园林、市政喷灌工程材料、技术

园林喷灌工程概述1、水资源状况（1）中国地大物博，水资源总量丰富，但水资源缺乏是我国面临的社会问题之一。我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。（2）在中国，南水北调对我们来说早就不陌生。我国水资源南北分布不均，无论是降雨量、地表水、地下水资源，分布都很不均衡。长江流域及其以南地区人口占了中国的54％，但是水资源却占了81％。北方人口占46％，水资源只有19％。此外，东西分布、季节性分布也不均衡。（3）灌溉用水占用水总量的一半以上，农业用水是用水大户。目前我国年农业用水量为3900亿立方米，占全社会总用水量的70％至80％，而农业灌溉效率仅为45％，浪费严重，农业节水潜力巨大。2、历史背景与现实意义起源：最早的朋嘎可以追溯到公园前560年巴比伦（现伊拉克）的空中花园，当时采用了称为人工降雨的自压喷灌。现代喷灌技术：现代喷灌技术于19世纪末创始于美国。1894年,美国俄亥俄州的一位农夫卡尔发明地表喷灌系统并在20世纪早期得以广泛应用,并获得专利权。几乎同时，俄国也发展了喷灌技术。美国和俄国首先发明使用固定式的自压管喷灌系统。1913─1920年间，出现了简易的喷灌车，用于草地、茶园、苗圃和果园等。1922年，苏联发明了自动头和远射程喷灌装置。30年代，苏联又首先研制出双悬臂式喷灌机和塑料管道，喷灌技术在美国发展得很快，40年代摇臂式喷头，快速接头及铝合金管开始出现，并研制和使用了端拖式和滚移式喷灌机；50年代研制和生产了水力驱动圆形喷灌机；60年代研制出人电力驱动圆形喷灌机，同时出现了聚乙烯半软管和钢索绞盘式喷灌机；60年代末研制成功平移式喷灌机；70年代初又发明了同步脉冲固定式喷灌系统；到70年代末，美国已生产电力驱动的全自动化平移式喷灌机，并发展耗能少的低压喷灌机。意义：当前，我国水资源严重短缺，农业作为用水大户，每年用水量占全国用水量的70％－80％以上；另一方面，农业用水浪费十分严重，农业用水灌溉效率只有45％。喷灌是一种具有节水、增产、节地、省工等优点的先进节水灌溉技术。就目前来看，喷灌可以减少农业用水量，提高用水效率，从而改善用水紧张的现状；从长远眼光看,使用喷灌的意义在于它是一种可以灵活掌握、科学控制灌溉水量的现代化灌溉方法,也是实现现代精细农业的有效灌溉措施。我们可以通过智能化管理,对作物进行精细的水量分配和科学定量的灌溉。发展农业节水灌溉是节水的重头戏。3、国内外应用现状及发展趋势（1）国外喷灌的发展现状（a）喷灌面积大。美国1973年～1982年十年间喷灌面积由6670万亩增加到1.3亿亩，占世界第一位。前苏联1971年～1980年十年间喷灌面积由2021亩增加到1.18亿亩，占世界第二位。两国的喷灌面积占了世界喷灌面积的3/4。（b）喷灌面积占灌溉面积的比重大。欧洲一些经济发达的国家，如德国、丹麦、奥地利、捷克等国家喷灌面积占灌溉面积90％以上，法国、匈牙利等国也占到80％以上，而英国和瑞典的灌溉几乎100％全是喷灌。日本除了“水田”外，其“旱田”也全部采用喷灌技术。（c）喷灌面积发展速度快。罗马尼亚1957年才引进喷灌技术，1978年喷灌面积就发展到2640万亩，居世界第三位，占国内灌溉面积的80％，年增长率高达22％，居世界第一。（2）国外喷灌发展的趋势国外发展喷灌技术较早，当前，世界发达国家喷灌技术发展表现出以下趋势：（a）不断提高机械化与自动化水平。喷灌面积持续增大，表现在机械化程度高的喷灌机使用面积日益扩大和电子计算机技术在喷灌系统的应用。（b）广泛应用新技术（如激光感应）提高喷灌质量。（c）朝低压、节能型发展，开展多目标利用，有效降低单一用途上的造价[5]。（d）改进设备，提高性能，开发和研制新型喷头，提高喷灌质量，产品日趋标准化，系列化[5]。（e）广泛采用轻质管道和塑料管道。