古建筑 歷史文化街區水消防技術應用探索

鄭 強

（福建省建科院施工圖審查有限公司，福建 福州 350003）

我國擁有五千年悠久歷史，在這片古老而神奇的土地上各民族創造了輝煌的文明和燦爛的文化，古建筑、歷史文化街區（村落）是不可再生的民族文化瑰寶，是社會文明和民族精神的物化載體。古建筑除了部分列入文保單位，其余未公布為文物保護單位，也未登記為不可移動文物的居住、公共、工業、農業等各類建筑物、構筑物，可以確定為歷史建筑。文保建筑與歷史建筑并沒有明確的界限，今天的歷史建筑，明天可能會變成市保、省保或國保建筑，為便于讀者理解，文章將文保建筑與歷史建筑并稱為“古建筑”。近些年隨著綜合國力的提高，城市建設如火如荼地進行，在經濟利益的驅動下，對古建筑、歷史文化街區（村落）的保護工作造成了巨大壓力，為貫徹“保護為主，搶救第一，合理利用，加強管理”的工作方針，需不斷完善保護政策以及財政投入。古建筑耐火等級低，木墻、木柱、木梁決定了它們的易燃特性，古建筑火災類型主要為A類，少量存在B類、F類、E類，隨著用電的普及，E類火災也日漸增多，水作為火的克星，資源豐富，取用方便，應用最廣，水消防技術在古、今建筑消防保護中都有著不可或缺的重要地位。

1 古代水消防技術的應用

1.1 古代“水消防系統”的組成

古人利用有限的科學技術和材料組建的一套“水消防系統”，用于滅火或預防火災，其構成較為復雜，通常由消防水源、消防設備（含消防器械、蓄水容器、輸水管道等）構成。

1.2 消防水源

古代消防水源：①河水、湖泊都是常見的天然水源，古代攻城戰役多采用火攻，護城河除了保護城池，河水也可作為消防水源，用于戰后撲滅城內的火災；②除了天然水源，人工開鑿的水井、池塘也常作為消防水源，古人在城內挖井，取井水作為消防水源，墨子《備城門》篇中“百步一井，井十甕”，就是說，滅火必須在城內打井，每隔一百步要設置一口水井，井旁邊要準備好十只儲水的瓦罐，井水作為消防水源常年不凍、不枯，優于天然水源，福建傳統民居——閩北的土庫、閩西的土樓內都有古井發現；③干旱地區、大型建筑群、高山建筑，受環境所限無天然水源或開鑿水源可利用，建筑內備有蓄水容器用于火災時滅火，如成都青羊宮的太平缸、故宮的門海等。

1.3 消防設備

古代先民有大智慧，發明了各種消防設備，如輸水管道有陶管、竹管、木管等；消防器械有唧筒、水龍（水銃）、汲桶、水囊、水袋、麻搭等，此處不做詳述。

1.4 古代水消防技術

古代水消防技術盡顯華夏智慧，目前部分歷史建筑、街區（村落）還在應用，其中以黟縣宏村、寧波天一閣最為典型。

以宏村水圳（水系古名稱）為例，宏村位于安徽黟縣，是具有900年歷史的古村落，具有完善的水系規劃（圖1），由西溪石竭壩引水入村，水系總長超1 200 m，由寬度0. 3～0.6 m，深度0.4～0.8 m的溪流繞過家家戶戶，最終匯入村落南側的南湖，水圳除了提供生活用水、灌溉用水，還起到防洪排澇、消防滅火的作用。宏村的水圳可看成一套較為完整的“室外消防系統”，西溪作為消防水源，由西北側水壩引入，村落中間的月沼池類似于消防水池，蓄存生活、消防用水，繞村溪流相當于生活、消防合用管道，水圳對保護村落的消防安全起著重要的作用。

圖1 宏村水系（水圳）圖

2 現代水消防技術的應用

以近些年參與兩個項目為例，介紹現代水消防技術在古建及歷史街修繕、改造中的應用。

2.1 華安縣昇平土樓活化利用工程

華安縣昇平土樓建成于1601年（明萬歷二十九年），外墻全部采用花崗巖條石砌筑，是閩南地區唯一采用花崗巖外墻的圓樓，由于石砌外墻較為穩固，目前保留完整，內部為木構與夯土房屋，大半已坍塌，現場情況見圖2，為活化利用原建筑，在歷史建筑原肌理下進行局部新建補齊，新建部分為下圖2斜線填充陰影區域，未坍塌部分進行保留修復，改造后作為寨河村歷史文化產業展館，功能為辦公、曲藝文化宣傳、游客接待、農產品展覽等。

圖2 昇平土樓現狀俯視圖

該樓新建(補齊)部分屬木結構建筑，耐火等級為4級,功能為曲藝科普館、曲藝故事館，其中新建部分的面積為302.74 m2，修繕部分的面積為1 251.58 m2，建筑總體積為4 224.64 m3，根據現行規范進行室內、外水消防設計，建筑體積3 000 m3＜V≤5 000 m3，本工程設置室內消防卷盤系統、室外消防系統。

室內消防卷盤系統采用自救式消防軟管卷盤箱（型號為SG24AZ），箱內配有JPS1.0-19軟管卷盤一套、直徑Ф6直流噴霧噴槍一支，卷盤給水接自室外消防系統。

室外消防系統設計用水量為20 L/S，火災延時為2 h，室外消防用水量為144 m3，室外新建消防泵房、消防水池，消防水池有效儲水容積為144 m3，消防環管采用臨時高壓系統，配置兩臺消防主泵、一套氣壓罐設備，為保證運行安全，其中一臺主泵采用柴油機消防泵。

