遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在火場(chǎng)供水中的應(yīng)用研究

鄧凱夫 辛晶 朱泰運(yùn)

隨著近年來(lái)火災(zāi)的不斷發(fā)生，火災(zāi)的威脅及造成的損失也在不斷增大，復(fù)雜的火情對(duì)消防救援人員提出了更高的要求，尤其在消防供水保障方面，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度高，任務(wù)重。從我國(guó)實(shí)際案例分析，科學(xué)、有效、不間斷的供水是取得滅火行動(dòng)勝利的重要保障，而遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)能提高消防供水的效率。

但我國(guó)對(duì)于它的研究還處于起步階段，2011年朱赟對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)進(jìn)行了基本介紹[1]，2016年張瀟提出了一種針對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的戰(zhàn)斗編成方法[2]。而在國(guó)外對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的研究較為深入，2009年Matija Stipic提出了基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程供水控制和監(jiān)控系統(tǒng)[3]，2016年Alireza Bahadori通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的二次加壓，同拖車炮等組成滅火系統(tǒng)指導(dǎo)火災(zāi)撲救[4]。而本文中，結(jié)合國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行理論分析，豐富了相關(guān)系統(tǒng)的理論體系，并通過(guò)理論體系優(yōu)化了遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而解決消防部隊(duì)在滅火行動(dòng)中供水不足的問(wèn)題。

1 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的概述

1.1 遠(yuǎn)程供水滅火系統(tǒng)工作原理

遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)，指的是可實(shí)現(xiàn)每分鐘供水量達(dá)到10000L，并且供水距離達(dá)到1km以上車載系統(tǒng)。遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)由1輛泵浦消防車和2輛水帶敷設(shè)消防車組成，如表1所示。該原理是利用水帶泵浦消防車加壓泵從消防水源取水，通過(guò)水帶敷設(shè)消防車鋪設(shè)水帶以及吸水泵的方式，將水源通過(guò)水帶供給火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的滅火裝置。由于不同廠商的遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)存在著一定差異，想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離供水，則需要通過(guò)增加加壓泵的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)。如果加壓泵能有效滿足遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的需求，可通過(guò)水帶供水的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大流量的消防用水供應(yīng)。但是，要徹底解決遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的問(wèn)題，還需要通過(guò)運(yùn)用固定水炮、拖車水炮等進(jìn)行火場(chǎng)滅火。

另外，如果使用拖車水炮以及水、泡沫兩用消防炮，還需要適當(dāng)增加泡沫模塊。通常情況下，不同模塊的連接方式主要為兩種，第一種為集裝箱式連接，通過(guò)車輛拉鉤吊臂實(shí)現(xiàn)固定，其優(yōu)勢(shì)在于方便消防設(shè)備的安裝與拆卸。第二種為半掛車模塊，此方式通過(guò)半掛車進(jìn)行消防設(shè)備的運(yùn)輸，并且車輛具備起吊機(jī)，到達(dá)火場(chǎng)后通過(guò)起吊機(jī)將消防設(shè)備卸到地面進(jìn)行滅火工作。

1.2 遠(yuǎn)程供水滅火系統(tǒng)的使用要求

遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)中各個(gè)模塊的類別、主要性能要求與使用中的注意事項(xiàng)，本文在查閱不同廠家遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)以及相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的實(shí)踐進(jìn)行了相應(yīng)的總結(jié)，如表2所示：

表1 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)模塊組成

遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)使用的水帶是大口徑、可扁平盤卷的聚氨酯軟管/水帶、NBR（丁腈橡膠）軟管和PVC（聚氯乙烯）軟管/水帶，不同內(nèi)徑的聚氨酯水帶的測(cè)試參數(shù)如表3所示：

目前消防隊(duì)常用的水帶為大口徑聚氨酯軟管水帶，它是一種正壓輸送、可扁平盤卷的軟管，由TPU（熱塑性聚氨酯彈性體橡膠）內(nèi)膠層、纖維增強(qiáng)層和TPU外膠層組成[5]。它具有口徑大、流量大、承壓高、輸送效率高等優(yōu)點(diǎn)，工作壓力達(dá)到10kg，承受強(qiáng)度在15t以上。

2 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在實(shí)踐中存在的問(wèn)題及對(duì)策

