王立清

（甘州區(qū)水利建設(shè)管理站，甘肅 張掖 734000）

甘州素有“塞外江南”“金張掖”之美稱。據(jù)史料記載，甘州城北，歷史上即為草湖灘，明、清時期該地域就水豐、草茂、魚多、且能行舟，古稱“北湖”。春夏秋冬，萬物萌長，山野大地，青青草色連成一片，碧波湖水一片汪洋，為時人游覽之地。明代詩人張聯(lián)元曾有“山光綠色翠相連，萬里云飛萬里天”的詩句描寫甘州城北勝景。

隨著歷史變遷和氣候變化，周邊農(nóng)民圍湖造田，昔日的潤泉湖只剩局部水面、部分綠地。伴隨著干旱、風(fēng)沙對人居、良田的日益侵害，人們已開始向往“耕深健犢桃花雨，鳴蛙低伴水潺潺”的綠色景觀和“天、地、人”三元合一的生活境界。為了全面加強(qiáng)城市濕地保護(hù)，維護(hù)城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)特性和基本功能，最大限度地發(fā)揮城市濕地在改善城市生態(tài)環(huán)境、美化城市、科學(xué)研究、科普教育和休閑游樂等方面所具有的生態(tài)、環(huán)境和社會效益，有效地遏制城市建設(shè)中對濕地的不合理利用現(xiàn)象，保證濕地資源的可持續(xù)利用，實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。甘州區(qū)依據(jù)《張掖市城市總體規(guī)劃》（2004—2020），充分利用北城濕地資源優(yōu)勢，規(guī)劃修建了甘州區(qū)潤泉湖公園[1]。

甘州區(qū)潤泉湖公園位于張掖市城區(qū)東北角，被東環(huán)路延伸段、北環(huán)路延伸段、昆侖大道、屋蘭路等四路環(huán)抱，潤泉湖公園由重點濕地保護(hù)區(qū)、人工湖水景區(qū)、植物園林觀賞區(qū)、人工山體觀景區(qū)、沿湖環(huán)線游覽區(qū)等五部分組成。園內(nèi)有人工湖、小濕地、山丘、廣場、運(yùn)動場等，公園總占地約121.73 hm2，其中園林草坪綠化面積約59.33 hm2。由于潤泉湖公園人工湖為中國版圖樣，環(huán)湖地勢高低不平，園內(nèi)林草種植種繁多、布局各異且無規(guī)律可循，故形成的園林草坪綠化區(qū)地形、地貌較為復(fù)雜。因此，傳統(tǒng)的灌溉方式很難滿足園內(nèi)林草需水要求。甘州區(qū)潤泉湖公園園林灌溉設(shè)計，是一項推廣運(yùn)用園林草坪噴灌、微灌等高效節(jié)水灌溉方式的典型設(shè)計實例。

1 灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計構(gòu)思

甘州區(qū)潤泉湖公園園林草坪灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計構(gòu)思如下：

（1）根據(jù)潤泉湖公園現(xiàn)狀地形、地貌和園林草坪種植規(guī)劃，并結(jié)合實際，采用噴灌、滴灌、管灌等高新節(jié)水灌溉方式。

（2）就近合理利用湖區(qū)水資源，南、北泵站水源控制面積力求平衡。

（3）充分利用埋設(shè)管道，管網(wǎng)布置經(jīng)濟(jì)、合理，充分考慮地形條件、路和建筑等地物影響。

（4）灌溉系統(tǒng)干管、分干管沿管理道路邊鋪設(shè)，以便運(yùn)行管理和維修。

（5）灌溉系統(tǒng)設(shè)計力求經(jīng)濟(jì)、實用、使用壽命長，管理運(yùn)行方便、高效、能耗低、費用少。

2 工程設(shè)計

2.1 基本資料

（1）水源條件?，F(xiàn)有林木及綠地采用人工湖湖水灌溉，通過已經(jīng)建成的南北兩處泵站供水，南泵站位于公園西南角管理辦公室北側(cè)，由2 臺潛水泵供水；北泵站位于公園東南角位置，由2臺潛水泵供水。經(jīng)水質(zhì)檢測，湖水水質(zhì)較好，pH8.4，礦化度小于1 g∕L，水質(zhì)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2021）。

