城市缺水区域灭火救援应急供水能力量化研究——以深圳市龙岗区为例

俞祚福高级工程师 赖克光

(1.广东安是一应急技术有限公司，广东 广州 511458；2.深圳市消防救援支队龙岗大队，广东 深圳 518100)

0 引言

近年来，我国消防安全形势持续好转，但重大火灾事故时有发生，曾接连发生多起危险化学品和易燃易爆物品重特大火灾爆炸事故，如天津港“8.12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故。随着经济迅猛发展，深圳市部分地区出现公共消防基础设施建设与经济发展不协调局面，公共消防基础设施较经济社会发展滞后，公共消防基础设施建设不平衡，局部区域消防基础设施薄弱，其中龙岗区受地理环境或消防给水设施不完善的影响，存在消防水源总体性匮乏、消防应急取水困难、灭火救援应急供水保障能力不足等问题，是深圳市典型的区域性缺水区域。而这些地区一旦发生火灾，由于火场应急供水问题，难以迅速有效控制火势，容易造成严重的经济损失和人员伤亡。

城市消防水源是城市消防公共基础设施的重要组成部分，是可供灭火救援使用的水源设施，是城市消防安全的基础设施。城市消防水源建设也是衡量一个城市防灾减灾能力的重要指标之一。消防水源通常分为人工水源和天然水源，人工水源可以分为市政水源和消防水池；天然水源主要分为地下水和地表水。因此，本文针对龙岗区部分地区消防用水短缺较为突出的问题，开展以典型社会单位为对象的灭火救援技术和策略研究，分析缺水地区火灾扑救对于供水设备、救援装备、人员配置、力量调度等资源的需求，从而采取积极有效措施增强防控火灾的能力。

1 龙岗区灭火救援消防供水特点分析

1.1 龙岗区天然水源特点

龙岗区的天然水源具有分布广、总水量足等特点，但往往因地理环境、取水设施等因素的限制，消防车辆不宜靠近取水，且多数天然水源水位受季节、潮汛等影响，变化较大，不能提供稳定的应急水源。龙岗区的天然水源主要包括河流、水库以及地下水。目前龙岗区共有水库湖泊类水源44处，河流类水源4处。针对龙岗区天然水源分布情况，开展实地调研，对龙岗区所辖天然水源情况进行分析研判。

(1)天然水源取水条件参差不齐。根据调研结果，龙岗区天然水源库容大小不一，部分库容较小的水库或河流，枯水期不能满足应急取水的条件，不能作为消防水源。同时，天然水源用途和取水条件悬殊较大，部分水库作为生活用水或水源保护区，部分水库水质较差，都不能作为消防水源；此外，部分水源周围交通条件差，距离可能的火场偏远，难以满足消防车取水的需求。

(2)部分天然水源库容难以保证，库容波动大。龙岗区天然水源类型多样，水源源头有的依靠外部引流，有的依靠降雨，多为季节性水源。部分依靠降雨的水库库容难以保证，无法为灭火救援提供稳定的应急水源。

(3)多数天然水源未建立消防取水码头。除了不具备应急取水条件的天然水源和库容波动较大的天然水源，龙岗区仍有一些具备应急取水改造条件的天然水源，但是水库周边道路情况较差，消防车行进困难，同时都没有建立符合消防要求的取水码头，紧急情况下取水困难，难以满足消防用水需求。

1.2 龙岗区应急供水特点

因城市规划及公共消防基础设施建设滞后等因素，龙岗区消防供水管网、消防车道、市政消火栓等公共消防设施相对匮乏。同时，由于维护保养不足，部分消火栓缺损或无法正常使用。一是老化破损，消火栓本体老化陈旧，亟需更换；二是人为破坏导致构件缺损，消火栓零配件被人为破坏，也有市政消火栓被车辆撞坏未修复，配件丢失，无水无压等，从而造成消火栓无法使用。龙岗区局部地区存在建筑布局凌乱，规划布局不合理；区域内部道路狭窄，易导致拥堵等问题。

(1)常规应急供水能力不足。由于公共消防基础设施建设与城市发展不匹配，市政供水管网管径和水压受限，市政管网供水量往往不能满足火场应急供水要求。此外，存在市政消火栓破损、缺失等问题，导致应急取水困难。

(2)局部区域应急运输困难。由于受地区环境、道路条件、建筑物等情况的限制，水源距火场有较长的距离，短则1～2km，长则几千米。采用长距离铺设水带供水方式，路线较长、水压损失严重，供水效果差。采用大吨位消防车运输方式时，若无合理科学运水方案，极易使供水过程时断时续，火场应急供水不稳定。

(3)应急供水投入资源多。正是由于常规应急供水能力不足，且局部区域应急运水困难，需要投入更多的车辆装备和人员在火场后方提供水源保障。火场后方负责供水的人员车辆往往多于前方。削弱了前方的灭火攻坚力量，影响灭火救援能力。

2 火场应急供水能力需求核算

火灾扑救时需要一定的火场应急供水能力。对于不同类型火灾和不同规模火灾，需要的应急供水能力不同，而影响应急供水能力需求的影响因素包括火灾类型、火灾规模、厂区或建筑特点、同时参与灭火救援的消防车辆和人员、气象条件等。针对不同类型和不同规模的火灾，由于客观条件不同，计算火场需要的供水量的方法也不同。

建筑或厂区设计时要求的消防用水量是理论上扑救建筑初期火灾的消防用水量，但不少火场因客观情况的变化，燃烧规模扩大，原先设计的消防用水量已不能完全满足灭火用水需求。为客观评估区域的应急供水能力需求，可采用灭火救援时可能存在的火场面积以及控制火势和扑灭火灾单位面积的供水强度进行核算。

