摘要：水利工程在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的地位，其主要功能是防洪、灌溉、水力發(fā)電等。然而，隨著水利工程規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜性的增加，其消防安全問題日益受到關(guān)注。本文從水利工程消防設(shè)計的必要性、設(shè)計原則、關(guān)鍵技術(shù)、典型案例分析及未來發(fā)展方向等方面，系統(tǒng)探討了水利工程中的消防設(shè)計問題，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；消防電氣設(shè)計；疏散指示

引言

水利工程是以水資源為對象的重大基礎(chǔ)設(shè)施，包括水庫、大壩、渠道、泵站等多種類型。這些工程往往涉及大量設(shè)備和人員，一旦發(fā)生火災(zāi)，可能造成重大財產(chǎn)損失甚至人員傷亡。因此，在水利工程的規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)過程中，消防設(shè)計顯得尤為重要^[1]。

一、水利工程消防設(shè)計的必要性

（一）火災(zāi)風(fēng)險分析

水利工程面臨著多樣化的火災(zāi)風(fēng)險，主要源于以下幾個方面。首先，電氣設(shè)備密集帶來的風(fēng)險，如變壓器、配電柜、電纜等設(shè)備可能因線路老化、負(fù)載過重或短路引發(fā)火災(zāi)；其次，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的風(fēng)險，水泵、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備在長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能因摩擦生熱、潤滑油泄漏等原因造成火災(zāi)隱患；最后，易燃易爆物品儲存帶來的風(fēng)險，如機(jī)油、柴油等物質(zhì)的儲存和使用都需要特別警惕。此外，人為因素也不容忽視，如違規(guī)動火作業(yè)、吸煙等行為都可能引發(fā)火災(zāi)。特別是在地下廠房、狹長隧洞等特殊空間內(nèi)，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣快速積聚，極易造成人員傷亡。

（二）對水利工程的影響

火災(zāi)對水利工程的影響是多方面且深遠(yuǎn)的。首先，直接經(jīng)濟(jì)損失巨大，包括建筑物損毀、設(shè)備燒毀等有形資產(chǎn)損失；其次，火災(zāi)可能導(dǎo)致工程運(yùn)行中斷，影響灌溉、供水、發(fā)電等基本功能的正常發(fā)揮，造成連鎖反應(yīng)，影響周邊地區(qū)的生產(chǎn)生活；最后，某些關(guān)鍵設(shè)施一旦遭受火災(zāi)破壞，可能影響整個水利樞紐的安全，如控制系統(tǒng)、通信設(shè)備的損毀會削弱工程的應(yīng)急響應(yīng)能力。此外，火災(zāi)還可能造成環(huán)境污染，如有毒氣體釋放、消防廢水污染等問題。因此，作好消防設(shè)計對于保障水利工程安全運(yùn)行、維護(hù)社會公共利益具有重要意義。

二、水利工程消防設(shè)計原則

（一）以預(yù)防為主

預(yù)防為主的原則體現(xiàn)在水利工程消防設(shè)計的各個環(huán)節(jié)中，需要通過全方位的設(shè)計策略來減少火災(zāi)風(fēng)險。在空間布局方面，應(yīng)科學(xué)劃分防火分區(qū)，根據(jù)功能需求和安全等級設(shè)置防火分隔設(shè)施，如防火門、防火卷簾、防火墻等，確?；馂?zāi)發(fā)生時能夠有效控制火勢蔓延范圍，為撲救工作爭取時間。在材料選擇方面，應(yīng)優(yōu)先采用具有良好防火性能的建筑材料和裝飾材料，特別是在重要設(shè)備周圍、疏散通道、配電室等關(guān)鍵部位，必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范要求。電纜、管道等穿越防火分區(qū)處應(yīng)采用防火封堵措施，確保防火分區(qū)的完整性。在設(shè)備配置方面，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防聯(lián)動控制系統(tǒng)等預(yù)警設(shè)施的布置，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期發(fā)現(xiàn)和快速響應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，避免誤報和漏報。同時，在管理措施方面，設(shè)計時應(yīng)考慮日常檢查維護(hù)的便利性，如預(yù)留必要的操作空間、設(shè)置便于檢修的平臺等，為后期運(yùn)行管理提供良好的硬件支持。此外，預(yù)防性設(shè)計還應(yīng)包括完善的應(yīng)急疏散方案和必要的消防設(shè)施配置。疏散通道的寬度、疏散距離等應(yīng)符合規(guī)范要求，配置足夠的消防設(shè)施并確保其可靠性。通過這些綜合措施，構(gòu)建起全方位的火災(zāi)預(yù)防體系。

