喷灌的选型布置
1.喷头的选型
选择喷头时,除需考虑其本身的性能,如喷头的工作压力、流量、射程、组合喷灌强度、喷洒扇形角度可否调节之外,还必须同时考虑诸如土壤的允许喷灌强度、地块大小形状、水源条件、用户要求等因素。另外,同一工程或一个工程的同一轮灌组中,最好选用一种型号或性能相似的喷头,以便于灌溉均匀度的控制和整个系统的运行管理。在已建项目中,有的为片面追求水景效果,安装了各种性能截然不同的喷头,致使灌溉均匀度无法保证。选择喷头时需特别注意的是,灌溉系统不是喷泉,其目的是为了弥补植物需水时空上的不足,而不是创作人工水景。因此,只能在首先满足需水的前提下,尽量照顾到景观效果。
此类喷头品种繁多,按射程分,有0.6~5.8米的小射程喷头,4.3~9.1米的中小射程喷头,8.5~15.9米的中等射程喷头,20米以上的大射程喷头;按喷洒类型分,有散射喷头,射线喷头,旋转喷头,射线旋转喷头;按使用场合分,有园林喷头,高尔夫喷头等等。这些喷头均可在加压喷水时自动弹出地面,而灌水停止时又缩入地面,不会影响园林景观上的机械作业。
1.1 小射程喷头一般为非旋转散射式喷头,如PROS系列、PS系列以及INST系列。这些喷头的弹出高度有50mm、75mm、100mm、150mm和300mm,可选配喷洒形式繁多或可调角度的喷嘴,喷灌强度较大。不但适用于小块灌溉,也可用于灌木、绿篱的灌水和洗尘。这类喷头的喷嘴大多为“匹配灌溉强度喷嘴”,即无论全圆喷洒,还是半圆或90度及其他角度,其灌溉强度基本相同。这种特性对保证系统的喷洒均匀度极为有利。
1.2中小射程喷头多为旋转喷头,如 SRM、PGJ系列齿轮驱动顶部调节喷头,射程为4.3~11.3米,弹出高度有100mm、150mm、300mm。这种喷头适用于中型面积绿地和灌木、花卉的喷灌。
特别的如,MP系列地埋射线旋转喷头,射程3~9米,以其独特的喷洒方式,和由此而来的不可比拟的节水特性,尤其适合坡地和新植喷洒。
1.3 中等射程喷头多为旋转喷头,如亨特I-20、 PGP系列地埋旋转喷头。这些喷头适用于中型面积绿地的灌溉。弹出高度有100mm和300mm两种,适用于较大面积的灌溉。其中I-20喷头配有止溢阀,并且可选不锈钢升降柱,顶部带有独特阀门,可在系统运行时单独将某个喷头关闭,便于维修或更换喷嘴。
1.4 大射程喷头,如亨特I-31、 I-35系列、I-41系列、I-60系列、I-90系列均为旋转式齿轮驱动顶部有工具调节喷头,射程均在20米以上。其特点是材料强度高,抗冲击性能好。除用于大面积灌溉外,特别适合于运动场灌溉系统。
其中I-60系列喷头,独有低压大射程功能,在压力为2.8bars(0.28Mp)时,射程可达18.9米。特别适合低压系统或者旧系统改造项目。
在各种射程的喷头中,均可选择“止溢型”喷头。带止溢功能的喷头一般安装在地形起伏较大的喷灌系统中的地形较低的部位,可有效防止当灌水停止时管道中的水从低位喷头溢出,影响喷头周围的正常生长。
土壤的允许喷灌强度是影响喷头选型的主要因素之一。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。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)的参考值见下表:
各类土壤的允许喷灌强度(mm/h)
土壤类别
砂土
壤砂土
砂壤土
壤土
粘土
允许喷灌强度
20
15
12
10
8
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)。
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。
2.喷头的布置
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。
