蒙山云蒙景區(qū)森林防火管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)

聶　晶，楊國瑞，劉　楠，孫媛媛

（山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東　濟(jì)南　250013）

蒙山云蒙景區(qū)森林防火管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)

聶晶，楊國瑞，劉楠，孫媛媛

（山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南250013）

隨著森林火災(zāi)預(yù)防和撲救方式的不斷豐富完善，水滅火管網(wǎng)工程建設(shè)逐漸成為提升森林防火能力的重要措施。蒙山云蒙景區(qū)水滅火管網(wǎng)工程依托景區(qū)內(nèi)現(xiàn)有水源，結(jié)合林火特點(diǎn)合理確定了用水量標(biāo)準(zhǔn)，通過建設(shè)供水泵站、消防水窖及消防用水管線等，引水上山，管道沿線合理布設(shè)消火栓，并且以水管網(wǎng)為主干，以高壓串聯(lián)泵為延伸，逐步建成覆蓋核心林區(qū)的水滅火管網(wǎng)。該工程的建設(shè)將迅速提升林火的撲救效率，有利于進(jìn)一步落實(shí)保障蒙山生態(tài)安全的重任。

水源；森林防火；水滅火管網(wǎng)；供水泵站；云蒙景區(qū)

1　概述

山東省17個地市中有14個省級森林防火重點(diǎn)市，86個森林防火重點(diǎn)縣，106個國有林場，566個森林防火重點(diǎn)鄉(xiāng)，有蒙山、泰山、徂徠山、沂山等重點(diǎn)林區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)，全省森林防火任務(wù)十分繁重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十二五”期間，山東省內(nèi)共發(fā)生森林火災(zāi)86起，受害森林面積1187.3hm2。自2011年萊蕪“4·16”、濟(jì)南“4·18”兩起重大森林火災(zāi)后，山東省對森林防火工作更加重視，從完善法規(guī)政策、健全監(jiān)測體系、壯大專業(yè)隊(duì)伍、加密林區(qū)道路、增加林區(qū)水源等多個方面加強(qiáng)防火滅火能力建設(shè)，并逐步對十幾個地市的防火道路、以水滅火工程、林火阻隔網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行了規(guī)劃。其中，以水滅火工程作為規(guī)劃工程的一部分，將結(jié)合實(shí)際情況，重點(diǎn)以各大林區(qū)為主進(jìn)行建設(shè)。蒙山作為重要風(fēng)景名勝區(qū)之一被列入水滅火工程建設(shè)區(qū)，該景區(qū)位于山東省蒙陰縣境內(nèi)，是國家5A級旅游區(qū)。景區(qū)內(nèi)景觀資源十分豐富，森林覆蓋率達(dá)95%以上，且多為生態(tài)公益林，林木以黑松、側(cè)柏等易燃樹種為主。由于區(qū)內(nèi)山高坡陡，林木集中成片，一旦發(fā)生火災(zāi)撲救十分困難，所以被定為重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)。本次確定將蒙山旅游區(qū)內(nèi)云蒙景區(qū)作為臨沂市水滅火管網(wǎng)工程建設(shè)第一個試點(diǎn)區(qū)。

2　蒙山景區(qū)森林防火現(xiàn)狀及工程建設(shè)必要性

2.1森林防火現(xiàn)狀

針對蒙山重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)，臨沂市政府先后實(shí)施了兩期綜合治理工程項(xiàng)目，加強(qiáng)了森林防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，儲備了森林消防物資，提高了蒙山森林火災(zāi)的防控和撲救能力。但近年來，隨著生態(tài)公益林建設(shè)等林業(yè)工程的實(shí)施，森林面積不斷擴(kuò)大，森林蓄積量快速增加，林下可燃物越積越多，森林火災(zāi)隱患也不斷增加。加之防火季節(jié)少雨多風(fēng)，氣候干燥，增加了火災(zāi)隱患和誘發(fā)森林火災(zāi)的系列因素，火情火險(xiǎn)不斷出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近5年來項(xiàng)目區(qū)共發(fā)生森林火災(zāi)21起，其中一般森林火災(zāi)10起，較大森林火災(zāi)11起，過火面積超過82.6hm2，火災(zāi)損失190多萬元，防火壓力越來越大。