2.1 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在實(shí)踐中存在的問(wèn)題

2.1.1 取水點(diǎn)設(shè)置不科學(xué)

從消防遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)來(lái)看，遠(yuǎn)程取水的限制因素包括車輛的展開寬度、工作比長(zhǎng)度等。車輛占道造成了無(wú)法?？?，取水處周邊遮蔽物導(dǎo)致車輛無(wú)法正常伸展支腳，這些問(wèn)題都可能對(duì)其泵車取水造成影響。

以目前消防常用的泵車為例，大部分泵車都配有液壓驅(qū)動(dòng)式起重吊臂，其最遠(yuǎn)工作距離為7.2m，最大工作高度為9m，但對(duì)水源的要求相對(duì)較高，當(dāng)水源中所含有的顆粒狀雜質(zhì)直徑較大時(shí)，則無(wú)法進(jìn)行取水工作。該系統(tǒng)車組，即使不算箱體，長(zhǎng)度達(dá)9m以上，寬度可達(dá)到3.5m，高度最高則達(dá)到3m，這對(duì)于車輛的停放提出了更高的要求。在實(shí)際滅火救援中，由于客觀因素的限制，無(wú)法接近取水點(diǎn)而通過(guò)其他方式取水，大大降低了火災(zāi)撲救的效率。

2.1.2 缺少必要的移動(dòng)輔助設(shè)備

以目前較為常用的遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)來(lái)看，主要問(wèn)題是水帶質(zhì)量大、長(zhǎng)度長(zhǎng)[6]。在遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)中，水帶的單位質(zhì)量介于5-5.5kg/m之間，其中干線鋪設(shè)直徑為25cm以及15cm的水帶各600m，其它水帶則組成遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的支線水帶。通常情況下，干線水帶每條長(zhǎng)度為200m，也就意味著一條干線水帶的質(zhì)量將達(dá)到1000-1100kg之間，在戰(zhàn)斗初期水帶的鋪設(shè)、中期水帶的增加還是后期水帶的回收，都需要人工進(jìn)行處理。而在火場(chǎng)中，這種處理方式耗時(shí)長(zhǎng)，很可能錯(cuò)過(guò)火場(chǎng)救援行動(dòng)的最佳時(shí)機(jī)。

表2 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)各模塊性能指標(biāo)及要求

表3 在不同內(nèi)徑下的測(cè)試參數(shù)

圖1 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在滅火中的對(duì)策制定圖

2.1.3 供水編成缺乏合理性

遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的編成問(wèn)題是亟待解決的重要問(wèn)題。在火場(chǎng)中進(jìn)行遠(yuǎn)程供水需要指揮部進(jìn)行相應(yīng)的部署，并且進(jìn)行整體的科學(xué)計(jì)算。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程供水的編程有以下幾個(gè)方面的不足：

首先，對(duì)于供水編成本身來(lái)說(shuō)，指揮部缺乏整體統(tǒng)籌規(guī)劃的能力，沒(méi)有發(fā)揮其供水的最大效能?；饒?chǎng)救援所提供的水流量?jī)H為26400L/min，但是在實(shí)際的火場(chǎng)中，其水流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個(gè)數(shù)值。除了場(chǎng)地等因素的限制之外，槍炮陣地設(shè)置的不合理也是主要的受限因素。

其次，缺乏遠(yuǎn)程供泡沫液系統(tǒng)，在戰(zhàn)斗中提供保障的車輛也不能及時(shí)跟進(jìn)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)中隊(duì)缺乏遠(yuǎn)程供泡沫液系統(tǒng)，供液工作明顯準(zhǔn)備不足等都是其問(wèn)題的集中表現(xiàn)。同時(shí)叉車數(shù)量的限制，依靠人力進(jìn)行搬運(yùn)，加注泡沫液的做法效率低、成效差，消耗了大量的人力和物力資源，也影響了滅火救援的時(shí)效性。

2.2 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在滅火中的研究對(duì)策

解決遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在滅火救援中的問(wèn)題，僅僅依靠消防部門一支或幾支隊(duì)伍是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要多方共同努力。如圖1所示，本文將從強(qiáng)化供水點(diǎn)的合理布局與加強(qiáng)供水編程的合理訓(xùn)練兩個(gè)方面進(jìn)行分析研究，提出相應(yīng)的對(duì)策。