喷头的组合形式主要取决于地块形状以及风的影响,一般为矩形和三角形,或为其特例正方形和正三角形。矩形或正方形布置,适用于地块规则,边缘成直角的条件。这种形式设计简便,容易做到使各条支管的流量比较均衡;三角形或正三角形布置,适用于不规则地块,或地块边界为开放式,即使喷洒范围超出部分边界也影响不大的情况。这种布置抗风能力较强,喷洒均匀度要高于矩形或正方形,同时所用喷头的数量相对较少,但不易作到使各条支管的流量均衡。有时地块形状十分复杂,或地块当中有障碍物,使喷头的组合形式为不规则形。但在多数喷灌系统中,可尽量采用正方形或正三角形布置。
2.1 正方形布置
正方形布置时,喷头沿支管上的间距与支管间距相等,但对角喷头之间的距离是支管间距的1.41倍。考虑到风的影响,推荐喷头间距为喷头射程(R)的0.9-1.1倍,见下表:
风速(km/h)
0-5
6-11
12-20
正方形最大间距
1.1R
1.0R
0.9R
2.2 正三角形布置
正三角形布置时,各个喷头之间的距离相等,但支管间距为喷头间距的0.866倍。考虑到风的影响,推荐喷头间距为喷头射程(R)的1.0-1.2倍,见下表:
风速(km/h)
0-5
6-11
12-20
正三角形最大间距
1.2R
1.1R
1.0R
在喷头布置完毕后,应根据实际布置结果对系统的组合喷灌强度进行校核。特别是在地块的边角区域,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。
喷灌系统施工安装的总的要求是,严格按设计进行,必须修改设计时应先征得设计单位同意并经主管部门批准。涉及到有关建筑物的施工,应符合现行规范的要求,如《给排水建筑物施工及验收规范》、《地下防水工程施工及验收规范》等。针对喷灌系统的特点,在其施工与安装时,应注意以下问题:
(一)在已有的喷灌地块内施工,除尽量保护现有喷灌外,要特别注意管沟弃土的处理。弃土须分层放置,埋管时须按与开挖时相反的顺序分层回填,以保证沿管线种植层内的土壤与原有土壤一致。
(二)在干管和每条支管上应安装放水装置,以便于冲洗管道以及冬季防冻。即使在无冻害的南方地区,在非灌溉季节一般也应放空管道,防止水长期滞留在管道中产生微生物,附着在管壁和喷头上影响喷灌效果。放水装置除常见的闸阀、球阀外,还有自动泄水阀,可在灌水停止后自动排出管道中的水。
(三)对于系统压力变化或地形起伏较大的情况,支管阀门处应安装压力调节设备,如亨特公司生产的与电磁阀相配套的Accu-Set型压力调节器,使支管进口处压力均衡,保证系统的喷洒均匀度。另外,在必要的管段还应安装进排气阀、泄压阀等,用以保护系统的安全。
(四)为便于临时取水,或对喷灌不易控制的边角地段进行人工灌溉,在主管道上一般需安装一定数量的快速取水阀(方便体),如亨特HQV型快速取水阀。这种快速取水阀与所配套的钥匙配合使用,插入钥匙,阀门即可自动开启供水;若要停止灌水,只需取下钥匙,阀门会自动关闭。
(五)地埋式喷头的安装
1、安装前须对喷头进行预置。可调喷洒扇形角度的喷头,出厂时大多设置在180度,因此在安装前应根据实际地形对喷洒扇形角度的要求,把喷头调节到所需角度。
2、喷头的顶部应与最后的地面相平。这就要求在安装喷头时喷头顶部要低于松土地面,为以后的地面沉降留有余地;或在地面不再沉降时再安装喷头。
3、喷头与支管的连接,最好采用交接接头(Swing Joint),也称千秋架。如亨特的SJ-512千秋架、SJ-712千秋架,可有效防止由机械冲击,如剪草机作业或人为活动而引起的管道和喷头损坏。同时,采用铰接接头,便于施工时调整喷头的安装高度。
4、在管理不便的地区,可安装具有一定防盗性能的喷头。
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