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园林给排水工程 1 2 3 南昌大学郭文帅 在人们的生活和生产活动中 水是不可缺少的 在城镇 为了给各生产部门及居民点提供在水质 水量和水压方面均符合国家规范的用水 需要设置一系列的构筑物 从水源取水 并按用户对水质的不同要求分别进行处理 然后将水送至各用水点使用 这一系列的构筑物就叫给水系统 1 2 3 清洁的水经过人们在生活中和生产上的使用而被污染 形成大量成分复杂的污水 这些污水往往含有传染疾病的细菌及各种有害物质 如不经过处理和消毒就排走 将严重污染生态环境 危害人们的身体健康 另外在污水中又含有一些有用物质 经处理可回收利用 为了使排出的污水无害及变害为利 必须建造一系列设施对污水进行必要的处理 这些处理与排除污水的系统就叫排水系统 1 2 3 园林给排水工程与区域水系 区域给水与排水有密切关系 是区域给排水工程的一个组成部分 它们之间有共同点 但又有园林本身的具体要求 以下我们分别介绍有关这方面的基本常识及一些计算方法 以备将来在实际工作中能够解决一些实际问题 或与有关设计部门取得工作上的配合 1 2 3 第一节区域水系与区域给排水知识 区域分受人为活动较小的自然区域和人为活动影响较大村镇和城市 风景区 度假区 森林公园 保护区等休闲旅游地受自然区域的水系影响 而城市公园 小游园 苗圃 花园等则受水系和给排水系统的影响 1 2 3 一 自然区域水系 给水与排水 一 自然区域水系水系 也称为 河系 流域内各种水体构成脉络相通系统的总称 通常包括干流 各级支流 流域内的地下暗流 沼泽及湖泊等 区域水系的某一部分可能是生产和生活的水源或受水体 或是交通水运线 也许是游览景区的景观水体 娱乐水体等 有水有灵气 人们在生产和生活的过程中已经总结出了赖以生存 必须具备的自然条件 有水就有多样的景观和娱乐 植物才能良好生长 创造优美舒适的环境 保护区域水系是区域经济持续发展的基础 1 2 3 二 自然区域给水系统给水系统包括水源 取水 输水 流水 渗水途径和措施 盛水 存水的特种地形或构筑物 水源 河 湖 泉 沼泽湿地 注重水源涵养 水源保护 湿地保护以及水质测定分级 取水 流经村落 挖渠引水 南水北调 人工运河 洼地渗水 浅井取水 盛水与存水 人工筑池 小型水库 集水旱窖 河南省扶贫工程内容之一 要注意消毒 三 自然区域排水系统小流域治理 陡坡退耕还林 沙地湿地还林还草 防止水土流失 河渠疏导 达标排放 治理下游水体 生态式开发利用 1 2 3 二 城市水系 给水与排水 一 城市水系城市规划部门有河湖组或类似的专项规划部门专门负责城市水体的宏观规划 其主要任务为保护 开发 利用城市水系 调节和治理洪水与淤积泥沙 开辟人工河湖 兴城市水利而防治和减少城市水患 城市绿地规划是城市总体规划的组成之一 城市园林水体又是城市水系的一部分 无论进行城市绿地规划和有水体的公园设计时都要收集 了解和踏查城市水系现状与水系规划 城市用地的水系是难得的自然风景资源 也是城市生态环境质量的要素 应该大力保护天然水体 在保护的前提下加以开发利用 疏源之去由 察水之来历 水有源 流 派和归宿 园林中的水景是城市水体的一部分 要着眼于局部与整体的关系 把城市水体组成完整的水系 1 2 3 城市水系在不同的历史时期是有所变迁的 我们研究园林史时则要研究古代水系 以北京为例 早期东有潮白河 西有永定河 元代建元大都时由郭守敬勘察 规划 基本奠定了北京城水系的基础 明代建都后形成目前北京水系的基本骨架 他巧妙地将发源于昌平县的白沙泉北引至西山 再沿西山东麓导引使与玉泉山下的水源汇合 由西北而东南形成长河水系 这条水系加上原发源于万泉庄的万泉河 与北京西北郊的园林关系最为密切 1 2 3 乾隆时期的西北郊 已经形成一个庞大的皇家园林集群 其中规模宏大的五座 香山的静宜园 1 玉泉山静明园 2 万寿山的清漪园 3 圆明园 4 畅春园 7 后来著称的 三山五园 图2 1 1乾隆时期北京西北郊园林分布与城市水系 玉泉山泉流涌出后又分为三派 一派北去 与市区联系较少 一派向南流名为南旱河 它在玉泉山南侧又分出一支派 由颐和园西堤的玉带桥进入颐和园昆明湖 成为调节北京城用水和灌溉农田的城市蓄水库 再南出绣漪桥向东南流下 至紫竹院又与旧时的高梁河源汇合向东流而形成高梁河 1 2 3 其中规模宏大的五座 香山的静宜园 1 玉泉山静明园 2 万寿山的清漪园 3 圆明园 4 畅春园 7 后来著称的 三山五园 图2 1 1乾隆时期北京西北郊园林分布与城市水系 至北京城墙西北角又分三支 其中两支各向东 南流去形成北护城河与西护城河 另一支由豁口以东入城 流经积水潭 后海 北海 中海 南海 中山公园 天安门前金水河 然后成为地下流从南河沿南转再向东注入通惠河 这支水流又从北海以东向南导入紫禁城护城河 又从紫禁城西北角汲入成为贯通故宫的水系 在城市规划方面称为 引水贯都 见图2 1 2 2 1 3 1 2 3 图2 1 2元大都城市水系分布 图2 1 3明清时期北京城水系分布 内城面积比大都略小 东西长约7公里 