甘州區潤泉湖公園園林灌溉設計

王立清

（甘州區水利建設管理站，甘肅 張掖 734000）

甘州素有“塞外江南”“金張掖”之美稱。據史料記載，甘州城北，歷史上即為草湖灘，明、清時期該地域就水豐、草茂、魚多、且能行舟，古稱“北湖”。春夏秋冬，萬物萌長，山野大地，青青草色連成一片，碧波湖水一片汪洋，為時人游覽之地。明代詩人張聯元曾有“山光綠色翠相連，萬里云飛萬里天”的詩句描寫甘州城北勝景。

隨著歷史變遷和氣候變化，周邊農民圍湖造田，昔日的潤泉湖只剩局部水面、部分綠地。伴隨著干旱、風沙對人居、良田的日益侵害，人們已開始向往“耕深健犢桃花雨，鳴蛙低伴水潺潺”的綠色景觀和“天、地、人”三元合一的生活境界。為了全面加強城市濕地保護，維護城市濕地生態系統的生態特性和基本功能，最大限度地發揮城市濕地在改善城市生態環境、美化城市、科學研究、科普教育和休閑游樂等方面所具有的生態、環境和社會效益，有效地遏制城市建設中對濕地的不合理利用現象，保證濕地資源的可持續利用，實現人與自然的和諧發展。甘州區依據《張掖市城市總體規劃》（2004—2020），充分利用北城濕地資源優勢，規劃修建了甘州區潤泉湖公園[1]。

甘州區潤泉湖公園位于張掖市城區東北角，被東環路延伸段、北環路延伸段、昆侖大道、屋蘭路等四路環抱，潤泉湖公園由重點濕地保護區、人工湖水景區、植物園林觀賞區、人工山體觀景區、沿湖環線游覽區等五部分組成。園內有人工湖、小濕地、山丘、廣場、運動場等，公園總占地約121.73 hm2，其中園林草坪綠化面積約59.33 hm2。由于潤泉湖公園人工湖為中國版圖樣，環湖地勢高低不平，園內林草種植種繁多、布局各異且無規律可循，故形成的園林草坪綠化區地形、地貌較為復雜。因此，傳統的灌溉方式很難滿足園內林草需水要求。甘州區潤泉湖公園園林灌溉設計，是一項推廣運用園林草坪噴灌、微灌等高效節水灌溉方式的典型設計實例。

1 灌溉系統總體設計構思

甘州區潤泉湖公園園林草坪灌溉系統總體設計構思如下：

（1）根據潤泉湖公園現狀地形、地貌和園林草坪種植規劃，并結合實際，采用噴灌、滴灌、管灌等高新節水灌溉方式。

（2）就近合理利用湖區水資源，南、北泵站水源控制面積力求平衡。

（3）充分利用埋設管道，管網布置經濟、合理，充分考慮地形條件、路和建筑等地物影響。

（4）灌溉系統干管、分干管沿管理道路邊鋪設，以便運行管理和維修。

（5）灌溉系統設計力求經濟、實用、使用壽命長，管理運行方便、高效、能耗低、費用少。

2 工程設計

2.1 基本資料

（1）水源條件。現有林木及綠地采用人工湖湖水灌溉，通過已經建成的南北兩處泵站供水，南泵站位于公園西南角管理辦公室北側，由2 臺潛水泵供水；北泵站位于公園東南角位置，由2臺潛水泵供水。經水質檢測，湖水水質較好，pH8.4，礦化度小于1 g∕L，水質符合《農田灌溉水質標準》（GB 5084—2021）。

（2）氣象條件。該區屬典型的內大陸性寒溫帶干旱氣候。其特點：冬冷夏熱，溫差較大，冬夏兩季長，春秋兩季不明顯；氣候干燥，風日較多，光照充足，熱量豐富，蒸發量大。夏季降雨少，且多集中于冬春季，年平均降雨量為125 mm，年平均蒸發量2 291 mm。日照充足，年日照總時數3 106 h，大于10 ℃積溫3 234.3 ℃，年無霜期為148 d。年太陽輻射為148.12 kcal∕cm2，該區多年平均氣溫7 ℃，最低氣溫-28 ℃，最高氣溫38.5 ℃，具有日照時間長，太陽輻射高，晝夜溫差大等特點，凍土層深度為120 cm。