（2）氣象條件。該區(qū)屬典型的內(nèi)大陸性寒溫帶干旱氣候。其特點：冬冷夏熱，溫差較大，冬夏兩季長，春秋兩季不明顯；氣候干燥，風(fēng)日較多，光照充足，熱量豐富，蒸發(fā)量大。夏季降雨少，且多集中于冬春季，年平均降雨量為125 mm，年平均蒸發(fā)量2 291 mm。日照充足，年日照總時數(shù)3 106 h，大于10 ℃積溫3 234.3 ℃，年無霜期為148 d。年太陽輻射為148.12 kcal∕cm2，該區(qū)多年平均氣溫7 ℃，最低氣溫-28 ℃，最高氣溫38.5 ℃，具有日照時間長，太陽輻射高，晝夜溫差大等特點，凍土層深度為120 cm。

常年多西北風(fēng)，最高風(fēng)速8～12 m∕s（8 級以上），灌溉季節(jié)風(fēng)速小于5.4 m∕s。

（3）植物種類。植物種類主要有喬木、灌木，種植方式有單株、組團(tuán)、林網(wǎng)等多種形式，樹木株距為1.5～6 m。草地按草坪考慮。

（4）灌溉范圍。公園綠化面積59.33 hm2，本次灌溉設(shè)計范圍為7 個片區(qū)：①公園南片喬木灌溉區(qū)（27.07 hm2）；②環(huán)湖帶狀林草灌溉區(qū)（6.6 hm2）；③人工湖與小濕地、釣魚池之間及釣魚池周邊林草灌溉區(qū)（9.2 hm2）；④東環(huán)路延伸段兩側(cè)林木灌溉區(qū)（2.87 hm2）；⑤東廣場林草灌溉區(qū)（3.33 hm2）；⑥）山體林木灌溉區(qū)（6.6 hm2）；⑦屋蘭路兩側(cè)林草灌溉區(qū)（3.67 hm2）。

2.2 工程總體布置

（1）園林草坪灌溉水源設(shè)計就近利用人工湖湖水，湖水水質(zhì)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。供水點為人工湖南、北已經(jīng)建成的兩座泵站，南泵站控制灌溉面積29.47 hm2，北泵站控制灌溉面積29.87 hm2。

（2）園內(nèi)草坪均采用噴灌灌溉，噴灌區(qū)共有3個區(qū)域，面積19.13 hm2。主要有：東廣場林草噴灌區(qū)（3.33 hm2）；環(huán)湖帶狀噴灌區(qū)（6.6 hm2）；人工湖與小濕地、釣魚池之間林草噴灌區(qū)（9.2 hm2）。

（3）滴灌區(qū)只有1個區(qū)域，面積6.6 hm2，主要有：假山微噴及滴灌灌溉區(qū)。

（4）管灌區(qū)共有2 個區(qū)域，面積33.6 hm2，主要有：人工湖南片及東環(huán)路延伸段兩側(cè)林木管灌（24.6 hm2）；屋蘭路兩側(cè)及昆侖大道西側(cè)一帶林草管灌區(qū)（9 hm2）[2]。

2.3 噴灌工程設(shè)計

2.3.1 噴頭的選型

根據(jù)潤泉湖公園園林草坪灌溉區(qū)大小、地形、水壓、流量、土壤類型等因素，以及本工程的特點和本地環(huán)境條件，最終選擇了SRM 地埋伸縮式旋轉(zhuǎn)噴頭，其選擇依據(jù)是：

