西北地區(qū)某繞城快速路邊坡綠化噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

畝心建偉 韓猛 劉曉冬

摘要：根據(jù)該工程邊坡綠化的特點(diǎn)，選用噴灌系統(tǒng)作為綠化灌溉的方式;詳細(xì)介紹了噴灌系統(tǒng)的組成;闡明了設(shè)計(jì)方法及步驟;進(jìn)行了水源選擇、噴頭選型及布置、管網(wǎng)設(shè)計(jì)、水泵選型;提出了坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：邊坡綠化;噴灌;噴頭;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S731 ???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?????文章編號(hào)：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

該工程為交通干路，擔(dān)負(fù)著疏散城市過(guò)境交通、貨運(yùn)型交通和沿線(xiàn)居民生活性交通的重要任務(wù)。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，處處體現(xiàn)綠化設(shè)計(jì)的基本原則，根據(jù)項(xiàng)目路線(xiàn)走向及所經(jīng)區(qū)域的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境、自然條件，確定以下道路環(huán)境保護(hù)指導(dǎo)思想：（1）體現(xiàn)“安全、舒適、環(huán)?！钡牡缆肪G化及環(huán)保設(shè)計(jì)理念;（2）體現(xiàn)“因地制宜、宜樹(shù)則樹(shù)、屬地優(yōu)先”的樹(shù)種選擇原則;（3）體現(xiàn)“以人為本”、安全性與舒適性和諧統(tǒng)一的觀(guān)念，盡量減少對(duì)道路沿線(xiàn)居民的生產(chǎn)及生活影響;（4）人工建植植被群落，為因項(xiàng)目的建設(shè)而遭受破壞的生態(tài)的自然恢復(fù)創(chuàng)造良好的生態(tài)條件;（5）應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)成果（如生根、保水和病蟲(chóng)害防治等技術(shù)），提高苗木成活率、降低養(yǎng)護(hù)管理成本，保證樹(shù)木的正常生長(zhǎng)，提高道路環(huán)境保護(hù)的科技含量。（6）積極倡導(dǎo)生態(tài)文明，努力建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型道路走廊帶。豐富的綠化景觀(guān)能為旅客帶來(lái)輕松愉快的旅途體驗(yàn)，良好的道路植被也可以減輕駕駛員的疲勞，增加駕駛安全。邊坡綠化最主要的目的是穩(wěn)固邊坡土體、防止雨水沖刷，因此應(yīng)盡量利用原自然地形地貌及植被，減少對(duì)原始地貌及生態(tài)的破壞，選擇便于管養(yǎng)、容易成活并具有一定景觀(guān)效果的植物品類(lèi)。填方邊坡：坡面頂部栽植一排花灌木（連翹、丁香），其余坡面種植紫穗槐（2年實(shí)生苗），按株行距60cm×60cm;灌木間隙撒播多年生黑麥草和草地早熟禾草籽，25g/m²。適用于填方菱形骨架、填方拱形骨架、填方無(wú)骨架。挖方邊坡：框格梁護(hù)面六棱磚內(nèi)栽植灌木紫穗槐，每孔一株。無(wú)六棱磚則采用植生袋植草灌綠化。挖方邊坡坡面采用三維植被網(wǎng)噴播綠化，用量為25g/m2。草灌種子配比：紫穗槐15g+多年生黑麥草2g+草地早熟禾8g。該工程邊坡綠化面積大，種植樹(shù)種多，邊坡坡率大，灌溉管理難度大，選擇合適的灌溉系統(tǒng)是綠化首先要解決問(wèn)題。噴灌是現(xiàn)代節(jié)水灌溉的主要形式，與天然降水相接近，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物全株的灌溉，有效的減少了植物的蒸騰作用及地表的蒸發(fā)，更加有利于土壤水的保持^?[1]，節(jié)省用水量，節(jié)省人工，是邊坡綠化灌溉的最佳選擇之一。

1 噴灌系統(tǒng)組成

噴灌系統(tǒng)大致由水源、首部樞紐、輸水及配水管到及噴頭組成。

水源：噴灌系統(tǒng)的水源一般有、地表水、地下水市政管網(wǎng)供水及中水等多種形式^[2]，本項(xiàng)目水源采用市政管網(wǎng)供水。

首部樞紐：包括取水的水泵及凈化過(guò)濾設(shè)備等。

輸水及配水管網(wǎng)：由不同管徑的管道系統(tǒng)組成，負(fù)責(zé)將水輸送到相應(yīng)的灌溉區(qū)域，大多采用輕質(zhì)管材，該工程采用PE管。

