城市綠地的噴灌設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

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簡(jiǎn)介： 從園林角度出發(fā)，介紹城市綠地噴灌系統(tǒng)的組成，噴頭種類和應(yīng)用范圍。根據(jù)綠地灌水量，灌水周期，噴頭布置形式以及噴灌管道水力計(jì)算進(jìn)行的設(shè)計(jì)步驟，并由此確定綠地的噴灌制度。從而達(dá)到節(jié)水灌溉目的并能形成良好的景觀效果。
關(guān)鍵字：噴灌 灌水量 噴灌制度 允許首尾噴頭壓力差

隨著我國(guó)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，城市綠地也更多的出現(xiàn)在我們的生活中。城市綠地可以有效的凈化空氣、吸滯粉塵、調(diào)節(jié)和改善小氣候和美化環(huán)境的作用。相對(duì)來(lái)說(shuō)，城市綠地具有喬灌結(jié)合、功能健全、種群穩(wěn)定的特點(diǎn)。因此，合理的綠地噴灌設(shè)計(jì)是成功的城市景觀的重要因素。

1  噴灌系統(tǒng)的定義

噴灌是將灌溉水通過(guò)由噴灌設(shè)備組成的噴灌系統(tǒng)或噴灌機(jī)組，形成具有一定壓力的水，由噴頭噴射到空中，形成細(xì)小的水滴，均勻的噴灑到土壤表面，為植物正常生長(zhǎng)提供必要水分的一種先進(jìn)灌水方法。與傳統(tǒng)的地面灌水方法相比，噴灌具有節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。噴灌的總體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地形、土壤、氣象、水文、植物配置條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

2  噴灌系統(tǒng)的組成

2.1 水源：一般多用城市供水系統(tǒng)作為噴灌水源，另外，井泉、湖泊、水庫(kù)、河流也可作為水源。在綠地的整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，水源應(yīng)有可靠的供水保證。同時(shí)，水源水質(zhì)應(yīng)滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 首部樞紐：其作用是從水源取水，并對(duì)水進(jìn)行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動(dòng)力設(shè)備、水泵、過(guò)濾器、加藥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表，以及控制設(shè)備，如自動(dòng)灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部樞紐設(shè)備的多少，可視系統(tǒng)類型、水源條件及用戶要求有所增減。當(dāng)城市供水系統(tǒng)的壓力滿足不了噴灌工作壓力的要求時(shí)，應(yīng)建專用水泵站或加壓水泵室。

2.3 管網(wǎng)：其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的綠地區(qū)域。由不同管徑的管道組成，如干管、支管、毛管等，通過(guò)各種相應(yīng)的管件、閥門等設(shè)備將各級(jí)管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)。噴灌常用的塑料管有硬聚氯乙烯管（PVC-U）、聚乙烯（PE）管等。應(yīng)根據(jù)需要在管網(wǎng)中安裝必要的安全裝置，如進(jìn)排氣閥、限壓閥、泄水閥等。

2.4 噴頭：噴頭用于將水分散成水滴，如同降雨一般比較均勻地噴灑在綠地區(qū)域。噴頭是噴灌系統(tǒng)中最重要的部件，噴頭的質(zhì)量與性能不僅直接影響到噴灌系統(tǒng)的噴灌強(qiáng)度、均勻度和水滴打擊強(qiáng)度等技術(shù)要素，同時(shí)也影響系統(tǒng)的工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。故應(yīng)根據(jù)植物配置和土壤性質(zhì)的不同選擇不同的噴頭。

根據(jù)噴頭適用對(duì)象不同，園林噴灌噴頭分類見表-1：

表-1  園林噴灌噴頭分類

噴頭名稱

適用對(duì)象

特點(diǎn)

微噴頭

花園、溫室及屋頂綠地

全圓或扇形噴灑，噴灑雨滴大小均勻；霧化效果好，有降溫加濕作用

地埋式噴頭

公園灌溉、公共綠地灌溉或運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪

噴射仰角角度可調(diào)；全圓或按所需角度噴灑；水型均勻，不易形成地表徑流；可更換噴嘴，易于清洗及保養(yǎng)

