园林喷灌系统管道安装技术基础知识介绍

14/14园林喷灌系统管道安装技术基础知识介绍管道安装是绿地喷灌工程中的主要施工项目。受运输条件限制，管材的供货长度一般为4或6米，现场安装工作量较大。管道安装用工一般占总用工量的一半以上。所以，了解绿地喷灌系统管道安装的基本要求，掌握管道安装的施工方法，对于保证工程质量，按期完成施工任务非常必要。

一、基本要求管道敷设应在槽床标高和管道基础质量检查合格后进行。管道的最大承受压力必须满足设计要求，不得采用无测压试验报告的产品。敷设管道前要对管材、管件、密封圈等重新进行一次外观检查，有质量问题的均不得采用。在昼夜温差变化较大的地区，刚性接口管道施工时，应采取防止因温差产生的应力而破坏管道及接口的措施。胶合承插接口不宜在低于5℃的气温下施工，密封圈接口不宜在低于－10℃的气温下施工。

管材应平稳下沟，不得与沟壁或槽床激烈碰撞。一般情况下，将单根管道放入沟槽内粘接。当管径小于32毫米时，也可将2或3根管材在沟槽上接好，再平稳地放入沟槽内。在安装法兰接口的阀门和管件时，应采取防止造成外加拉应力的措施。口径大于100毫米的阀门下应设支墩。管道在敷设过程中可以适当弯曲，但曲率半径不得小于管径的300倍。在管道穿墙处，应设预留孔或安装套管，在套管范围内管道不得有接口，管道与套管之间应用油麻堵塞。管道穿越铁路、公路时，应设钢筋混凝土板或钢套管，套管的内径应根据喷灌管道的管径和套管长度确定，便于施工和维修。管道安装施工中断时，应采取管口封堵措施，防止杂物进入。施工结束后，敷设管道时所用的垫块应及时拆除。管道系统中设置的阀门井的井壁应勾缝，管道穿墙处应进行砖混封堵，防止地表水夹带泥土泄入。阀门井底用砾石回填，满足阀门井的泄水要求。

二、管道连接对于不同材质的管道，其连接方法也不相同。由于硬聚氯乙烯（PVC）管在绿地喷灌系统中被普遍采用。硬聚氯乙烯管道的连接方式有冷接法和热接法。虽然这两种方法都能满足喷灌系统管网设计要求和使用要求，但由于冷接法无需加热设备，便于现场操作，故广泛用于绿地喷灌工程。根据密封原理和操作方法的不同，冷接法又分为胶合承插法、密封圈承插法和法兰连接法，不同连接方法的适用条件及选用的连接管件亦不相同。因此，在选择连接方法时，应根据管道规格、设计工作压力、施工环境以及操作人员的技术水平等因素综合考虑，合理选择。园林草坪喷灌系统设计原理第一节：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1.5-2.3m/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，我们已经谈到，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—200kPa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—100mm/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—700kPa。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—450L/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6-50mm/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——5

55

6——10

50

11——20

45

2)三角形：该模式常用于边界不规则的地区。正三角形布置是指三个相邻喷头之间间距相等。与正方形布置方式相比，三角形布置不存在象正方形布置中的水量偏少地带。因此工程设计多数使用三角形布置（图4－6）。

S代表喷头间距,L代表支管间距。在一个正三角形布置时，L是S的0.866倍。例如喷头间距为24m,支管间距则为20.8m。

可以看出，这种模式没有正方形模式中对角线间距比边线间距大的问题。由于这个原因,在有风的情况下,允许喷头之间有更大的间距（如下表）:

灌溉地点的风速(km/h)

最大间距(直径的%)

0——5

60

6——11

55

11——20

50

3)矩形:矩形布置方式具有抗风的优点,并且适合灌溉有直线边界和角落的地区。其喷头和支管间距如下表：

灌溉地点风速(km/h)

最大间距(直径的%)

