公園綠地節水灌溉制度的解析
——以頤和園耕織圖景區的灌溉系統為例

閻 旭

(北京市頤和園管理處，北京 100091)

引言

城市公園綠地與城市的發展息息相關，在城市公園綠地的發展和建設過程中，困難和挑戰接踵而來，其中最多的問題就是水資源匱乏。北京市目前已建立起龐大的綠地系統，公園綠地面積還將得到大幅度的增加，而水資源緊缺是公園綠地發展的重要限制因素。在北京市林業勘察設計院第八次(2013—2015)園林普查結果的基礎上對植物潛在耗水量進行統計估算，發現全部喬木、灌木和草本植物的年總耗水量約14.02億m3，而2018年全市總供水量為39.3億m3，由此可見，北京市綠地植物潛在耗水量巨大[1]。2020年10月9日發布的《北京市節水行動實施方案》中提到“北京是特大型缺水城市，節約用水是保障首都水安全的根本之策?！迸c大面積的農作物種植不同的是，城市綠地形式多樣復雜且分散化，分散化的形式給灌溉系統的布置、灌溉水源的選擇及灌溉能源的供給帶來許多困難，這也是節水灌溉技術在城市中推廣受限的原因之一[2]。

過去公園綠地灌溉多用人工拉著皮管漫灌，在沒有水源的綠地使用水車澆水，綠地養護過程中的節水意識并不強。近幾年，灌溉系統中現代設施高效智能節水灌溉技術的應用不僅降低灌溉水向地下水的滲漏，同時也抑制了化肥、農藥對地下水的污染[3]，公園綠地安裝噴灌設施的比例也有了很大的增加，但綠地的灌溉時間、灌溉時長、灌水量都沒有系統的量化，大部分綠地憑借工人師傅的經驗進行灌溉管理，特別是由于工人師傅對噴頭、灌溉系統、水流量的不了解或操作不當等原因，造成過量噴灑而產生地表徑流或無效下滲造成水資源損失。建立良好節水灌溉的制度，能夠在提高灌溉效率的同時保證景觀效果，因此現階段要想實現節水灌溉，必須建立節水灌溉制度。

1 綠地灌溉制度建立的技術方法

綠地灌溉制度是指在有限的供水條件下，以植物的水分利用效率為依據，以獲得最大灌溉效益為目標，根據降雨量和土壤含水量的動態變化以及灌溉的目標要求，在植物各生長階段分配灌溉的可供水量[4]。

綠地灌溉制度建立的技術方法：確定綠地的客觀條件，包括綠地的氣候條件、土壤條件、植被情況、灌溉設施等；確定綠地養護的主觀意愿即養護等級標準；綜合主客條件，根據植物需水量，經過灌溉公式的計算，確定對綠地的灌溉量和灌溉時長。

2 耕織圖景區的特點

耕織圖景區位于北京頤和園公園的西北角，頤和園是一所皇家古典園林的公園，集園林藝術景觀之大成，園中的植物景觀是頤和園景觀的核心組成部分。耕織圖景區南起團城湖北岸，東臨玉橋至界湖橋一線西北以頤和園外圍大墻為界總占地面積154190m2，其中湖面占1/3，植物風貌延續了歷史上清漪園時期特色，有桃柳堤岸、水村溪流、學堂庭院、村前池塘、延賞港灣5個特色的景區。

2.1 耕織圖景區氣候、地形及土壤特點

北京地區的氣候屬溫帶半濕潤半干旱季風氣候，春季氣溫多變，夏季炎熱多雨，秋季晴朗少雨，冬季寒冷干燥。年降水集中且降水強度大，多年平均降雨量500～600mm，降水主要集中在6—8月，春、秋多風，平均風速為2.7m·s-1。耕織圖景區地形較為平坦，湖面、水道縱橫分布，在水村居和蠶神廟周邊有緩坡地形，坡度25%左右。該景區的土壤質地為較疏松的壤土，土壤容重為1.29g·cm-3；土壤通氣良好，非毛管孔隙度10%左右，最大田間持水量20%，土壤pH值在7.5～8.0，偏堿性[5]。