（1）SRM 地埋伸縮式旋轉(zhuǎn)噴頭射程較小，間距4.6～9.1 m，適用于狹小地塊、復(fù)雜造型及坡地。射程最大調(diào)整幅度達(dá)25%（減?。蓪姙^(qū)域控制在有效范圍。

（2）SRM 地埋伸縮式旋轉(zhuǎn)噴頭噴灑角度的調(diào)節(jié)范圍從1°到360°可調(diào)節(jié)，噴頭不但可以作全園噴灑，還可用于特殊形狀的小區(qū)。

（3）SRM 與散射噴頭對比，具有降水量低、噴射仰角（14°）更小、均勻度更高的優(yōu)點。

（4）SRM 地理伸縮式旋轉(zhuǎn)頭行業(yè)內(nèi)通用性好，可選擇普通型、灌木型及高彈出型，以適應(yīng)草坪和灌木、花卉的灌溉要求。

2.3.2 噴頭布置方式

根據(jù)潤泉湖公園土壤、氣象，以及所選噴頭性能資料，確定噴灌頭間距為噴射直徑的60%。常見噴頭的布置方式共有三種[3]，布置方式比較及選擇詳見表1。

表1 潤泉湖公園園林灌溉噴頭布置方式比較表

根據(jù)上述三種噴頭布置方式各自的優(yōu)缺點，結(jié)合甘州區(qū)潤泉湖公園園林草坪灌溉工程實際，最終選擇噴頭布置方式為三角形布置。

2.3.3 噴灌強(qiáng)度

甘州區(qū)潤泉湖公園園林草坪灌溉系統(tǒng)都是由多個SRM 地埋伸縮式旋轉(zhuǎn)噴頭組合起來同時工作。SRM噴頭組合噴灌強(qiáng)度計算公示如式（1）：

式中：q 為單噴頭的流量（m3∕h）；A 為單噴頭的有效控制面積（m2）。

根據(jù)潤泉湖公園綠化區(qū)土壤資料，該區(qū)土壤介于壤土和黏土之間，參考相關(guān)資料，潤泉湖公園土壤的允許噴灌強(qiáng)度確定為9 mm∕h，地形坡度大于12%時，土壤的允許噴灌強(qiáng)度不得大于4.5 mm∕h。

2.3.4 噴灌設(shè)計成果

經(jīng)綜合分析確定，潤泉湖公園草坪灌溉為噴灌灌溉，噴灌噴頭選擇采用SRM-04型伸縮噴頭，噴頭彈出高度為10 cm，壓力水頭21 m，布置形式為三角形，組合噴灌強(qiáng)度不得大于9 mm∕h，坡度大于12%時，噴灌強(qiáng)度不得大于4.5 mm∕h。噴灌管網(wǎng)布置：干管接泵站后，沿電瓶車道內(nèi)側(cè)或外側(cè)2～3 m 左右處埋設(shè)噴灌干管，分干管垂直干管布置，支管垂直分干管平行電瓶車道布置。SRM-04 型伸縮噴頭設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 SRM-04型伸縮噴頭設(shè)計參數(shù)表

2.4 滴灌工程設(shè)計

潤泉湖公園山丘為人工堆積的山丘，山丘主要種植喬木，喬木間種植草。由于山丘為新堆積土形成的松散土體，且山丘坡度大于30°，采用噴灌、管灌灌溉方式對植物進(jìn)行灌溉，易產(chǎn)生地面徑流，造成水土流失。滴灌和微噴具有出流量小、出流均勻，不易產(chǎn)生地面徑流，適宜于地形有起伏地塊和不同種類土壤的優(yōu)點，因此，經(jīng)綜合分析確定，公園山丘喬木采用滴灌灌溉，喬木間草地采用微噴灌溉。

