城市绿地灌溉系统设

城市绿地灌溉系统设

摘要：结合实际工程，阐述了城市绿地人工喷灌系统的设计；并探讨了再生污水用于城市绿地灌溉的安全性，提出相应的预防措施，为类似工程提供工程示范。

关键词：城市绿地；人工喷灌；再生水回用；水质安全

1.前言

1.1概述

近几年来，我国城乡公共绿地的面积增长迅速，灌溉需水量迅速增长。部分地区的灌溉设施不完善，在干旱季节，依靠洒水车和人工浇灌，既浪费人力、财力，又达不到良好的灌溉效果；采用自来水为水源的，更加大了绿地的养护成本。因此，从长远利益出发，完善灌溉系统、开辟新的灌溉水源对公共绿地的长效管理是非常必要的。

影响植物灌溉需水量的因素有气象条件（温度、光照、湿度、辐射及风速）、土壤性质及其含水状况、植物种植的环境、植物生长阶段等。昆明市属低纬度高原山地季风气候，年均温度在15.20℃上下波动，干湿季分明，年均降水量1035毫米，日照长，光能充足，霜期短，能见度良好，非常有利于植物的生长。尽管如此，昆明雨季集中、短暂，一年中大多数时间晴朗干燥，因此城市绿地的灌溉显得尤为重要。

本文结合昆明市某景观大道绿化美化工程灌溉系统施工图设计，探讨城市绿地灌溉系统设计的相关问题。

1.2工程概况

昆明市某景观大道绿化美化工程为道路红线外两侧各60m宽绿化景观带，长约6km，总面积为56.57公顷，分为15个标段，主要内容包括现场清污、种植土回填、绿化栽植、灌溉系统建设等。

2.灌溉方式

灌溉方式分为人工灌溉和自动灌溉。人工灌溉系统技术简单，投资少，运行、管理、维护简单，缺点是这种灌溉方法只能改变土壤湿度，对绿地植物生长的小气候影响小，灌水定额较大，不便于适时适量灌溉，水的利用率低，运行过程中人力投入大。自动灌溉系统具有如下优势：（1）节水；（2）省工；（3）提高养护质量；（4）增加景观效果。但是自动灌溉系统技术含量较高，系统组成较复杂，投资高，运行、管理、维护复杂，对操作人员素质要求高。根据业主要求，本工程选用人工灌溉方式。

3.水源及其水质

3.1水源

本工程靠近昆明市某城市污水处理厂，该厂有再生水厂，拟用该厂再生水作为绿地灌溉水源。

3.2水源水质

昆明市所有的污水处理厂出水必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准才允许排放；将此标准水质指标与《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中城市绿化用水主要水质标准比较可知，城镇污水处理厂一级A标准出水基本达到再生污水用于城市绿化的水质要求，其中粪大肠菌群达不到绿化用水标准，为了保证回用水的生物安全性，回用前均经过加氯消毒，且要有一定的余氯。

叶茂研究发现，采用次氯酸钠消毒，投加量为4.5mg/L，余氯为1.8mg/L（均以Cl2计）时，总大肠菌和粪大肠菌都被全部杀灭。有研究表明，在余氯为0.5mg/L，接触时间6.5min的条件下，可以杀灭99.99%的甲肝病毒；而在余氯为6.6mg/L，接触时间为15min条件下只有50%的脊髓灰质炎病毒被灭活。

再生水中过多的余氯对所灌溉的景观带植物生长将产生伤害，甚至致其死亡，余氯上限的要求在现行的回用水标准中并没有体现。张楠等研究认为，再生水中的余氯对高羊茅与早熟禾的生长均有明显的负面影响。随着余氯含量的增加，两种草的相对地上生物量、光合速率和叶绿素总量下降明显，尤其早熟禾降幅更剧烈。试验表明，再生水灌溉高羊茅，余氯应控制在1.0mg/L以下，灌溉早熟禾，余氯应控制在0.8mg/L以下。