噴頭：噴頭的種類(lèi)較多，有地埋式、搖臂式等，按照可噴灑的范圍可分為小射程、中射程及遠(yuǎn)射程噴頭。小射程一般為散射噴頭，不能旋轉(zhuǎn)，噴灑角度可以調(diào)整，一般用于面積較小的綠地噴灌，中射程噴頭大多數(shù)可以旋轉(zhuǎn)，一般用于面積較大的綠地噴灌。

2 噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1水源

該工程道路中央綠化帶下埋設(shè)DN200市政給水管道，根據(jù)邊坡綠化面積預(yù)留邊坡綠化給水管供給邊坡綠化噴灌用水。

2.2噴頭的選型與布置

噴頭的選擇，需要考慮噴頭的壓力要求、射程、土壤的允許噴灌強(qiáng)度、噴灑角度是否可以調(diào)節(jié)、綠地的形狀、大小等因素。

其中，土壤的允許噴灌強(qiáng)度直接影響噴頭的選型，是在短時(shí)間內(nèi)不形成徑流的最大噴灌強(qiáng)度^[3]，土壤的允許噴灌強(qiáng)度與土壤性質(zhì)和地面坡度有關(guān)。當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?%時(shí)，隨著地面坡度越大，同一土質(zhì)所對(duì)應(yīng)的允許噴灌強(qiáng)度越小，該工程邊坡坡度很大，因此選用噴灌強(qiáng)度較小的地埋式散射噴頭。

噴頭形式的組合主要受綠化地塊的形狀以及風(fēng)的影響，一般為三角形和矩形，三角形布置形式一般用于不規(guī)則地塊，這種布置形式噴灑均勻度高，抗風(fēng)能力較強(qiáng)，需要的噴頭數(shù)量少。矩形布置形式適用于綠地地塊規(guī)則的情況，該工程邊坡綠化面積大，綠化地塊不規(guī)則，選用正三角形的布置形式。

采用正三角形形式布置時(shí)，各噴頭等距離布設(shè)。布設(shè)順序如下：在綠地邊緣的折點(diǎn)處布置噴頭→在綠地邊緣直線(xiàn)部分等間距布置噴頭→在綠地區(qū)域內(nèi)等距布置噴頭→計(jì)算噴灌強(qiáng)度及噴灌均勻度→調(diào)整噴頭間距。噴頭布設(shè)完成后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際布設(shè)情況校核噴灌系統(tǒng)的組合噴灌強(qiáng)度。在綠化地塊的邊緣區(qū)域，噴頭一般不是圓形噴灑，如果配置的噴嘴與綠化地塊中間位置圓形噴灑的噴頭相同，則邊緣區(qū)域的噴灌強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地塊中間區(qū)域。因此，為了保證整個(gè)綠化地塊的噴灑均勻度，一般布設(shè)在邊緣的噴頭需要配置比綠地中間地塊的噴頭小噴嘴。

2.3管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.1 管網(wǎng)系統(tǒng)布置

噴灌管網(wǎng)系統(tǒng)由各種不同管徑規(guī)格的管道組成，一般分為干管、支管、豎管等，管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響著噴灌系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和工程投資。

該工程邊坡綠化灌溉噴灌系統(tǒng)灌區(qū)位于道路兩旁的邊坡上，坡度較大，布置噴灌系統(tǒng)比平地上布置要復(fù)雜得多，考慮管道系統(tǒng)在平面上布置的同時(shí)，還要考慮立面上的布置，坡面區(qū)域的噴灌由于灌溉區(qū)域內(nèi)高差大水壓力不均衡，管道系統(tǒng)容易發(fā)生水錘現(xiàn)象，需要增設(shè)調(diào)壓及穩(wěn)壓設(shè)備。

該工程部分路段邊坡上下高差達(dá)到幾十米，取水點(diǎn)與綠化地塊邊緣的最大高差，超過(guò)了管道所允許的壓力承受范圍，需要采對(duì)管道系統(tǒng)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止部分管道壓力過(guò)大，影響管道系統(tǒng)的運(yùn)行安全以及噴頭的正常工作。

此外，在道路邊坡上布置管道系統(tǒng)，配水管網(wǎng)的布置應(yīng)做到用最小的管網(wǎng)長(zhǎng)度及工程投資實(shí)現(xiàn)對(duì)全綠化地塊的輻射控制。在設(shè)備選型上，還應(yīng)考慮節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用等。當(dāng)?shù)匦慰v坡較大時(shí)，一般沿主坡方向布置干管，沿平行等高線(xiàn)布置支管，這樣可以有效的控制支管的水頭損失，平衡各支管上噴頭的工作壓力，同時(shí)，應(yīng)使豎管保持垂直，從而保證噴頭的旋轉(zhuǎn)在同一個(gè)水平方向上。