常年多西北風，最高風速8～12 m∕s（8 級以上），灌溉季節風速小于5.4 m∕s。

（3）植物種類。植物種類主要有喬木、灌木，種植方式有單株、組團、林網等多種形式，樹木株距為1.5～6 m。草地按草坪考慮。

（4）灌溉范圍。公園綠化面積59.33 hm2，本次灌溉設計范圍為7 個片區：①公園南片喬木灌溉區（27.07 hm2）；②環湖帶狀林草灌溉區（6.6 hm2）；③人工湖與小濕地、釣魚池之間及釣魚池周邊林草灌溉區（9.2 hm2）；④東環路延伸段兩側林木灌溉區（2.87 hm2）；⑤東廣場林草灌溉區（3.33 hm2）；⑥）山體林木灌溉區（6.6 hm2）；⑦屋蘭路兩側林草灌溉區（3.67 hm2）。

2.2 工程總體布置

（1）園林草坪灌溉水源設計就近利用人工湖湖水，湖水水質符合《農田灌溉水質標準》。供水點為人工湖南、北已經建成的兩座泵站，南泵站控制灌溉面積29.47 hm2，北泵站控制灌溉面積29.87 hm2。

（2）園內草坪均采用噴灌灌溉，噴灌區共有3個區域，面積19.13 hm2。主要有：東廣場林草噴灌區（3.33 hm2）；環湖帶狀噴灌區（6.6 hm2）；人工湖與小濕地、釣魚池之間林草噴灌區（9.2 hm2）。

（3）滴灌區只有1個區域，面積6.6 hm2，主要有：假山微噴及滴灌灌溉區。

（4）管灌區共有2 個區域，面積33.6 hm2，主要有：人工湖南片及東環路延伸段兩側林木管灌（24.6 hm2）；屋蘭路兩側及昆侖大道西側一帶林草管灌區（9 hm2）[2]。

2.3 噴灌工程設計

2.3.1 噴頭的選型

根據潤泉湖公園園林草坪灌溉區大小、地形、水壓、流量、土壤類型等因素，以及本工程的特點和本地環境條件，最終選擇了SRM 地埋伸縮式旋轉噴頭，其選擇依據是：

（1）SRM 地埋伸縮式旋轉噴頭射程較小，間距4.6～9.1 m，適用于狹小地塊、復雜造型及坡地。射程最大調整幅度達25%（減小），可將噴灑區域控制在有效范圍。

（2）SRM 地埋伸縮式旋轉噴頭噴灑角度的調節范圍從1°到360°可調節，噴頭不但可以作全園噴灑，還可用于特殊形狀的小區。

（3）SRM 與散射噴頭對比，具有降水量低、噴射仰角（14°）更小、均勻度更高的優點。

（4）SRM 地理伸縮式旋轉頭行業內通用性好，可選擇普通型、灌木型及高彈出型，以適應草坪和灌木、花卉的灌溉要求。

2.3.2 噴頭布置方式

根據潤泉湖公園土壤、氣象，以及所選噴頭性能資料，確定噴灌頭間距為噴射直徑的60%。常見噴頭的布置方式共有三種[3]，布置方式比較及選擇詳見表1。

表1 潤泉湖公園園林灌溉噴頭布置方式比較表

根據上述三種噴頭布置方式各自的優缺點，結合甘州區潤泉湖公園園林草坪灌溉工程實際，最終選擇噴頭布置方式為三角形布置。

2.3.3 噴灌強度

甘州區潤泉湖公園園林草坪灌溉系統都是由多個SRM 地埋伸縮式旋轉噴頭組合起來同時工作。SRM噴頭組合噴灌強度計算公示如式（1）：

式中：q 為單噴頭的流量（m3∕h）；A 為單噴頭的有效控制面積（m2）。

根據潤泉湖公園綠化區土壤資料，該區土壤介于壤土和黏土之間，參考相關資料，潤泉湖公園土壤的允許噴灌強度確定為9 mm∕h，地形坡度大于12%時，土壤的允許噴灌強度不得大于4.5 mm∕h。

