夏欣欣
(江陰建筑設(shè)計(jì)研究院，江蘇江陰214431)

　　摘　要：根據(jù)草坪建設(shè)的特點(diǎn)及有關(guān)給水系統(tǒng)的要求,介紹了草坪噴灌水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及計(jì)算方法。
　　關(guān)鍵詞：草坪；噴灌；設(shè)計(jì)
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU985.12
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)03-0041-03

　　草坪是指在有規(guī)律的維護(hù)下形成的一種人工植被。近幾十年來(lái)，國(guó)外草坪建設(shè)和研究有了很大的發(fā)展，在北美、歐洲等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，草坪已成為一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的提高，我國(guó)的草坪建設(shè)發(fā)展也很快，在全國(guó)近500個(gè)城市中，草坪面積已超過(guò)6×104 hm2。實(shí)踐證明，草坪能凈化空氣、減小噪音、保持水土、調(diào)節(jié)空氣溫度、減少疾病傳播、提高行車(chē)安全、減少火災(zāi)，是一種相對(duì)價(jià)廉、耐久的地面覆蓋物，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境中起著重要的作用，同時(shí)美化了環(huán)境，提高了生產(chǎn)力。聯(lián)合國(guó)生物圈生態(tài)環(huán)境組織分析指出，城市最佳居住環(huán)境的人均綠地面積為60 m2，我國(guó)20世紀(jì)末的目標(biāo)為城市人均擁有綠地7～11 m2，但我國(guó)絕大多數(shù)城市離這些目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。草坪噴灌水系統(tǒng)是草坪建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分，有必要從設(shè)計(jì)的角度去重視，并進(jìn)行優(yōu)化。

1　設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1　噴灌強(qiáng)度
　　噴灌強(qiáng)度為單位時(shí)間內(nèi)噴灑在地面上的水深或噴灑在單位面積上的水量，在多個(gè)噴頭組合工作時(shí)要求水不累積在地面，而能被土壤完全吸收。不同土壤允許噴灌強(qiáng)度(ρy)如表1所示。

表1　不同土壤的允許噴灌強(qiáng)度mm/h 土壤類(lèi)別 砂土 壤砂土 沙壤土 壤土 粘土 允許噴灌強(qiáng)度ρy 20 15 12 10 8

　　噴頭的組合噴灌強(qiáng)度公式如下：

　　　　　　ρ_z=q/A≤ρ_y

　　式中 q——單噴頭的流量
　　　　 A——單噴頭的有效濕潤(rùn)面積
　　當(dāng)噴灌強(qiáng)度大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度時(shí)，地表就會(huì)有積水和徑流，看上去仿佛已經(jīng)澆過(guò)了，實(shí)際還沒(méi)澆夠。同時(shí)還要注意噴灌水量不能超過(guò)土壤持水量，否則易使土中養(yǎng)分深層滲漏流失?？偟膩?lái)說(shuō)，土壤質(zhì)地越粗，每次灌水量就要越少，灌水次數(shù)就要越多；反之，越粘質(zhì)的土，每次灌水量就要越大，而灌水次數(shù)就要越少。如果采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，就應(yīng)采取相應(yīng)的控制措施。
1.2　噴灌周期
　　噴灌周期過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短都會(huì)對(duì)草坪產(chǎn)生不良影響。小規(guī)模的草坪(例如庭院草坪)可根據(jù)草坪草的萎蔫癥狀來(lái)確定；大規(guī)模的草坪(例如廣場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、足球場(chǎng))噴灌周期的確定方法有兩種：
　?、俳?jīng)驗(yàn)法
　　調(diào)查同類(lèi)草坪的噴灌情況，以此作為設(shè)計(jì)草坪噴灌周期的依據(jù)。所謂同類(lèi)，主要指草的類(lèi)別、土壤的類(lèi)別、草坪的使用功能，可分類(lèi)統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行擬合。
　?、谠囼?yàn)法
　　在不同的天氣條件下測(cè)定草坪的蒸發(fā)量，可作為噴灌周期調(diào)整的依據(jù)；也可隨時(shí)測(cè)定土壤的水分，當(dāng)土壤水分降到草坪允許最低限時(shí)，進(jìn)行噴灌，反之則停止噴灌。
　　通常噴灌在夜間、早晨或傍晚進(jìn)行，一般應(yīng)盡量避免在夏季的中午進(jìn)行噴灌。