搖臂噴頭

較大面積草坪及灌木

耐磨、不銹、性能穩(wěn)定；有良好的抗風(fēng)能力及防沙特性；工作壓力在0.15MPa時(shí)即可正常運(yùn)行

噴槍

農(nóng)田、大面積草坪、森林綠地的噴灌。

射程遠(yuǎn)、霧化效果好、不易堵塞

3  噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

3.1 綠地設(shè)計(jì)灌水量的確定

綠地設(shè)計(jì)灌水量可按下式計(jì)算

    （1）

其中：

：綠地設(shè)計(jì)灌水量 （） ：土壤容量 （）

：計(jì)劃濕潤(rùn)層深度  （mm）：適宜土壤含水量上限，下限（重量百分比） ：噴灌水的有效利用系數(shù) 一般取（0.7-0.9）

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)資料缺乏的情況下，也可參照表-2中所列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取

表-2   綠地灌水量估算表

氣象條件

濕  冷

干  冷

濕  暖

干  暖

濕  熱

干  熱

日需水量(mm)

2.5-3.8

3.8-5.0

3.8-5.0

5.0-6.4

5.0-7.6

7.6-11.4

注：表中“冷”指仲夏最高氣溫低于21℃；“暖”指仲夏最高氣溫21℃-32℃；“熱”指仲夏最高氣溫高于32℃；“濕”指仲夏平均濕度大于50%；“干”指仲夏平均濕度低于50%。

3.2 土壤允許噴灌強(qiáng)度的校核

土壤的允許噴灌強(qiáng)度是影響選型的主要因素。土壤的允許噴灌強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在地面上的水深。噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度不得大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度。不同質(zhì)地土壤允許噴灌強(qiáng)度可按表-3確定：

表-3   土壤允許噴灌強(qiáng)度表⑴

土壤類別

允許噴灌強(qiáng)度（mm/h）

土壤類別

允許噴灌強(qiáng)度（mm/h）

砂土

20

壤粘土

10

砂壤土

15

粘土

8

壤土

12

當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?%時(shí)，允許噴灌強(qiáng)度可按表-4確定：

表-4   土壤允許噴灌強(qiáng)度表⑵

地面坡度（%）

允許噴灌強(qiáng)度降低（%）

地面坡度（%）

允許噴灌強(qiáng)度降低（%）

5-8

20

13-20

60

9-12

40

＞20

75

3.3 綠地灌水周期的確定

    （2）

：綠地灌水周期

：日需水量，mm/d，取灌水臨界期的平均日需水量

其中噴灌水的有效利用系數(shù)可根據(jù)風(fēng)速條件選取：

風(fēng)速低于3.4m/s   =0.8-0.9

風(fēng)速為3.4~5.4m/s =0.7-0.8

3.4 噴灌噴頭的布置

噴頭的布置主要包括組合形式、噴頭間距等，它合的理與否，直接關(guān)系到噴灌效果。

① 噴頭的組合形式主要有矩形、菱形等形式，矩形組合適用于地形規(guī)則、平整的綠地，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易布置，但抗風(fēng)能力差；菱形組合適用于地形不規(guī)則、起伏較大的綠地。這種形式抗風(fēng)能力強(qiáng)，噴灑均勻度高，而且噴頭數(shù)量較少，節(jié)省投資。但由于各支路水量不均，計(jì)算較為煩瑣。

