園林灌溉設(shè)計

1、設(shè)計目的 景觀灌溉設(shè)計目的在于: 給植物根區(qū)提供適當(dāng)?shù)耐寥篮?水量，如同補充降雨. 保護(hù)景觀投資. 減小設(shè)計的系統(tǒng)過低或過高財 務(wù)風(fēng)險 減少系統(tǒng)用水量. 減少系統(tǒng)有效操作的勞動力用 量. 設(shè)計提供系統(tǒng)使用年限長,但 維護(hù)少的灌溉系統(tǒng). 園林設(shè)計過程 回答下列問題回答下列問題. . 你有足夠的水嗎? 什么是系統(tǒng)設(shè)計流量? 系統(tǒng)怎樣分區(qū)? 怎樣選擇噴頭和間距? 怎樣劃分噴頭組? 怎樣確定管徑? 系統(tǒng)怎樣自控? 選擇什么樣的泵? 1、你的水量夠嗎? 園林灌溉是保持草坪和 植物生長健康和美觀 植物需要水分進(jìn)行光合 作用、養(yǎng)分傳輸和保持 植物體溫度等 植物耗水量被稱蒸散量 或ET 植物光合作用大小取決

2、于水分蒸散量的大小 植物蒸散量ET ET 值是土壤蒸發(fā)（物理過程）和植 物蒸騰（生物作用）之和 蒸發(fā)取決于: 氣溫 水溫 空氣濕度 風(fēng)速 輻射能量 地表蒸發(fā)范圍 蒸騰 植物通過葉面蒸發(fā)產(chǎn)生聚合力,毛細(xì)管 和基質(zhì)勢力傳輸水分 蒸騰取決于: 蒸發(fā)率 植物葉面積指數(shù) 植物活力 有效水(根深和土壤類型) 植物蒸散量ET 什么是設(shè)計ET最大值 灌溉系統(tǒng)必須滿足植物在最不利氣候 條件下生長 設(shè)計ETc=作物系數(shù)x生長期最大每天ET ETc = CF x ET 什么是植物可接受的作物系數(shù)？ 什么是ET最高值？ 你怎樣知道ET值？ How to factor water wastage/losses水分損失因

3、素是 什么 園林景觀作物系數(shù)(CF) 植物 作物系數(shù)范圍 低 高 樹 0.3 0.8 灌木 0.3 0.7 植被 0.3 0.6 冷季草坪： 適度 0.65 0.7 強(qiáng)壯 0.7 0.75 健壯 0.8 0.85 熱帶草坪： 適度 0.25 0.4 強(qiáng)壯 0.45 0.55 健壯 0.55 0.7 .au/sewl/upload/document/WaterConManual 為什么取值有一定范圍呢? 草坪要求不同 從前面我們可以看到草坪一系列作物系數(shù) 例如:冷季草坪作物系數(shù) 適度 0.65 0.7 強(qiáng)壯 0.7 0.75 健壯 0.8 0.85 “健壯健壯”系數(shù)用于特殊要求的草坪，如高爾夫果

4、嶺等 “強(qiáng)壯強(qiáng)壯”系數(shù)用于基本草坪,(一般需水量小于最大ET值), 主要用于運動場等; “適度適度”系數(shù)用于一般草坪，保持割草次數(shù)最小，主要 在公園等地。 最大ET值確定 取決于氣候發(fā)生頻率和最不利的ET值的程度， 降雨分布頻率，土壤類型和根深（儲水量） 一般采用月最大值ET 計算每月平均每天均值 評價每周需水量 或者（如果知道）用一周最大ET值的60%作為 設(shè)計值。 中國參考作物騰發(fā)量（中國參考作物騰發(fā)量（ETETO O)-)-部分城市部分城市 地點 6 月 7 月 8 月 9 月 地點 6 月 7 月 8 月 9 月 上上海海 3.2寧波 3.6 杭杭州