2.2 耕織圖景區植物及其群落特點

耕織圖景區是常、闊混交的植被，常綠樹有7種共623株，主要品種有油松、檜柏、龍柏、側柏、白皮松等；落葉喬木有24種共1136株，主要品種有旱柳、絳柳、桑樹、水杉、國槐、銀杏、柿樹、梧桐、玉蘭、元寶楓等樹種；灌木有29種共1715株，主要品種有碧桃、迎春、連翹、丁香、黃刺玫、榆葉梅、西府海棠、金銀木等；地被面積74061m2，其中宿根花卉有46種，占地2300m2，主要品種有玉簪、繡線菊、連線草、委陵菜、月見草等適應性強、易于管理、觀賞效果好的地被植物，草坪為冷季型高羊茅和早熟禾，野生地被蒲公英、二月蘭、苦荬菜等稀疏的混生其中。植物群落以喬灌草型為主，在狹窄的湖邊是喬草型群落，上層植物鄉土氣息濃厚，春季景觀驚艷，夏季景觀豐富。喬草型植物群落有桑樹加楊樹(加楊或毛白楊)加油松—海棠—冷季草坪、毛泡桐加絳柳—龍柏加五葉地錦、絳柳加旱柳—碧桃加山桃；喬灌草型有檜柏加玉蘭加紅瑞木—冷季草坪、柿樹加梧桐—平枝荀子加丁香—金娃娃萱草加景天；桑樹加加楊加檜柏—碧桃加金銀木加迎春—冷草，還有喬木林，如水杉林、竹林、海棠林等[6]。

2.3 耕織圖景區灌溉系統的構成

2.3.1 首部樞紐的組成

2.3.2 灌溉管網的組成及灌溉分區、輪灌區

耕織圖景區灌溉輸水管網由輸水干管和連接灌水器的支管組成，干管管徑為160mm和110mm，支管管徑為90mm和63mm。景區有緩坡地形，水道穿插，為保護管道不被破壞，在關鍵位置做了管道的發泡保護并設置了自動泄水閥。

灌溉分區考慮水源情況，在水源每小時供水量的承受能力下，能滿足的最大灌溉面積；考慮每個灌溉分區(使用同一個田間管理器)的輪灌需求，在同一天內全部輪灌區都澆一遍需要的時間，根據該時間來編排輪灌分區。輪灌區的劃分原則如下。

輪灌區數需水量與水源的供水量相一致，區域劃分方便綠化養護管理；根據地形的情況，各輪灌組的高差較小，面積盡可能相近，以保證系統的流量較為平穩，且始終保持在水泵運行能力的范圍之內；制定輪灌順序時，應盡量把流量分散到各輸、配水管道中，避免流量集中于某一條分干管，從而有利于減小輸、配水管道的管徑或減少其水頭損失，降低管道投資或運行費用。

考慮耕織圖景區水道交錯、地形高差的因素，對耕織圖景區進行灌溉分區時，把連在一起的陸地劃分在同一個區，共分為5個灌溉區，見圖1。每個區都配有田間控制器，用來設置輪灌區的灌溉時間和時長。為了保證同時均勻灌溉，按照灌溉面積的大小劃分輪灌區，每個灌溉區都由不同數量的帶電磁閥開關的輪灌區組成。灌溉A區20個輪灌區，灌溉B區15個輪灌區，灌溉C區7個輪灌區，灌溉D區14個輪灌區，灌溉E區8個輪灌區。耕織圖景區有5個田間控制器，分別控制5個灌溉區，每個控制器可使2～17個輪灌區獨立灌溉或同時灌溉；輪灌區的開啟和關閉用電磁閥控制實行遠程控制。

2.3.3 灌水器的選型及布置間距

節水灌水器多種多樣，常用的有滴灌帶、滲灌管、微噴頭等。耕織圖景區選用的是低壓可調角度的地埋旋轉式噴頭和帶止溢功能的散射噴頭，工作壓力在0.14×0.45MPa，流量0.11×1.74m3·h-1，射程5.0～15.2m，噴射角度可調，調節范圍40～360°。微噴灌水器根據噴嘴的射程遠近，布置間距為5m×5m、10m×10m、12m×12m。