蒙山旅游區(qū)已根據(jù)有關(guān)要求成立了相應(yīng)的森林防火組織機(jī)構(gòu)以及云蒙辦事處森林撲火專業(yè)隊(duì)等專業(yè)防火隊(duì)伍，并根據(jù)劃分的不同防火區(qū)域設(shè)立視頻監(jiān)控點(diǎn)、瞭望塔、護(hù)林房、防火檢查站等相應(yīng)防火設(shè)施。另外，項(xiàng)目區(qū)建有防火道路418.2km，防火林帶22km，具備了一般性火災(zāi)的撲火滅火條件。但還存在諸多問題：①火源管理和監(jiān)控難度較大。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)重點(diǎn)林區(qū)面積大，分布偏遠(yuǎn)；居民依山而居，農(nóng)事活動頻繁；隨著旅游業(yè)發(fā)展，入山人員增加，野外用火增多；防火檢查站管理不嚴(yán)；基層防火責(zé)任落實(shí)存在斷層。②防火經(jīng)費(fèi)不足，防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對滯后，宣教設(shè)施、物資儲備存在缺口。③森林防火宣傳有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.2工程建設(shè)必要性

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技水平的逐步提高，森林火災(zāi)的預(yù)防和撲救方式也在不斷變化，傳統(tǒng)的預(yù)防和撲救手段與森林防火的實(shí)際需要已不相適應(yīng)。而相較于其他滅火方法，用水進(jìn)行滅火是最普通、最常規(guī)的方法，且應(yīng)用方便、價(jià)格低廉，具備有效的滅火性能。發(fā)揮以水滅火這一撲救森林火災(zāi)的最有效手段，推廣其在森林火災(zāi)撲救中的應(yīng)用，將提升林火的撲救效率，豐富撲救手段，降低火災(zāi)對撲救人員的人身安全威脅，保障林業(yè)生態(tài)建設(shè)，維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全。水滅火管網(wǎng)的建設(shè)也是順應(yīng)蒙山森林防火形勢發(fā)展、保護(hù)重點(diǎn)林區(qū)野生動植物資源、促進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)、開發(fā)森林生態(tài)旅游的迫切需要。

3　總體設(shè)計(jì)思路

云蒙景區(qū)水資源較為豐富，有一定規(guī)模的供水水源，具備水滅火管網(wǎng)建設(shè)條件，結(jié)合景區(qū)地形地貌，可進(jìn)行水滅火工程的建設(shè)。通過建設(shè)供水泵站、山頂消防水窖、水箱、供水管線等，引水至山頂水窖，然后靠自流供給消防用水。沿線合理設(shè)置消火栓，并且以水管網(wǎng)為主干，以高壓串聯(lián)泵為延伸，形成覆蓋主要旅游線路及核心林區(qū)的水滅火管網(wǎng)。

根據(jù)云蒙景區(qū)地形及植被分布情況，合理確定用水量標(biāo)準(zhǔn)，共敷設(shè)6條消防用水管線，建成后可保證每條管道沿線發(fā)生火災(zāi)時(shí)的水滅火需求。消防水窖及管道內(nèi)時(shí)刻有水，泵站提水及消防用水共用一條主管道?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，首先由山頂消防水窖供水，水窖內(nèi)消防用水下降到一定水位后，啟動供水泵站的消防水泵向山頂水窖提水。

3.1用水量標(biāo)準(zhǔn)的確定

由于森林水滅火系統(tǒng)建設(shè)無相應(yīng)規(guī)范，本次設(shè)計(jì)參考虞山國家森林公園［1］、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》［2］及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》［3］的規(guī)定，采用木材等可燃材料露天堆場室外消火栓用水量設(shè)計(jì)。

根據(jù)第八次全國森林資源清查（2009—2013），單位面積森林蓄積量為89.79m3/hm2，綜合考慮灌木、草本植物、枯枝落葉等林下可燃物，本工程取木材等可燃材料為100m3/hm2，森林火災(zāi)火線蔓延長度為1km、火帶寬度100m，則火災(zāi)區(qū)域內(nèi)可燃物數(shù)量為1000m3，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為20L/s?？紤]充分發(fā)揮山頂消防水窖的潛力（受風(fēng)景區(qū)環(huán)境及地質(zhì)條件制約，山頂消防水窖容量確定為500m3）及水泵及時(shí)開啟供水的綜合效力，確定一次室外消火栓設(shè)計(jì)用水量為50L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3h，可保證1km火線長度內(nèi)同時(shí)連接10個消火栓，每個消火栓出水量5L/s的消防用水量需求。