2　系統(tǒng)組成

　　噴灌系統(tǒng)按其組成的特點(diǎn)，可分為3種類(lèi)型：
　?、俟潭ㄊ剑泄艿老到y(tǒng)及噴頭常年固定不動(dòng)。噴頭采用地埋式噴頭或可快速裝卸噴頭。該形式單位面積投資較高，但管理方便、地形適應(yīng)性強(qiáng)、便于自動(dòng)化控制、灌溉效率高。
　　②半固定式，設(shè)備干管固定，支管及噴頭可移動(dòng)。在草坪上應(yīng)用不多。
　?、垡苿?dòng)式，除水源外，設(shè)備管道噴頭均可移動(dòng)。例如NAAN“迷你貓”系列120/43型自走式噴灌器，只需一人操縱，性能可調(diào)，可自動(dòng)停機(jī)。該形式適用于已建成的大面積草坪。
2.1水源
　　噴灌水源有四種：地表水、地下水、雜用水和自來(lái)水。
　　地表水應(yīng)采用無(wú)污染的河流、湖泊水。在噴灌前須作沉淀、過(guò)濾，以去除水中的固體顆粒、藻類(lèi)及各種其他雜質(zhì)，達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求(CJ25.1—1989)。
　　地下水則要去除水中的硬度方可使用。雜用水用作噴灌水源既滿(mǎn)足了噴灌水質(zhì)的要求，也符合環(huán)保的要求。自來(lái)水的水質(zhì)要求已超過(guò)了噴灌水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，在很多地方均采用自來(lái)水，是由于其取用方便，無(wú)需處理。在沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的雜用水系統(tǒng)地區(qū)，常以自來(lái)水作為噴灌水源。
　　采用雜用水或自來(lái)水只需在管道前加過(guò)濾器，以防止雜質(zhì)堵塞噴頭。
2.2　管道系統(tǒng)
　　噴灌管道應(yīng)采用給水塑料管，該類(lèi)管道內(nèi)壁光滑、水頭損失小、不易腐蝕生銹、安裝方便。給水塑料管有：①硬聚氯乙烯塑料管(PVC)，其添加劑有微毒性，用于噴灌無(wú)影響，采用膠接；②聚乙烯塑料管(PE)，衛(wèi)生無(wú)毒，采用卡接；③聚丙烯塑料管(PP-C)，衛(wèi)生無(wú)毒，分無(wú)規(guī)聚丙烯(PP-R)和嵌段聚丙烯(PP-B)，兩者耐溫耐壓略有不同，均為熱熔接；④工程塑料管(ABS)，衛(wèi)生無(wú)毒，耐腐蝕性很好，價(jià)格較高，采用膠接。
　　管道應(yīng)埋在凍土層下，以免在氣候寒冷季節(jié)凍裂。管道末端及最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)排水閥。
　　在設(shè)計(jì)大型管道系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意分區(qū)，便于控制和檢修。
2.3　噴頭
　　噴頭應(yīng)選用受壓力變化影響小的型號(hào)，這有利于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提高灌溉質(zhì)量。常見(jiàn)的噴頭排列方法有菱形和矩形兩種(如圖1所示)。噴頭優(yōu)化布置的目的是通過(guò)噴頭的交叉組合，獲得較高的噴灌均勻度。

　　常用的噴頭種類(lèi)有：
　?、偻ピ簢婎^。適用于小片草坪(例如公園、機(jī)關(guān)、街道綠地、庭院等)，分手持式噴頭、搖擺式噴頭、旋轉(zhuǎn)式噴頭、花式噴頭等多種形式。
　?、诘芈袷絿婎^。該種噴頭平時(shí)隱藏在地下，頂部與地面平齊，可承壓，便于行走。工作時(shí)噴頭在水壓的作用下自動(dòng)升起進(jìn)行噴灌，停水后噴頭自動(dòng)降下。分內(nèi)水流驅(qū)動(dòng)式、搖臂式、散射式等多種形式。
　?、蹞u臂式噴頭。該噴頭工作時(shí)在噴射水流的反作用下旋轉(zhuǎn)一定角度，然后搖臂反彈，使噴管轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度再開(kāi)始噴灌。其特點(diǎn)是裝有換向機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行調(diào)整設(shè)定噴灑范圍、角度，適用于各種形狀的地塊。
2.4加壓設(shè)備
　　根據(jù)各種水源的具體情況采用相應(yīng)的水泵進(jìn)行加壓。應(yīng)采用手動(dòng)和自動(dòng)控制相結(jié)合的方法，便于在不同季節(jié)和具體情況下調(diào)節(jié)水量的大小和噴灌周期。

