园林草坪喷灌系统设计原则

园林草坪喷灌系统设计原则第一节：收集资料收集现场资料是设计过程中非常重要的一步。

完整和准确的田间信息资料对于喷灌系统的正确设计是很有必要的。

如果没有田间现场的准确资料，就不可能有准确的灌溉系统设计。

1. 园林的布局应有标有尺寸或有比例的平面图，比例尺最好为1/100~1/200。

图上应标有草地边界、建筑物（包括窗户和门的位置）、灌木、乔木、树篱、花坛、小路、电线杆、围墙等的形状、高度与位置及其他的地貌特征。

在有斜坡面的时候，要注明坡度，同时，不允许喷洒的地方（如对着草坪的窗户等）也应在图中做出标注。

总之，图上应标出所有可能对灌溉系统造成影响的因素，以及可能会因灌溉水洒在上面而受到影响的东西。

如果没有现成的图就要自己实地测量绘制。

2. 了解植物的种类和特性不同的花卉对水分的需求是明显不同的，应对植物的耗水特性有所了解，按对水分的不同需要量进行喷灌。

3. 土壤种类主要了解土壤对水的渗吸速度和保水能力，应了解土壤容重和质地、田间持水量等。

4. 气象资料包括气温、降雨、风速风向、空气湿度等，用于确定用水高峰期的需水量和喷头组合形式。

5. 水源与能源包括可能使用的水源的类型（自来水、河流、井水、池塘等）和园林的相对位置，对于自来水系统则要了解靠得最近的管道的管径和压力及市政部门一天中对用水有时间的限制。

如果以井为水源就要确定井的出水量、原配水泵的功率、扬程和型号、动水位和电源位置6. 资金与技术要求这将决定我们选用什么类型的喷灌系统，按照多高的标准来设计，技术要求包括园林草坪使用的情况，何时使用，何时可以进行灌溉等。

第二节灌溉需水量的确定作物需水量指园林草坪植物的株间蒸发和植株蒸腾之和。

株间蒸发是指通过土壤和土壤表面的水分蒸发；植株蒸腾是指作物从土壤中吸收的水分。

两者之和称为腾发量。

影响需水量的因素有气象条件（温度、湿度、辐射及风速等）、土壤性质及其含水状况、植物种类及生育阶段等。

由于上述这些影响因素错综复杂，确定灌溉需水量最可靠的办法是进行实际观测。

但往往在规划设计阶段缺乏实测资料，这时就需要根据影响需水量的因素进行估算。

估算灌溉需水量的方法很多，可通过公式进行计算，或参照表4－1的经验数据选取：灌溉系统的设计，应满足草坪需水高峰期的日需水量，即按最不利的条件设计，选取特定气象条件下的最高日需水量，以使系统有足够的供水能力。

我们将在后面的设计过程中讨论喷灌强度。

选择适合灌溉需水量的喷头是设计者应考虑的关键因素。

表中，“冷”指仲夏最高气温低于21摄氏度；“暖” 指仲夏最高气温在21至32摄氏度之间；“热” 指仲夏最高气温高于32摄氏度；“湿”指仲夏平均相对湿度大于50%；“干” 指仲夏平均相对湿度低于50%。