南北长约5 7公里 设城门11个 宫城即大内 又称紫禁城 位于内城的中央 南北长960米 东西长760米 城外围绕护城河 筒子河 开四门 东华门 西华门 午门 玄武门 大内的主要朝宫建筑为三大殿 高踞在汉白玉石台基之上 整个宫城呈 前朝后寝 的规制 最后为御花园 宫城之外为皇城 包括大内御苑 内廷宦官各机构 府库及宫城 周围十八里余 皇城的正南门为承天门 清代改称天安门 左右建太庙 社稷坛 前为千步廊 两侧为五府六部的政府衙署 返回总目录 返回第六章 2 3 1 4 6 5 返回总目录 1 2 3 4 5 6 返回第六章 元大内御园 主要是琼华岛及其周围的湖泊开拓 命名为 太液池 为主体池 池中三个岛屿呈南北一线布列 沿袭皇家园林的 一池三山 的传统模式 占去皇城北部和西部的大部分地段 十分开阔空旷 大内御苑建置在皇城或宫城之内 即是皇帝的宅园 行宫御苑和离宫御苑建置在都城的近郊 远郊的风景地带 前者供皇帝游憩或短期驻跸之用 后者则作为皇帝长期居住 处理朝政的地方 相当于一处与大内相联系着的政治中心 离宫御苑 避暑山庄 三山五园 古时水运 消防和城市水景都依托于城市水系 南旱河另一派水系向东经玉渊潭至西便门流入西护城河 又接通陶然亭公园 龙潭公园向东流去 后来由于水源不足 又在南长河与南早河间与京密引水渠相衔 紫竹院东之水又西折与京密引水渠贯通 永定河水通过引水渠注入玉渊潭 其另一支流一一莲花河贯通莲花湖公园 参见北京市地图 作为国际性现代化城市 北京市仍是水源不足的城市 远景规划将实施 南水北调 那时北京水系又是一番新气象 城市水系规划为各段水体确定了一些水工控制数据 如最高水位 最低水位 常水位 水容量 桥涵过水量 流速及各种水工设施 同时也规定了各段水体的主要功能 依据这些数据来进一步确定园林进水 出水口的设施和水位 使园林内水体务必完成城市水系规划所赋予的功能 城市水体功能一般可概括为排洪蓄水 1 2 3 城市园林水体是城市水系的一部分 无论进行城市绿地规划和有水体的公园设计时都要收集 了解和踏查城市水系现状与水系规划 城市用地的水系是难得的自然风景资源 也是城市生态环境质量的要素 应该大力保护天然水体 在保护的前提下加以开发利用 1 2 3 1 城市水体的功能 排洪蓄水城市水体是城市地面的排放水体 特别是暴雨来临 山洪暴发时 要求及时排除和蓄积洪水 防止洪水泛滥成灾 到了缺水的季节再将所蓄之水有计划地分配使用 城市水体蓄洪排涝的功能和园林本身的要求有时是有矛盾的 例如常水位定得过高 岸边植物就难以生长 蓄洪过量造成超过设计最高水位时 园林水体内的鱼等水生动物便会外流 最高水位与最低水位相差悬殊时园林驳岸也不好处理 这就要求局部和整体间有协调的关系 局部服从整体 整体照顾局部 如为了城市蓄水把园林常水位定得过高 不仅近岸植物 而且影响大面积植物生长时是可以反馈到城市规划有关方面进行洽商的 个别情况下 为了确保城市的安全和农业生产不受重大损失 公园则要牺牲局部利益保全整体 如广州市的公园曾在遇洪水时不惜鱼虾外流而确保大面积农业生产不受害 1 2 3 组织航运以便于水上交通与游览水运的运费比陆运便宜 应加以充分利用 很多世界名城还利用天然河流和其它水域开展水上游览 如巴黎之赛纳河 在我们进行城市园林绿地系统规划时要充分考虑到这一点 这不仅可减少陆地交通的通行量 而且在夏季炎热的地带还可以降低气温 如处于亚热带的沿海城市 如与园林接壤的水系是公共水运航道 则对这部分水体的处理要按航运要求结合园林特色来办 结合发展水产事业园林要综合发挥生态效益 社会效益和经济效益 利用园林水体进行水产方面的开发利用是切实可行的途径 但园林又不是单纯的水产养殖场 结合水产要服从水景和游览的基本需求 水的深度太浅不利于水温上下对流和养鱼的要求 太深虽可进行分层养鱼以提高单位面积水产量 但对游船活动不安全 养鱼和水生植物也有矛盾 因此要因地制宜 统筹安排 调节城市的小气候条件水体在增加空气的湿度和降温方面有显著的作用 水体面积大则这种作用就更明显 这不仅可以改善园林内部的小气候条件 而且对周围环境也有改善卫生条件的作用 美化市容和作为开展水上活动和游览场所北京的什刹海 北海等水体在美化城市面貌方面起了不可磨灭的作用 国际上有些著名城市还专门建造人工湖作为城市中心处理 意大利的威尼斯和我国的苏州更以水城为特色 1 2 3 2 水系规划的内容城市水体要发挥上述功能作用就需要开辟和整治城市水面并定出河流的等级 进行园林水景工程建设必须了解 河湖的主要功能和等级划分并由此确定一系列水工设施的要求和等级标准 河湖近期和远期规划水位包括最高水位 常水位和最低水位 这也是确定园林水体驳岸类型 岸顶高程和湖底高程的依据 近海受潮沙影响的水体水位变化更复杂 1 2 3 河湖在城市水系中的任务 这种任务的制定是比较概括的 如排洪 蓄水等 我们要力求在完成既定任务的前提下保护自然水体的景观 处理水工任务与市容环境的关系 对于得天独厚的城市天然河 湖 溪流既要保证水工功能又要重视在市容环境景观方面的作用 有些本来具有自然景观的溪流 因为进行整治而被改为钢筋混凝土的排水沟槽 尽管在水工整治方面完成了任务 