0——5

L=60,S=50

6——11

L=60,S=45

11——20

L=60,S=40

为适应特殊的工程条件，同一地域可以用上述各种不同模式的组合，例如,如果一块较大草坪既有草坪又有树和灌木丛,就需交错使用不同的模式。遇到树或灌木丛我们可以交错使用正方形或矩形、平行四边形或三角形模式，绕过或穿过障碍物后,其它地方仍可以使用原来的喷头间距模式（图4－7）。对于曲线边界,可采用从正方形或矩形模式变到平行四边形或三角形模式布置喷头（如图4－8），还可以再变到原来的布置模式。这样既灌溉整个区域，同时避免在曲线边界以内喷头过于集中和灌溉区域超出边界。3喷灌强度

喷灌强度是指单位时间内喷洒在地面上的水深。我们一般考虑的是组合喷灌强度，因为灌溉系统基本上都是由多个喷头组合起来同时工作。喷头组合喷灌强度的计算公式为：

ρ组合（mm/h）=1000q/A

式中：q为单喷头的流量（m3/h）；A为单喷头的有效控制面积（m2）。

对于喷灌强度的要求是，水落到地面后能立即渗入土壤而不出现积水和地面径流，即要求喷头的组合喷灌强度（ρ组合）应小于等于土壤的水入渗率。各类土壤的允许喷灌强度（ρ允许）的参考值见表4－2：另外，土壤的允许喷灌强度随着地形坡度的增加而显著减小。如坡度大于12%时，土壤的允许喷灌强度将降低50%以上。因此，对于地形起伏的工程，在喷头选型时需格外注意。

在地块的边角区域，因喷头往往是半圆或90度而不是全圆喷洒，若选配的喷嘴与地块中间全圆喷洒的喷头相同，则该区域内的喷灌强度势必大大超过地块中间。所以，为保证系统良好的喷洒均匀度，一般安装在边角的喷头须配置比地块中间的喷头小2-3个级别的喷嘴。第六节划分轮灌组灌溉系统的工作制度通有续灌和轮灌两种。续灌是对系统内的全部管道同时供水，即整个灌溉系统作为一个轮灌区同时灌水。其优点是灌水及时，运行时间短，便于其他管理操作的安排；缺点是干管流量大，工程投资高，设备利用率低，控制面积小。因此，续灌的方式只用于草坪单一且面积较小的情况。

对于绝大多数灌溉系统，为减少工程投资，提高设备利用率，扩大灌溉面积，一般均采用轮灌的工作制度，即将支管划分为若干组，每组包括一个或多个阀门，灌水时通过干管向各组轮流供水。

1.

轮灌组划分的原则

1.1轮灌组的数目应满足草坪需水要求，同时使控制灌溉面积与水源的可供水量相协调；

1.2对于水泵供水且首部无衡压装置的系统，每个轮灌组的总流量尽可能一致或相近，以使水泵运行稳定，提高动力机和水泵的效率，降低能耗；

1.3同一轮灌组中，选用一种型号或性能相似的喷头，同时种植的草坪品种一致或对灌水的要求相近；

1.4为便于运行操作和管理，通常一个轮灌组所控制的范围最好连片集中。但自动灌溉控制系统不受此限制，而往往将同一轮灌组中的阀门分散布置，以最大限度地分散干管中的流量，减小管径，降低造价。

2、轮灌组数目的确定

轮灌组的数目，取决于每天允许运行时间、灌水周期和一次灌水延续时间。对于固定式灌溉系统，其轮灌组数目可根据下式确定：

式中：

N-系统允许划分轮灌组的最大数目，取整数。

c-一天运行的小时数，一般不超过20小时。草坪喷灌系统中，一天的可运行时间往往受到多种因素限制。如公共开放绿地在有人为活动时、运动场草坪在比赛时均不能灌水；草坪为控制病害，对于灌水时间也有特殊要求。

T-灌水周期，即两次灌水之间的间隔时间（天）。由于草坪的根系层浅，根层土壤持水能力有限，因此用水高峰期时灌水周期多以一天计。但灌水过于频繁会使草坪发病率高，抗践踏性差，生长不够健壮，所以也有时人为延长灌水周期。

t-一次灌水延续时间（小时）。取决于工程所在地气候条件和系统的组合灌水强度以及灌水周期。假如灌水周期为一天，那么每一轮灌组的一次灌水延续时间只要满足草坪当天的需水即可。