5、州 3.2溫州 3.6 南南京京 3.5廈門 4.05.04.53.2 合肥 2.6 汕頭 4.05.04.53.3 徐州 2.7 石家莊 2.6 濟(jì)南 5.04.03.22.8 太原 2.6 鄭州 6.0 天津 3.0 青島 2.5 南昌 3.5 福州 3.95.04.03.5 武漢 4.15.04.53.2 最大ET數(shù)據(jù)來源 測量數(shù)據(jù) 級蒸發(fā)皿（政府或農(nóng)業(yè)氣象站等） 計算數(shù)據(jù) 彭曼公式（氣象資料

6、，或氣象站資料） 當(dāng)?shù)刂R和經(jīng)驗 參考ETo”值是12厘米高的冷季草坪完全覆蓋的蒸發(fā)量 ETc = Kc (crop coef) x ETo. 在農(nóng)業(yè)作物系數(shù)應(yīng)用較多，但在園林景觀 設(shè)計中很難得到 (Irrigation 5th Edition. Pg 127) ET值數(shù)據(jù)例子 .au/climate/map/evaporation/evap_jan.shtml 怎樣推測損失 灌溉設(shè)計包括噴頭的選擇和間距的 確定，其目的是選擇的噴頭能提供 延時系數(shù)SC 20 Fine Sand 沙土 90 15-20 Sandy Loam 沙壤 110 10-18 Loam 壤土 170

7、 10-15 Silt Loam 粉沙壤土 170 8-12 Clay Loam 粘壤 165 5-10 Clay 黏土 140 1-5 0 6 12 18 24 30 36 42 48 2468101214 天 土壤含水量 - cm/100 cm 深層深漏 田間持水量 作物耗水量 永久凋萎點 FC AW PWP 沙性土沙性土 壤土壤土 粘土粘土 40-80 mm/m 80-120 mm/m 120-180 mm/m 對含有礫石的土壤，土壤有效含水量應(yīng)當(dāng)乘上土壤中礫石對含有礫石的土壤，土壤有效含水量應(yīng)當(dāng)乘上土壤中礫石 的含量的含量 ( 1 礫石礫石 %). 不同植物根系深度可滿足作物騰發(fā)水量

8、土壤類型 土壤含水量（田間持水量的70%） 根系（0.2m)根系（0.8m)根系（1 m） 砂性土2-5mm10-19mm12-24mm 壤土5-7mm19-29mm24-36mm 粘土7-11mm29-43mm36-54mm 土壤水分術(shù)語 設(shè)計容許有效水的% 灌溉前一般要求容許耗水50%的有效水，或更小。 取決于水分張力 取決于植物的抗旱性 取決于氣候預(yù)測 根系深度 植物根系最大深度，也是 土壤儲存的最大土壤水 通過灌溉時間達(dá)到最大根 系深度，較少灌溉頻率 如果“勤灌少灌”，植物 根系變淺，易受高ET條件 下發(fā)生水分脅迫。 喬木的灌溉量還要考慮土 壤的濕潤比 估計系統(tǒng)設(shè)計流量 “最大ET”、

9、“植物土壤水”和“灌 溉窗口”確定灌溉制度 灌溉制度也由重要植物的區(qū)域確定， 重要植物區(qū)域是指首先發(fā)生水分脅 迫的區(qū)域 灌溉制度通常以草坪確定 樹、灌木和花園根系比草坪較深 （土壤水較多），花園在需水高峰 期沒有必要估計。 例子 草坪在沙壤土生長，根系最佳深度 150mm。 容許消耗的土壤水庫 PWRkikuyu = 150mm x 110/1000 = 16.5mm 灌溉前容許消耗量 50% x 16.5mm = 8.25mm 例子 灌溉滿足“強(qiáng)壯”生長 最大ET值ETkikuyu = CF x ET = 0.55 x 10 = 5.5 mm/天 容許土壤耗水量 = 50% x 150 x