但固有的自然景观却遭到建设性的破坏 在这种情况下应会同城市规划 水工和园林等有关部门从综合的角度出发进行整治 保证水工任务并不注定要破坏城市水体的自然景观 两全其美 何乐而不为 1 2 3 城市水系的平面位置 代表性断面和高程 水工构筑物的位置 规格和要求园林水景工程除了满足这些水工要求以外 还要尽可能做到水工的园林化 使水工构筑物与园景相协调 统一水工与水景的矛盾 1 2 3 3 水系规划常用数据城市水系规划相关的常用数据有 水位水体上表面的高程称水位 将水位标尺设置在稳定的位置 水表在水位尺上的位置所示刻度的读数即水位 由于降水 潮汐 气温 沉积 冲刷等自然因素的变化和人们用水生产 生活活动的影响 水位便会产生相应的变化 通过查阅和了解水文记载和实地观测便可了解历史水位 现在水位的变化规律 从而为设计水位和控制水位提供据 对于本无水面而需截天然溪流为湖池的地方 则要了解天然溪流的流量和季节性流量变化 并计算湖体容量和拦水坝溢流量控制来确定合宜的设计水位 流速即水体流动的速度 按单位时间内流动的距离来表示 单位为m s 流速过小的水体不利于水源净化 流速过大又不利于人在水中 水上的活动 同时也造成岸边受冲刷 流速由流速仪测定 临时草测可用浮标计时观察 从多部位观察取平均值 1 2 3 各浮标所测水面流速 浮标在起迄点间运行的距离 m 浮标在起迄点问飘流历时 S 平均流速 各浮标水面流速总和 浮标总数 对一定深度水流的流速则必须用流速仪测定 1 2 3 流量在一定水流断面间单位时间内流过的水量称流量 流量 过水断面积 流速在过水断面面积不相等的情况下则须取有代表性的位置测取过水断面的位置 如水深和不同深度流速差异大 也应取平均流速 在拟测河段上选择比较顺直 稳定 不受回水影响的一段 断面选取方法如图3 1 1所示 在河岸一侧设基线 基线方向与断面方向垂直 二者交点钉木桩作为测量断面距离的杂志点 断面的平面位置可用横悬测绳上刻度来控制 可扎各色布条于横悬测绳的相应刻度上 水深用测杆或带铅垂和浮标的钓鱼线测定 二 城市给水工程 1 2 3 三 城市排水工程园林绿地的给水与排水工程是城市给排水工程的一部分 因此在讲述园林给水与排水知识之前 应对城市的给水 排水过程有个概括的了解 城市中水的供 用 排三个环节就是通过给水系统和排水系统联系起来的 关于给水排水的整个流程参看图2 1 4 图2 1 4给水排水流程示意图 1 2 3 第二节园林给水工程 一 概述公园和其它公用绿地是群众休息游览的场所 同时又是树木 花草较集中的地方 由于游人活动的需要 植物养护管理及水景用水的补充等 园林绿地的用水量是很大的 所以解决好园林的用水问题是一项十分重要的工作 园林中用水大致可分为以下几方面 1 生活用水如餐厅 内部食堂 茶室 小卖部 消毒饮水器及卫生设备等的用水 1 2 3 第二节园林给水工程 2 养护用水包括植物灌溉 动物笼舍的冲洗及夏季广场园路的喷洒用水等 3 造景用水各种水体 溪涧 湖泊 池沼 瀑布 跌水 喷泉等 的用水 1 2 3 4 消防用水公园中的古建筑或主要建筑周围应该设消防栓 公园中用水除生活用水外 其它方面用水的水质要求可根据情况适当降低 例如无害于植物 不污染环境的水都可用于植物灌溉和水景用水的补给 如条件许可 这类用水可取自园内水体 大型喷泉 瀑布用水量较大 可考虑自设水泵循环 园林给水工程的任务就是如何经济 合理 安全可靠地满足以上四个方面的用水需求 1 2 3 二 园林给水的特点 1 园林中用水点较分散 2 由于用水点分布于起伏的地形上 高程变化大 3 水质可据用途不同分别处理 4 用水高峰时间可以错开 5 饮用水 湖茶用水 的水质要求较高 以水质好的山泉最佳 1 2 3 三 水源与水质 一 水源园林由于其所在地区的供水情况不同 取水方式也各异 在城区的园林 可以直接从就近的城市自来水管引水 在郊区的园林绿地如果没有自来水供应 只能自行设法解决 附近有水质较好的江湖水的可以引用江湖水 地下水较丰富的地区可自行打井抽水 如北京颐和园 近山的园林往往有山泉 引用山泉水是最理想的 取水的方式不同 公园中的给水系统的基本组成情况也不一样 见图2 1 4 1 2 3 二 水质园林用水的水质要求 可因其用途不同分别处理 养护用水只要无害于动植物不污染环境即可 但生活用水 特别是饮用水 则必须经过严格净化消毒 水质须符合国家颁布的卫生标准 1 2 3 园林中水的来源不外乎地表水和地下水二种 1 地表水包括江 河 湖塘和浅井中的水 这些水由于长期暴露于地面上 容易受到污染 有的甚至受到各种污染源的污染 水质较差 必须经过净化和严格消毒 才可作为生活用水 1 2 3 2 地下水包括泉水 以及从深井中或管井中取用的水 由于其水源不易受污染 水质较好 一般情况下除作必要的消毒外 不必再净化 水的消毒方法很多 其中加氯法使用最普遍 通常以漂白粉放入水中进行消毒 漂白粉与水作用产生氯化钙 氢氧化钙及次氯酸 HClO 而次氯酸很容易分解 分解后释放出初生态氧 0 它是强氧化剂 性质活泼 能将细菌等有机物氧化 从而将其杀灭 1 2 3 生活用水的净化和消毒可采用如下方法 