3.2水源選擇

本工程消防水源為天池、鹿苑兩處水庫塘壩。其中天池位于景區(qū)西北部，已建成，庫底高程約808.00m，興利庫容約20000m3，提供4條管道線路消防用水；擬建鹿苑塘壩位于景區(qū)中東部，庫底高程約380.80m，興利庫容約15000m3，提供2條管道線路消防用水。

3.3工程總體布置

本項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括：供水泵站3處，分別位于天池、鹿苑、邵家寨；消防水窖及水池6處，分別位于棲鳳山、天海、邵家寨、兔子頭山、臥佛山頂、茅棚溝；鋪設(shè)6條消防管道，分別為天池—棲鳳山—翠林道—北門—雞冠山—東門，天池—邵家寨—云蒙峰—小云蒙峰，天池—天?！蠖擅薄《擅?，天?！P佛，鹿苑—兔子頭山，鹿苑—茅棚溝，管線總長度10.8km，管道沿線設(shè)置室外消火栓，共109套。考慮消防需要并便于施工和管理，管線布置盡量選擇有利地形和地質(zhì)條件，沿山體坡度較緩處和道路附近鋪設(shè)敷設(shè)，管道線路設(shè)置分別如圖1、圖2所示。

圖1　天池水源區(qū)消防管道原理示意

圖2　鹿苑水源區(qū)消防管道原理示意

4　工程設(shè)計(jì)方案

4.1供水泵站

綜合考慮供水線路走向及水泵揚(yáng)程范圍，本項(xiàng)目建設(shè)泵站3處，其中天池泵站供水方向分為2路，分別為天池通過泵站提升進(jìn)入棲鳳山水窖、天海（邵家寨）水窖；邵家寨泵站用于將邵家寨水窖內(nèi)用水提升輸送至云蒙峰穩(wěn)壓水箱；鹿苑泵站供水方向2路，分別為鹿苑塘壩通過泵站提升進(jìn)入兔子頭山水窖、茅棚溝塘壩。

根據(jù)國內(nèi)水泵生產(chǎn)情況，針對本工程流量小、揚(yáng)程高的特點(diǎn)，經(jīng)綜合比較確定各泵站均選用機(jī)井泵，水窖內(nèi)均設(shè)液位變送器，泵站水泵的運(yùn)行根據(jù)蓄水池內(nèi)水位，由液位變送器自動控制機(jī)組啟停。水泵出水管上設(shè)閥門井1處，井內(nèi)安裝多功能止回閥、傳力伸縮器、手動檢修閘閥，并設(shè)水錘泄放閥、傳力伸縮器，出口設(shè)壓力變送器。泵站供電采用Ⅲ級負(fù)荷，單電源供電，水泵采用軟啟動方式啟動。

4.2消防水窖、水箱

在棲鳳山、天海、邵家寨、兔子頭山、臥佛山頂均新建水窖1座，茅棚溝建設(shè)塘壩1座，用作消防水池，供給火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)消防用水，水窖容積均為500m3。邵家寨水窖以上在云蒙峰山頂設(shè)置一座有效容積為18m3的消防水箱用于穩(wěn)壓，出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，消防用水由山頂消防水窖（水箱）供給，水窖內(nèi)消防用水下降到一定水位后由消防水泵啟動補(bǔ)水。

由于局部線路高差過大，管道內(nèi)水壓較大，需采用分區(qū)供水，經(jīng)綜合比較選用消能水池減壓方式，棲鳳山—翠林道—北門—雞冠山—東門線路及天?！蠖擅薄《擅狈较?，分別在高程下降60～70m處，設(shè)置1座18m3消能水箱。

4.3消防供水管道

4.3.1管材及管徑的確定

管道沿線基本為風(fēng)化巖，地形復(fù)雜，管道彎頭較多，同時(shí)多數(shù)供水管道采用自流方式，管道承受較大靜水壓力，綜合考慮管道水壓及地質(zhì)條件，選用鋼管更為合理。為便于工程施工同時(shí)盡量減少焊接產(chǎn)生火星引發(fā)火災(zāi)隱患，本工程管道連接方式以柔性卡箍連接為主焊接為輔。