3　設(shè)計(jì)步驟

3.1選型
　　小面積草坪或長(zhǎng)條形綠化帶可選用短射程低壓小噴頭，例如1800系列、303AN系列；大型草坪如體育場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)草坪可選用中高壓噴頭，例如TA80、F4、MYZ等系列；大小面積均適宜的可選用中壓中等射程噴頭，例如R50系列、Turbo系列、2688系列、7450系列。
3.2噴頭布置
　　根據(jù)草坪的形狀，噴頭可采用菱形或矩形布置。
　　設(shè)計(jì)射程計(jì)算如下：
　　　　　Rs=KR
　　式中　Rs——設(shè)計(jì)射程
　　　　　K——折減系數(shù)，取0.7～0.9，風(fēng)大取小，風(fēng)小取大
　　　　　R——噴頭的射程
　　當(dāng)噴頭為正方形布置時(shí)，噴頭間距d=1.42 Rs，有效控制面積A=2.0 R2s。
3.3水力計(jì)算
3.3.1初定管徑
　　管徑一般按經(jīng)濟(jì)流速法計(jì)算：
　　　　　D=（4Nq/(πv)）^0.5
　　式中　D ——管徑，mm
　　　　　N——計(jì)算管段連接的噴頭數(shù)
　　　　　q——單個(gè)噴頭設(shè)計(jì)流量，m³/s
　　　　　v——經(jīng)濟(jì)流速，m/s,一般v≤2.0 m/s
3.3.2水頭損失計(jì)算
　　管道水頭損失分沿程水頭損失和局部水頭損失。
　　　　　　H_z=∑H_f+∑H_j
　　式中　Hz——總水頭損失
　　　　　Hf——沿程水頭損失
　　　　　Hj——局部水頭損失
　　實(shí)際計(jì)算時(shí)，一般取沿程水頭損失的10%～20%作為局部水頭損失值。
　　在支管設(shè)計(jì)時(shí)，同一支管上任意兩個(gè)噴頭工作壓力之差不超過(guò)噴頭工作壓力的20%，這樣才能滿(mǎn)足任意兩個(gè)噴頭出水量之差＜10%，符合均勻噴灑的原則。有坡度時(shí)還應(yīng)考慮高差的影響：
　　上坡支管Hmax-Hmin＜0.2Hs-Z
　　下坡支管Hmax-Hmin＞Z-0.2Hs
　　式中Hmax ——支管上最大的噴頭工作壓力
　　　　Hmin——支管上最小的噴頭工作壓力
　　　　Hs——噴頭設(shè)計(jì)工作壓力
　　　　　Z——地形高差
3.4設(shè)備選擇
　　水泵流量：Q=(1.1～1.2)N_zq
　　水泵揚(yáng)程：H=H_z+H_s+Z_z
　　式中　Nz ——最大控制區(qū)域內(nèi)同時(shí)工作噴頭數(shù)
　　　　　Hs——最不利噴頭設(shè)計(jì)工作壓力
　　　　　Zz——最不利噴頭到水源水面的高差
　　根據(jù)計(jì)算的流量及揚(yáng)程選擇合適的水泵。
　　在管道前應(yīng)安裝過(guò)濾設(shè)備，水源為雜用水或自來(lái)水的，安裝濾網(wǎng)式過(guò)濾器即可。

4　小結(jié)

　　良好的草坪噴灌水系統(tǒng)能否達(dá)到灌水均勻、保證草坪正常生長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞及施工和管理的質(zhì)量。草坪的灌溉方法不是一成不變的，要根據(jù)各地區(qū)的降雨情況、土質(zhì)及各種草的特性作相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到灌溉的目的。

參考文獻(xiàn)：
［1］張志國(guó).草坪建植與管理［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1998.
［2］給水排水工程師常用規(guī)范選［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.

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　　收稿日期：2000-11-07