第三节：确定水和能源的供应水源可以是河水、塘水和湖水等，但园林灌溉较多是以民用给水系统（即自来水）作为灌溉水源。

如果水源为自来水，需要确定两个重要信息，第一个是供水管网可以提供多大的流量，第二个是供水管网可以提供多大的工作压力。

为此，需要收集现场资料，包括：静水压力，水表尺寸，供水管尺寸、长度和材质。

静水压力可以通过压力表来测定。

夏季白天（或最不利条件）供水管网与喷灌系统连接处的静水压力一般为最低静水压力。

水表的尺寸是决定供水管网可以向喷灌系统提供多大流量的一个重要因素。

一、计算供水管网可以向喷灌系统提供的最大流量我们可以用3个规则来确定灌溉系统可用的水的流量。

每个规则得出的流量结果用L/min来表示。

选择最小的流量作为系统可用的最大流量。

规则一：水表的水头损失不能超过规定的最小静水压力的10%。

这个规则用来防止灌溉系统发生太大的水头损失。

查阅水表水头损失图表可以确定这个流量。

规则二：最大流量不能超过水表最大刻度的75%。

这个规则是为了保护水表不受破坏。

如果设计流量过大，水表慢慢会不准，最后会失效。

规则三：水流通过管道的速度不能超过1.5-2.3 m/s。

如果供水管道为塑料管，采用1.5m/s的速度，金属管可以采用较大值用这三个规则来计算系统流量，最后选择最小的流量作为供水管网可以向喷灌系统提供的最大流量。

二、计算供水管网可以向喷灌系统提供的压力为了确定工作压力，需要计算从水源到与灌溉主管道连接点的所有组件的水头损失，并考虑地形高差。

水头损失的计算将在后面章节中讲述。

如果计算得到的压力不能满足喷灌系统的压力要求，就要考虑加设水泵来加压，水泵可以由电动机带动或内燃机带动，这要由当地条件来确定。

由于园林草坪喷灌周围环境应不受污染，而内燃机运行时噪声较大，所以如电力供应有保障则多用电动机。

如果采用离心泵，为了保护水泵机组，往往需要建立一个泵房，但是有时环境所不允许的，此时建议选用管道泵，这种泵噪音低、结构紧凑、直接安装在管道上，可以充分利用自来水的压力，而且可以不建泵房，只要做一个金属柜加以保护即可。

第四节确定灌溉系统的形式园林草坪喷灌系统一般设计标准较高，灌水比较频繁，而且管理人员少，所以大多采用固定式喷灌系统，并且每一个喷点都装有升降式固定喷头，并经常全部埋在地下。

另外，由于许多草坪在白天要使用，例如高尔夫球场和足球场白天有赛事，公园草坪白天要向游人开放，因此只好在夜晚喷灌，这样固定式较为方便，而且最好能装有自动控制系统，以降低管理人员的劳动强度。

只有在南方湿润地区每年灌水次数不多，而且使用不很频繁的园林，如校园的边远地段、住宅和办公楼周围草地等，或资金困难时，可以考虑选用半固定式或自动化程度较高的移动机组与设备。

第五节喷头选型喷头种类很多，每种喷头都有自己特有的使用范围，选择喷头时，应考虑以下一些因素：●用户对喷头形式的要求●灌区大小和地形●植物类型●现有水压和流量●当地环境条件（风、温度和降雨量）●土壤类型和入渗率●喷头的一致性灌区大小和地形、灌溉植物的种类影响喷头的选择，例如，草坪、灌木、树林可能需要不同类型的喷头。

在“水力学基础”中我们已经知道，水压和流量是设计者首先要考虑的因素。

每一种喷头都有其自己的工作压力，如果不增加水泵，而直接使用自来水管网的水压，所选择的喷头应满足现场可提供水压力和流量要求。

特殊气候条件的地区需要特殊的喷头，例如，有风地区需要低角度喷头，使水流紧贴地面以防被风吹走，炎热干旱地区需要大流量的喷头。

在“收集资料”中，已经谈到，喷灌强度不能大于土壤入渗率，低灌溉强度的喷头在坡地喷灌中常用，这样可以减少地表径流和水土流失。

在布置支管或把喷头按不同的控制阀分组时，最重要的原则是尽可能不要在同一阀所控制的管路上把不同类型的喷头混在一起使用，即灌水强度不同的喷头应该分开布置在不同的控制阀管路上。