10、110/1000 = 8.25 mm 灌溉制度 一般灌溉在夜間，（減少蒸發(fā)損失，減少公共 危害或損壞） 每周有2天不灌溉 如果沒有特殊的不灌溉日期要求,一般指定2 周灌溉制度. 灌溉制度 14 天 x 最大ET = 2 周灌溉量 2 周純灌溉量 = # 容許的灌溉天數(shù)的損耗量 如果 # 灌溉天數(shù) 20%75 土壤類型/入滲率 類型 : 入滲率 mm/hr Sand 沙土 20 Fine Sand 細(xì)沙 15-20 Sandy Loam 沙壤土 10-18 Loam 壤土 10-15 Silt Loam 粉沙壤土 8-12 Clay Loam 粘壤土 5-10 Clay 粘土 1-5 根據(jù)灌水裝

11、置分區(qū) 草坪需要地埋噴頭 草坪形狀和大小 1800散射噴頭 1-5米 1800旋轉(zhuǎn)散射噴頭 4-7米 旋轉(zhuǎn)噴頭 7-25米 花床和灌木區(qū)域：用散射噴嘴或旋轉(zhuǎn)噴嘴以 克服葉子阻擋（不旋轉(zhuǎn)） 根據(jù)節(jié)水要求 噴灑在道路或行人道上，都會浪費水，且 容易造成交通事故 草坪邊界地區(qū)需要局部噴灑噴頭，通常用 中噴射程（10-15米半徑），低仰角旋轉(zhuǎn)噴 頭，這些與全圓噴頭區(qū)域分開。 對于風(fēng)影響的區(qū)域，要用不同噴頭（低仰 角和噴頭間距較近）尤其在靠近路邊的噴 頭要控制風(fēng)的影響。 噴頭布置 為確保噴灑效果好，噴頭疊加噴灑模式。噴頭間 距用噴頭噴灑直徑（在給定的壓力和噴嘴條件下 ）例如50% 間距: 噴頭間距為噴射

12、直徑的50% 風(fēng)的影響 有些灌溉區(qū)域受風(fēng)的影響，需要不同 的噴頭間距，其降雨強(qiáng)度也不一樣， 因此需要分區(qū) 風(fēng)速 間距(% 直徑) 0-5 Km/hr 55% 5-11 Km/hr 50% 11-20 Km/hr 45% 組合模式比較 支管布置最大間距（ %直徑） 灌溉地點風(fēng)速 （ m/s） 正方形三角形矩形 0-1.4L=S=55 S=60 L=60，S=50 1.7-3.1L=S=50 S=55 L=60，S=45 3.1-5.6L=S=45 S=50 L=60，S=40 （L為支管布置間距，S為噴頭布置間距，正方形L=0.866S） 正方形三角形矩形 抗風(fēng)性能差適中好 噴頭用量少中多 支管

13、用量中多少 均勻度差好中 噴頭布置 : 一般噴頭布置有正方形和三角形布置，其灌溉強(qiáng) 度不同，因此需要分區(qū)。 L L L 0.866 x L 計算灌溉強(qiáng)度 正方形 灌溉強(qiáng)度 (mm/hr) = 1 x 噴嘴流量 (m/hr) x 1000 間距(m) x 間距 (m) 例如 : Falcon 6504 #18 噴嘴, 在 5 Kg/cm壓力下, 正方性 (18m x 18m) : 灌溉強(qiáng)度 = 4.23 x 1000 = 13 mm/hr 18 x 18 注意：雨鳥產(chǎn)品介紹灌溉強(qiáng)度是假設(shè)噴頭180度旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度 三角形 灌溉強(qiáng)度 (mm/hr) = 1x 噴嘴流量 (m/hr) x 1000 (0.