 
           （1）矩形組合                                  （2）菱形組合

② 噴頭組合間距見表-5：

表-3   噴頭組合間距

設(shè) 計(jì) 風(fēng) 速  （m/s）

組合間距

垂直風(fēng)向

平行風(fēng)向

0.3-1.6

R

1.3R

1.6-3.4

（1.0-0.8）R

（1.3-1.1）R

3.4-5.4

（0.8-0.6）R

（1.1-1.0）R

注：⑴表中R指噴頭射程 ⑵風(fēng)向多變時(shí)采用垂直風(fēng)向欄內(nèi)數(shù)據(jù)。

3.5 建立噴灌制度

噴灌系統(tǒng)的工作制度可分為續(xù)灌和輪灌。續(xù)灌是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有管道同時(shí)供水，其優(yōu)點(diǎn)是灌水及時(shí)，運(yùn)行時(shí)間短便于管理；缺點(diǎn)是干管管徑大，造價(jià)高，設(shè)備利用率低。故該工作制度僅適用于綠地植物配置單一且面積較小的情況。輪灌是將各個(gè)支管系統(tǒng)分為若干組，每組包括一個(gè)或者多個(gè)閥門，噴灌時(shí)通過(guò)干管向各個(gè)支管輪流配水。

3.6 管道的水力計(jì)算

完成上述工作后，即可計(jì)算各級(jí)管道的流量和水力計(jì)算。

① 確定支管管徑

支管管徑根據(jù)支管進(jìn)口流量（）、支管長(zhǎng)度（L）多孔系數(shù)（F）

以及允許首尾噴頭壓力變差（），用下列公式反求：

   （3）

：多口系數(shù) ：支管長(zhǎng)度（m）

：首位壓力差 ：管徑指數(shù)

：流量指數(shù)  ：流量（） ：摩阻系數(shù)

其中：首位壓力差：  ：噴頭工作壓力（）

多口系數(shù)：   （4） 

：孔口數(shù)  ：多孔支管首孔位置系數(shù)（支管入口至第一個(gè)孔口的距離與孔口間距之比）

② 確定主管管徑

主管管徑可由噴灌制度中最多開啟噴頭數(shù)量的水量來(lái)確定，初定管徑可參考表-6所列數(shù)值選取

表-6   主管管徑選取表

道流量（）

管徑（mm）

20

63或75

30

75或90

40

90或110

50

110或125

60

125或160

主管沿程水頭損失對(duì)于PVC管，可按以下公式計(jì)算：

   （5）

：沿程水頭損失（）   ：管道長(zhǎng)度  （m）

：流量 （） d：管道內(nèi)徑

③ 管道的局部水頭損失，可按下式計(jì)算：

  （6）

：局部水頭損失（）   ：局部阻力系數(shù)

： 管道流速  （m/s）  ：重力加速度 （）

在實(shí)際工程中，管道的局部水頭損失一般取沿程水頭損失的10%-15%做為局部水頭損失估算。

3.7 水泵的選擇

根據(jù)以上計(jì)算流量和揚(yáng)程，即可確定水泵型號(hào)。

水泵水量：   （7）

水泵揚(yáng)程：  （8）

：同時(shí)工作噴頭數(shù)   ：?jiǎn)?label class="lb" onclick="g('噴頭');">噴頭流量

：水泵出水口至最不利噴頭間管道沿程水頭損失之和 （）

：噴頭設(shè)計(jì)工作壓力（）

：水泵出水口至最不利噴頭間局部水頭損失之和（）

：水泵出水口中心線至最不利噴頭高差  ( m )

4  結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)合理的噴灌系統(tǒng)在滿足需水要求的同時(shí)，可以滿足景觀和環(huán)境效果。精心設(shè)計(jì)的噴灌系統(tǒng)，通過(guò)正確選擇噴頭和進(jìn)行噴點(diǎn)的布置，不僅滿足綠地需水，而且在灌水時(shí)可以形成水動(dòng)景觀效果，提高草坪利用率和觀賞價(jià)值。

  參考文獻(xiàn)

[1]  ISBN 7-5038-1513-2  孟兆禎等 《園林工程》  2000年9月第三版  中國(guó)林業(yè)出版社 1996年  95-104頁(yè)

[2]  ISBN 7-5074-1191-5  梁伊任（主編）  《園林建設(shè)工程》2000年1月第一版

中國(guó)城市出版社 2000年  1627-1667頁(yè)

[3]  ISBN 7-80167-008-6  趙世偉（主編）  《園林工程景觀設(shè)計(jì)》 2000年9月第一版  中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社   2000年   545-547頁(yè)