城市綠地的噴灌設計簡介

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簡介： 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算進行的設計步驟，并由此確定綠地的噴灌制度。從而達到節(jié)水灌溉目的并能形成良好的景觀效果。
關鍵字：噴灌 灌水量 噴灌制度 允許首尾噴頭壓力差

隨著我國城市建設的飛速發(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、調節(jié)和改善小氣候和美化環(huán)境的作用。相對來說，城市綠地具有喬灌結合、功能健全、種群穩(wěn)定的特點。因此，合理的綠地噴灌設計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由噴灌設備組成的噴灌系統(tǒng)或噴灌機組，形成具有一定壓力的水，由噴頭噴射到空中，形成細小的水滴，均勻的噴灑到土壤表面，為植物正常生長提供必要水分的一種先進灌水方法。與傳統(tǒng)的地面灌水方法相比，噴灌具有節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質量高等優(yōu)點。噴灌的總體設計應根據(jù)地形、土壤、氣象、水文、植物配置條件，通過技術經濟比較確定。

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、河流也可作為水源。在綠地的整個生長季節(jié)，水源應有可靠的供水保證。同時，水源水質應滿足灌溉水質標準的要求。

2.2 首部樞紐：其作用是從水源取水，并對水進行加壓、水質處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動力設備、水泵、過濾器、加藥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表，以及控制設備，如自動灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部樞紐設備的多少，可視系統(tǒng)類型、水源條件及用戶要求有所增減。當城市供水系統(tǒng)的壓力滿足不了噴灌工作壓力的要求時，應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，通過各種相應的管件、閥門等設備將各級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。應根據(jù)需要在管網(wǎng)中安裝必要的安全裝置，如進排氣閥、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，噴頭的質量與性能不僅直接影響到噴灌系統(tǒng)的噴灌強度、均勻度和水滴打擊強度等技術要素，同時也影響系統(tǒng)的工程造價和運行費用。故應根據(jù)植物配置和土壤性質的不同選擇不同的噴頭。

根據(jù)噴頭適用對象不同，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

適用對象

特點

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、公共綠地灌溉或運動場草坪

噴射仰角角度可調；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；有良好的抗風能力及防沙特性；工作壓力在0.15MPa時即可正常運行

噴槍

農田、大面積草坪、森林綠地的噴灌。

射程遠、霧化效果好、不易堵塞

3  噴灌系統(tǒng)的設計步驟

3.1 綠地設計灌水量的確定

綠地設計灌水量可按下式計算

    （1）

其中：

：綠地設計灌水量 （） ：土壤容量 （）

：計劃濕潤層深度  （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）

當現(xiàn)場資料缺乏的情況下，也可參照表-2中所列經驗數(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 土壤允許噴灌強度的校核

土壤的允許噴灌強度是影響選型的主要因素。土壤的允許噴灌強度是指單位時間內噴灑在地面上的水深。噴灌系統(tǒng)的設計噴灌強度不得大于土壤的允許噴灌強度。不同質地土壤允許噴灌強度可按表-3確定：

表-3   土壤允許噴灌強度表⑴

土壤類別

允許噴灌強度（mm/h）

土壤類別

允許噴灌強度（mm/h）

砂土

20

壤粘土

10

砂壤土

15

粘土

8

壤土

12

當?shù)孛嫫露却笥?%時，允許噴灌強度可按表-4確定：

表-4   土壤允許噴灌強度表⑵

地面坡度（%）

允許噴灌強度降低（%）

地面坡度（%）

允許噴灌強度降低（%）

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)風速條件選取：

風速低于3.4m/s   =0.8-0.9

風速為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)點是設計簡單，容易布置，但抗風能力差；菱形組合適用于地形不規(guī)則、起伏較大的綠地。這種形式抗風能力強，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 計 風 速  （m/s）

組合間距

垂直風向

平行風向

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風向多變時采用垂直風向欄內數(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)灌是對系統(tǒng)內所有管道同時供水，其優(yōu)點是灌水及時，運行時間短便于管理；缺點是干管管徑大，造價高，設備利用率低。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。輪灌是將各個支管系統(tǒng)分為若干組，每組包括一個或者多個閥門，噴灌時通過干管向各個支管輪流配水。

3.6 管道的水力計算

完成上述工作后，即可計算各級管道的流量和水力計算。

① 確定支管管徑

支管管徑根據(jù)支管進口流量（）、支管長度（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于PVC管，可按以下公式計算：

   （5）

：沿程水頭損失（）   ：管道長度  （m）

：流量 （） d：管道內徑

③ 管道的局部水頭損失，可按下式計算：

  （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)以上計算流量和揚程，即可確定水泵型號。

水泵水量：   （7）

水泵揚程：  （8）

：同時工作噴頭數(shù)   ：單噴頭流量

：水泵出水口至最不利噴頭間管道沿程水頭損失之和 （）

：噴頭設計工作壓力（）

：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  結束語

設計合理的噴灌系統(tǒng)在滿足需水要求的同時，可以滿足景觀和環(huán)境效果。精心設計的噴灌系統(tǒng)，通過正確選擇噴頭和進行噴點的布置，不僅滿足綠地需水，而且在灌水時可以形成水動景觀效果，提高草坪利用率和觀賞價值。

  參考文獻

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

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

中國城市出版社 2000年  1627-1667頁

[3]  ISBN 7-80167-008-6  趙世偉（主編）  《園林工程景觀設計》 2000年9月第一版  中國農業(yè)科技出版社   2000年   545-547頁