14、866 x 間距 (m) x 間距 (m) 例如: Falcon 6504, #18 噴嘴在 5 Kg/cm壓力下, 采用正三角形 (18m x 15.6m) 灌溉強(qiáng)度 = 4.23 x 1000 = 15 mm/hr 0.866 x 18 x 18 注：三角形灌溉強(qiáng)度增加，均勻性好，對抗風(fēng) 效果好。 計算灌溉強(qiáng)度 相匹配灌溉強(qiáng)度 當(dāng)噴頭組合時，其有不同的噴灑角度，因此 要采用相匹配的灌溉強(qiáng)度相當(dāng)重要. 例如 1/4圓的 噴灑量只要半圓噴灑量的一 半，因為面積只有一半。 散射噴頭容易選擇 有 MPR噴嘴 對于 5000+ (有 射程為7.6m, 9.1m和 10.7m MPR噴嘴) 對其他旋轉(zhuǎn)

15、噴頭噴嘴 不宜取得相匹配的灌溉 強(qiáng)度 有時可改變射程和噴灑流量減小不相 匹配的雨強(qiáng) MPR 相匹配雨強(qiáng)概念 灌溉太多產(chǎn)生徑流 沒有足夠水 采用 MPR 噴嘴噴灑更均勻 0.21 m3/h 0.42 m3/h 0.84 m3/h 0.42 m3/h 0.42 m3/h 0.42 m3/h 灌溉均勻性 非常均勻 不均勻 測量均勻性 分布均勻系數(shù)（Distribution Uniformity） 比較 25%最干區(qū)域的平均水量與所有 灌溉量筒的水量平均值之比: DU% = M25 x 100 M 將量雨筒規(guī)則放在噴灑區(qū)域內(nèi)，噴灑一 定時間，記錄所有量雨筒的降雨量，計算所 有讀數(shù)平均值和讀數(shù)最少的25

16、%平均值. DU 應(yīng)該 75% 延時系數(shù)（Scheduling Coefficient） 該系數(shù)表明灌溉時間增加，以確保最干X% 區(qū)域內(nèi)達(dá)到平 均灌溉量 如果用25%的最干區(qū)域讀數(shù)計算DU值， 則 SC 25% = 1 / DU 25% 一般延時系數(shù)SC是平均10%的最低讀數(shù)值。 SC 10% = 1 / DU 10% 對草坪灌溉SC應(yīng)該小于1.3 均勻系數(shù)（Christiansen Coefficient of Uniformity） 該計算值測量每個量雨筒的讀數(shù)與平均 的變化量: Cu = ( 1 Sum Md ) x 100 M x n M = 所有量雨筒的平均值 Sum Md = 所有

17、與平均值的變化值絕對值之和 N = 量雨筒數(shù) CU 大于 84% 布置好但壓力低 加大噴頭間距，壓力好 噴頭布置合理，壓力好 5、噴頭怎樣分組？ 站點的大小 (# 每個閥門的噴頭數(shù) ） 基本水力學(xué) 支管大小 站點大小 我們已經(jīng)計算系統(tǒng)設(shè)計流量 我們已經(jīng)區(qū)劃種植區(qū)域、區(qū)域要求水 分要求、地形、我們選擇噴頭和間距 等 現(xiàn)在我們規(guī)劃“點” 站點大小 計算每個區(qū)的流量，雨強(qiáng)和運行時間 區(qū)域 1 Falcon #18 5kg/cm, 正方形 16 x 16 m 56 噴頭, 小區(qū)流量 = 56 x 1.18 = 66 l/sec 或 3920 L/min 灌溉強(qiáng)度 = 16.6mm/hr , 灌溉量 =

18、 9.7 mm 灌溉時間 = 35 mins 區(qū)域 2 5004, #3 低角度. 4 5kg/cm, 寬度為 10m 。 45 噴頭 x 0.22 = 9.9 l/sec 或594 L/min 灌溉強(qiáng)度 = 13mm/hr, 灌溉量= 9.7mm 灌溉時間 = 45 mins 區(qū)域 3 4.5米， MPR 灌木, 半圓 2.1kg/cm 88 噴頭 x 0.12 = 10.6 L/sec 或 634 L/min 灌溉強(qiáng)度 = 35 mm/hr, 灌溉量 = 10mm 灌溉時間 = 17 mins 站的大小 1） 選擇最大區(qū)域的流量 2）小區(qū)流量除以設(shè)計流量，得到站點數(shù)。. 3） 噴頭數(shù)除以站