2.2.1 強(qiáng)化供水點(diǎn)的合理布局

如何進(jìn)行供水合理化布局，解決天然水源與遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)之間不配套的問(wèn)題，是研究的關(guān)鍵所在，本文中采用以下方法進(jìn)行改進(jìn)：

第一，利用碼頭建設(shè)取水車位。在建設(shè)前期要充分的考慮到車位部分是否可以承載遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的高度、寬度、長(zhǎng)度及自身的荷載[7]。

第二，在城市布局中要有獨(dú)立的水源引水裝置，城市每個(gè)區(qū)域應(yīng)具備多個(gè)持續(xù)取水的水源，取水的位置需滿足消防車停車距離，避免道路狹窄，車輛無(wú)法通行，影響取水的效率。在利用城市水源進(jìn)行取水時(shí)，應(yīng)要求抽取較差水質(zhì)的管道直徑大于35cm，并且將管道與車輛進(jìn)行連接。取水管應(yīng)當(dāng)設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)進(jìn)入。消防水源取水點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)當(dāng)避免與城市排污管道相連接，防止污水中存在的雜質(zhì)堵塞消防管道。另外，可利用吸水井進(jìn)行供水，這樣有助于浮挺泵的放置與工作。

第三，若是未進(jìn)行開發(fā)，或者即將進(jìn)行建設(shè)改造的城區(qū)，應(yīng)及時(shí)規(guī)劃人工水源的貫通網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)現(xiàn)有的國(guó)家消防規(guī)范，在城市大多數(shù)高層建筑或者部分多層建筑物應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的消防水池。在城區(qū)規(guī)劃中，應(yīng)考慮街區(qū)的角度和位置，進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)置以滿足消防取水的可靠性，將街區(qū)內(nèi)所有的消防水池相連接的管道進(jìn)行單排串聯(lián)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可及時(shí)的供消防車輛取水，同時(shí)設(shè)置滿足遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)取水的車位。這些消防水池在平時(shí)應(yīng)由消防部門與地方管理部門聯(lián)合管理，在有需求時(shí)統(tǒng)一開啟，進(jìn)行系統(tǒng)性取水。也可設(shè)置獨(dú)立的傳感器，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可自動(dòng)感應(yīng)或由人工遠(yuǎn)程打開，實(shí)現(xiàn)消防取水的智能化，做好供水保障工作。

2.2.2 加強(qiáng)供水編程的合理訓(xùn)練

合理的訓(xùn)練能指導(dǎo)實(shí)戰(zhàn)行動(dòng)，想要進(jìn)一步提升遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合泡沫消防車。在大型火場(chǎng)中，將供水消防車及遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)共同組建專門的消防車輛編成[8]。消防車輛進(jìn)入火場(chǎng)后，根據(jù)不同模塊進(jìn)行編組，并且結(jié)合火場(chǎng)需要依次進(jìn)入陣地。當(dāng)滅火戰(zhàn)斗開展后，遠(yuǎn)程供水指揮員進(jìn)行備用車輛的編排，明確不同參戰(zhàn)模塊力量及任務(wù)。在訓(xùn)練過(guò)程中，消防員要強(qiáng)化“模塊化作戰(zhàn)”的意識(shí)，化繁為簡(jiǎn)，不同模塊需要專人負(fù)責(zé)指揮。供水訓(xùn)練可通過(guò)運(yùn)用潛水泵潛水位“雙干線”并聯(lián)供水、增壓泵潛水位“雙干線”并聯(lián)供水、潛水泵與增壓泵深水位“雙干線”串聯(lián)供水等方式進(jìn)行訓(xùn)練。另外，從目前國(guó)內(nèi)泡沫滅火劑以及相應(yīng)供給系統(tǒng)來(lái)看，國(guó)內(nèi)研發(fā)的泡沫遠(yuǎn)程供給系統(tǒng)由泡沫運(yùn)轉(zhuǎn)車和泡沫分配車輛組成，實(shí)現(xiàn)了泡沫滅火劑在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的快速傳輸與分配。

2.2.3 借助國(guó)外先進(jìn)的遠(yuǎn)程供水經(jīng)驗(yàn)