2.1 火灾燃烧面积估算

按照可信最不利原则，选定区域内典型火灾场景。选定的火灾场景能够反应区域内最大可信火场面积。经过调研，龙岗区以某塑胶制品厂为设定火灾场景。龙岗区龙城街道五联社区连心路区域道路交通普遍拥堵，经测试，第一时间出动龙岗中队、大运城中队，需要15min左右才能赶到火灾现场。

灾情设定为第一时间出动龙岗中队、大运城中队，赶到该塑胶制品厂时，厂房二层全部起火、三层部分起火，起火面积约为2 700m。

2.2 火灾火场实际用水量计算

火灾火场实际用水量估算公式如下：

Q

=A

×

q

(1)

式中：

Q

—火场实际用水量，L /s；

A

—火场燃烧面积，m；

q

—灭火用水供给强度，L /s·m。

参照《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)中有关灭火控火用水供给强度的要求，结合实际经验，取塑胶厂灭火用水供给强度为0.15L /s·m。由火灾火场实际用水量估算式(1)可计算出塑胶制品厂厂房火灾的火场用水量为405L /s。

对于选定的区域典型对象，在设定的火灾场景下，火场应急供水需求为405L /s。

3 龙岗区火场应急供水能力计算分析

3.1 龙岗区火场应急供水能力现状核算

开展火灾扑救过程中，能够提供应急供水的主要有市政管网供水系统、水罐消防车运水供水系统。

3.1.1 市政管网供水能力

塑胶制品厂附近市政供水管网管径为DN300，DN300管道压力为0.1～0.3MPa。管道内的流量，可按式(2)估算:

Q=

0.5

D

×12

V

(2)

式中：

Q

—管道内的流量，L /s；

D

—管道的直径，mm；

V

—消防给水管道内水的当量流速，m /s。当

V

取1m /s时，管道内的流量

Q

为72L /s。即设定火场附近市政管网供水量约72L /s。

3.1.2 消防车运水供水能力

根据大队实际配置力量，现场消防车蓄水总量

S

为141 800L。根据运水供水能力现场测试，可得出：

T=T

+

T

+

T

(3)

Q

=S

/

T

(4)

Q

=S

/

T

(5)

式中，

T

—每辆车单次运水所需时间，min；

T

—每辆车运输过程用的时间，min；

T

—每辆车取水过程用的时间，min；

T

—每辆车供水过程用的时间，min；

Q

—每辆消防车的供水流量，L /s；

S

—每辆消防车蓄水量，L；

Q

—现场所有消防车的供水流量，L /s；

S

—所有消防车蓄水总量，141 800L。根据五联地区消防水源道路情况，现场运水供水距离按5km计算，由下表可得

T

为28.4min，

Q

为83.22L /s，加上火场附近市政管网供水量为72L /s，火场总应急供水量为155.22L /s，而火场应急供水需求为405L /s，需补给火场用水为249.78L /s。

表 运水车辆利用消火栓自流取水、双干线供水与距离、车辆之间关系Tab. Water truck using hydrant gravity water, double main water supply and distance, the relationship between vehicles

水在灭火救援中起着决定性作用，火场供水就显得尤为重要。根据龙岗大队实际供水能力，需要补给249.78L /s的火场供水。远程供水系统可以提供200L /s以上的火场供水，可以大大解决火场供水不足的问题。

按照可信最不利原则，当“龙城街道五联社区连心路地区”塑胶制品厂发生火灾，过火面积为2 700m，火场需求用水量为405L /s。龙岗大队现场供水为155.22L /s，需要补给249.78L /s的火场供水。针对龙岗区缺水地区消防取水困难的现状，且市政消防供水、取水设施的建设周期较长，建设费用高等困难，可配备一套远程供水系统，以确保在火灾条件下火场能有充足的水源供给和连续供水保障。

消防车运水要考虑运水车辆的对接，长距离运水不能保证供水的连续性和供水效率。更换市政供水管道方案解决供水缺口具有成本高且建设周期长的问题，不是最佳解决方案。经实地调研，在保卫对象附近设置消防储水囊，水罐消防车运水至储水囊中作为消防取水点，远程供水系统或主战灭火车辆可直接从消防储水囊中吸水，缩减消防水源与用水点之间的距离，保障供水连续性。运水消防车和主战消防车可以高效率运转，提高运水和灭火效率。

4 结论

为评估龙岗区应急供水能力现状，选定龙岗区典型应急保卫对象，按照可信最不利原则，设定可能的火灾场景，核算火场应急供水能力需求与现状，调研确定供水能力缺口解决方案。

(1)核算结果表明：龙岗区火场应急供水需求为405L /s，目前火场应急供水为155.22L /s，存在一定的应急供水能力缺口。需加强应急供水能力建设，提升灭火救援能力。

(2)结合龙岗区消防水源实际情况，提出采用远程供水系统并配套建设应急取水点的解决方案。在保卫对象附近设置消防储水囊，水罐消防车运水至储水囊中作为消防取水点，远程供水系统或主战灭火车辆可直接从消防水囊中吸水，缩减消防水源与用水点之间的距离，保障供水连续性。

(3)针对龙岗区全区相对缺水的特点，设立专门的供水中队或供水编队。同时，针对不同作战任务，结合人员、车辆、器材、装备、水源等情况，开展缺水地区火场供水研讨，注重对供水编队进行针对性训练，提高协作能力，充分发挥作战效能。针对全区相对缺水地区范围内的重点保卫单位，制作较为详细实用的火场供水方案，立足实际，贴近实战，确保高效。