2.3.4 噴灌設計成果

經綜合分析確定，潤泉湖公園草坪灌溉為噴灌灌溉，噴灌噴頭選擇采用SRM-04型伸縮噴頭，噴頭彈出高度為10 cm，壓力水頭21 m，布置形式為三角形，組合噴灌強度不得大于9 mm∕h，坡度大于12%時，噴灌強度不得大于4.5 mm∕h。噴灌管網布置：干管接泵站后，沿電瓶車道內側或外側2～3 m 左右處埋設噴灌干管，分干管垂直干管布置，支管垂直分干管平行電瓶車道布置。SRM-04 型伸縮噴頭設計參數見表2。

表2 SRM-04型伸縮噴頭設計參數表

2.4 滴灌工程設計

潤泉湖公園山丘為人工堆積的山丘，山丘主要種植喬木，喬木間種植草。由于山丘為新堆積土形成的松散土體，且山丘坡度大于30°，采用噴灌、管灌灌溉方式對植物進行灌溉，易產生地面徑流，造成水土流失。滴灌和微噴具有出流量小、出流均勻，不易產生地面徑流，適宜于地形有起伏地塊和不同種類土壤的優點，因此，經綜合分析確定，公園山丘喬木采用滴灌灌溉，喬木間草地采用微噴灌溉。

（1）滴灌設計。滴灌管網布置：干管接泵站后，干管沿山脊線埋設，支管垂直干管埋設，毛管沿山丘等高線按樹行布置。

滴灌滴頭設計采用壓力補償管上式滴頭，在施工現場安裝，安裝在直徑為16 mm的PE軟管上。滴灌壓力水頭15 m；流量2.5 L∕h；滴頭每棵樹布置1個，滴頭間距按樹距確定，毛管間距按樹行距確定。

（2）微噴設計。假山樹間草地設計采用旋轉式微噴全園噴灑，工作壓力0.15 MPa，流量48 L∕h。

2.5 管灌工程設計

潤泉湖公園內地勢平坦、沿路林帶等區域均采用管灌。干管沿東環路延伸段南接已埋管道沿路兩側布置，屋蘭路兩側東接已埋管道后各布置1道，管灌每50 m 左右設1 個出水栓。噴灌區樹木也采用管灌補充灌溉。根據林木種植位置，在噴灌干管或支管適宜位置設置快速取水栓，利用取水栓連接軟管進行林木補充灌溉。

2.6 灌溉工作制度

甘州區潤泉湖公園園林草坪灌溉系統采用輪灌灌溉制度。輪灌組的數目，根據設計計算的灌溉系統每天允許運行時間、設計灌水周期和1 次灌水延續時間計算確定。潤泉湖公園園林草坪灌溉系統設計為固定式灌溉系統，其輪灌組數目根據式（2）確定：

式中：N為輪灌組數；

c為每天運行的小時數（h），本工程取12～18 h；

T為灌水周期（d），本工程取6～8 d；

t為每次灌水延續時間（h），本工程取9 h。

經計算確定，本工程輪灌組為8～16 個，均小于系統允許輪灌組數，滿足灌溉要求。

2.7 灌溉系統的水力計算成果

經計算確定，甘州區潤泉湖公園園林草坪灌溉工程共需水泵4 臺，流量為30 m3∕h～60 m3∕h，揚程為25.8～47 m。水力計算成果如下：

（1）南泵站。噴灌:Q=30 m3∕h，H=47 m；管、噴混合:Q=60 m3∕h，H=25.8～47 m。

（2）北泵站。噴、滴混合:Q=60 m3∕h，H=47 m；管、噴混合:Q=50 m3∕h，H=35.5～50 m。

2.8 首部樞紐

由于潤泉湖公園灌溉系統的復雜性，灌區大小不均，因此水量變化較大，使壓力變化也較大。因此，首部樞紐設計中，除設計配置水泵電機、過濾器和配電設施外，設計了恒壓變頻控制系統以達到減小啟動負荷、防止水錘、穩定工作壓力、節約運行費用的目的。

3 結語

在甘州區潤泉湖公園灌溉系統設計中，針對綠化區較為復雜的地形、地貌，以及林草種植種類繁多、布局各異且無規律可循的實際，綜合運用了噴灌、滴灌、微噴、管灌等多種灌溉方式，有效解決了潤泉湖公園園林草坪灌溉難題。這項工程實施后，不但能保證灌溉滿足園林草坪需水要求，噴灌系統灌溉時，還可形成良好的水動景觀效果。這項設計為綜合運用噴灌、微灌等高效節水灌溉方式解決植物灌溉提供了很好的實例。