天津靜?？h獨(dú)流減河進(jìn)洪閘草坪噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該獨(dú)立于河流進(jìn)水口的脆弱加固工程于2005年4月開(kāi)始，并于2007年11月完成。為改善辦公環(huán)境,在閘區(qū)上源頭重新設(shè)計(jì)建造新的辦公區(qū)域,占地面積5.4萬(wàn)m2,包括辦公樓、防汛倉(cāng)庫(kù)及如食堂、車(船)倉(cāng)庫(kù)等附屬設(shè)施。同時(shí),院內(nèi)進(jìn)行了重新綠化布置設(shè)計(jì),種植草皮面積約2萬(wàn)m2,占院內(nèi)面積37%,各種樹(shù)木有9000棵左右。草坪噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)象位于管理處辦公院東南側(cè),緊鄰南北閘連接路,面積約9000m2,呈梯形狀。草坪以壤土填土,填土部分為中間高兩端低似高爾夫球場(chǎng)狀,草坪內(nèi)種植部分樹(shù)木。由于原設(shè)計(jì)未對(duì)草坪的澆灌作配套完整的灌溉系統(tǒng),灌水時(shí)只能采用大水漫灌或人工灑水。這不但造成水的浪費(fèi),而且往往由于不能及時(shí)灌水、過(guò)量灌水或灌水不足難以控制灌水均勻度,對(duì)草坪的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。在此,筆者就獨(dú)流減河進(jìn)洪閘草坪噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程作一簡(jiǎn)要介紹。本工程位于天津市靜?？h,大清河與子牙河匯合處獨(dú)流減河進(jìn)洪閘管理區(qū)院內(nèi)。其自然氣候及水文地質(zhì)情況,見(jiàn)表1。1利用天然的成膜與作為植物生長(zhǎng)的原料來(lái)實(shí)施灌溉噴灌是將灌溉水通過(guò)由噴灌設(shè)備組成的噴灌系統(tǒng)或噴灌機(jī)組,形成具有一定壓力的水,由噴頭噴射到空中,形成細(xì)小的水滴,均勻地噴灑到土壤表面,為植物正常生長(zhǎng)提供必要水分的一種先進(jìn)灌水方法。與傳統(tǒng)的地面灌水方法相比,噴灌具有節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。2噴灌系統(tǒng)的組成2.1水回收和壓壓管道管理處有一處深水井,距離草坪處約350m,井深450m,在此設(shè)有加壓水井房。利用深水潛水泵(200QJ50-117/9多級(jí)泵1臺(tái),流量50m3/h,揚(yáng)程117m)將水抽到矩形水池內(nèi),再由多級(jí)管道離心泵(80GDL36—12*3立式多級(jí)管道離心泵2臺(tái),設(shè)計(jì)流量36m3/h,揚(yáng)程12m)將水加壓至容器內(nèi),然后向閘區(qū)供水。室外給水管道為鍍鋅鋼管,由法蘭連接和焊接,干管直徑為DN100,埋于地下0.7m,主要供新、老辦公樓生產(chǎn)、生活用水。該管線經(jīng)過(guò)草坪處設(shè)消防栓一個(gè)。在綠地的整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié),水源水質(zhì)滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,故本次噴灌設(shè)計(jì)將該水源作為噴灌水源。2.2社區(qū)ppr管由干管、支管等不同管徑的管道,通過(guò)各種相應(yīng)的管件、閥門等設(shè)備連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng),其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的綠地區(qū)域。根據(jù)管理處外網(wǎng)管徑的布置情況,主干管為直徑100mm的鍍鋅鋼管。本次噴灌系統(tǒng)所用的管材主、支管均為PPR管,該管材優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)、重量輕、搬運(yùn)容易、內(nèi)壁光滑、水力性能好、過(guò)水能力穩(wěn)定、有一定的韌性、適應(yīng)較小的不均勻沉陷。特別是埋于地下可達(dá)50多年,施工方便,采用熱熔連接。(1)所有支管均采用DN25PPR管,平行布置,間距12m。根據(jù)草坪場(chǎng)地實(shí)際情況,共平行布置11條支管。(2)為防止冬季管內(nèi)積水結(jié)冰將管損壞,每條支管的一側(cè)設(shè)有放水井。支管坡度1/200。第六、七、八排支管中間跨過(guò)土丘,故在兩側(cè)設(shè)有放水井。第九、十、十一排支管較長(zhǎng),故在中間設(shè)置一排水井,由兩端向中間放水。排灌設(shè)施在使用時(shí),在上凍前應(yīng)將管內(nèi)積水放掉。(3)在主管與每條支管結(jié)合處附近,設(shè)置DN25截止閥。當(dāng)水壓不能滿足整個(gè)管線噴灌作業(yè)時(shí),可根據(jù)噴灌需要關(guān)閉其他支管線截門,保證部分管線壓力滿足澆灌條件。2.3中壓中等噴射噴射型噴射系統(tǒng)k噴頭用于將水分散成水滴,如同降雨一般比較均勻地噴灑在綠地區(qū)域。噴頭是噴灌系統(tǒng)中最重要的部件。本次設(shè)計(jì)噴頭采用固定式搖臂鋅合金噴頭(9708C),工作壓力1.5～4kg,噴射直徑10～20m,噴水量0.84～1.62m3/h,為中壓中等射程噴頭?？