（f）发展综合利用，向国民经济各部门渗透。（g）重视喷灌基础理论和新技术的开发研究，注意多学科配合和协作生产。（3）我国喷灌发展概况我国的喷灌是从20世纪50年代起由前苏联引进的。在我国,喷灌从1954年开始应用于农业灌溉,但很长时间以来喷灌面积一直在80～93万hm2之间徘徊,据统计直到1998年我国的喷灌面积才突破133万hm2。70年代初开始，我国开始发展喷灌技术。1976年，中国科学院将喷灌列为全国科技10年规划重点项目，1978年，原水电部将喷灌作为重点推广新技术项目。我国的喷灌设备经过几十年的研究和发展，经历了引进、探索、发展、徘徊、提高等几个阶段。喷灌技术在我国农业生产和环境建设等方面发挥了显著的作用，同时也取得不少经验和教训。据90年代中期完成的《中国灌溉农业节水规划》预测，到2010年，我国喷灌面积将达到366.7万hm2，2020年将达到666.7万hm2。(4)我国喷灌发展的趋势（a）因地制宜的发展喷灌技术。尽管喷灌技术拥有很多优点，适用范围很广，但它本身也有一点的适用范围。我国幅员广阔，各地自然条件、经济条件和管理水平都差别较大，必须按照喷灌技术的适宜范围，按经济规律办事，因地制宜地发展喷灌技术和选择最佳的喷灌方式。（b）加快喷灌设备的产业化。虽然我国已经生产供应包括喷头、管材、管件、阀、喷灌机组等喷灌设备，但是总体质量较低。应加大产业化发展，以把我国喷灌设备质量提高到一个新的水平。（c）积极稳妥的引进国外先进技术。我国喷灌技术的提高和发展是与学习、借鉴及引进国外先进技术分不开的。（d）加大喷灌技术的科学研究。喷灌技术虽然在我国已经有一定的发展，但是喷灌本身还存在一些问题，如：高投入、受风的影响等。我们应该加大研究，以发展适合我国国土的喷灌机。第一节绿地喷灌设计的基本知识一、喷灌、绿地喷灌及绿地喷灌设计的概念喷灌——利用机械和动力设备，使水通过喷头（或喷嘴）射至空中，以雨滴状态降落田间的灌溉方法。绿地喷灌——是指一种模拟天然降水而对绿地提供人为控制性灌水的方法。绿地喷灌设计——是指对特定的绿地进行的管网设计、喷头选型、布置及为保证喷灌安全运行所采取的各种措施等进行的科学合理安排，以达到满足园林绿地喷灌质量和效果的过程。二、绿地喷灌的特点(一)优点1．良好的节水性2．节省劳动力3．适应性强，便于保持水土4．极大地提高绿地养护质量5．良好的景观效果(二)缺点1．一次性投资大2．受气候影响大3．喷灌设计管理要求高三、绿地喷灌系统的分类(一)按管道敷设方式分(1)固定式喷灌系统指提供水的干管、支管均埋于地下，喷头固定于竖管上的喷灌。(2)移动式喷灌系统指只有水源固定，干管、支管均不埋于地下，且可根据需要移动的喷灌系统。(3)半固定式喷灌系统指泵站和干管固定，支管和喷头可移动的喷灌系统。(二)按控制方式分类(1)程控型喷灌系统指闸阀的启闭是依靠预设程序控制的喷灌系统。(2)手控喷灌系统指人工启闭闸阀的喷灌系统。四、绿地喷灌的主要技术要素(一)喷灌强度喷灌强度是指单位时间内喷洒在单位喷灌面积上的水量，单位一般为mm/min或mm/h表示。(1)总喷灌强度和瞬时喷灌强度①总喷灌强度是指单位时间内喷洒在无限小面积上的水量。②瞬时喷灌强度是指在无限短的时间内喷洒到某一点的水深。(2)平均喷灌强度①点平均喷灌强度是喷洒范围内某点在测试时间内的平均喷灌强度。②单喷头平均喷灌强度单喷头平均喷灌强度是指单喷头在整个湿润面积上的平均喷灌强度。③组合平均喷灌强度组合平均喷灌强度是指若干个工作压力相同的喷头，按一定组合形式组合排列喷洒情况下的平均喷灌强度。④全灌区平均喷灌强度是指设想全灌区所有喷头，按设计工作制度工作后的组合平均喷灌强度。（3）喷灌强度在喷灌设计中的作用喷灌强度的确定与地形、土壤性质、植物生理、气候等因素有关(二)喷灌均匀度1．喷灌均匀度的定义喷灌均匀度是指在喷灌面积上水量分布的均匀程度。2．影响喷灌均匀度的主要因素(1)喷头的结构。