（二）綜合性與系統(tǒng)性

水利工程消防設(shè)計必須立足于整體性原則，通過多系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合來實(shí)現(xiàn)全面的消防安全保障。這種綜合性體現(xiàn)在建筑防火、電氣防火、消防給水、煙氣控制等多個系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計中，要求各個子系統(tǒng)既能獨(dú)立發(fā)揮作用，又能在火災(zāi)情況下形成有機(jī)整體，共同應(yīng)對火災(zāi)威脅。在具體實(shí)施中，消防水系統(tǒng)的設(shè)計要充分考慮建筑布局特點(diǎn)，科學(xué)布置室內(nèi)外消火栓，確保消防栓的覆蓋范圍滿足規(guī)范要求，并保證任何防火分區(qū)都能得到有效的消防水源保護(hù)。通風(fēng)系統(tǒng)與防排煙系統(tǒng)的設(shè)計需要統(tǒng)籌考慮，在日常運(yùn)行中保證良好的通風(fēng)效果，在火災(zāi)時能夠迅速轉(zhuǎn)換為防排煙模式，有效控制煙氣流向，為人員疏散和火災(zāi)撲救創(chuàng)造有利條件。消防控制室的設(shè)置位置要進(jìn)行充分論證，既要便于日常監(jiān)控，又要確保在發(fā)生火災(zāi)時能夠有效進(jìn)行統(tǒng)一指揮調(diào)度。此外，系統(tǒng)性還要體現(xiàn)在工程全生命周期的設(shè)計理念上，需要同時考慮施工期、運(yùn)行期和維護(hù)期的消防安全需求，確保在不同階段都能保持良好的消防安全性能。這種全周期的設(shè)計思路有助于提高消防設(shè)計的實(shí)用性和可持續(xù)性。

（三）安全與經(jīng)濟(jì)并重

在確保安全的前提下，消防設(shè)計還需考慮經(jīng)濟(jì)性。這要求在設(shè)計中合理確定防火等級、優(yōu)化消防設(shè)施配置、選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案。例如，根據(jù)不同區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險等級，采取差異化的防護(hù)措施，避免過度設(shè)計；在消防系統(tǒng)選型時，既要滿足規(guī)范要求，又要考慮投資效益；在消防水源規(guī)劃時，可結(jié)合工程自身特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)有水源，減少專門的消防水池建設(shè)。同時，經(jīng)濟(jì)性考慮還應(yīng)包括后期運(yùn)行維護(hù)成本的控制，選擇穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡便的消防設(shè)施和設(shè)備。

三、水利工程消防設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

（一）火災(zāi)探測技術(shù)

水利工程火災(zāi)探測技術(shù)是整個消防系統(tǒng)的前端，其性能直接影響火災(zāi)預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)的效果?，F(xiàn)代水利工程中普遍采用多種探測器協(xié)同工作的方式，通過不同類型探測器的優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建全方位的火災(zāi)探測網(wǎng)絡(luò)。主要探測設(shè)備包括感煙探測器、感溫探測器、火焰探測器等，每種探測器都有其特定的應(yīng)用場景和技術(shù)特點(diǎn)。

在地下廠房等封閉空間由于通風(fēng)條件受限，煙氣擴(kuò)散速度較慢，采用吸氣式感煙探測系統(tǒng)最為適合。該系統(tǒng)通過主動采樣分析，能夠在火災(zāi)發(fā)生初期及時發(fā)現(xiàn)隱患，為撲救贏得寶貴時間。在變壓器、油罐等重要設(shè)備區(qū)域，由于可能發(fā)生快速燃燒的油火，需配置紫外線或紅外線火焰探測器，這類探測器能夠通過識別特定波長的輻射，實(shí)現(xiàn)毫秒級的快速響應(yīng)。在電纜隧道等線性場所，考慮到空間狹長的特點(diǎn)，采用線型感溫火災(zāi)探測器最為經(jīng)濟(jì)有效，可實(shí)現(xiàn)全線無死角監(jiān)控。

為提高探測系統(tǒng)的可靠性，需要建立完善的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用智能算法對各類探測信號進(jìn)行綜合分析和判斷，通過多重邏輯判斷和環(huán)境因素補(bǔ)償，最大限度減少誤報和漏報。同時，系統(tǒng)還應(yīng)具備自診斷功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)和報告探測器故障，確保系統(tǒng)始終處于正常工作狀態(tài)。在系統(tǒng)設(shè)計時，必須充分考慮水利工程環(huán)境的特殊性。例如，潮濕環(huán)境下選用防水等級較高的探測器，易積塵區(qū)域采用防塵設(shè)計，溫度波動大的場所使用溫度補(bǔ)償型探測器等。探測器的安裝位置和方式也需要特別注意，要避開氣流擾動區(qū)域，并考慮日常維護(hù)的便利性。此外，探測系統(tǒng)的供電要求雙回路設(shè)計，確保在任何情況下都能持續(xù)工作。通過對這些細(xì)節(jié)的把控，最終確保探測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