由此可见，为了保证再生污水回用于绿地灌溉的生物安全性，污水必须有一定的余氯；同时为避免过高的余氯对绿地植物产生负面影响，余氯应控制在一定水平。本工程水源为昆明市某污水处理厂再生水，其余氯符合国家标准要求。

4.首部枢纽工程

其作用是从水源取水，并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、加药器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表，以及控制设备，如自动灌溉控制器、恒压变频控制装置等。本工程为人工喷灌系统，首部枢纽工程较简单，由动力设备（电机）、水泵、加药器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表及控制设备组成。水源为污水处理厂再生水，其SS可到达绿地灌溉要求，可不设置过滤器。再生水余氯达不到GB/T18920-2002的要求时，可通过加药器加氯；另外，如有需要也可通过加药器注入肥料。由于人工喷灌系统自动控制要求低，故控制系统较为简单。

5.景观带需水量

5.1景观带需水量参数

设计灌溉定额应依据设计代表年的灌溉试验资料确定，或按水量平衡原理确定。由于缺乏相关基础资料，故参照表1中所列经验数据选取。

表1绿地灌水量估算

注：“冷”指仲夏最高气温低于21℃；“暖”指仲夏最高气温21~32℃；“热”指仲夏最高气温高于32℃；“湿”指仲夏平均湿度大于50%；“干”指仲夏平均湿度低于50%。

昆明市属于“干暖”气候，故选取日需水量为6.0mm/d。《室外给水设计规范》（GB50013-2006）中浇洒绿地用水定额为1.0~3.0L/(m2·d)，亦即1.0~3.0mm/d。选取日需水量为6.0mm/d，基于如下考虑：

（1）GB50013-2006中绿化给水定额参照《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）确定，其相应的给水定额系小区绿化给水定额，小区绿化植物与市政道路绿化植物种类配置不同，需水量不同，故不能硬套该标准中的定额。

（2）应业主要求，本工程建成后要同时为新建景观带和已建成绿地提供灌溉水源；建成后有可能同时作为道路浇洒水源，故日需水量取得比规范大。

5.2景观带灌溉系统设计流量

5.2.1最大允许喷灌强度

确定了日需水量(6mm/d)，要确定喷灌系统的流量，必须确定喷灌强度。土壤的喷灌强度是指单位时间内喷洒在地面上的水深，灌溉系统的设计喷灌强度不得大于土壤的允许喷灌强度，喷灌强度过大将形成积水或地表径流，使得土壤板结或破坏土壤结构，造成水土流失。昆明市的土壤为壤土，最大允许喷灌强度为11mm/h。6mm/d的需水量在1h内喷洒完毕即喷灌强度为6mm/h，低于最大允许喷灌强度，符合要求。

5.2.2 灌水周期

绿地灌水周期由下式确定：

式中T设——绿地灌水周期，d；

W——日需水量，mm/d；

η——灌溉水的有效利用系数，风速低于3.4m/s，η=0.8~0.9，风速为3.4~5.4m/s，η=0.7~0.8。

经计算并做适当调整，本工程灌水周期为1d。

5.2.3 系统设计需水量

根据4.2.1和4.2.2确定的参数，本工程喷灌系统设计流量为

式中Q——系统设计流量，m3/d；

S——绿地面积，m2。

经计算，本工程喷灌系统设计流量为3394.2m3/d。本工程水源为昆明市某污水处理厂再生水，水量充足。

6.管道水力计算及管道布置

6.1管道水力计算

6.1.1管径计算

（1）快速取水阀

当取水阀用于浇灌时，其服务半径一般为20m，不得超过50m，本工程中取服务半径为30m。在道路两侧60m宽景观带中央各布置1条主管。经计算，本工程快速取水阀总数为210个。

为了减少水头损失，避免在主管上安装过多管件，故在每个标段各安装1根支管，将快速取水阀安装在支管上，可降低水损，减少管件数量，节省投资。