夏欣欣
(江陰建筑設(shè)計研究院，江蘇江陰214431)

　　摘　要：根據(jù)草坪建設(shè)的特點及有關(guān)給水系統(tǒng)的要求,介紹了草坪噴灌水系統(tǒng)的設(shè)計思路及計算方法。
　　關(guān)鍵詞：草坪；噴灌；設(shè)計
　　中圖分類號：TU985.12
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)03-0041-03

　　草坪是指在有規(guī)律的維護下形成的一種人工植被。近幾十年來，國外草坪建設(shè)和研究有了很大的發(fā)展，在北美、歐洲等一些發(fā)達國家，草坪已成為一項專業(yè)產(chǎn)業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的健康發(fā)展和環(huán)保意識的提高，我國的草坪建設(shè)發(fā)展也很快，在全國近500個城市中，草坪面積已超過6×104 hm2。實踐證明，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、提高行車安全、減少火災，是一種相對價廉、耐久的地面覆蓋物，在保護生態(tài)環(huán)境中起著重要的作用，同時美化了環(huán)境，提高了生產(chǎn)力。聯(lián)合國生物圈生態(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20世紀末的目標為城市人均擁有綠地7～11 m2，但我國絕大多數(shù)城市離這些目標相差甚遠。草坪噴灌水系統(tǒng)是草坪建設(shè)中的一個重要組成部分，有必要從設(shè)計的角度去重視，并進行優(yōu)化。

1　設(shè)計參數(shù)

1.1　噴灌強度
　　噴灌強度為單位時間內(nèi)噴灑在地面上的水深或噴灑在單位面積上的水量，在多個噴頭組合工作時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度(ρy)如表1所示。

表1　不同土壤的允許噴灌強度mm/h 土壤類別 砂土 壤砂土 沙壤土 壤土 粘土 允許噴灌強度ρy 20 15 12 10 8

　　噴頭的組合噴灌強度公式如下：

　　　　　　ρ_z=q/A≤ρ_y

　　式中 q——單噴頭的流量
　　　　 A——單噴頭的有效濕潤面積
　　當噴灌強度大于土壤的允許噴灌強度時，地表就會有積水和徑流，看上去仿佛已經(jīng)澆過了，實際還沒澆夠。同時還要注意噴灌水量不能超過土壤持水量，否則易使土中養(yǎng)分深層滲漏流失?？偟膩碚f，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。如果采用自動控制系統(tǒng)，就應采取相應的控制措施。
1.2　噴灌周期
　　噴灌周期過長和過短都會對草坪產(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確定；大規(guī)模的草坪(例如廣場、高爾夫球場、足球場)噴灌周期的確定方法有兩種：
　?、俳?jīng)驗法
　　調(diào)查同類草坪的噴灌情況，以此作為設(shè)計草坪噴灌周期的依據(jù)。所謂同類，主要指草的類別、土壤的類別、草坪的使用功能，可分類統(tǒng)計后進行擬合。
　?、谠囼灧?br> 　　在不同的天氣條件下測定草坪的蒸發(fā)量，可作為噴灌周期調(diào)整的依據(jù)；也可隨時測定土壤的水分，當土壤水分降到草坪允許最低限時，進行噴灌，反之則停止噴灌。
　　通常噴灌在夜間、早晨或傍晚進行，一般應盡量避免在夏季的中午進行噴灌。