如果取用的地表水较混浊 一般每吨水加入粗制硫酸铝20 50g 经搅拌后 悬浮物即可凝絮沉淀 色度可减低 细菌亦可减少 但杀菌效果仍不理想 因此还须另行消毒 净化地面水 还可采用砂滤法 图2 2 1是砂滤池的一种 可供参考 1 2 3 图2 2 1砂滤池结构示意图 图2 2 2简易消毒器具 1 2 3 净化生活用水的简易方法是定期在水中投放漂白粉 图2 2 2是一种消毒井水简单而有效的方法 取一节一端开口的竹管 竹管侧面每立方米井水开三个直径2 2 5mm的小孔 装入漂白粉0 5 并用木塞将管子塞紧 再用一段铁丝或绳子将装漂白粉竹管系于浮物上 令竹管沉于水面下1 2m处 每投放一次有效期可达20天 这种方法简单易行 余氯分布均匀 消毒性能良好 而且节约人力和漂白粉 园林对饮用水水质的要求并不满足于一般的符合E生标准 它还有更高要求 我国是有悠久饮茶历史的国家 2000多年前历史文献上就已有有关茶的记载 今天茶已是我国人民最普遍的饮料了 湖茶对水质的要求是很讲究的 历代都有人给宜茶的泉水评级分等 唐代被人尊为 茶祖 茶圣 茶仙 的陆羽不仅对茶很有研究 而且对沏茶用的水也十分重视 他所著的 茶经 是我国 也是世界上研究饮茶最早的著作 书中将水概括为三等 即 山水上 江水中 井水下 所谓山水就是山泉水 他认为湖茶以泉水为上 在 茶经 中他还把天下宜茶之泉按其优劣进行排名 历代的品泉论等者除他之外 还有唐代的刘伯鱼 明代的文震亨及清朝乾隆等 1 2 3 他们或亲自或派人对各地名泉进行品评排名 流传至今的尚有 江苏镇江金山寺附近的吗象一天下第一泉 陆羽把它排在第七位 但刘伯告却定它为第一泉 并一直沿用至今 第二泉是江苏无锡惠山下的 二泉 也叫陆子泉 第三泉在苏州虎丘铁华岩下 叫 陆羽井 杭州的虎跑泉名列第四 龙井茶叶虎跑水 人称 双绝 早已遐迎闻名 第五泉在扬州平山堂 庐山峰隆皇排第六位 乾隆曾命人取全国各名泉水 用特制银斗贮水称重 以水的轻重定优劣 北京玉泉山泉水最轻 被评为 天下第一泉 这些名泉不仅为风景区或园林提供了高质量的水源 而且为风景区或园林增添了景色 有条件的地方应注意开发利用 1 2 3 此外 我国又是世界上多温泉的国家之一 据不完全统计 全国共有温泉1900余处 以滇 粤 闽 台四省最多 温泉除提供热能及用以治病外 也是很好的风景资源 不少风景区 园林是围绕着温泉的开发发展起来的 如西安骊山下的华清池 重庆的南温泉 北温泉公园 广东的从化温泉 辽宁的汤岗子温泉及台湾省台北附近的草山 北投二处温泉等风景明丽著名游览区 1 2 3 四 公园给水管网的布置与计算公园给水管网的布置除了要了解园内用水的特点外 公园四周的给水情况也很重要 它往往景响管网的布置方式 一般市区小公园的给水可由一点引入 但对较大型的公园 特别是地形较复杂的公园 为了节约管材 减少水头损失 有条件的最好多点引水 1 2 3 一 给水管网的基本布置形式和布线要点1 给水管网基本形式和布线要点 1 树枝式管网如图2 2 3 A 这种布置比较简单 省管材 布线形式就像树干分权分枝 它适合于用水点较分献的情况 对分期发展的公园有利 但树枝式管网供水的保证率较差 一旦管网出现问题或需维修时 影响用水面较大 1 2 3 A 树枝形管网 图2 2 3给水管网基本布置形式 B 环状管网 图2 2 3给水管网基本布置形式 1 2 3 2 环状管网 环状管网是把供水管网闭合成环 使管网供水能互相调剂 当管网中的某一管段出现故障二也不致影响供水 从而提高了供水的可靠性 但这种布置形式较费管材 投资较大 如图2 2 3 B 1 干管应靠近主要供水点 2 干管应靠近调节设施 如高位水池或水塔 3 在保证不受冻的情况下 干管宜随地形起伏敷设 避开复杂地形和难于施工的地段 以减少土石方工程量 4 干管应尽量埋设于绿地下 避免穿越或设于园路下 5 和其它管道按保持一定距离 2管网的布置要点 1 2 3 二 网布置的一般规定1 管道埋深冰冻地区 应埋设于冰冻线以下40cm处 不冻或轻冻地区 覆土深度也不小于70cm 当然管道也不宜埋得过深 埋得过深工程造价高 但也不宜过浅 否则管道易遭破坏 1 2 3 2 阀门及消防栓给水管网的交点叫做节点 在节点上设有阀门等附件 为了检修管理方便 节点处应设阀门 阀门除安装在支管和干管的联接处外 为便于检修养护 要求每500m直线距离设一个阀门井 配水这上安装着消防栓 按规定其间距通常为120m 且其位置距建筑不得少于5m 为了便于消防车给水 离车行道不大于2m 3 管道材料的选择 包含排水管道 如表2 2 1大型排水渠道有砖砌 石砌及预制混凝土装配式等 1 2 3 表2 2 1管道材料的选择 1 2 3 一 与给水管网布置计算有关的几个名词及水力学概念 1 用水量标准进行管网布置时 应首先应求出各点的用水量 管网根据各个用水点的需要量供水 前面已述及公园中用水大致分住活 生产 造景和养护几方面 不同的点 水的用途也不同 其用水量标准也各异 公园中各用水点的用水量就是根据或参照这些用水量标准计算出来的 所以用水量标准是给水工程设计时的一项基本数据 用水量标准是国家根据各地区城镇的性质 