劉 萍，曹志強(qiáng)，盛 羽，王紹征

（鄭州市市政工程勘測設(shè)計研究院，河南鄭州 450052）

0 前言

鄭州市鄭東新區(qū)西起中州大道，東至京港澳高速公路，北起連霍高速公路，南至機(jī)場快速路，總控制面積為150 km2，為鄭州市加快城市化進(jìn)程的重點(diǎn)工程。鄭州新區(qū)對其綠地建設(shè)高度重視，到目前為止鄭東新區(qū)已建成綠地面積約為660 hm2。

鄭東新區(qū)綠地面積較大，維護(hù)較好的綠地景觀需要耗費(fèi)大量的人力、物力及水資源。如何充分利用水資源，既節(jié)約用水、保證良好的灌溉效果，又能降低勞動強(qiáng)度，是鄭東新區(qū)綠地系統(tǒng)面臨的主要問題。噴灌是當(dāng)今節(jié)水灌溉技術(shù)的主要形式，它近似于天然降水，對植物全株進(jìn)行灌溉，可以有效地抑制地表蒸發(fā)與植被層的蒸騰作用，對土壤水的保持更加有利[1]。它省水、省工、灌溉均勻，是鄭東新區(qū)綠地系統(tǒng)的最佳選擇。

道路綠化帶作為鄭東新區(qū)綠地系統(tǒng)的主要組分，不僅為城市居民提供了良好的出行環(huán)境，也為城市文化增添了不可估量的內(nèi)涵。下面，本文著重對鄭東新區(qū)道路綠化帶噴灌設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 道路綠化帶組成

城市道路綠化帶形式多種多樣，鄭東新區(qū)道路綠化帶主要包括中央綠化帶、機(jī)非分隔綠化帶及行道樹。

（1）中央綠化帶：寬度為3～11 m，多以紅花酢漿草、蔥蘭、常綠草坪等為基調(diào)，其上搭配種植一些色葉灌木，如紅葉小檗、小葉黃楊、月季、紫荊等。

（2）機(jī)非分隔綠化帶：寬度為2～6 m，多以白三葉、麥冬、常綠草坪等為基調(diào)，其上搭配種植色葉灌木或點(diǎn)綴一些具有景觀特色的小喬木，如海棠、紅葉李、日本櫻花等。

（3）行道樹：多選擇耐干旱、根系深的木本植物，以鄉(xiāng)土樹種為主，如懸鈴木、國槐、白蠟、垂柳、千頭椿等。

從以上描述可以看出鄭東新區(qū)種植的行道樹樹種能耐干旱、貧瘠，這類綠地可不考慮噴灌裝置；中央綠化帶及機(jī)非分隔綠化帶中的植物品種需水量較大，尤其是常綠草坪及草本花卉，不但要求一定的灌溉強(qiáng)度，還要求一定的灌溉頻度和較高的灌溉均勻度，因此在道路中央綠化帶及機(jī)非分隔綠化帶中設(shè)計噴灌系統(tǒng)。

2 噴灌系統(tǒng)設(shè)計

城市道路綠化帶噴灌系統(tǒng)一般由水源、噴頭、輸配水管網(wǎng)及控制系統(tǒng)組成。

2.1 水源

噴灌系統(tǒng)的水源有地表水、地下水、市政供水及中水等多種形式[2]。在綠地的整個生長季節(jié)，水源應(yīng)有可靠的供水保證。同時，水源水質(zhì)應(yīng)滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084-2005）的規(guī)定。

目前，鄭東新區(qū)灌溉水源主要采用市政供水，遠(yuǎn)期待市政中水管網(wǎng)形成后，斷開與自來水的連接，采用中水供給。

從表1可以看出，中水水質(zhì)明顯優(yōu)于農(nóng)田灌溉用水，遠(yuǎn)期采用中水作為噴灌水源是經(jīng)濟(jì)、節(jié)水的合理選擇。

2.2 噴頭選型與布置

2.2.1噴頭選型

噴頭是噴灌系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它的作用是將有壓水流破碎成細(xì)小的水滴，按照一定的分布規(guī)律噴灑在綠地上。噴頭的類型包括微噴頭、地埋式噴頭、搖臂噴頭、噴槍等。

影響噴頭選型的主要因素是土壤的允許噴灌強(qiáng)度，是在短時間內(nèi)不形成徑流的最大噴灌強(qiáng)度[3]。土壤允許噴灌強(qiáng)度與土壤質(zhì)地和地面坡度有關(guān)。各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度詳見表2。

表1 中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對照表

表2 各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度

當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?%時，同一種土質(zhì)的允許噴灌強(qiáng)度隨地面坡度的增加而減少，鄭東新區(qū)道路綠化帶比較平坦，可不考慮地面坡度的影響。根據(jù)噴灌強(qiáng)度確定噴頭，噴頭的組合噴灌強(qiáng)度不得大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度。