2.2 船政文化馬尾造船廠片區保護建設工程

福州馬尾有著150余年近代船政史，馬尾造船廠舊址位于福州市馬尾區江濱東大道以西，福順新村以南，閩江以東，廠區內遺存諸多歷史建筑，一期修繕、活化利用為6棟歷史建筑，含鐵脅廠、綜合倉庫、機修車間、起運車間、甲居裝課保障組、78號樓。馬尾造船廠片區保護建設工程（一期）總建筑面積為19 897.38 m2，地上建筑面積為19 263.15 m2，地下室建筑面積為634.23 m2，地下室主要為新建消防水池、泵房，本著“修舊如舊”原則，對6棟不同時期的歷史建筑進行水消防設計，包括室外消防系統、室內消防系統、噴淋系統、高空射流滅火系統。

該項目以鐵脅廠為例，鐵脅廠建于光緒二年(1876年)，原為馬尾造船廠的鑄造車間，本次修繕、活化后功能為船政歷史展覽館，建筑屬性為多層展廳，按三級耐火等級進行水消防設計，設有室外消防系統、室內消防系統、射流滅火系統（圖3）、噴淋系統。

圖3 射流滅火裝置

鐵脅廠建筑體積20 000 m3＜V≤25 000 m3，室外消防設計用水量30 L/s，室內消防設計用水量10 L/s，火災延時2 h,射流滅火（噴淋）系統設計用水量為45 L/S，火災持續時間1 h,消防用水量為450 m3，地下消防水池有效儲水容積972 m3可滿足要求，綜合倉庫屋面設置有36 m3消防水箱，提供火災初期消防用水。

鋼屋架斜頂設置射流滅火裝置，該裝置可水平360°旋轉，垂直110°旋轉，標準工作壓力為0.6 MPa，單個裝置保護半徑為20 m,設計流量為5 L/s，配水管設置水流指示器、信號閥，一排人字斜頂設置15套，射流滅火裝置相對于噴淋可以大量減少支、吊架固定點，對百年鋼鐵屋架具有較好的保護作用。

3 應用案例的思考

3.1 消防水源問題

（1）部分古建筑、古村落群位于高山或峽谷，為保證生活、消防用水，除了引入山泉水，還應參考古人太平缸、門海做法，多儲水以備不時之需，此類古建筑若進行水消防設計，需要按規范要求計算消防用水量并儲存于消防水池，若冬季有霜凍天氣還需考慮保溫措施，避免發生火災時蓄水成冰——無法取用。

（2）部分古建筑周邊無市政水源（或市政水壓不足）也可利用水井作為消防水源，閩侯縣靈濟宮碑（第六批全國重點文物保護單位）消防工程就是因為周邊市政水壓偏低，利用御碑亭內的古井作為消防水源，抽取古井水儲存于靈濟宮三處消防水箱內以備火情使用。

3.2 用電問題

（1）部分寺廟、道觀、古塔位于深山老林，無穩定電源，新增消防工程時應考慮消防泵的備用電源，可配置柴油發電機或太陽能光伏發電系統。

（2）經調查，大多數火災都以電器、電路火災為主，部分古建筑電器、電線老化嚴重，應根據使用年限及時更換，并嚴格管理用電。

3.3 消防工程資金問題

（1）《消防法》《古建筑消防安全管理規定》《歷史文化名城名鎮名村保護條例》等一系列法律、法規頒布，各級政府應增加歷史建筑、街區（村落）消防保護工程的投入，并加強管理。

（2）消防保護工程應拓寬投資渠道，廣泛發動社會力量，加大民間資本對古建筑、歷史文化街區（村落）活化利用工程的資金的投入，確保古建筑的消防安全。

3.4 水消防設備對古建筑損害問題

（1）設備安裝過程中的損害，在安裝水消防設備過程中，如施工機械操作不當可能會損壞古建筑原有結構、裝飾；固定支、吊架鉆孔破壞原有墻、柱、板；暗埋管道時破壞原有地面；應在施工前做好預案，盡可能減小傷害。

（2）救援過程中的損害，部分古建筑，如土筑、磚砌古民居采用消火栓保護，普通消防水槍存在水壓過高，噴出的高壓水柱可能會對古建筑的墻體、梁柱等結構造成傷害，并使裝飾元素——繪畫、木雕等脫落，消火栓需改配霧化水槍，避免二次傷害，水消防設備根據建筑特征選配，考慮其影響因素。

3.5 保護工程法律、規范依據問題

（1）我國尚未出臺一部完整的古建筑、歷史文化街區（村落）保護的法律（法規），相關的規章、制度分散在多個法律文件中，沒有形成系統性和權威性。

（2）不同地區、不同部門所制定的修繕、改造標準存在差異，需逐漸統一，相關設計規范、標準仍然不足，如中國建筑標準設計研究院等單位近期修編的《歷史文化街區與歷史建筑防火標準》應盡快出版。

4 結語

隨著科技進步、材料創新，現代消防技術飛速發展，現代水消防技術可有效預防并降低火災對古建筑造成的損害，應本著嚴謹、審慎的態度對待每個修繕、改造工程，做好水消防設計、施工、管理，為保護好古建筑、歷史文化街區（村落）做出自己的貢獻。