生活水平和习惯 气候 房屋设备及生产性质等不同情况而制定的 我国地域辽阔 因此各地的用水量标准也不尽相同 现将与园林有关的项目列表 如表2 2 2 1 2 3 表2 2 2用水量标准及小时变化系数 有 者为国外资料 茶室 小卖用水量只是据一些公园的使用情况做的统计 不是国家标准 仅供参考 1 2 3 2 日变化系数和时变化系数公园中的用水量 在任何时间里都不是固定不变的 在一天中游人数量随着公园的开放和关闭在变化着 在一年中又随季节的冷暖而变化 另外不同的生活方式对用水量也有影响 我们一年中用水最多的一天的用水量称为最高日用水量 最高日用水量对平均日用水量的比值 叫日变化系数 日变化系数Kd 最高日用水量 平均日用水量日变化系数Kd在城镇一般取1 2 2 0 在农村由于用水时间很集中 数值偏高一般取1 5 3 0 1 2 3 同样 我们把最高日那天中用水最多的一小时 叫做最高时用水量 最高时用水量对平均时用水量的比值 称为时变化系数 时变化系数Kh 最高时用水量 平均时用水量时变化系数Kh的值 在城镇通常取1 3 2 5 在农村则取5 6 公园中的各种活动 饮食 服务设施及各种养护工作 造景设施的运转基本上都集中在白天进行 以餐厅为例 其服务时间很集中 通常只供应一段时间 如上午1O 00至下午2 00 而且以假日游人最多 所以用水的日变化系数和时变化系数的数值也应该比城镇的kd kh值大 在没有统一规定之前 建议kd取2 3 kh取4一6 当然kd kh值的大小和公园的位置 大小 使用性质均有关系 将平均日用水量乘以日变化系数Kd和时变化系数Kh 即可求得最高日最高时用水量 设计管网时必须用这个用水量 这样在用水高峰时 才能保证水的正常供应 如表2 2 3 1 2 3 表2 2 3逐时用水量表 1 2 3 3 沿线流量 节点流量和管段计算流量 略讲 进行给水管网的水力计算 须先求得各管段的沿线流量和节点流量 并以此进一步求得各管段的计算流量 根据计算流量确定相应的管径 1 沿线流量在城市给水管网中 干管沿线接出支管 配水管 而支管的沿线又接出许多接户管将水送到各用户去 由于各接户管之间的间距 用水量都不相同 所以配水的实际情况是很复杂的 沿程既有像工厂 学校等大用水户 也有数量很多 用水量小的零散居民户 对干管来说 大用水户是集中泄流 称之为集中流量Qn 而零散居民户的用水则称之为沿程流量qn 为了便于计算 可以将繁杂的沿程流量简化为均匀的途泄流 从而计算每米长管线长度所承担的配水流量 称之为长度比流量qu qs Q Qn L L s m 式中qs 线比流量 L s m Q 管网供水流量 L s Qn 大用水户集中流量总和 L s L 配水管网干管总长度 m 1 2 3 2 节点流量和管段计算流量线比流量的计算方法是把不均匀的配水情况简化为便于计算的均匀配水流量 但由于管段流量沿程变化是朝水流方向逐渐减少的 所以不便于确定管段的管径和进行水头损失计算 因此还须进一步简化 即将管段的均匀流量简化成两个相等的集中流量 这种集中流量集中在计算管段的始 末端输出 称之为节点流量 管段总流量包含两部分 一是经简化的节点流量 一是经该管段转输给下一管的流量 即转输流量 管段计算流量 设计流量 示意如图2 2 4 5 管段的计算流量Q可用下式表达Q Qt 1 2QL 2 4 式中Q 管段计算流量 L s Qt 管段转输流量 L s QL 管段沿线流量 L s 1 2 3 图2 2 4管段均匀配水示意 图2 2 5管段计算流量示意 园林绿地的给水管网比城市给水管网要简单得多 园林中用水如取自城市给水管网 则园中给水干管将是城市给水管网中的一根支管 在这根 干管 上只有为数不多的一些用水量相对较多的用水点 沿线不像城镇给水管网那样有许多居民用水点 所以在进行管段流量的计算时 园中各用水点的接水管的流量可视为集中流量 而不须计算干管的比流量 上式中QL的计算公式 QL qs L L s 将沿线流量折半作为管段两端的节点流量 因此节点流量 用此节点流量Qj 1 2 QL 即任一节点的流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半 1 2 3 4 经济流速流量是指单位时间内水流流过某管道的量 称为管道流量 其单位一般用l s或m3 h表示 其计算公式如下 Q v 识记 式中Q 流量 l s或m3 h 管道断面积 cm2或m2 v 流速 m s 1 2 3 给水管网中连接各用水点的管段的管径是根据流量和流速来决定的 由下列公式可以看到三者之间的关系 因为 D2 4式中D 管径 mm 所以 D 4Q v 1 13 Q v公式中 当Q不变 和v互相制约 管径D大 管道断面积也太 流速v可小 反之v大D可小 以同一流量Q 查水力计算表 可以查出两个 甚至四五个管径来 究竟哪一个管径最适宜 这里就存在一个经济问题 管径大流速小 水头损失小 但管径大投资也大 而管径小 管材投资节省了 但流速加大 水头损失也随之增加 有时甚至造成管道远端水压不足 所以选择管段管径时 这二者要进行权衡以确定一个较适宜的流速 