鄭東新區(qū)道路綠化帶中為回填土，此類土質(zhì)通氣、保水、結(jié)構(gòu)疏松，介于砂土和壤土之間，因此選用噴灌強(qiáng)度較小的地埋式散射噴頭，噴頭工作壓力控制在0.20～0.25 MPa。

2.2.2噴頭布置

噴頭布置主要包括噴頭的組合形式及組合間距。

噴頭的組合形式取決于地形、風(fēng)力等多種因素，一般分為矩形和三角形兩種組合形式[4]。矩形組合形式布置簡單，各支管流量分配比較均衡，多適用于地塊規(guī)則的情況；三角形組合形式抗風(fēng)能力強(qiáng)，噴灑均勻度高，但不易使各支管的流量均衡，多適用于不規(guī)則地塊。道路綠化帶屬于規(guī)則地塊，本次采用矩形組合形式進(jìn)行噴頭布置。噴頭的組合間距詳見表3所示。

根據(jù)鄭州市多年風(fēng)向、風(fēng)速資料，噴頭組合間距采用0.8～0.9噴頭射程。

2.3 管網(wǎng)設(shè)計

噴灌系統(tǒng)管網(wǎng)由不同管徑的管道組成，如干管、支管、豎管等，管網(wǎng)設(shè)計是噴灌系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計質(zhì)量的高低直接影響到噴灌系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和工程造價。管網(wǎng)水力計算包括管徑計算和水頭損失計算。

表3 噴頭組合間距

2.3.1管徑計算

管徑一般按經(jīng)濟(jì)流速法計算：

式（1）中:D——管徑,m；

N——計算管段連接的噴頭數(shù)；

q——單個噴頭的設(shè)計流量,m3/s；

μ——管道流速（m/s），一般 μ≤2.0 m/s。

2.3.2管道水頭損失計算

管道水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失兩類。

（1）沿程水頭損失

目前，噴灌系統(tǒng)中多采用施工方便、水力學(xué)性能良好的塑料管材[5]，其沿程水頭損失如式（2）所示。

式（2）中:hf——沿程水頭損失,m；

L——管長,m；

Q——流量,m3/h；

d——管內(nèi)徑,mm。

道路綠化帶噴灌系統(tǒng)支管上一般布設(shè)有多個噴頭，支管內(nèi)的流量沿流程會有遞減，其沿程水頭損失比按支管總流量計算要小，因此按式（3）計算:

式（3）中:hf′——多噴頭支管沿程水頭損失,m；

F——多孔系數(shù)。

多孔系數(shù)F值在0.3～0.6之間，隨著支管連接噴頭的增多，F(xiàn)值逐漸降低。

（2）局部水頭損失

管道的局部水頭損失，按式（4）計算:

式（4）中:hj——局部水頭損失,m；

ζ——局部阻力系數(shù)；

μ——管道流速,m/s；

g——重力加速度，9.81 m/s2。

實(shí)際計算局部水頭損失比較復(fù)雜，在設(shè)計工作中常取管道沿程水頭損失的10%～15%作為局部水頭損失值，能夠滿足設(shè)計要求。

設(shè)計支管時，主要依據(jù)噴灑均勻的原則，同一條支管上任意兩個噴頭之間的工作壓力差應(yīng)在噴頭設(shè)計工作壓力的20%以內(nèi)。

2.4 噴灌控制系統(tǒng)

噴灌控制系統(tǒng)分為自動控制系統(tǒng)和手動控制系統(tǒng)兩大類[6]。根據(jù)鄭州市鄭東新區(qū)道路綠化帶的分區(qū)管理制度，本次采用半自動化控制系統(tǒng)，即采用無線電池控制系統(tǒng)。設(shè)計時在每個控制支管的電磁閥上配套安裝無線接收器，通過人工編程器控制接收器，實(shí)現(xiàn)電磁閥的開啟和閉合，達(dá)到控制噴頭的噴灑目的。人工編程器相當(dāng)于遙控器，可以通過程序來控制電磁閥的開啟和閉合時間實(shí)現(xiàn)噴灌系統(tǒng)的半自動化控制。

3 結(jié)語

鄭州市鄭東新區(qū)道路綠化帶采用噴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，不僅節(jié)水、省工，而且增加了景觀效果、美化了城市環(huán)境，為鄭州市“綠城”稱號奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[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)水措施研究[J].管理觀察，2009（7）：21-23.

[3]羅嘉歡.園林節(jié)水噴灌系統(tǒng)的應(yīng)用[J].給水排水，2010，36（9）：73-75.

[4]侯鵬飛，譚國棟.噴灌系統(tǒng)在綠化綠地中的應(yīng)用[J].東北水利水電，2005（5）：49-51.

[5]丁文鐸.城市綠地噴灌[M].北京：中國林業(yè)出版社，2001.

[6]鄭艷玲，付廣春，徐君鵬.PLC在噴灌系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，35（4）：93-95.