（二）消防滅火系統(tǒng)

水利工程的滅火系統(tǒng)設(shè)計需要針對不同場所和保護(hù)對象的特點(diǎn)，選擇合適的滅火介質(zhì)和方式，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的滅火效果。根據(jù)水利工程各功能區(qū)域的特點(diǎn)，采用差異化的滅火策略是確保消防安全的關(guān)鍵所在。對于變壓器、配電室等電氣設(shè)備區(qū)域，由于這些區(qū)域的特殊性，不能使用常規(guī)的水系滅火設(shè)施，通常采用氣體滅火系統(tǒng)。常用的氣體滅火劑包括七氟丙烷、二氧化碳等，這些系統(tǒng)具有滅火速度快、無殘留、不導(dǎo)電等優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計時，要特別注意密閉性要求，確保氣體滅火劑的濃度能夠在較短時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計要求。同時，還要考慮設(shè)置合適的排氣裝置，保證滅火后的通風(fēng)換氣需求。

對于機(jī)械設(shè)備區(qū)域，如水輪機(jī)層、泵房等場所，可采用自動噴水滅火系統(tǒng)作為主要滅火設(shè)施。這類系統(tǒng)要根據(jù)不同區(qū)域的火災(zāi)危險等級，選擇適當(dāng)?shù)膰婎^型式和布置方式。在存在油類火災(zāi)風(fēng)險的區(qū)域，需要配置泡沫滅火設(shè)備作為補(bǔ)充，并設(shè)置相應(yīng)的泡沫儲存裝置和輸送系統(tǒng)。在電纜隧道等特殊區(qū)域，考慮到傳統(tǒng)噴水滅火系統(tǒng)可能造成較大水損，可采用細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。細(xì)水霧具有良好的冷卻和窒息效果，同時用水量小，能夠在確保滅火效果的同時，最大限度減少水損。系統(tǒng)設(shè)計時需要特別注意壓力要求和噴頭布置，確保細(xì)水霧能夠有效覆蓋保護(hù)區(qū)域。

滅火系統(tǒng)的布置必須考慮操作維護(hù)的便利性，包括控制閥門的位置、管網(wǎng)的布置、設(shè)備間的布局等。系統(tǒng)的所有組件都應(yīng)便于日常檢查和維護(hù)，確保在緊急情況下能夠快速可靠啟動。同時，要建立完善的聯(lián)動控制機(jī)制，將火災(zāi)探測、報警、滅火系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動化控制?？刂葡到y(tǒng)還應(yīng)具備手動操作功能，作為自動控制的補(bǔ)充和備份。在系統(tǒng)設(shè)計時，還需要充分考慮環(huán)境因素對滅火效果的影響，如環(huán)境溫度對氣體滅火劑的充裝量計算、通風(fēng)條件對滅火劑濃度的影響等，都需要在設(shè)計中給予充分考慮。通過合理確定系統(tǒng)參數(shù)和保護(hù)范圍，最終確保滅火系統(tǒng)能夠在火災(zāi)發(fā)生時發(fā)揮最大效能。

（三）消防供水系統(tǒng)

水利工程消防供水系統(tǒng)的設(shè)計需要確保供水可靠性和充足性。系統(tǒng)水源可采用工程自身的水資源，如上游水庫、調(diào)節(jié)池等，需要設(shè)置專用取水口和消防水泵，確保消防用水不受工程運(yùn)行水位變化的影響。供水管網(wǎng)的布置要形成環(huán)狀，提高供水可靠性，并在適當(dāng)位置設(shè)置消火栓和消防水泵接合器。對于高危場所，需要設(shè)置高位消防水箱或增壓設(shè)施。消防泵房的設(shè)置應(yīng)考慮防洪要求，確保在極端情況下仍能正常運(yùn)行。供水系統(tǒng)的壓力和流量要滿足最不利點(diǎn)的要求，并考慮多處同時用水的情況。在寒冷地區(qū)，還需采取防凍措施，確保系統(tǒng)全天候可用。系統(tǒng)設(shè)計還應(yīng)包括備用電源和備用泵的配置，形成雙路供水保障。