從目前國(guó)外消防隊(duì)裝備的配置和實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，解決目前一些設(shè)備不利于移動(dòng)的難題可通過(guò)拖車泵實(shí)現(xiàn)。拖車泵是一種有效的遠(yuǎn)程供給裝置，由于拖車泵自帶大功率水泵，并且車輛體積相對(duì)較小，只需靠近水源便可實(shí)現(xiàn)供水。因此，我國(guó)消防應(yīng)結(jié)合實(shí)際，引進(jìn)并優(yōu)化該設(shè)備。此外，我國(guó)也應(yīng)當(dāng)借鑒國(guó)外遠(yuǎn)程供水經(jīng)驗(yàn)，為消防隊(duì)配置簡(jiǎn)易的水帶推車，推車寬度可結(jié)合消防實(shí)際需要的干線水帶寬度的兩倍為宜，這樣只需要1-2名消防隊(duì)員便可實(shí)現(xiàn)水帶的鋪設(shè)與回收，從而解決了遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)水帶鋪設(shè)與運(yùn)送的難題。

3 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在實(shí)際火災(zāi)中供水的可行性分析

安徽八一化工廠位于蚌埠市禹會(huì)區(qū)徐山路西段，占地面積約40萬(wàn)m2，使用面積為10.5萬(wàn)m2，是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)。它由多個(gè)大型的氣體和液體儲(chǔ)罐組成，主要生產(chǎn)氯氣和液氯并對(duì)其進(jìn)行加工。2012年5月27日23時(shí)20分許，由于技術(shù)人員疏忽，未對(duì)生產(chǎn)

裝置進(jìn)行安全檢查，二樓平臺(tái)的法蘭處大量氯苯泄露，并蔓延擴(kuò)大，導(dǎo)致氯苯車間西樓降膜平臺(tái)發(fā)生火災(zāi)。安徽總隊(duì)緊急調(diào)集5個(gè)消防支隊(duì)，47輛消防車，304名消防員，經(jīng)過(guò)6h的奮力撲救，成功疏散200余名工人和數(shù)千名群眾，有效保護(hù)了毗鄰化工原料儲(chǔ)罐和生產(chǎn)裝置。這次事故過(guò)火面積高達(dá)2800m2，直接經(jīng)濟(jì)損失203萬(wàn)余元[9]。圖2是八一化工廠起火現(xiàn)場(chǎng)。

目前，我國(guó)東部及沿海發(fā)達(dá)地區(qū)消防設(shè)施較為完善，基本上配備了一定數(shù)量的大功率、大流量消防車以及移動(dòng)式消防炮等。但由于火場(chǎng)情況的復(fù)雜性和不確定性，消防供水的強(qiáng)度往往達(dá)不到火場(chǎng)用水的需求，從而導(dǎo)致滅火效率大大降低，其主要原因包括：火場(chǎng)水源有限；建筑物中的固定供水設(shè)施在爆炸、火災(zāi)中遭受破壞；市政供水管網(wǎng)和自動(dòng)滅火設(shè)施的供水強(qiáng)度嚴(yán)重不足等。因此，利用遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)能夠有效解決供水不足的問(wèn)題[10]。本文以“安徽八一化工廠火災(zāi)”為例，從水源設(shè)置、用水量及滅火裝置等方面對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在實(shí)際火場(chǎng)供水中進(jìn)行了可行性分析。

圖2 八一化工廠起火現(xiàn)場(chǎng)

3.1 水源設(shè)置的確定

該化工廠周邊水源情況如圖3所示。八一化工廠毗鄰淮河，距離淮河約1.5km，從距離上看，滿足了運(yùn)用單車鋪設(shè)水帶供水要求，并且利用遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)可將淮河中水源輸送到八一化工廠任何區(qū)域。對(duì)化工廠以及淮河進(jìn)行勘察后發(fā)現(xiàn)可運(yùn)用三種方式進(jìn)行供水：

第一種供水方法是在解放路淮河大橋開展遠(yuǎn)程供水，橋面與淮河的垂直距離大約為30m。由于季節(jié)降雨量因素的影響，水位會(huì)在2m上下浮動(dòng)。在橋面進(jìn)行取水，則取水高度只需要設(shè)置在35m且運(yùn)用液壓潛水泵進(jìn)行供水。

