鄭州市鄭東新區(qū)道路綠化帶噴灌系統(tǒng)設計

劉 萍，曹志強，盛 羽，王紹征

（鄭州市市政工程勘測設計研究院，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，南至機場快速路，總控制面積為150 km2，為鄭州市加快城市化進程的重點工程。鄭州新區(qū)對其綠地建設高度重視，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，維護較好的綠地景觀需要耗費大量的人力、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，又能降低勞動強度，是鄭東新區(qū)綠地系統(tǒng)面臨的主要問題。噴灌是當今節(jié)水灌溉技術的主要形式，它近似于天然降水，對植物全株進行灌溉，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涵。下面，本文著重對鄭東新區(qū)道路綠化帶噴灌設計進行詳細論述。

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，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，其上搭配種植色葉灌木或點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非分隔綠化帶中設計噴灌系統(tǒng)。

2 噴灌系統(tǒng)設計

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)，水源應有可靠的供水保證。同時，水源水質應滿足《農田灌溉水質標準》（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，遠期待市政中水管網形成后，斷開與自來水的連接，采用中水供給。

從表1可以看出，中水水質明顯優(yōu)于農田灌溉用水，遠期采用中水作為噴灌水源是經濟、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)中的重要設備，它的作用是將有壓水流破碎成細小的水滴，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度，是在短時間內不形成徑流的最大噴灌強度[3]。土壤允許噴灌強度與土壤質地和地面坡度有關。各類土壤的允許噴灌強度詳見表2。

表1 中水水質標準與農田灌溉水質標準對照表

表2 各類土壤的允許噴灌強度

當地面坡度大于5%時，同一種土質的允許噴灌強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。根據噴灌強度確定噴頭，噴頭的組合噴灌強度不得大于土壤的允許噴灌強度。

鄭東新區(qū)道路綠化帶中為回填土，此類土質通氣、保水、結構疏松，介于砂土和壤土之間，因此選用噴灌強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能力強，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行噴頭布置。噴頭的組合間距詳見表3所示。

根據鄭州市多年風向、風速資料，噴頭組合間距采用0.8～0.9噴頭射程。

2.3 管網設計

噴灌系統(tǒng)管網由不同管徑的管道組成，如干管、支管、豎管等，管網設計是噴灌系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)，設計質量的高低直接影響到噴灌系統(tǒng)的技術指標和工程造價。管網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

管徑一般按經濟流速法計算：

式（1）中:D——管徑,m；

N——計算管段連接的噴頭數；

q——單個噴頭的設計流量,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——管內徑,mm。

道路綠化帶噴灌系統(tǒng)支管上一般布設有多個噴頭，支管內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。

多孔系數F值在0.3～0.6之間，隨著支管連接噴頭的增多，F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；

μ——管道流速,m/s；

g——重力加速度，9.81 m/s2。

實際計算局部水頭損失比較復雜，在設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，能夠滿足設計要求。

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

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，實現電磁閥的開啟和閉合，達到控制噴頭的噴灑目的。人工編程器相當于遙控器，可以通過程序來控制電磁閥的開啟和閉合時間實現噴灌系統(tǒng)的半自動化控制。

3 結語

鄭州市鄭東新區(qū)道路綠化帶采用噴灌系統(tǒng)進行灌溉，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”稱號奠定了堅實的基礎。

[1]周世峰.噴灌工程學[M].北京：北京工業(yè)大學出版社，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)中的應用[J].河南科技學院學報（自然科學版），2007，35（4）：93-95.