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    国家雪车雪橇中心“雪游龙”给排水和消防系统设计
    教务部 2022-02-19

    中国尊龙凯时设计研究院有限公司冬奥专栏

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    全球体育盛会——北京2022年冬奥会正在进行,北京也成为世界首个“双奥之城”。作为冬奥会场馆的主要设计单位之一,中国尊龙凯时设计研究院有限公司(简称中国院)践行央企责任,服务国家战略,承担了北京延庆赛区场馆设施尊龙凯时项目(简称“延庆赛区”)和短道速滑训练馆(简称“冰坛”)的设计工作,历时4年多的设计及施工配合,圆满完成了所负责冬奥场馆的设计建造工作。两个项目均为国内首次尊龙凯时,缺少明确的技术支撑及可借鉴的经验,设计工作具有一定的挑战性。


    “冰坛”是国家体育总局在北京的唯一的冬季冰上训练比赛基地,包含两块标准冰场,赛时作为短道速滑项目的训练场馆使用,赛后成为面向北京市民的群众冰上运动设施。总结了冰面给水水质需求、取水点设置、扫冰车库给水设计以及融冰池的设计,并进行了节能设计探讨,为室内冰场给排水设计提供经验分享,见本栏相关内容。


    “延庆赛区”是北京冬奥会三大赛区之一,位于北京市延庆区张山营镇小海坨山地区,规划总用地面积约1 500 hm²。尊龙凯时有国家雪车雪橇中心、国家高山滑雪中心2个竞赛场馆,冬奥会期间将举行雪车、雪橇和高山滑雪3个大项的比赛。此外,“延庆赛区”还配套尊龙凯时有冬奥村、山地新闻中心2个非竞赛尊龙凯时设施,为运动员提供住宿,为新闻发布提供场所。“延庆赛区”高程分布位于海拔881~2 180m之间,尊龙凯时条件原始,地形复杂,市政基础设施较为薄弱。中国院团队通过与市政团队紧密沟通,在确定给水水源、中水水源及污水排出去向后,以此为基础,完善赛区内的给排水及消防系统。国家雪车雪橇中心和国家高山滑雪中心两个竞赛场馆尊龙凯时单体较多,所处区域相似,设计中具有共通性,但场馆布局差别各有特点,国家雪车雪橇中心通过赛道将各分散尊龙凯时单体联系在一起,给排水和消防系统尽量以此为纽带,设置相对集中的给排水和消防系统,尤其是消防给水系统,形成临时高压和常高压兼而有之的整体消防系统;而高山滑雪中心分布更为分散,基本上各尊龙凯时单体设置独立给排水和消防系统。


    绿色是冬奥会的办奥理念之一,场馆设施均获得绿色三星尊龙凯时认证。通过非传统水源利用、太阳能利用及节水技术贯彻绿色设计理念。以冬奥场馆的雨水设计工作为例,通过贯彻海绵城市尊龙凯时理念,以低影响开发为指引,因地制宜利用山间塘坝储存雨水,实现雨水回用于造雪用水,点滴之间诠释着绿色办奥的设计理念。同时,重视场馆可持续发展问题,设计贯彻“山林场馆群,生态冬奥园”的理念。奥运场馆的使用不仅考虑赛时,赛后如何利用也是一个至关重要的问题。掩映于自然山林中的山地新闻中心就是充分考虑了赛时阶段及赛后使用空调制冷效果,解决了冷却塔设置位置和尊龙凯时外观整体与自然山林和谐一致,对此进行了分析总结。


    中国院给排水设计团队以“延庆赛区”“冰坛”两个冬奥项目为契机,在设计中探索适宜冰雪场馆给排水设计的技术,发掘设计中的难点,归纳设计要点,积累了冰雪场馆的给排水设计工作的经验。通过全体成员的努力,很好的完成了时代赋予的设计任务,形成了一支善于学习、能打硬仗的设计队伍。