（1）滴灌設(shè)計。滴灌管網(wǎng)布置：干管接泵站后，干管沿山脊線埋設(shè)，支管垂直干管埋設(shè)，毛管沿山丘等高線按樹行布置。

滴灌滴頭設(shè)計采用壓力補(bǔ)償管上式滴頭，在施工現(xiàn)場安裝，安裝在直徑為16 mm的PE軟管上。滴灌壓力水頭15 m；流量2.5 L∕h；滴頭每棵樹布置1個，滴頭間距按樹距確定，毛管間距按樹行距確定。

（2）微噴設(shè)計。假山樹間草地設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)式微噴全園噴灑，工作壓力0.15 MPa，流量48 L∕h。

2.5 管灌工程設(shè)計

潤泉湖公園內(nèi)地勢平坦、沿路林帶等區(qū)域均采用管灌。干管沿東環(huán)路延伸段南接已埋管道沿路兩側(cè)布置，屋蘭路兩側(cè)東接已埋管道后各布置1道，管灌每50 m 左右設(shè)1 個出水栓。噴灌區(qū)樹木也采用管灌補(bǔ)充灌溉。根據(jù)林木種植位置，在噴灌干管或支管適宜位置設(shè)置快速取水栓，利用取水栓連接軟管進(jìn)行林木補(bǔ)充灌溉。

2.6 灌溉工作制度

甘州區(qū)潤泉湖公園園林草坪灌溉系統(tǒng)采用輪灌灌溉制度。輪灌組的數(shù)目，根據(jù)設(shè)計計算的灌溉系統(tǒng)每天允許運(yùn)行時間、設(shè)計灌水周期和1 次灌水延續(xù)時間計算確定。潤泉湖公園園林草坪灌溉系統(tǒng)設(shè)計為固定式灌溉系統(tǒng)，其輪灌組數(shù)目根據(jù)式（2）確定：

式中：N為輪灌組數(shù)；

c為每天運(yùn)行的小時數(shù)（h），本工程取12～18 h；

T為灌水周期（d），本工程取6～8 d；

t為每次灌水延續(xù)時間（h），本工程取9 h。

經(jīng)計算確定，本工程輪灌組為8～16 個，均小于系統(tǒng)允許輪灌組數(shù)，滿足灌溉要求。

2.7 灌溉系統(tǒng)的水力計算成果

經(jīng)計算確定，甘州區(qū)潤泉湖公園園林草坪灌溉工程共需水泵4 臺，流量為30 m3∕h～60 m3∕h，揚(yáng)程為25.8～47 m。水力計算成果如下：

（1）南泵站。噴灌:Q=30 m3∕h，H=47 m；管、噴混合:Q=60 m3∕h，H=25.8～47 m。

（2）北泵站。噴、滴混合:Q=60 m3∕h，H=47 m；管、噴混合:Q=50 m3∕h，H=35.5～50 m。

2.8 首部樞紐

由于潤泉湖公園灌溉系統(tǒng)的復(fù)雜性，灌區(qū)大小不均，因此水量變化較大，使壓力變化也較大。因此，首部樞紐設(shè)計中，除設(shè)計配置水泵電機(jī)、過濾器和配電設(shè)施外，設(shè)計了恒壓變頻控制系統(tǒng)以達(dá)到減小啟動負(fù)荷、防止水錘、穩(wěn)定工作壓力、節(jié)約運(yùn)行費用的目的。

3 結(jié)語

在甘州區(qū)潤泉湖公園灌溉系統(tǒng)設(shè)計中，針對綠化區(qū)較為復(fù)雜的地形、地貌，以及林草種植種類繁多、布局各異且無規(guī)律可循的實際，綜合運(yùn)用了噴灌、滴灌、微噴、管灌等多種灌溉方式，有效解決了潤泉湖公園園林草坪灌溉難題。這項工程實施后，不但能保證灌溉滿足園林草坪需水要求，噴灌系統(tǒng)灌溉時，還可形成良好的水動景觀效果。這項設(shè)計為綜合運(yùn)用噴灌、微灌等高效節(jié)水灌溉方式解決植物灌溉提供了很好的實例。