此外这一流速还受当地敷管单价和动力电价格总费用的制约 对二者进行比较 这个流速既不浪费管材 增大投资 又不致使水头损失过大 这一流速就叫经济流速 是定数 变数 经济流速可按下列经验数值采用 1 2 3 Q vQ 流量 管道断面积v 流速 小管径Dg100 400mmv取0 6 1 0m s大管径Dg 400mmv取1 0 1 4m s5 水压力和水头损失在给水管上任意点接上压力表 都可测得一个读数 这数字便是该点的水压力值 管道内的水压力通常以kg cm2表示 有时为便于计算管道阻力 并对压力有一个较形象的概念 又常以 水柱的高度 表示 kg cm2与 水柱高度 的单位换算关系是 1kg cm2水压力等于1OmH2O Pa 水力学上又将水柱高度称为 水头 Pa的水压力就叫1Om水头 1 2 3 水在管中流动 水和管壁发生摩擦 克服这些摩擦力而消耗的势能就叫水头损失 水头损失可用水压表测出 假设在给水管的A点用水压表测得该点水压力为5kg cm2 5OPa 又在沿水流方向距A点200m的B点测得水压力为4kg cm2 可知在管道中水流经过200m之后 损失了1kg cm2压力 这1kg cm2 10Pa 压力就是水流为克服管道阻力而被消耗掉的 这就是水头损失 1 2 3 水头损失包含沿程水头损失和局部水头损失 沿程水头损失hy a l Q2 mH2O 式中hy 沿程水头损失 mH2O a 阻力系数 s2 m6 1 管段长度 m Q 流量 m3 s 阻力系数由试验求得 它与管道材料 管壁粗糙程度 管径 管内流动物质以及温度等因素有关 由于计算公式复杂 在设计计算时 每一米或每千米管道的阻力 可由铸铁 或其它材料 管水力计算表上查到 在求得某点计算流量后 便可据此查表以确定该管道的管径 在确定管径时 还可查到与该管径和流量相对应的流速和每单位长度的管道阻力值 1 2 3 例如有一长120m 管径为5Omm的铸铁管 在通过水量为1 51 s时 求其管道阻力 水头损失 由表2 1 4 铸铁管的数据表格 查得其流速为0 79m s 其管道阻力为1000i 36 3 i 36 3 i 阻力系数管道阻力 120 36 3 4 356mH20即该管的管道阻力 水头损失 为4 356m水柱 1 2 3 Q vQ 流量 管道断面积v 流速 四 树枝状管网的计算步骤管网水力计算的目的是根据最高时作为设计用水量求出各段管线的直径和水头损失 然后确定城市给水管网的水压是否能满足公园用水的要求 如公园给水管网自设水源供水 则须确定水泵所需扬程及水塔 或高位水池 所需高度 以保证各用水点有足够的水量和水压 见图2 2 3 1 2 3 图2 2 3给水管网基本布置形式 树枝型 管网的设计与计算步骤如下 1 有关图纸 资料的搜集与研讨首先从公园设计图纸 说明书等 了解原有的或拟建的建筑物 设施等的用途及用水要求 各用水点的高程等 然后根据公园所在地附近城市给水管网布置情况 掌握其位置 管径 水压及引用的可能性 如公园 特别是地处郊区的公园 自设设施取水 则须了解水源 如泉等 常年的流量变化 水质优劣等 1 2 3 2 布置管网式中Hy 沿程水头损失 mH2O I 单位长度的水头损失值 铸铁管的i值可查表2 1 4L 管段长度 m Hi 局部水头损失 计算公式较复杂 一般情况下不需计算 而是按不同用途管道的沿程水头损失值的百分比采用 生活用水管网为25 一30 生产用水管网为20 消防用水管网为10 1 2 3 通过上述的水头计算 如果引水点的自由水头高于用水点的总水压要求 说明该管段的设计是合理的 公园中给水系统设计还要注意消防用水 对园中的大型建筑物 如文艺演出场地 展览场所等 特别是有价值的古建筑应有专门的防火设计 一般来说 要消灭二 三层建筑的火灾 消防管网的水压应不少于25mH20 1 2 3 6 干管的水力计算在完成各用水点用水量计算和确定各点引水管的管径之后 便应进一步计算干管各节点的总流量 据此确定干管各管段的管径 并对整个管网的总水头要求进行复核 复核一个给水管网各点所需水压能否得到满足的方法是 找出管网中的最不利点 所谓最不利点是指处在地势高 距离引水点远 用水量大或要求工作水头特别高的用水点 因为最不利点的水压可以满足 则同一管网的其它用水点的水压也能满足 1 2 3 图2 2 6 1 2 3 例 某公园大众餐厅 二层楼房 图2 2 6 其设计接待能力为1500人次 日 引水点A处的自由水头为37 40mH20 用水点 位置见图 标高为50 5Om 试计算该餐厅 的用水量 引水管管径 水头损失及其水压线标高 并复核A点的自由水头是否能满足餐厅的要求 图2 2 6 1 2 3 解 1 求 点的最高日用水量Qd N q已知N 1500人次 日 q 15升 人次 查表2 1 2 Qd 1500 15 22500l d 2 求最高日最高时用水量Qh Qd 24 Kh Kh 6时变化系数 Qh 22500 24 6 5625l h3 求设计秒流量qoqo Qh 3600 5625 3600 1 56l s4 求 管段管径qo 1 561 s 查表2 1 4取1 6l