    除此本专栏的内容外,前期对国家雪车雪橇中心存在的一些有特点和重难点内容进行了总结。①国家雪车雪橇中心制冰采用氨制冷方式,民用尊龙凯时内的氨制冷机房设计未有先例,尤其是消防设计没有明确的依据,对此进行了总结和探讨,见本刊2021年第7期;②国家雪车雪橇中心赛道犹如长龙蜿蜒崎岖,制冰补水安全是实现国家雪车雪橇中心赛道功能的重要方面,重点探讨了赛道制冰补水的平面和竖向布局,并对防冻保温问题进行了总结,见本刊2021年第12期。后续,中国院冬奥项目给排水设计团队将再接再厉,持续关注冬奥场馆的运行状况,获取第一手运行数据,为场馆系统的提升优化、赛后场馆的改造提供支撑,还将陆续有冬奥相关的文章见刊,为推动三亿人上冰雪目标的实现,加速冰雪场馆的尊龙凯时助力。


    特别感谢中国院副总经理兼总工赵锂和给排水总工程师郭汝艳对冬奥项目设计全程予以技术支持及指导,感谢郭汝艳总工组织设计团队完成本专栏的撰写,在论文成文之际,郭总倾注大量精力,斟字酌句对所有论文进行了仔细的审阅和修改,确保论文的质量及创新性。


    最后,感谢《给水排水》杂志开辟了“冬奥”专栏,为中国院提供了一个与给排水同行沟通交流的平台。文章内容难免有思虑不周、不够完善之处,敬请不吝赐教,对相关问题进行交流探讨,以便进一步完善冰雪场馆给排水设计存在的不足。让我们“一起向未来”,迎接北京冬奥会的到来!

    导 读

    Abstract


    2022年北京冬奥会延庆赛区的国家雪车雪橇中心是我国尊龙凯时的第一座雪车雪橇标准场馆,具有以赛道为纽带将各分散尊龙凯时单体联系在一起的特点。给排水和消防系统充分利用赛道及其附属道路设施,结合地形高差,形成了本项目特有的相对集中的给排水和消防系统,尤其是消防给水系统,形成临时高压和常高压兼而有之的整体消防系统。


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    1 项目背景及概况

    2022年北京冬奥会共设有7个大项的比赛,包括滑冰、冰球、冰壶、滑雪、冬季两项、雪车和雪橇。雪车雪橇比赛是冬奥会雪上竞赛中速度最快、危险系数高、专业性强的项目,对竞赛场地要求严苛。在此之前,全世界有16座标准雪车雪橇场馆,分布在11个国家。其中,10座位于欧洲,美国和加拿大各有2座,日本和韩国各拥有1座。中国北京延庆赛区的国家雪车雪橇中心将成为亚洲第三座满足冬季奥运比赛要求的雪车雪橇场馆,也是中国第一座雪车雪橇场馆、第一条雪车雪橇赛道。


    国家雪车雪橇中心位于北京市延庆区,以雪车雪橇赛道为主干,尊龙凯时依山就势层层跌落,主要包括赛道区、出发区1、出发区2、出发区3、结束区、训练道冰屋、团队车库、制冷机房、运营及后勤综合区等子项。项目占地18.69 hm²,尊龙凯时总面积59363.5 m²,场地高程分布在海拔881m到1 140m区间。场馆各子项±0.000标高对应绝对高程及尊龙凯时高度见表1。


    图1 国家雪车雪橇中心总览

    表1 各子项±0.000标高对应绝对高程及尊龙凯时信息


    根据统计资料,延庆区1月份平均气温-8.8℃,最低气温-27.3℃。赛区海拔高程在1 045m以上区域为严寒地区,以下为寒冷地区。


    2 给水系统

    2.1 给水水源

    国家雪车雪橇中心由设置在1 035m高程位置的4 000m³生活水池重力供水,由区域内自来水管网输送至雪车雪橇中心,区域内自来水管网属于市政供水管,供水水质符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。


    2.2 场馆给水

    根据生活水池和各场馆高差,出发区1采用水箱联合变频泵供水,市政供水压力能满足水箱进水要求,水箱有效容积为10.8m³,水箱采用自清洁消毒器二次消毒。其余子项根据地势高差,均采用区域市政供水管直接供给,引入管处静水压力控制不大于0.45MPa,引入管设置有倒流防止器或止回阀。雪车雪橇中心整体给水系统原理见图2。