為防止發(fā)生過大水錘現(xiàn)象，輸水管道內(nèi)最大流速不超過2.5～3.0m/s；當(dāng)輸送渾水時(shí)，為避免管內(nèi)淤積，最小流速應(yīng)不小于0.6m/s。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》［4］、《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》［5］，采用甫· 阿·舍維列夫公式計(jì)算管道水頭損失，局部水頭損失按其沿程水頭損失的20%計(jì)算。其中，水泵提水與消防用水共用管道，提水流量80～160m3/h，DN200管徑流速為0.69～1.39m/s，管長200～912m，損失2.02～9.15m；其余自流管道根據(jù)消火栓出流情況分別計(jì)算，管道內(nèi)最大流速1.56m/s，流速較低可防止產(chǎn)生水錘。因DN200為常規(guī)管徑，供貨及維修都較為方便，所以，本工程給水干管采用管徑DN200螺旋鋼管，壓力等級4.0MPa。

4.3.2管道敷設(shè)及閥門設(shè)置

考慮到冬季山頂持續(xù)低溫時(shí)間較長，為防止管道凍結(jié)，管道均采用聚氨酯發(fā)泡保溫，保溫層厚度50mm，聚氨酯發(fā)泡材料導(dǎo)熱系數(shù)（平均溫度為0℃）≤0.038W/（m·K），并盡量埋地鋪設(shè)，覆土厚度主要考慮確保管身安全和盡量節(jié)省工程投資，最小管頂覆土深度為0.7m，穿越公路處管頂覆土深度應(yīng)大于1.5m；對于無法采用埋管形式鋪設(shè)的，采用架空安裝方式，架空管道節(jié)間采用法蘭盤連接，為適應(yīng)管道的熱脹冷縮，管道中間間隔設(shè)置波紋管限位補(bǔ)償器，架空段管道除采用聚氨酯發(fā)泡材料保溫外，極端低溫天氣還應(yīng)采取提前放空的措施。消防水窖、閥井、檢查井均采取相應(yīng)保溫措施。架空管道及水窖外均采用仿真PU樹皮、石頭等進(jìn)行裝飾，與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

為了使系統(tǒng)管道充水時(shí)不存留空氣，保證滅火時(shí)消火栓及時(shí)出水，消防管道高處設(shè)置排氣閥井；除利用低處消火栓外，在地勢低洼處設(shè)置專用排水閥井?？紤]管道自身檢修和事故維修，輸水管道每連接5個消火栓，設(shè)置1座閥門井。

4.4消火栓布置

本工程結(jié)合實(shí)際情況，依托道路和現(xiàn)有植被將消火栓間距確定為80～100m。其中天池—北門段，植被主要為黑松等易燃樹種，防火任務(wù)較為艱巨，此條線路消火栓間距為80m；其余線路大多設(shè)置植物防火隔離帶，火源較少，消火栓間距為100m，且消火栓宜布置在防火隔離帶中。

綜合考慮工程現(xiàn)場道路等情況，消火栓采用SS100/65-1.6型室外消火栓，支管安裝，室外地上式消火栓應(yīng)有一個直徑為100mm和兩個直徑為65mm的栓口。給水壓力超過0.5MPa時(shí)水槍反作用力較大，增設(shè)減壓裝置。本工程采用減壓閥減壓，閥前設(shè)檢修閘閥、Y型過濾器；無須減壓消火栓前端支管均設(shè)檢修閥門，以方便運(yùn)行維護(hù)并最大程度保證某支管管路故障時(shí)可利用消火栓數(shù)量。山頂水池附近消火栓壓力不足，需結(jié)合高壓水泵使用。

5　結(jié)語

云蒙景區(qū)森林防火能力建設(shè)水滅火管網(wǎng)工程部分管段建設(shè)已基本完成，同時(shí)還需要完善相關(guān)配套設(shè)施和消防設(shè)備，以盡快投入運(yùn)行，發(fā)揮工程效益。如此，不僅能實(shí)現(xiàn)快速撲火任務(wù)，有效提升云蒙景區(qū)森林防火滅火能力，還可以為重點(diǎn)區(qū)域的植樹造林、林種改造、生物防火隔離帶建設(shè)和水景觀建設(shè)解決用水問題。

［1］陸國峰.森林防火通道水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.中國給水排水，2008，24（20）：27-30.

［2］中華人民共和國公安部.GB50974-2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

［3］中華人民共和國公安部.GB50974-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

［4］上海市建設(shè)和交通委員會.GB50013-2006室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2006.

［5］中國水利水電科學(xué)研究院.SL310-2004村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2004.

（責(zé)任編輯：陳小華）

S762.3

A

2016-04-25