19、點數(shù)，得到每站的噴頭數(shù)。 噴頭數(shù)必須向下取整，（前面我們在設(shè)計流 量時考慮分組系數(shù)95%） 例如 區(qū)域 1流量 = 3920 = 8.3 設(shè)計流量 470 56噴頭 / 8.3 = 6.75 = 6 噴頭/站 建議9站6個噴頭，和1站2個噴頭 站的大小 因此，在主要灌區(qū)，最大流量為 6 x Falcons, 每個流量 1.18 L/sec. 6 x 1.18 x 3600 =25.5m3/h 因為主要灌溉區(qū)流量為25.5m3/h, 該流 量應(yīng)該為實際設(shè)計流量,其泵將在 高效率區(qū)運行. 我們現(xiàn)在選擇其他灌區(qū)開啟閥門流量 與之流量匹配（如果采用變頻泵，則 沒有必要選擇流量相匹配） 站的大小 灌區(qū)

20、1: 6 站 x 6 噴頭, 流量 25.5 m3/h, 灌溉35 min 1站 x 2 噴頭, 流量 8.52 m3 /h, 灌溉35 min 灌區(qū) 2: 灌區(qū)流量 35.64 m3/h ,45 噴頭 35.64/25.5 =1.4 站 灌區(qū) 3: 灌區(qū)流量 38.04 m3/h, 88 噴頭 38.04/25 =1.5 站 現(xiàn)在利用特殊區(qū)域、經(jīng)驗和藝術(shù)的選擇站的 大小. 站的大小 特殊區(qū)域. 如果灌木區(qū)由許多分散的區(qū)域組成， 原則上每個分區(qū)一個閥門。. 形狀與面積根據(jù)經(jīng)驗； 典型閥門流量可供參考: DVF 25mm 3.3方/小時 PGA 25mm 7.2方/小時 PGA 40mm 13.

21、2方/小時 PGA 50mm 27方/小時 站的大小 如果不是采用變頻泵 設(shè)計灌溉區(qū)域流量盡量在泵的高效運行 基本水力學(xué) 壓力 = 重量/ 面積 重量 =質(zhì)量 x g 水的重量 1kg/升 假設(shè)水體為 10cmx10cm x10m 重量 = 100 kg 地面積= 10cm x 10cm = 100 cm 壓力 = 100/100 = 1 kg/cm 公制單位 : 1kg/cm = 10m = 100 kpa 10m 壓力為 1 Bar 或 100 Kpa 6、如何計算管徑大?。?由于水流在管內(nèi)流動，則產(chǎn)生水頭損 失) 沿程損失的大小與管徑大小、流速管 壁糟率和粘性等有關(guān) 沿程損失 計算采用H

22、azen Williams 公式, Darcy Weisbach公式, 或 Colebrook-White 公 式等 沿程公式表示如下 : H = f x V x L D x 2g 其 H = 沿程水頭損失 f = 摩擦系數(shù) D = 管徑 V = 流速 g = 9.8 m/s L = 管長 沿程損失計算 1) 主管流速小于 1.5 m/s 2)支管流速 小于 2 m/s (50 因此要求安裝增壓泵,泵的流量不小于25立方 米/小時,揚程不低于25米。 3. 主管道埋深60CM,支管路埋深50CM，控制線埋深50CM； 為防止冬天結(jié)冰破壞管道,在低處安裝自動泄水閥或采用人 工泄水. 5. 為便于拆卸與檢修,所有閥門要求安裝在專門的閥箱內(nèi) 并建議在電磁閥兩端安裝PVC活接。 4. 為防止雷擊,安裝雨鳥控制器時應(yīng)接地. 比例尺 控制節(jié)點的流量（T/ ) 電磁閥的尺寸 控制節(jié)點的編號 說 明: 雨鳥雨量感應(yīng)器（RSDBEX） 雨鳥7005地埋式噴頭 雨鳥2(200PGA)電磁閥 （18#咀:p=4.5kg/cm ,R=20.0m,q=4.20m /h) 雨鳥 站控制器（IESP-） 1 1 2 3 35 承壓1 kg/cm 的PVC管（管徑如圖示） 2 圖 例: 數(shù)