2]陆国锋.森林防火通道水消防系统的设计[J].中国给水排水，2008，24(20):27～30.