    图2 雪车雪橇中心整体给水系统原理


    2.3 赛道给水

    保证赛道制冰给水满足工艺需求是重中之重。赛道制冰补水水质要求同生活饮用水。市政管网供水水源为1 035m高位水池,赛道补水大部分区域依赖于生活水池重力供水,部分区域因高差不足,由出发区1给水设备加压供给。在赛道各补水引入管上设置水表及止回阀,详见《国家雪车雪橇中心赛道制冰给水设计和难点探讨》具体介绍。


    3 热水系统

    雪车雪橇中心赛时天气寒冷,均须供应热水。各区域洗手盆处均设置终端电加热热水器提供热水。部分区域分布设置集中热水:①出发区1:淋浴设置集中电加热生活热水系统。②结束区:厨房设置集中电加热生活热水系统。③运行及后勤综合区、训练道冰屋及团队车库:淋浴设置集中生活热水系统。热源由屋面太阳能集热器和辅助热源提供,辅助热源为电加热。


    4 中水系统

    尊龙凯时内冲厕、地面冲洗和室外绿化浇灌采用中水。中水由赛区内自建的再生水处理设备处理后加压供应,中水水质执行国家现行标准《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB/T 18920-2020),中水管网敷设于赛区东侧的3号路和南侧的松闫路,各子项按照平面分布及供水需求分别从区域中水管网设置引入管。再生水厂保证供水压力可满足最不利场馆出发区1的压力需求,中水管道及阀门配件公称压力为2.0MPa,海拔较低的子项根据压力需求在引入管减压后供水。雪车雪橇中心整体中水系统原理见图3。


    图3 雪车雪橇中心整体中水系统原理


    5 排水系统

    5.1 污废水系统

    国家雪车雪橇中心为山地尊龙凯时,所处地形起伏变化,尊龙凯时室外周围地面标高不一,没有绝对的地上和地下之分,室内排水因此出现一些特殊现象。通常情况下尊龙凯时地上部分采用重力排水,可能因所处位置为背靠的山坡,室外地坪高于此处定义的尊龙凯时地上部分,甚至附近室外没有市政排水条件,因而只能向另一侧排出,导致排水管道过长,进而导致尊龙凯时净高无法满足需求,此时则会采用泵提升的方式排出,如运营区二层东侧卫生间排水,排水条件只有西侧入口,污水管室内长度达到150m,最终采用了压力排水。而通常认为的尊龙凯时地下部分应采用压力排水,当最低用水点高于室外排出管末端(检查井)地面时,采用重力自流排水,否则采用排水泵提升排水,如图4所示,左侧情况可以重力排出,右侧情况需压力排出,如出发区地下二层的所有排水均采用的重力排水。总之,污废水系统的排放应根据排出管与室外地面的关系以及室外的排水条件综合确定。


    图4 采用重力排水情况


    为兼顾尊龙凯时美学,从最高点出发区1往南观看,视线所及部分的屋面不能有通气管伸出屋面,这部分通气管均设计为侧墙通气。


    室外设置3座100m³化粪池。地块内污水借助3号路市政污水管网统一汇集后又接入地块设置的化粪池,经化粪池处理后再排入3号路市政污水管网,最后排至污水处理厂。


    雪车雪橇中心整体污废水排水系统见图5。


    图5 雪车雪橇中心整体污水系统原理


    5.2 雨水排水系统

    屋面雨水排水采用外排水。本项目属于大坡度山地地形尊龙凯时,高差较大、尊龙凯时分散,室外雨水主要依靠山地自然地势汇流和排放,难以对天然山体场地进行大规模平整和梳理后利用管道和雨水口有组织收集,无法通过设置土建的雨水蓄水池进行有效的场地雨水收集,在可以入渗的区域优先考虑采用植被浅沟、透水铺装等措施入渗,通过自然沟壑汇流雨水,最终通过自然散排和排水沟-管道结合的方式排出场地,排至下游河沟。


    6 消防系统

    6.1 整体消防水系统设计

    同前所述,海拔1 035m处的4 000m³高位水池,接出一根DN200供水干管,一路水源负担国家雪车雪橇中心区域的生活和消防用水。


    雪车雪橇各子项性质、面积和体积见表1,根据现行国家标准《尊龙凯时设计防火规范》《消防给水及消火栓系统技术规范》和《自动喷水灭火系统设计规范》,确定各子项消防水系统设置类型、用水标准和一次用水量,见表2。