紤]到原有水管的壓力不穩(wěn)定,盡量減少豎管的長(zhǎng)度及埋設(shè)深度,一般在20～40cm之間。豎管出土深度30cm。為防止冬季管道存水結(jié)冰甚至管道凍裂,在支管一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置放水井。設(shè)計(jì)射程RS=KR,其中K為折減系數(shù)取0.7,R為噴頭射程取低限10m。設(shè)計(jì)射程RS=0.7×10=7m。3灌草護(hù)坡規(guī)范和技術(shù)指標(biāo)主要設(shè)計(jì)依據(jù)有:《灌溉與排水工程技術(shù)管理規(guī)程》(SL/T246—1999),《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288—1999),《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T20203—2006),《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》(SD148—1985)。3.1綠地灌水量參照數(shù)據(jù)需水量包括土壤與地表的蒸發(fā)量和植物本身消耗的蒸騰量。影響需水量的因素有氣象條件(溫度、濕度、輻射及風(fēng)速等)、土壤性質(zhì)及其含水狀況、植物種類及生育階段等。由于現(xiàn)場(chǎng)資料缺乏,綠地灌水量參照表2所列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。本設(shè)計(jì)選用綠地日需水量為11.0mm。3.2噴灌強(qiáng)度的確定土壤的允許噴灌強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在地面上的水深。噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度不得大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度。不同質(zhì)地土壤允許噴灌強(qiáng)度可按表3確定。本設(shè)計(jì)草坪噴灌強(qiáng)度為12mm/h。3.3設(shè)計(jì)要求m設(shè)計(jì)灌水定額是指一次灌水的水層深度,單位為mm。其計(jì)算公式如下:式中:m為設(shè)計(jì)灌水定額(mm);rd為土壤容重(g/cm2);H為計(jì)劃濕潤(rùn)土層深(m);P為設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比(%);θmax、θmin為適宜土壤含水量上、下限(占干土重百分比)。設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果,見(jiàn)表4。3.4設(shè)計(jì)耗水程度q灌水周期是作物在耗水生長(zhǎng)旺盛期兩次灌水的間隔時(shí)間。式中:T為灌水周期(d);m為灌水定額(mm);E為設(shè)計(jì)耗水程度。設(shè)計(jì)灌水周期計(jì)算結(jié)果,見(jiàn)表5。3.5噴灌支管任務(wù)計(jì)算噴頭的布置主要包括組合形式、噴頭間距等,它的合理與否直接關(guān)系到噴灌效果。本次設(shè)計(jì)噴頭的組合形式采用矩形,矩形組合優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、容易布置,如圖1所示。由于利用原有供水系統(tǒng)提供水源,加之該草坪環(huán)境復(fù)雜,給噴灌水力計(jì)算帶來(lái)一定困難。按照常規(guī)水力計(jì)算比較繁瑣,根據(jù)該噴灌實(shí)際情況,本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)易的計(jì)算方法,按照反推法對(duì)支管的噴頭進(jìn)行布置設(shè)計(jì)。由于距離水源最遠(yuǎn)端水壓最低,一旦最遠(yuǎn)端水壓滿足要求,其他支線都能滿足,因此以距離水源最遠(yuǎn)端支管線路最長(zhǎng)的支管作為最不利噴灌情況。根據(jù)噴灌場(chǎng)地的地理情況,最遠(yuǎn)端的支線設(shè)置8個(gè)噴頭,按照每個(gè)噴頭流量1m3/h取值,8個(gè)噴頭總計(jì)流量8m3/h。干管總流量36m3/h,則每次可同時(shí)帶動(dòng)4個(gè)支線為32個(gè)噴頭,總計(jì)流量32m3/h(余壓為水頭損失)。據(jù)此計(jì)算推斷,每次開(kāi)啟的噴灌噴頭不超過(guò)32個(gè)即可。由此,可以對(duì)整個(gè)草坪噴灌管網(wǎng)進(jìn)行布置。噴灌管網(wǎng)布置情況,如圖2所示。3.6支管噴灌方式及時(shí)間噴灌系統(tǒng)的工作制度可分為續(xù)灌和輪灌。本噴灌系統(tǒng)由于主管工作壓力限定,不可能帶動(dòng)所有噴頭同時(shí)工作,所以采用輪灌工作方式。根據(jù)主管工作壓力,適時(shí)通過(guò)截門控制相關(guān)支管噴灌來(lái)滿足支管噴頭工作壓力。根據(jù)以上計(jì)算成果,其運(yùn)用方式為:第一排到第五排共31個(gè)噴頭為一組;第六、七、八排共24個(gè)噴頭為第二組;第九、十、十一排共24個(gè)噴頭為第三組。每組噴灌實(shí)際所需時(shí)間約1h,完成三組噴灌共需3h。根據(jù)四季的氣候不同情況,平均灌水周期為4d。夏季根據(jù)雨水情