利用现状水源进行绿地浇洒的设计

吴沛鹏

(深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东深圳518000)

长流河流域综合整治项目是构建成都市青白江区智慧产业城“智慧水系”的关键组成部分。 该项目旨在实现“无边界河流”水岸共同体，为当地群众提供“家门口的河道” “老百姓的湿地”，为智慧产业城提供 “OTH 第二空间”（OTH，Office、Thinking、Home即室外办公室、思考之所、交流客厅）服务，打造集生态、业态、文态于一体的青白江区城市“生态核心”。长流河滞蓄湿地是该整治项目中的一个组成部分。该区域位于黄草堰闸上游至还水渠取水口段， 地处青白江核心地带，湿地面积约为42×104m2，场地规划性质为绿地。 该区域东西北三面规划为高端商务、住宅和大型公共服务设施场地，四面环路，北面为规划复兴大道，西面现状为清江南路(规划智慧大道)，南面为团结中路(规划创业大道)，东面为化工南路。为保障滞洪湿地绿化用水供给， 需建设绿化浇洒设施。但考虑到城市环保节水的需求，故浇洒用水不采用城市给水管网的生活自来水，而是采用河道内水。

1 绿化所需流量计算

1.1 绿化用水指标确定

1）根据《给水排水设计手册：建筑给水排水》[1]中对于绿化用水的定额规定，用水定额取1.5~2 L/(m2·次)，每天浇灌1~2 次。

2）根据《喷灌工程技术规范》(GB 50085-2007)[2]以及标准图集《绿地灌溉与体育场地给水排水设施》(15SS510)[3],灌溉区进行1 次灌溉所需要的灌水量按式(1)计算：

式中：mq为灌溉区进行1 次灌溉所需灌水量，mm；h为土壤层设计湿润层深度，m；p 为设计土壤湿润比，%；βmax为适宜土壤含水量上限，%；βmin为适宜土壤含水量下限，%；η 为灌溉水利用系数。

根据《喷灌工程技术规范》(GB 50085-2007)以及标准图集《绿地灌溉与体育场地给水排水设施》(15 SS 510)取得参数 h=0.3 m，p=1，βmax=32%，βmin=16%，η=0.8。计算可得出，绿化用水mq=6 mm，即得6 L/m2。

1.2 浇洒方式确定

区域内绿地浇洒面积约为20×104m2。 根据工程完成后对绿化浇洒的实际需要和绿地所在区域的情况,为减少人工劳动强度、提高水利用率，决定对大面积绿化区域实施自动喷灌浇洒，绿地较小区域或狭长地块采用人工浇洒，以免影响人员行走。自动喷灌喷头形式均采用地埋式旋转喷头, 工作半径为15 m， 喷头设计流量为2.5 m3/h。 由于绿地面积较大，为方便绿化用水管理及避免瞬间用水过大问题， 将大面积绿地规划为5 个区， 其中湿地中心区的大草坪分为4 个区块，湿地东北部大片绿地为1 个区块。这5 个区采用自动喷灌浇洒， 其余部分绿化带均采取人工浇灌。对于生态保育区，由于采取了人员封闭的措施，仅考虑在成长期内对其采取临时浇灌作业，不设立专门的浇灌系统。

1.3 绿化用水量及喷洒时间确定

按照5 个区中最大一个区自动喷洒的绿化用水量进行计算，自动喷洒系统的设计流量按式(2)计算：

式中：q 为灌溉系统设计流量，m3/h；n 为同时工作的灌水器数量， 确定单一分区内灌水器最多的数量为29 个。喷淋分区布置见图1。qp为单个灌水器的设计流量，m3/h；t 为灌溉系统每次灌水工作时间，h，按公式(3)计算。

图2 喷淋分区布置

式中：t 为灌水时间，h；F 为单个喷头保护面积，m2；mq为补充说明;qp为单个灌水器的设计流量，m3/h。

根据所选的喷头类型，单个喷头保护半径为15 m，喷头设计流量为2.5 m3/h，工作压力按0.2 MPa 计，η为灌溉水的利用系数，之前取值η=0.8。

由公式(2)、公式(3)计算可得,绿化喷洒水时间为1.7 h，该区块绿化用水量53.30 m3/h。

1.4 绿化用水供水量及输送管确定

绿化用水供水有两个方案:1)满足5 个区绿地同时用水及人工浇洒用水;2)5 个区绿地用水分别供给及人工浇洒用水。 单个人工浇洒喷头的流量按3 m3/h考虑。 两个方案比较见表1。