該工程邊坡基本呈一面坡，綠化噴灌范圍較大，綠化地塊較規(guī)則，因此可采用兩級(jí)管網(wǎng)來(lái)控制，干管沿主坡方向布置，支管由干管引出，向兩側(cè)平行等高線(xiàn)布置，形成“豐”字形管網(wǎng)。

2.3.2 管徑計(jì)算

管網(wǎng)系統(tǒng)的管徑直接影響到噴灌工程的投資，管徑太大，工程投資增加，經(jīng)濟(jì)不合理;管徑太小，水頭損失增大，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用增加，且不利于管道的運(yùn)行安全。

噴灌系統(tǒng)的管徑一般按照經(jīng)濟(jì)流速法計(jì)算^[4]：

D=

式中D——管徑，mm

N——計(jì)算管段所連接的噴頭個(gè)數(shù)

q——單個(gè)噴頭的設(shè)計(jì)流量，m³/s

v ——經(jīng)濟(jì)流速，m/s，一般v≤2.0 m/s

式中：D為管徑（mm）;Q為流量（m³/h）

2.3.3 水頭損失

（1）沿程水頭損失的計(jì)算。

對(duì)于塑料管道，目前常用到的計(jì)算公式為：

H_f=9.48×104（LQ^1.77/d^4.77）

其中：

H_f——計(jì)沿程水頭損失（m）;

L——管道長(zhǎng)度（m）;

Q流量（m³/h）;

d——管道直徑（mm）。

（2）局部水頭損失計(jì)算公式。公式為：

H_j=ξ×（v²/2g）。

其中：

H_j——局部水頭損失（m）;

ξ——局部阻力損失系數(shù)，受管道配件、閥門(mén)的類(lèi)型及大小影響;

v——管道中水的流速（m/s）;

g——重力加速度（9.8m/s²）。

在實(shí)際的計(jì)算過(guò)程中，如果按照公式逐個(gè)計(jì)算各個(gè)管道配件、閥門(mén)等處的局部水頭損失，將相當(dāng)費(fèi)力費(fèi)時(shí)，因此一般的做法是，先計(jì)算出管道的沿程水頭損失H_f，局部水頭損失H_j取沿程水頭損失H_f的10-15%。

2.4水泵的選擇

水泵選擇，實(shí)際上主要是確定水泵的流量及揚(yáng)程參數(shù)。公式如下：

水泵流量：Q = ΣNq

水泵揚(yáng)程：H = H_設(shè)+ΣH_f+ΣH_j±Δ

N——同時(shí)參與工作的噴頭個(gè)數(shù);

q——單個(gè)噴頭的流量;

H_設(shè)——噴頭的設(shè)計(jì)工作壓力（m）;

ΣH_f——水泵到最不利噴頭之間的管道沿程水頭損失的和（m）;

ΣH_j——水泵至最不利噴頭之間局部水頭損失的和（m），包括施肥設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備及閥門(mén)的局部水頭損失;

Δ——最不利噴頭與蓄水池內(nèi)動(dòng)水位或水源水面之間的高差（m）。

該工程邊坡綠化噴灌系統(tǒng)，可分級(jí)分段設(shè)置加壓泵站，在一固定泵站內(nèi)配置多臺(tái)水泵，當(dāng)噴灌下邊坡綠化區(qū)域時(shí)，可開(kāi)一臺(tái)水泵，當(dāng)噴灌上下邊坡綠化區(qū)域時(shí)，可采用兩臺(tái)或多臺(tái)水泵串聯(lián)加壓的方式。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)該工程邊坡綠化灌溉的特點(diǎn)，選用噴灌系統(tǒng)。（2）根據(jù)噴頭的工作壓力、流量、射程、組合噴灌強(qiáng)度、噴灑扇形角度以及土壤的允許噴灌強(qiáng)度、地塊大小形狀、地面坡度等因素，選用噴灌強(qiáng)度較小的地埋式散射噴頭。噴頭選用正三角形的布置形式。（3）該工程邊坡基本呈一面坡，綠化噴灌范圍較大，綠化地塊較規(guī)則，因此可采用兩級(jí)管網(wǎng)來(lái)控制，干管沿主坡方向布置，支管由干管引出，向兩側(cè)平行等高線(xiàn)布置，形成“豐”字形管網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]周世峰.噴灌工程學(xué)[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[2]趙巖.園林綠地節(jié)水措施探究[J].管理觀(guān)察，2009（7）：21-23.

[3]羅嘉歡.園林綠化節(jié)水滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廣東園林，2010，32（3）：51-53.

[4]伊志謙.草坪噴灌系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].北京園林，2000（2）：48-51.

[5]給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè).第01冊(cè).常用資料[Z].

收稿日期：2019-07-30

作者簡(jiǎn)介：?畝心建偉（1983—），男，漢族，甘肅會(huì)寧人，本科，工程師，研究方向：市政給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)。