（四）應(yīng)急疏散與救援

水利工程的應(yīng)急疏散與救援設(shè)計必須充分考慮工程布局復(fù)雜、空間狹長等特點(diǎn)。疏散通道的設(shè)置要確保安全距離滿足規(guī)范要求，并設(shè)置明顯的疏散指示標(biāo)志和應(yīng)急照明設(shè)施。在地下廠房等場所，要特別注意防煙排煙系統(tǒng)的設(shè)計，確保疏散通道的環(huán)境安全。救援設(shè)施的配置要考慮消防車的通行條件，設(shè)置足夠的救援場地。在重要區(qū)域設(shè)置消防電梯，方便救援人員快速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場。應(yīng)急照明和通信系統(tǒng)要確保在火災(zāi)情況下仍能正常工作，支持疏散引導(dǎo)和救援指揮。對于特殊場所，如油庫、化學(xué)品庫等，要制定專門的應(yīng)急預(yù)案，配置相應(yīng)的個人防護(hù)裝備和救援器材^[2]。

四、水利工程消防設(shè)計的發(fā)展方向

（一）智能化與自動化

水利工程消防設(shè)計的智能化與自動化是未來發(fā)展的重要趨勢。通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施的在線監(jiān)測和智能管理，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)警、維護(hù)提醒等功能。采用人工智能技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)早期預(yù)警，通過大數(shù)據(jù)分析提高火災(zāi)識別的準(zhǔn)確性，減少誤報和漏報。建立智能化的消防控制中心，實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)同聯(lián)動，如與視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)的集成，提高火災(zāi)處置的效率。同時，發(fā)展基于BIM技術(shù)的消防設(shè)計和管理平臺，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施的可視化管理和優(yōu)化配置。智能化系統(tǒng)還應(yīng)具備自學(xué)習(xí)能力，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化響應(yīng)策略，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。

（二）新型滅火材料與技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，新型滅火材料和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為水利工程消防設(shè)計提供了新的選擇。環(huán)保型滅火劑的研發(fā)和應(yīng)用，如新型清潔氣體滅火劑、水基型滅火劑等，既能確保滅火效果，又能減少環(huán)境影響。納米材料在防火材料領(lǐng)域的應(yīng)用，提高了防火性能和使用壽命。新型滅火技術(shù)如超細(xì)干粉、壓縮空氣泡沫等，在特殊場所的火災(zāi)防控中發(fā)揮重要作用。同時，要注重新材料、新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果評估，建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范。在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的背景下，綠色環(huán)保的滅火材料將成為研究重點(diǎn)。

（三）綜合防災(zāi)體系

未來水利工程的消防設(shè)計將更加注重與其他防災(zāi)系統(tǒng)的整合，構(gòu)建綜合防災(zāi)體系。這包括火災(zāi)、洪水、地震等多災(zāi)種的協(xié)同防控，實(shí)現(xiàn)信息共享和聯(lián)動響應(yīng)。在設(shè)計階段，要考慮各類災(zāi)害的相互影響，如洪水對消防設(shè)施的影響、地震對消防水源的破壞等，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。建立統(tǒng)一的災(zāi)害風(fēng)險評估體系，科學(xué)確定防護(hù)等級和措施。發(fā)展應(yīng)急資源的智能調(diào)度技術(shù)，提高多災(zāi)種情況下的應(yīng)急處置能力。加強(qiáng)與周邊區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)體系的銜接，形成區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制。同時，注重防災(zāi)設(shè)施的韌性設(shè)計，提高系統(tǒng)在極端情況下的生存能力。

結(jié)語

水利工程的消防設(shè)計是保障其安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，必須綜合考慮火災(zāi)風(fēng)險、工程功能及經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)計過程中，需結(jié)合工程特點(diǎn)，合理選擇消防技術(shù)和設(shè)備，同時注重后期的運(yùn)行與維護(hù)管理。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，水利工程消防設(shè)計將朝著更加智能化、綜合化的方向發(fā)展，為水利工程的安全運(yùn)行提供更有力的保障^[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]任福田，等編著.交通工程學(xué)（第二版）[M].人民交通出版社，2008.

[2]王煒，陳學(xué)武編著.交通規(guī)劃[M].人民交通出版社，2007.

[3]莊嚴(yán)，羅輯.促進(jìn)城市交通發(fā)展、走城市交通可持續(xù)發(fā)展之路[J].交通工程通訊，2002（02）：45-47.

作者簡介：樂貴培（1987— ），男，彝族，云南鳳慶人，本科，中級職稱，研究方向：水利工程消防。