城市高架桥绿化自动滴灌系统设计探讨

程瑞 方韬

（合肥市规划设计研究院 安徽合肥 230041）

0 引言

随着城市化进程的加快，城市中建立很多立交。目前高架桥绿化已经越来越普及，对城市的绿化及各个方面都起到了重要的作用。本文以合肥市北二环高架桥工程为例，就高架桥绿化灌溉给排水设计相关问题进行探讨。

1 工程概况

本次设计的北二环自西二环至合武铁路，全长约5.0km，规划为城市快速路。西二环路～淮北路西段规划红线宽70m，淮北路西～合武铁路段规划红线宽60m。全线高架起于西二环节点，终于铁路西侧，高架全长约4.5km。高架快速路主桥自怀宁路以西230m处起桥，南向东匝道桥自西二环节点以东220m处起桥，主桥和西二环节点南向东SE匝道桥在怀宁路交口以东并桥后向东连续跨越淮王路（规划）、青松路、四里河路、武警支队出入口、森景大道、农科北路、兰花路、大房郢路（在建）、潘集路（规划）后在潘集路以东约430m落地。

本次设计为北二环高架桥绿化自动滴灌给排水设计。

2 高架桥绿化灌溉方式选择

常用高架桥绿化灌溉方式有洒水车灌溉[1]、喷头灌溉[2]和滴灌灌溉。

洒水车灌溉可采用市政洒水车，前期投资费用低。但是由于洒水车浇灌时车速需减缓，不仅影响正常交通行进，同时也影响了工作效率。而且通过洒水车浇灌，水量大，水资源浪费严重，还易将花盆中的植物冲的东倒西歪，影响美观。

喷头灌溉需敷设管道，前期投资费用较高，对桥上交通影响小。但是因高架桥花槽宽度很小，喷洒出的水流不会对桥下路面行车造成一定干扰，对水资源造成一定浪费。

滴灌灌溉范围小而精准，灌溉效率高，节水效果好，不影响交通，管理方便。但是需设置配套水源系统、敷设管道等，前期投资费用高。

为避免影响快速路交通、节约水资源，本工程中高架桥绿化灌溉采用滴灌给水方式。

3 滴灌系统设计探讨

3.1 滴灌水源系统设计

高架桥绿化滴灌用水一般采用市政自来水。本工程中滴灌水源系统包括蓄水池、肥液池、设施井、水表井、泄水阀门井、泄水井、控制柜等。

3.1.1 蓄水池

本工程中市政自来水经蓄水池放置去氯后，经加压水泵加压后方可供给高架桥绿化灌溉用。蓄水池内自来水停留时间按48h考虑，同时蓄水池兼具储备市政给水管网停水期间灌溉用水。蓄水池内壁敷设防藻隔膜，厚度为0.75mm。

3.1.2 肥液池

肥液池有效容积约1m3，内设搅拌机，用于贮存、调制肥液，肥液经隔膜泵提升加压后供给滴灌管网系统。肥液池内壁敷设肥液池专用膜，厚度1.0mm。

3.1.3 水表井

水表井用于设置计量水表、倒流防止器、闸阀、电磁阀等。

3.1.4 设施井

设施井用于设置隔膜泵、过滤器、远程压力表、止回阀等。

3.1.5 泄水阀门井

泄水阀门井用于设置电磁阀、闸阀等，主要用于人工或自动控制进行蓄水池、肥液池泄水排空。

3.1.6 泄水井

泄水井用于汇集蓄水池、肥液池、设施井等溢流水、泄流水等并就近排至市政污水管中。

3.2 滴灌水源节点及管道布置

3.2.1 桥上管道布置

考虑到桥梁防撞栏尺寸空间有限，为方便敷设，桥上滴灌管道尺寸不宜过大。本工程中桥上滴灌管道分为输水管、配水管，输水管负责输水，管径为De50，配水管负责配水，管径为De25，管材为PE管。配水管由输水管上引出，一般不超过150m，以保证配水均匀性，由电磁阀控制。配水原理图如图1所示。

图1 滴灌系统配水原理

本工程中桥梁两侧设置花槽，为提升美观，同时避免阳光暴晒，桥上滴灌管道隐蔽敷设于花盆下方，如图2所示。

图2 桥上管道布置

De50输水管每隔30m及桥梁伸缩缝处设置一道不锈钢伸缩节，以应对桥梁伸缩缝及自身热胀冷缩变形。De50采用固定支架、活动支架固定，每隔30m设置固定支架，固定支架间设置不锈钢伸缩节。De25配水管采用固定支架固定。