由于喷头的设计原理及型号不同、结构的差异等，使喷灌的均匀度不同。(2)喷头旋转的均匀性。(3)单喷头水量分布及供水压力。(4)喷头布置及竖管倾斜度、地面坡度。(5)风速、风向等。3．喷灌均匀度的表示方法(1)喷灌均匀系数Cu=（1.0-∑x/mn)×100％(9-5)式中Cu—喷灌均匀系数，％；x——每一个观测值与平均值之差；m——观测值的平均值；n——观测值的总个数。(2)水量分布图所谓水量分布图就是等水深浅图。(3)喷灌均匀系数的计算范围种类喷灌均匀系数的大小一般是针对某一确定的范围而言的。常见的计算有以下几种。①喷头均匀系数是指当只有一个喷头单独喷洒时在湿润面积内喷灌水量分布的均匀系数。在喷灌系统中几乎没有单独应用。②组合均匀系数是若干个相同工作压力的喷头组合，并同时喷洒在典型区域内的均匀系数。一般通过实测获得。③全区域均匀系数是指在整个喷灌区域中，按照设计规定的工作制度，在一次等时间的喷灌后，整个喷灌区域内水量分布的均匀系数。(三)水滴打击强度1．水滴打击强度的概念水滴打击强度是指单位受水面积内水滴对土质或植物的打击功能，即单位时间内，单位受水面积所获得的水滴撞击能量。2．影响水滴打击强度的因素水滴大小、水滴降落的速度以及密集程度。3．水滴打击强度在喷灌设计中的作用喷灌设计中，对水滴打击强度的要求是不损害植物和不破坏土质团粒结构。4．水滴打击强度的表示方法(1)水滴直径水滴直径是指落在植物或地面上水滴的直径，以mm为单位。(2)雾化指标雾化指标是指喷头的设计工作压力和主喷嘴直径之比。五、绿地喷灌系统的组成完整的绿地喷灌系统是由喷灌设备、管材、管件等，按照一定的方式连接而成，能完成喷灌的一个系统组。喷灌系统通常是由水源、加压设备、过滤装置、控制设备、管材管件、喷头等组成。(一)喷头喷头是喷灌系统中的重要设备，它的作用是将有压水流破碎成细小的水滴，按照一定的分布规律喷洒在绿地上。选用喷头应符合以下条件：①设计工作压力和无风条件下，具有一定的水量分布规律。②在设计工作压力下，能够将连续水流破碎成细小水滴，具有良好的雾化能力。③喷头材质具有良好的抗老化，锈蚀和机械冲击能力。④结构合理，使用简便。(二)管材和管件管材和管件共同构成了喷灌系统的输水管网。其作用就是将有压水流从水源按一定方式输送到系统中每个喷头底部。选用管材、管件应尽量符合以下条件：①保证在一定的工作压力下不发生开裂和爆管现象。②管内壁光滑，阻力小，成本低。③抗老化，不锈蚀，便于施工安装。(三)控制设备所谓控制设备是指控制喷灌系统运行的各种设备。根据控制设备的使用功能，可将其分为状态性控制设备、安全性控制设备和指令性控制设备。1、状态性控制设备是控制管网水流方向、流量和压力等状态参数的设备,如球阀、闸阀、电磁阀和水力阀等。2、指令性控制设备是指给状态性控制设备传达指令的设备，如自控阀门的控制器、遥控器、传感器等。3、安全性控制设备是指确保系统安全运行的设备，如减压阀、水锈消除阀和自动泄水阀等。(四)过滤器过滤器是指为防止水中含有的固体悬浮物堵塞系统中的阀门和喷头，而设置的设施或器具。按照不同的工作原理可以有不同类型的过滤器，如离心过滤器、砂石过滤器、网式过滤器、离片过滤器。(五)加压设备是为确保喷头能在设汁压力下工作，给水流加压的相关设备，这类设备主要包括各类水泵、变频供水装置和高位水箱、水塔等。(六)水源①市政供水以市政管网水作为喷灌系统的水源，水质很好，无需过滤装置，但压力难以保证。②地表水江、河、湖、渠、水库、池塘等天然或人工水体，水质变化大，必须有过滤装置，应有加压设备以保证喷灌系统的安全运行。③中水是将城市中排放的污水经过适当处理后能用于绿地灌溉的水。④地下水井水或泉水，直接开采于地下，水质变化小，是较好的水源。第二节绿地喷灌设计的资料要做好绿地喷灌设计，首先必须具有可靠的设计所需基本资料，占有资料后还必须深入现场，了解所有与喷灌设计有关的自然、人文条件，对基本资料进