s作为设计流量 则Dg 50mm v 0 85m s 在经济流速范围内 阻力 水头损失 40 9mH2O 1000m 5 求该管段的水头损失H4 hy hj 沿程水头损失和局部水头损失 hy i L 40 9mH2O 1000 148 6 05mH4 hy hj 1 25hy 7 6mH2O 1 2 3 Q vQ 流量 管道断面积v 流速 局部水头损失 计算公式较复杂 一般情况下不需计算 而是按不同用途管道的沿程水头损失值的百分比采用 生活用水管网为25 一30 生产用水管网为20 消防用水管网为10 图2 2 6 6 求该点所需总水头H H1 H2 H3 H4 引水管处所需的总压力 H1引水点和用水点的地面高程差 H2用水点和建筑进水管的高差 H3用水点所需工作水头 水压线标高指假设当水管在海拔 米时 水柱的高度 所以海拔高度消耗了地面标高的水柱 所以水压线标高 地面标高 自由水头 假设当 点向走 米 水可冒出 但水还是喷不出来 并非水压线标高 地面标高即可 因为需要工作水头 而地面标高 也消耗了部分水流量 给水管是坡上坡下的 当管子海拔高 自由水头低 管网的水压线标高在一根管子上是越来越低的 因为一部分水消耗在管子上 越流 摩擦力越大 H4沿程水头损失和局部水头损失 已知 A点地面标高为45 60m 1点为50 50m 则 H1 50 50 45 60 4 90mH2 H3按规定二层楼房可取12mH4 7 6mH 4 9 12 7 6 24 5m7 求该点的水压线标高 点的水压线标高h等于A点水压线标高减去引水管A 1的水头损失 则h 82 90一7 60 75 30m配水点 的自由水头等于该点水压线标高与该点地面高程之差 则75 30 50 50 24 8Om该点的自由水头可以满足餐厅用水的总水头要求 故计算合理 1 2 3 图2 2 6 同法可将全园各用水点的用水量 所需水压 各该管段的管径及水头损失一一求出并将所求得的各项数值填入管线图 1 2 3 图2 2 6 8 求管网各节点流量本例由于沿线没有配水要求 所有配水点都是集中流量 节点的总流量即该节点的集中流量 见表2 2 4 由表中及图2 1 8 可看到A B C三节点起转输后面水量的作用 本身不输出 1 2 3 表2 2 4 节点流量计算 1 2 3 图2 2 7 在进行给水干管水力计算时 管段的计算流量应包括节点流量和转输流量 表2 2 5的各项数值便是根据计算流量查表取得的 1 2 3 表2 2 5干管水力计算表 在完成上述计算后 还应计算干管上各节点的水压线标高 并对整个管网的水压要求进行复核 首先核算其最不利点 如本例的 点 如该点的水压得以满足 则全园各用水均可满足 故该管网的布置与计算成立见图2 2 7 1 2 3 图2 2 7 园林给水管网的布置和水力计算 是以各用水点用水时间相同为前提的 即所设计的供水系统在用水高峰时仍可安全地供水 但实际上公园中各用水点的用水时间并不同步 例如餐厅营业时间主要集中在中午前后 植物的浇灌则宜在清晨或傍晚 由于用水时间不尽相同 可以通过合理安排用水时间 即把几项用水量较大项目的用水时间错开 另外像餐厅 花圃等用水量较大的用水点可设水池等容水设备 错过用水高峰时间在平时储水 像喷泉 瀑布之类的水景 其用水可考虑自设水泵循环使用 这样就可以降低用水高峰时的用水量 对节约管材和投资是有很大意义的 1 2 3 第三节园林排水工程 一 园林排水的特点 1 主要是排除雨水和少量生活污水 2 园林中地形起伏多变 有利于地面水的排除 3 园林中大多有水体 雨水可可就近排入水体 4 园林可采用多种方式排水 不同地段可根据其具体情况采用适当的排水方式 5 排水设施应尽量结合造景 出水口的处理 6 排水的同时还要考虑土壤能吸收到足够的水分 以利植物生长 干旱地区尤应注意保水 1 2 3 图2 3 1恭王府出水口 二 园林排水的主要方式 地面排水公园中排除地表径流 基本上有三种形式 即地面排水 沟渠排水和管道排水 三者之间以地面排水最为经济 现以几种常见排水量相近的排水设施的造价作一比较 设以管道 混凝土管或钢筋混凝土管 的造价为100 则石砌明沟约为58 0 砖砌明沟约为68 0 砖砌加盖明沟约为279 而土明沟只2 于此可见利用地面排水的经济性了 在我国 大部分公园绿地都采用地面排水为主 沟渠和管道排水为辅的综合排水方式 如北京的颐和园 图2 3 2 北海公园 广州动物园 图2 3 3 杭州动物园 上海复兴岛公园等 复兴岛公园完全采用地面和浅明沟排水 不仅经济实用 便于维修 而且景观自然 1 2 3 地面排水的方式可以归结为五个字 即 拦 阻 蓄 分 导 拦一一把地表水拦截于园地或某局部之外 阻一一在径流流经的路线上设置障碍物挡水 达到消力降速以减少冲刷的作用 蓄 蓄包含两方面意义 一是采取措施使土壤多蓄水 一是利用地表洼处或池塘蓄水 这对干旱地区的园林绿地尤其重要 分一一用山石建筑墙体等将大股的地表径流分成多股细流 以减少为害 导 把多余的地表水或造成危害的地表径流利用地面 明沟 道路边沟或地下管及时排放到园内 或园外 的水体或雨水管渠中去 1 2 3 1 2 