3、轮灌组阀门的选择及其安装位置

3.1轮灌组阀门即支管的控制阀的规格通常与支管的公称管径相同。在某些特殊情况下，阀门的尺寸可能小于或大于支管管径，但相差不应超过一级管径的范围。阀门的选择还受到阀门本身过流能力和压力损失的限制，特别是自动控制灌溉系统中的电磁阀，在选用时一定要考虑其技术性能。

3.2阀门应设置在便于操作、维修的位置，特别是手动操作喷灌系统，最好将阀门安装在喷头的喷洒范围之外，使操作人员不会在工作时被淋湿。

3.3阀门及其阀门井（箱）的位置不能影响正常的交通、人为活动及园林景观。例如，在足球场草坪灌溉工程中，阀门不应安装在场地内部。

3.4在可能的情况下，阀门最好位于所控制的一组喷头的中心部位，以利于平衡支管流量与压力，减小支管管径。斜坡地带喷灌系统设计安装中应注意的问题通常情况下，要使斜坡地带的喷灌系统既能满足作物的需水要求又易于管理是一项比较困难的任务。能有效地解决坡度作物的需水是一项具有挑战性的工作，水太少影响作物的生长，水太多又产生许多其他的问题。主要挑战是如何在满足作物生长需水情况下不产生地面径流，不侵蚀作物和地面。下面给出10种设计、产品选型及安装上的使用技巧，能有效地解决坡度灌溉中的地面径流问题：1、为了减少地面径流，系统应选择一种能控制灌水时间的灌溉定时器，即控制器(如雨鸟E-Class、ESP-LX+控制器等)。每程序至少应有4个不同的启动时间，先确定每站产生地面径流所需要的时间，从而来调整每次的灌水时间。假如需要，可采用不同的启动时间来改变由于各站电磁阀运行时间过长所产生的地面径流，或选择高档控制器(如雨鸟ESP-MC控制器)，这种控制器能提供间歇灌水，就是把总的灌水时间分成若干个循环，各循环之间留有足够时间让水渗入到土壤中，避免产生地面径流。进口计量泵2、采用主阀和流量传感器设备增加系统保险系数。当灌溉坡度时，使用主阀和流量传感器是非常重要的。在各站电磁阀前和坡度周围设置主阀，可减少主管路承压时间。一个关闭的主阀仅当收到控制器信号时，才给主管路供水。这种设备可减少喷头损坏、管道破裂及电磁阀损坏的几率。流量传感器能探测到问题出现时的流量变化。假如校准适当，传感器与主阀将会一起工作，在出现额外流量的条件下关闭系统，保护坡面作物，确保系统安全。3、使用逆向隔膜电磁阀，可减少由于电磁阀隔膜损坏而带来的问题。这种阀的内部结构不同一般的电磁阀，当电磁阀隔膜损坏时，能有效切断水流。换句话说逆向隔膜阀是有效的，因为它不工作时隔膜是在“关闭”的状态下，能切断水源。而一般电磁阀，在隔膜损坏时电磁阀处于“开启”的状态，在得到有效维修以前水流会不停地侵蚀作物。4、使用有压力补偿性或具有压力调节功能的设备，获取最佳的喷洒效果。当压力调节器型号与厂家说明书上的性能相匹配时，安装在电磁阀上的压力调节器就能调整下游的工作压力。在适宜的工作压力条件下，喷嘴最有可能获得有效的和均一的喷洒效果。喷嘴压力若低于或高于工作压力，喷洒效果不好，其结果是作物受到损害，有可能产生侵蚀。采用有内置压力补偿或压力调节器的喷头是一种最好的方式，因为适宜的工作压力被直接作用于各个喷头(如可选带压力调节功能的雨鸟1800、UNI-Spray系列喷头)。这样有利于消除压力大而产生的雾化、减少因风产生的