2　系統(tǒng)組成

　　噴灌系統(tǒng)按其組成的特點，可分為3種類型：
　?、俟潭ㄊ?，所有管道系統(tǒng)及噴頭常年固定不動。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、地形適應性強、便于自動化控制、灌溉效率高。
　?、诎牍潭ㄊ?，設(shè)備干管固定，支管及噴頭可移動。在草坪上應用不多。
　?、垡苿邮?，除水源外，設(shè)備管道噴頭均可移動。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)，可自動停機。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、雜用水和自來水。
　　地表水應采用無污染的河流、湖泊水。在噴灌前須作沉淀、過濾，以去除水中的固體顆粒、藻類及各種其他雜質(zhì)，達到生活雜用水水質(zhì)標準的要求(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足了噴灌水質(zhì)的要求，也符合環(huán)保的要求。自來水的水質(zhì)要求已超過了噴灌水質(zhì)的標準，在很多地方均采用自來水，是由于其取用方便，無需處理。在沒有專門的雜用水系統(tǒng)地區(qū)，常以自來水作為噴灌水源。
　　采用雜用水或自來水只需在管道前加過濾器，以防止雜質(zhì)堵塞噴頭。
2.2　管道系統(tǒng)
　　噴灌管道應采用給水塑料管，該類管道內(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，用于噴灌無影響，采用膠接；②聚乙烯塑料管(PE)，衛(wèi)生無毒，采用卡接；③聚丙烯塑料管(PP-C)，衛(wèi)生無毒，分無規(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)生無毒，耐腐蝕性很好，價格較高，采用膠接。
　　管道應埋在凍土層下，以免在氣候寒冷季節(jié)凍裂。管道末端及最低點應設(shè)排水閥。
　　在設(shè)計大型管道系統(tǒng)時應注意分區(qū)，便于控制和檢修。
2.3　噴頭
　　噴頭應選用受壓力變化影響小的型號，這有利于簡化設(shè)計，提高灌溉質(zhì)量。常見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噴頭的交叉組合，獲得較高的噴灌均勻度。

　　常用的噴頭種類有：
　　①庭院噴頭。適用于小片草坪(例如公園、機關(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^。該種噴頭平時隱藏在地下，頂部與地面平齊，可承壓，便于行走。工作時噴頭在水壓的作用下自動升起進行噴灌，停水后噴頭自動降下。分內(nèi)水流驅(qū)動式、搖臂式、散射式等多種形式。
　?、蹞u臂式噴頭。該噴頭工作時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)動一定角度再開始噴灌。其特點是裝有換向機構(gòu)，可進行調(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的水泵進行加壓。應采用手動和自動控制相結(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)計步驟

3.1選型
　　小面積草坪或長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、高爾夫球場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)計射程計算如下：
　　　　　Rs=KR
　　式中　Rs——設(shè)計射程
　　　　　K——折減系數(shù)，取0.7～0.9，風大取小，風小取大
　　　　　R——噴頭的射程
　　當噴頭為正方形布置時，噴頭間距d=1.42 Rs，有效控制面積A=2.0 R2s。
3.3水力計算
3.3.1初定管徑
　　管徑一般按經(jīng)濟流速法計算：
　　　　　D=（4Nq/(πv)）^0.5
　　式中　D ——管徑，mm
　　　　　N——計算管段連接的噴頭數(shù)
　　　　　q——單個噴頭設(shè)計流量，m³/s
　　　　　v——經(jīng)濟流速，m/s,一般v≤2.0 m/s
3.3.2水頭損失計算
　　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
　　實際計算時，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)計時，同一支管上任意兩個噴頭工作壓力之差不超過噴頭工作壓力的20%，這樣才能滿足任意兩個噴頭出水量之差＜10%，符合均勻噴灑的原則。有坡度時還應考慮高差的影響：
　　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
　　水泵揚程：H=H_z+H_s+Z_z
　　式中　Nz ——最大控制區(qū)域內(nèi)同時工作噴頭數(shù)
　　　　　Hs——最不利噴頭設(shè)計工作壓力
　　　　　Zz——最不利噴頭到水源水面的高差
　　根據(jù)計算的流量及揚程選擇合適的水泵。
　　在管道前應安裝過濾設(shè)備，水源為雜用水或自來水的，安裝濾網(wǎng)式過濾器即可。

4　小結(jié)

　　良好的草坪噴灌水系統(tǒng)能否達到灌水均勻、保證草坪正常生長的標準，取決于系統(tǒng)設(shè)計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的調(diào)整，以達到灌溉的目的。

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

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　　收稿日期：2000-11-07