第二種供水方法在淮河沿岸邊進(jìn)行短距離取水，雖然距離火場(chǎng)約500m，但岸邊距離水面高度為5m，運(yùn)用離心泵取水則較為困難，需要運(yùn)用液壓潛水泵進(jìn)行供水。由于淮河水質(zhì)較為渾濁，岸邊土質(zhì)較為疏松，因此限制了遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的放置。

圖3 八一化工廠周邊水源情況

圖4 八一化工廠遠(yuǎn)程用水系統(tǒng)示意圖

第三種供水方法是采用室外消火栓對(duì)車輛進(jìn)行供水，火場(chǎng)附近共有11個(gè)消火栓，可以滿足部分車輛的取水需求，但由于火場(chǎng)面積較大，需水量大，僅室外消火栓的供水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決供水的需求。所以，使用室外消火栓的同時(shí)，應(yīng)選擇第一種供水方法進(jìn)行供水。

3.2 用水量的確定

結(jié)合我國(guó)消防法對(duì)工業(yè)廠區(qū)的要求和對(duì)用水量的相關(guān)規(guī)定，對(duì)于中型化工廠合成氯堿等化工品，當(dāng)發(fā)生大型火災(zāi)時(shí)，要確保消防用水量滿足40-60L/s。對(duì)于大型化工廠合成氯堿等化工產(chǎn)品，消防供水量則介于60-80L/s。八一化工廠火災(zāi)已經(jīng)對(duì)多個(gè)化工裝置造成影響，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)供水量則需要達(dá)到200L/s以上，由于遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)提供水量為10000L/min，一個(gè)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)無(wú)法滿足滅火需求，因此至少需要兩個(gè)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)同時(shí)工作。

3.3 滅火裝置的選擇

由于化工廠的特殊性，在消防滅火裝備方面應(yīng)當(dāng)選擇大功率的消防泵以及射程超過(guò)120m消防炮，還要為消防炮配備操控距離大于150m的無(wú)線操控系統(tǒng)，另外，應(yīng)當(dāng)設(shè)置2個(gè)DN150的快速出水口以及8個(gè)DN80的快速出水口，實(shí)現(xiàn)火場(chǎng)供水中車輛與車輛之間，車輛與消防炮之間的相互配合，從而達(dá)到及時(shí)供水的目的。

3.4 遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的應(yīng)用

遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在八一化工廠中的應(yīng)用如圖4所示，其中包括消防用水的取水、水帶的鋪設(shè)、消防用水的傳輸以及現(xiàn)場(chǎng)滅火裝置進(jìn)行滅火的行動(dòng)。

遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)與八一化工廠內(nèi)的消防設(shè)備及消防車聯(lián)合使用，當(dāng)八一化工廠發(fā)生火災(zāi)時(shí)，遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)開啟，通過(guò)水帶進(jìn)行水量的傳送，在八一化工廠內(nèi)設(shè)置消防水帶，調(diào)整消防炮角度以及其他消防設(shè)備，對(duì)準(zhǔn)火場(chǎng)進(jìn)行滅火。

綜上所述，遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)可將幾千米甚至幾十千米以外的水源不斷地輸送到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，并同時(shí)給多臺(tái)消防車或消防炮連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間供水，滿足火場(chǎng)大范圍、長(zhǎng)時(shí)間滅火作業(yè)。

4 結(jié)論

隨著近幾年火災(zāi)形勢(shì)愈加嚴(yán)重，火災(zāi)種類愈加復(fù)雜，供水不足已經(jīng)成為滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的難題，遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的作用也體現(xiàn)得淋漓盡致。本文研究分析了遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的工作原理和方法，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)狀并結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)提出了幾點(diǎn)建議。并以安徽省八一化工廠火災(zāi)為例，分析了遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)在化工火災(zāi)中的應(yīng)用。得出如下結(jié)論：遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)能夠有效解決在化工火災(zāi)撲救中存在的供水不足問(wèn)題。同時(shí)，消防員可將遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)與傳統(tǒng)的消防滅火裝置(如消防車、消防炮)有效地結(jié)合使用，大大提高滅火救援的效率。