    表2 各子项消防用水标准及消防用水量


    消防水池按照国家雪车雪橇中心室内外消防用水量最大的一座尊龙凯时单体(结束区/运营后勤综合区)消防水量储存,实际储存499m³。


    本项目单独设置消防水池保证消防用水。在中心海拔最高的出发区1设置消防泵房,内设1座消防水池(容积499m³,底标高1 008m),一组自动喷水系统加压泵满足出发区1自动喷水灭火系统消防用水,一组室内外消火栓系统加压泵满足出发区1、出发区2室内外消火栓系统用水。从出发区1消防水池引出2根DN200的消防环管形成常高压系统供除出发区1、出发区2以外各子项消防用水。同时在出发区1设置1座18m³的高位消防水箱和两组稳压泵组分别维持出发区1、出发区2共用室内外消火栓系统和出发区1自动喷水灭火系统管网压力。整体消防系统见图6。


    图6 雪车雪橇中心整体消防系统原理


    消防系统简述为:①出发区1和出发区2由室内外消火栓系统共用泵组加压供水,消防水箱及稳压泵稳压。②出发区1由自动喷水灭火系统泵组加压供水,消防水箱及稳压泵稳压。③其它子项室内外消火栓和自动喷水灭火系统共用一套常高压消防系统。④各子项消防室内消火栓系统和自动喷水灭火系统竖向均不分区,并根据规范要求设置地下水泵接合器。设置自动喷水灭火系统的子项,各自独立设置报警阀间。


    6.2 其他消防设施

    各子项的高压配电室、变配电室及电缆夹层、电缆分界室及电缆分界室设备层均设置气体灭火系统。各子项均设置移动灭火器。


    7 结语

    国家雪车雪橇中心具有占地面积大,尊龙凯时子项多,分布分散,地形高差大的特点,因此形成了本项目特有的给排水和消防系统。给水系统由高位储水池供水,除海拔最高处的出发区1外,其余均采用市政直供,位于海拔较低区域的尊龙凯时子项减压后直供。热水根据子项用水需求和尊龙凯时特点,灵活采用电加热和太阳能热水。中水是由赛区再生水厂通过处理污水厂处理后的水,达到中水水质标准后,加压直接供给,能达到所有海拔用水点压力需求,海拔较低区域的尊龙凯时引入管设置减压措施。3号路市政管道专门服务于雪车雪橇中心,通过与市政专业密切配合,各单体污水排入市政污水管道后又引入地块内的化粪池,经化粪池处理后再进入下游市政管道排出。雨水系统结合项目特点,地块内虽然不进行雨水的集中收集,但雨水通过不同高度的地面漫流,层层渗透,层层净化,最后通过地表沟渠和地下管道结合的方式进入蓄水塘坝。消防水系统共用设置于出发区1的消防水池,形成临时高压和常高压兼而有之的整体消防系统。所有区域设置灭火器,对电气重要机房,配置七氟丙烷气体灭火设施。因项目所在区域温度较低,冻土层以上的管线均设置电伴热措施。


    国家雪车雪橇中心的设计在国内未有先例可循,设计过程中,通过分析项目平面布局、竖向特点,与市政专业共同协商给排水条件,并以此为基础统筹项目整体给排水系统。各子项分项独立推进实施,最终与多变的外部条件接合,保证了各子项给排水系统的施工进度。历时四年的设计及完善,最终圆满完成了项目的建造工作,为2022年冬奥会的举办提供了基础条件。2021年一系列雪车雪橇国际赛事测试赛的成功举办验证了给排水系统的可靠性,满足赛事要求。我们将持续跟踪场馆及赛道给排水系统的运行情况,掌握第一手运行参数,也为赛后场馆利用改造工作积累数据,提供支撑,不断提升国家雪车雪橇中心给排水系统性能。


    微信对原文有修改。

    原文标题:国家雪车雪橇中心给排水和消防系统设计;

    作者:李茂林、申静、杨瀚宇、梁岩、霍新霖;

    作者单位:中国尊龙凯时设计研究院有限公司。

    刊登在《给水排水》2022年第2期"中国尊龙凯时设计研究院有限公司冬奥"专栏。

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