六一前夜，李打油捏著個紙袋上門來，里面是紅領巾和請柬。他邀請我父親做六一嘉賓。老人家那個激動呀。我也是，又驚奇又感動。李打油寫字不好看，他就在請柬上一筆一畫地描，內容蠻別致，抬頭下，賦詩一首：新禾吐穗涌綠浪，同慶六一好時光，有功之臣臣育人，崇文重教教興旺。這樣的打油詩，他寫了四十多首，每份請柬一首個性化的詩。至于請的嘉賓呢？主要是有關領導、有關老板和有關債主，以及影響興教的有關人士，包括三位燒窯師傅，以及為磚廠供柴供泥供電的閑雜人等。別小看人家，柴不好泥不好，都能致命。

3 耕織圖景區灌溉制度的建立

公園綠地需要澆水量與公園綠地養護等級即景觀效果密切相關，公園綠地植物養護標準高，澆水就多，反之澆水少。因此，掌握植物耗水特點、采用節水灌溉方式、保證景觀效果是建立節水灌溉制度的基礎。灌溉制度的內容確定灌溉定額、灌水時間、灌溉次數、灌溉強度等指導灌溉工作。

3.1 植物的耗水特點

研究表明，不同樹種的耗水能力差異顯著，這是由植物的遺傳特性決定的，植物種間抗旱能力不同，在節水型公園規劃中，節水型植物群落配植優選鄉土樹種，充分發掘自給型和半自給型植物景觀特色，組成不同觀賞特性的整體自給型植物群落，利用觀賞價值較高的灌溉型植物群落進行補充[7]。在耕織圖景區中常綠樹種的耐旱性為側柏>檜柏，油松>白皮松>華山松；落葉樹種的耐旱性為旱柳>玉蘭、元寶楓>國槐>銀杏；灌木的耐旱性為金銀木、丁香>貼梗海棠、紫葉李>碧桃、榆葉梅、黃刺玫>大葉黃楊和紅王子錦帶；木本地被植物耐旱性強弱為平枝栒子>金葉女貞>紫葉小檗和金葉蕕；草本地被植物抗旱性強弱為八寶景天>萱草>孔雀草和金雞菊>美國薄荷、婆婆那、玉簪、二月蘭和紫花地丁[8]。

不同樹種間耗水的季節變化也不同，如耕織圖景區中春季耗水的植物元寶楓，夏季耗水的植物白皮松、油松、大葉黃楊，秋季耗水的植物北京丁香等。因此在綠地植物配置時，將屬于不同季節耗水型的樹種搭配在一起，在缺水季節可以緩和不同樹種對土壤水分的競爭，從而減輕水資源供需矛盾。

3.2 養護等級的確定

耕織圖景區作為北京著名的旅游景點，按照北京市的《城鎮綠地養護管理規范》(DB11/T 213-2014)中的特級標準執行。對綠地的水分分級管理中，以土壤含水量在田間持水量和有效臨界值范圍內定義為特級養護，含水量在有效臨界值和旱害臨界值范圍內劃分2個養護等級，輕度缺水和中度確定，分別對應一級養護和二級養護。按照上述標準，制定灌水量的土壤含水量百分比標線，見見表1，耕織圖景區當土壤含水量降低至養護等級下限時開始灌溉，執行按需灌溉。

3.3 灌水定額的確定

灌水定額的確定方法，通常由植物適宜溫潤層深度、土壤容重、植物適宜土壤含水率上下限等因素確定。濕潤土層的厚度，即植物根系在土壤中分布的深度，按照草坪濕潤10cm土層，灌木濕潤30cm土層、喬木濕潤50cm土層計算灌溉量。適用于北京地區綠地執行的灌溉制度制定的方式。根據《節水灌溉工程運行管理規范》(DB11T556-2021)和《微灌工程技術標準》(GB/T 50485-2020)規定，公園綠地灌水定額的計算公式：

m=0.1zr(Qmax-Qmin)

式中，m為灌水定額，mm；z為濕潤土層深度，cm；r為土壤容重，g·cm-3；Qmax和Qmin為宜土壤含水量的上下限(占土體體積的百分比)。

耕織圖景區按特級養護的標準，土壤容重為1.27～1.45g·cm-3，灌水定額額如表2。

表2 耕織圖景區灌溉定額

3.4 灌溉強度和灌溉時長的確定

耕織圖景區采用噴灌技術，噴灌強度要小于土壤的入滲率，使噴灑到地表面的水及時入滲，不會形成積水。耕織圖景區是砂壤土，根據《噴灌工程技術規范》的要求，砂壤土允許噴灌強度為P允=15mm·h-1，充分考慮現場的條件，選用符合布置間距和流量要求的噴頭。灌溉定額和噴頭流量確定后，就可推算出灌溉時長。具體情況見表3。