表1 供水方案比较

经比较分析，绿化用水供水方式采用方案二。

1.5 供水泵扬程确定

根据长流河滞湿地绿化总体布局及取水泵站位置， 河道内水面与最不利用水点几何高差为6.8 m。根据供水量56.30 m3/h， 确定输水主干管管径为DN125, 输水支干管管径为DN75。 为使每个区各个自动喷洒出水压力差别尽量小， 供自动喷洒的支干管及分支干管应尽量少变径。 人工浇洒喷头最小工作压力为0.1 MPa， 自动喷洒最小工作压力为0.3 MPa；水泵扬程按满足自动喷洒压力要求计算，计算公式见式（4）。

式中：H 为浇洒水供水泵所需扬程，m;h1为贮水池最低水位至升降后灌水器喷水口的几何高度,h1=6.8 m;h2为供水管及配水管道的沿程损失和局部水头损失，h2=12.07 m;h3为最不利灌水器的最小工作压力，取h3=32 mm；h4为泵站内管道及阀组损失，取2 m；h5为自清洗机械过滤器损失，取5 m。 由公式(4)计算，可得出水泵扬程为57.87 m。

2 供水泵站设计

2.1 泵房设计

根据工程整体设计方案， 长流河滞洪湿地中央湖湖水由黄草堰进行补水。补水水质可以达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类标准。 这一水质符合绿化浇洒标准。 故浇洒系统泵房由中央湖取水，泵房设置在中央湖东侧，为5 m×4.5 m×3.9 m 的半地下式泵房，地上层高5.1 m。 湖中引水口处设置1 个 1 m×1 m×1 m 的正方体引水头部， 通过引水管将湖水导入至吸水池，水再由水泵加压供绿化用水。

2.2 引水管管径确定

根据所需流量及短管流量计算公式确定引水管管径，短管流量按公式(5)计算：

式中：Q 为流量，m3/s；μ 为短管自由出流的流量系数,按公式(6)确定;A 为管道横截面积，m2；H 为两水面间水头差，m。

式中：L 为管道长度，m；λ 为沿程阻力系数,按公式(7)计算;δ 局部阻力系数，进出口系数均为1.0。

式中：d 为管道管径，m。

根据所需取水流量56.3 m3/h， 泵房布置湖面与吸水井水头位差H=0.92 m，引水管长L=65 m，由公式(5)计算得到的流量确定引水管采用DN300。

2.3 供水设备配置

根据区域绿化用水量及压力要求不同， 水泵扬程按满足最小利区域绿化用水压力要求设计。 为节省能耗， 水泵选用变频调速， 变频最佳调速范围是50%~100%。 供电频率与水泵转速成正比关系，水泵的流量、扬程、水泵转速与供电频率关系如式(8)、式(9)所示：

式中：当 Q1、H1、n1分别为供电频率为 f1时水泵的流量、扬程、转速；Q2、H2、n2分别为供电频率为 f2时水泵的流量、扬程、转速。

考虑到仅人工浇洒时，绿化用水量为3 m3/h，水泵技术性能无法较长时间满足这一要求。因此，在供水设备中增加气压罐配置， 便于绿化用水在各种工况下均能正常运行。气压水罐的调节容积应按式(10)计算：

式中:Vx为气压罐内水的调节容器，m3；qb为水泵出水量，m3/h；当罐内为平均压力时,水泵出水量不应该小于气压水罐最高工作压力及最小工作压力平均值时给水系统最大小时流量的1.2 倍；n 为水泵在1 h内启动的次数，宜采用 6～8 次，取 6 次；C 为安全系数,宜采用 1.0～1.3，取 1.2。

气压水罐的总容积,应按式(11)计算：

式中：Vq为气压水罐总容积，m3；ab为气压水罐内的工作压力比（以绝对压力计），宜采用0.65~0.85,取0.65;β 气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐取1.05。

根据水泵正常出水量57 m3/h，当水泵往气压水罐输水时，供电频率调至50%,水泵出水量28.5 m3/h。由公式(10)、(11)得出气压罐的总容积 4.28 m3。 根据水泵及气压罐技术参数确定NQGL2-5055 型全自动供水设备(自带控制柜)。 为防止湖水中杂物进入供水系统堵塞灌水器， 在取水口处设置格栅并在水泵出水总管设置自清洗机械过滤器(过滤精度0.5 mm）。

3 结语

根据长流河滞蓄湿地绿水总体布局， 综合分析研究了利用现有水源实现绿地浇洒的各种因素，通过方案比较， 选择大片绿地分区块分别供给绿化用水、小片绿地区域人工浇洒的方式，既满足了绿水用水要求又能节省投资，取得了良好效果。