如果灌水强度不同的喷头放在一起，用户或系统维护人员就可能对某一个小区过量灌溉，才能使另一小区的灌水量合适。

1 固定式喷头一般用于四周有障碍物和有阻挡旋转喷头工作的浓密树丛的情形，当植物混合种植和需要不同的灌水量时，也需要采用固定式喷头。

固定式喷头工作时喷出的水流或是一束，或是多束，或是呈扇形（以固定的模式）。

最常见的形式是全圆型、3/4圆弧型、2/3圆弧型、半圆型、1/3圆弧型和1/4圆弧型。

除弧度喷洒外，还有一些特殊形式的喷洒方式，如带状。

另外，还有喷洒角可调节的喷嘴（VAN），即用于特殊形状的小区。

其喷洒角度的调节范围一般为0到360度。

固定式喷头的工作压力较低，大约在100—200 kPa之间，工作半径一般为1.5—7m，所以它们一般用在灌溉小块草坪和水源水压较低的情况。

扇形喷洒的喷头的喷灌强度达25—100 mm/h，不宜用在在细质土壤或坡地上，这种情况采用8-38mm/h灌水强度的多束固定式喷头较为合适。

道路边的灌木丛可以用弹出高度为15cm和30cm地埋式固定喷头。

灌溉结束后，喷头降到地面以下，可减少对它恶意破坏的可能性，并增加行人的安全。

2 旋转式喷头地埋式旋转喷头一般用于灌溉草坪。

一般来说，每个旋转式喷头都有一个或两个喷嘴，其喷洒角度一般从20度到240度可调，许多还可以作全圆喷洒。

与固定式喷头比较，旋转式喷头一般工作压力较高，绝大多数喷头的工作压力在150—700 kPa。

这种喷头的射程范围比固定式喷头大的多，小的大约为6m，大的可大于30m。

这种喷头的流量也较大，一般为90—450 L/min。

尽管流量很大，但与固定式喷头比较，旋转式喷头的灌水强度要小，因为它的喷洒面积较大，其喷灌强度一般为6-50 mm/h，因此旋转式喷头适合于坡地灌溉、细质土壤以及其它低入渗率的土壤。

在进行大面积喷灌时，选用大射程旋转式喷头是比较经济的。

各种喷头的工作压力、射程、喷灌强度可从制造厂家获得。

第六节布置喷头喷灌系统中喷头的布置包括喷头的组合形式、喷头沿支管上的间距及支管间距等。

喷头布置的合理与否，直接关系到整个系统的灌水质量。

1 喷头的水力性能在讨论喷头间距布置之前，我们先了解一下单个喷头的水量分布，将喷头置于一个固定的点上，沿着湿润面积的半径等间距地放上盛水容器（图4－1），喷洒一定时间完后，测量每个容器中水的深度，即可绘出水量分布图。

喷头的水量分布图可从制造厂家获得，该图反映了喷头的水量分布特性，是表征一个喷头好与坏的重要指标。

单个喷头的水量分布如图4－2，从喷头处向两边象一个30度的斜坡，即象一个楔形。

对于全圆喷头，其图形象一个锥体，喷头在中间，向四周倾斜的斜坡，随着距喷头距离的增大，盛水容器中得到的水量越来越少。

最后，在喷灌半径的最远段的容器，由于距喷头比较远，几乎没有收集到水。

在喷灌半径50－60%的范围内，即使各喷头水量不重叠，灌水量也能充分满足植株生长。

而在60%以外，即喷头射程的后40%部分，随着距离的增大，水量越来越小，便不能满足植物的生长需要（图4－3），需要用相邻的喷头重叠喷灌的方法来增加灌水量，提高灌水均匀度。

所以建议相邻喷头的最大间距是各自喷洒半径的60%之和（图4－4）。

在土壤质地粗糙、风速大、低湿度、高温等情况下，建议喷头间距要更小一些。

在草坪灌溉中，喷灌头间距常选用喷射直径的50%。

当有风时，可以用更小一些的间距—如40%。

当喷头间距过大时，草坪上会有灌溉不到的干地。

这些灌溉不到的地方草坪会出现缺水的症状，枝叶暗绿或枯死。

2 喷头布置方式有三种主要的喷头布置方式：1) 正方形：这种方式中相邻四个喷头组成的四条边距离相等，用于灌溉正方形的区域或有90度角的区域。

尽管该方式有时均匀度欠佳，但四周有围栏的地区常使用这种方式。

正方形布置方式灌水覆盖度较差，其原因是因为对角线上两个喷头间距比边线上的要长。

当边线上两个喷头间距为喷头的射程时（即50%法），对角线上两个喷头间距则为射程的70%，使得正方形中心喷水量偏少（图4－5）。

在风速小和没风的情况下可以使用55%的间距，有风时建议用更小的间距，这取决于风的大小，下面给出风速和最大间距的对照表：灌溉地点的风速（km/h）使用的最大间距（%直径） 0——5556——105011——20452) 三角形：该模式常用于边界不规则的地区。