3.2.2 水源节点布置

水源节点数量及位置设计应综合考虑高架桥长度、需水量、水头损失及竖向高程等。本工程高架桥全长约4.5km，全线共4个相对高点，高差较大。为避免加压水泵扬程过大，同时有效利用地形以保证压力均匀性。本工程中共设置4座滴灌水源系统，分别为4个相对高点附近，单个滴灌水源系统服务长度约1.1km。

3.2.3 水泵流量及扬程

（1）需水量

根据相关规范，本工程绿化浇洒用水量标准取3L/m2·cap。工程高架桥上花盆总数量为21422个，总绿化面积约2742m2，则总需水量为8.22m3/d，其中单个花盆需水量为0.384L/cap。

结合水源节点设置及桥上管道布置，本工程中4组滴灌系统分别总需水量为 1.91m3/d、2.23m3/d、2.18m3/d、1.90m3/d。

（2）滴灌时间

本工程选用外插式压力补偿滴灌管，单滴头流量为2L/h。每个花盆设置一个滴头，则花盆灌溉完成所需时间至少为0.192h。

（3）设计流量

为避免管道流量过大，滴灌系统运行时分段依次启动关闭输水管与配水管间电磁阀，本工程滴灌系统运行时间按1h控制。则本工程中4组滴灌系统水泵设计流量为 1.91m3/h、2.23m3/h、2.18m3/h、1.90m3/h。

（4）设计扬程

水泵设计扬程H=高差H1+水头损失hs+最不利点处滴头所需最小压力H0

其中：高差H1=最不利点处滴头高程-蓄水池设计最低水位高程水头损失hs=沿程水头损失+局部水头损失

滴头所需最小压力为0.1MPa

经计算，本工程4组滴灌系统水泵设计扬程分别为33.1m、35.2m、32.6m、34.7m。从计算数据可知，由于水源节点均设置在相对高点附近，且系统服务范围相差不大，所以水泵设计扬程相差不大。

（4）水泵型号

结合各组滴灌系统设计流量、设计扬程，为方便管理，同时考虑一定的富余量，本工程中滴灌系统水泵采用变频泵，所选取的水泵流量统一为3m3/h，扬程为36m。单组滴灌系统设置2座水泵，一用一备。

3.3 滴灌控制系统设计

为方便管理，本工程中滴灌系统采用中央控制系统。用户可通过任何手机登陆全中文APP系统，对灌溉进行编程、实时监控，系统出现异常自动向用户发出警报，对用水量进行实时监测统计。程序设置好后该系统会自动灌溉，外接雨量传感器可在下雨时自动停止工作。该控制器安装于蓄水池附近，可手机上中文APP。所选取的滴灌系统均能接入后期市政统一管理平台，并能通过市政部门统一管理平台对整个区域滴灌系统进行远程控制。

桥上滴灌区由电磁阀控制，通过灌溉控制器控制滴灌，控制器和电磁阀组成自动或半自动灌溉控制系统。控制器置于防雨电箱内，控制线于供水干管或支管管沟穿套管敷设，置于供水管侧。控制器配设一个无线雨量传感器，在下雨达到预设水量时会自动暂停灌溉系统，节省用水。通过合理设置，灌溉系统运行时间避开用水高峰及交通高峰时段，以免影响居民用水及交通安全。

本工程中滴灌、施肥、泄水等均能通过智能或现场手动（半自动）双模式控制。

3.4 滴灌排水系统设计

3.4.1 浇灌余水及雨水

常规排水方式为在花槽下方设置排水管，收集浇灌余水及雨水。本工程中结合防撞护栏结构，设置排水管将槽内积水直接排至桥面，后经桥面雨水口收集后排至地面雨水系统。排水管位置见图2。

3.4.2 管道排空

为防止冬天温度过低冻坏给水管，需放空给水管内余水，本次设计在管道相对低点处设置泄水阀门。冬季在气温降至2℃前开启放空滴灌系统内积水以避免低温时管道内结冰。泄水可远程控制或现场人工手动控制。泄水管道就近接入雨水系统。

3.4.3 管道排气

管道内存有的气体既影响水流通畅又容易导致产生水锤现象。故本次设计在滴灌管道相对高点处均设置排气阀，以及时排出管道内气体。

4 结语

本文结合合肥市北二环高架桥工程设计，从滴灌水源系统设计、滴灌水源节点及管道布置、滴灌控制系统设计、滴灌排水系统设计等方面，探讨了滴灌水源系统组成、水源节点位置选择、桥上滴灌管道布置、控制系统选择及要求、管道排水及排气等问题。相比常见桥上滴灌管道布置，本工程创新性结合防撞护栏构造，将桥上滴灌管道敷设于花槽底部，既增强了美观效果又避免了管道外露导致长期暴晒引起老化问题。此点设计可为其他高架桥滴灌管道布置提供一定的参考。