表3 耕織圖景區綠地灌溉噴頭布置間距及澆灌時間

3.5 符合北京地區季節要求的灌溉次數

及時灌溉就是在植物生長需水的時候及時進行澆水，反之，在植物不需水的時間澆水會造成水資源浪費，若澆水不及時，則影響植物生長，降低景觀效果。只有受到嚴重的缺水傷害時，植物外觀才會表現出來，干旱會導致植物生長不良，影響生態、景觀等多種有益功能發揮。根據植物的耗水規律，北京地區冬季11月—第2年3月天氣冷，植物休眠不生長，故不澆水。公園綠地灌溉時間為春季4—6月，秋季9—10月，北京月均降水量為11月—第2年3月小于10mm，4月26.4m左右、5月28.7mm左右、6月70.7mm左右、7月175mm左右、8月182.2mm左右、9月48.7mm左右、10月18.8mm左右。7月、8月的土壤水分收入大于支出根據養護要求不需灌溉?！侗本┦谐擎倛@林綠化養護預算定額》規定北京綠地養護等級為特級的，每年春季4—6月，秋季9—10月植物澆水次數：常綠喬灌木10次，平均每月2次；落葉喬灌木和暖季型草坪12次，多年生花卉和色帶15次，冷季型草坪25次。冷草澆的次數多，費水。

4 結論

4.1 以植物需水量為基礎建立灌溉制度

水杉、絳柳喜水喜濕，油松、檜柏不耐水，灌溉時要按植物的需求規律合理進行灌溉。準確按照灌水定額灌溉，詳細記錄灌水次數，保證節水型灌溉制度每一環節執行到位，其相對節水率在30%以上[9]。

4.2 采用節水型的噴灌、滴灌、滲灌的灌溉方式

噴灌能夠有效減少對土壤表面的沖刷與損壞，還可以減少深層滲漏；滴灌灌溉每個滴頭的出水量較為均勻，對土壤結構可以起到較強的保護作用，在中等坡度的立地條件下也能廣泛使用[10]。滲灌的灌水量可以根據植物的需水量來控制，不受風速等氣候條件的影響[11]。這些灌溉方式適合綠地灌溉的使用，節水的灌溉方式與土壤傳感器相結合，綜合土壤含水量、灌水器的出水量等因素，根據灌水定額的公式計算每一次的灌水量。實現精準灌溉，省水省人工的節約型綠地養護。

4.3 合理搭配植物群落

科學進行植物群落的搭配，將需水量一致的植物成片栽植，構成植物復層群落構造，達到節水的目的[12]。在耕織圖景區中，以喬草型的桑樹加楊樹加油松—海棠—冷季草坪和喬灌草型的檜柏加玉蘭—紅瑞木—冷季草坪為例，冷草的灌溉次數每年要澆25次，才能保證草坪的植物景觀效果，在澆草的同時又破壞了耐旱的喬木的需水要求，導致植物群落的上層植物長得不好，因此，在不破壞園林效果的情況下，逐步更新冷草，更換成北京本地綠期較長的委陵菜、連錢草、景天三七等耐旱地被植物，可達到既省水又促進植物群落的良性循環。此外，遵循耗水量盈虧平衡、常綠落葉混交、季相特色突出的原則，形成毛白—楊側柏、國槐—圓柏、臭椿—金銀木、毛白楊—二月蘭木等兼顧不同觀賞特色的植物群落，同時利用八寶景天、鳶尾、萱草等地被植物豐富林下、林緣的空間和景觀效果。

4.4 合理選用植物品種

在植物的選擇上，應選用耐旱、需水少、易于養護管理的鄉土樹種和當地野生植物資源，合理使用常綠樹種，使造景的美觀性與養護的節水性相協調。且植物景觀空間構建時需要合理設計復層植物群落，避免只出現單層植物群落，以便有效地進行水源涵養，植物灌溉需水量一般為喬木<灌木<色塊<草坪[13]。