3 运用拦 挡土墙 阻 石块 导 后湖 图2 3 2颐和园后山排水示意 1 2 3 图2 3 3广州动物园 局部 利用地形排水示意图 三 防止地表径流冲刷地面的措施 造成地表被冲蚀的原因主要是由于地表径流 径流是指经土壤或地被物吸收及在空气中蒸发后余下的在地表面流动的那部分天然降水 地流速过大 冲蚀了地表土层造成的 解决这个问题可以从两方面着手 一 竖向设计1 注意控制地面坡度 使之不致过陡 有些地段如较大坡度不可避免 应另采取措施以减少水土流失 水泥预制筋 镶嵌在坡面上 2 同一坡度 即使坡度不太大 的坡面不宜延续过长 应该有起有伏 使地表径流不致一冲到底 形成大流速的径流 3 利用盘山道 谷线等拦截和组织排水 4 利用植被护坡 减少或防止对表土的冲蚀 1 2 3 二 工程措施在我国园林中有关防止冲刷 固坡及护岸措施很多 现将常见的几种介绍如下 1 谷方 地表径流在谷线或山洼处汇集 形成大流速径流 为了防止其对地表的冲刷 在汇水线上布置一些山石 借以减缓水流的冲力 达到降低其流速 保护地表的作用 这些山石就叫 谷方 作为 谷 谷底 方 障碍物 的山石须具有一定体量 且应深埋浅露 才能抵挡径流冲激 谷方 如布置自然得当 可成为优美的山谷景观 雨天 流水穿行于 谷方 之间 辗转岩又能形成生动有趣的水景 如图2 3 4 5 图2 3 4谷方 1 2 3 图2 3 5 排水沟 图2 3 6颐和园后山排水系统 2 挡水石利用山道边沟排水 在坡度比较大处 由于水地流速大 表土土层往往被严重冲刷甚至损坏路基 为了减少冲刷 在台阶两侧或陡坡处置石挡水 这种置石就叫做挡水石 挡水石可以本身的形体美或与植物配合形成很好的点景物 如图2 3 7 8 9 图2 3 7挡水石 1 2 3 图2 3 8 颐和园后山园路 图2 3 9恭王府园路排水 3 护土筋其作用与 谷方 或挡水石相仿 一般沿山路两侧坡度较大或边沟沟底纵坡较陡的地段敷设 用砖或其它块材成行埋置土中 使之露出地面3 5m 每隔一定距离 10 20m 设置三至四道 与道路中线成一定角度 如鱼骨状排列于道路两侧 护土筋设置底疏密主要取决于坡度的陡缓 坡陡多设 反之则少设 见图2 3 10 在山路上为防止径流冲刷 除采用上述措施外 还可以在排水沟底用较粗糙的材料 如卵石 砾石等 衬砌 如图2 3 11 图2 3 10护土筋 图2 3 11粗糙材料衬砌的明沟 1 2 3 4 出水口园林中利用地面或明渠排水 在排入园内水体时 滴水穿石 水流量大 冲刷成坑 为了保护岸坡结合造景 出水口应做适当处理 常见底如 水簸箕 有如下几种方式 如图2 3 12 水簸箕 它是一种敞口排水槽 槽身的加固可采用三合土 浆砌块石 或砖 或混凝土 排水槽上下口高差大的 A 可在下口前端设栅栏起消力和拦河作用 B 槽底做成礓礤状 礓礤式 A 栏栅式 1 2 3 图2 3 12各种排水口处理 B 消力阶 C 消力块 图2 3 12各种排水口处理 1 2 3 在园林中 雨水排水口应结合造景 用山石布置成峡谷 溪涧 落差大的地段还可以处理成跌水或小瀑布 这不仅解决了排水问题 而且丰富了园林地貌景观 见图2 3 13 C 在槽底设置 消力阶 D 在槽底砌消力块等 三 利用地被植物裸露地面很容易被雨水冲蚀 而有植被则不易被冲刷 这是因为 一方面植物根系深入地表将表层土壤颗粒稳固住 使之不易被地表径流带走 另一方面 植被本身阻挡了雨水对地表的直接冲激 吸收部分雨水并减缓了径流的流速 所以加强绿化 是防止地表水土流失的重要手段之一 四 埋管排水利用路面或路两侧明沟将雨水引至濒水地段或排放点 设雨水埋管将水排出 见2 3 14 图2 3 13排水结合造景的处理 1 2 3 图2 3 14用雨水口将雨水排入园中水体雨水井 1 2 3 1 2 3 图2 3 15边沟和排水管的连接 四 管渠排水公园绿地应尽可能利用地形排除雨水 但在某些局部如广场 主要建筑周围或难于利用地面排水的局部 可以设置暗管 或开渠排水 这些管渠可根据分散和直接的原则 分别排入附近水体或城市雨水管 不必搞完整的系统 1 2 3 一 雨水管渠的布置与计算1 一般规定 1 管道的最小覆土深度根据雨水井连接管的坡度 冰冻深度和外部荷载情况决定 冰冻线 郑州54cm 北京70cm信阳32cm 雨水管的最小覆土深度不小于0 7m 2 最小坡度 雨水管道的最小坡度规定如表2 3 1 道路边沟最小坡度不小于0 002 梯形明渠的最小坡度不小于0 0002 3 最小容许流速 各种管道在自流条件下的最小容许流速不得小于0 75m s 各种明渠不得小于0 4m s 个别地方可酌减 1 2 3 表2 3 1雨水管道各种管径最小坡度 4 最小管径及沟槽尺寸 雨水管最小管径不小于300mm 一般雨水口连接最小管径为200mm 最小坡度为0 01 公园绿地的径流中挟带泥砂及枯校落叶较多容易堵塞管道 故最小管径限值可适当放大 梯形明渠为了便于维修和排水畅通 渠底宽度不得小于30cm 梯形明渠的边坡 用砖石或混凝土块铺砌底一般采用1 0 75 1 1底边坡 边坡在无铺装情况下在无铺装情况下 根据其土壤性质可采用表2 3 2的数值