王立清

（甘州区水利建设管理站，甘肃 张掖 734000）

甘州素有“塞外江南”“金张掖”之美称。据史料记载，甘州城北，历史上即为草湖滩，明、清时期该地域就水丰、草茂、鱼多、且能行舟，古称“北湖”。春夏秋冬，万物萌长，山野大地，青青草色连成一片，碧波湖水一片汪洋，为时人游览之地。明代诗人张联元曾有“山光绿色翠相连，万里云飞万里天”的诗句描写甘州城北胜景。

随着历史变迁和气候变化，周边农民围湖造田，昔日的润泉湖只剩局部水面、部分绿地。伴随着干旱、风沙对人居、良田的日益侵害，人们已开始向往“耕深健犊桃花雨，鸣蛙低伴水潺潺”的绿色景观和“天、地、人”三元合一的生活境界。为了全面加强城市湿地保护，维护城市湿地生态系统的生态特性和基本功能，最大限度地发挥城市湿地在改善城市生态环境、美化城市、科学研究、科普教育和休闲游乐等方面所具有的生态、环境和社会效益，有效地遏制城市建设中对湿地的不合理利用现象，保证湿地资源的可持续利用，实现人与自然的和谐发展。甘州区依据《张掖市城市总体规划》（2004—2020），充分利用北城湿地资源优势，规划修建了甘州区润泉湖公园[1]。

甘州区润泉湖公园位于张掖市城区东北角，被东环路延伸段、北环路延伸段、昆仑大道、屋兰路等四路环抱，润泉湖公园由重点湿地保护区、人工湖水景区、植物园林观赏区、人工山体观景区、沿湖环线游览区等五部分组成。园内有人工湖、小湿地、山丘、广场、运动场等，公园总占地约121.73 hm2，其中园林草坪绿化面积约59.33 hm2。由于润泉湖公园人工湖为中国版图样，环湖地势高低不平，园内林草种植种繁多、布局各异且无规律可循，故形成的园林草坪绿化区地形、地貌较为复杂。因此，传统的灌溉方式很难满足园内林草需水要求。甘州区润泉湖公园园林灌溉设计，是一项推广运用园林草坪喷灌、微灌等高效节水灌溉方式的典型设计实例。

1 灌溉系统总体设计构思

甘州区润泉湖公园园林草坪灌溉系统总体设计构思如下：

（1）根据润泉湖公园现状地形、地貌和园林草坪种植规划，并结合实际，采用喷灌、滴灌、管灌等高新节水灌溉方式。

（2）就近合理利用湖区水资源，南、北泵站水源控制面积力求平衡。

（3）充分利用埋设管道，管网布置经济、合理，充分考虑地形条件、路和建筑等地物影响。

（4）灌溉系统干管、分干管沿管理道路边铺设，以便运行管理和维修。

（5）灌溉系统设计力求经济、实用、使用寿命长，管理运行方便、高效、能耗低、费用少。

2 工程设计

2.1 基本资料

（1）水源条件。现有林木及绿地采用人工湖湖水灌溉，通过已经建成的南北两处泵站供水，南泵站位于公园西南角管理办公室北侧，由2 台潜水泵供水；北泵站位于公园东南角位置，由2台潜水泵供水。经水质检测，湖水水质较好，pH8.4，矿化度小于1 g∕L，水质符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2021）。

（2）气象条件。该区属典型的内大陆性寒温带干旱气候。其特点：冬冷夏热，温差较大，冬夏两季长，春秋两季不明显；气候干燥，风日较多，光照充足，热量丰富，蒸发量大。夏季降雨少，且多集中于冬春季，年平均降雨量为125 mm，年平均蒸发量2 291 mm。日照充足，年日照总时数3 106 h，大于10 ℃积温3 234.3 ℃，年无霜期为148 d。年太阳辐射为148.12 kcal∕cm2，该区多年平均气温7 ℃，最低气温-28 ℃，最高气温38.5 ℃，具有日照时间长，太阳辐射高，昼夜温差大等特点，冻土层深度为120 cm。

常年多西北风，最高风速8～12 m∕s（8 级以上），灌溉季节风速小于5.4 m∕s。

（3）植物种类。植物种类主要有乔木、灌木，种植方式有单株、组团、林网等多种形式，树木株距为1.5～6 m。草地按草坪考虑。

（4）灌溉范围。公园绿化面积59.33 hm2，本次灌溉设计范围为7 个片区：①公园南片乔木灌溉区（27.07 hm2）；②环湖带状林草灌溉区（6.6 hm2）；③人工湖与小湿地、钓鱼池之间及钓鱼池周边林草灌溉区（9.2 hm2）；④东环路延伸段两侧林木灌溉区（2.87 hm2）；⑤东广场林草灌溉区（3.33 hm2）；⑥）山体林木灌溉区（6.6 hm2）；⑦屋兰路两侧林草灌溉区（3.67 hm2）。

2.2 工程总体布置

（1）园林草坪灌溉水源设计就近利用人工湖湖水，湖水水质符合《农田灌溉水质标准》。供水点为人工湖南、北已经建成的两座泵站，南泵站控制灌溉面积29.47 hm2，北泵站控制灌溉面积29.87 hm2。

（2）园内草坪均采用喷灌灌溉，喷灌区共有3个区域，面积19.13 hm2。主要有：东广场林草喷灌区（3.33 hm2）；环湖带状喷灌区（6.6 hm2）；人工湖与小湿地、钓鱼池之间林草喷灌区（9.2 hm2）。

（3）滴灌区只有1个区域，面积6.6 hm2，主要有：假山微喷及滴灌灌溉区。

（4）管灌区共有2 个区域，面积33.6 hm2，主要有：人工湖南片及东环路延伸段两侧林木管灌（24.6 hm2）；屋兰路两侧及昆仑大道西侧一带林草管灌区（9 hm2）[2]。

2.3 喷灌工程设计

2.3.1 喷头的选型

根据润泉湖公园园林草坪灌溉区大小、地形、水压、流量、土壤类型等因素，以及本工程的特点和本地环境条件，最终选择了SRM 地埋伸缩式旋转喷头，其选择依据是：

（1）SRM 地埋伸缩式旋转喷头射程较小，间距4.6～9.1 m，适用于狭小地块、复杂造型及坡地。射程最大调整幅度达25%（减小），可将喷洒区域控制在有效范围。

（2）SRM 地埋伸缩式旋转喷头喷洒角度的调节范围从1°到360°可调节，喷头不但可以作全园喷洒，还可用于特殊形状的小区。

（3）SRM 与散射喷头对比，具有降水量低、喷射仰角（14°）更小、均匀度更高的优点。

（4）SRM 地理伸缩式旋转头行业内通用性好，可选择普通型、灌木型及高弹出型，以适应草坪和灌木、花卉的灌溉要求。

2.3.2 喷头布置方式

根据润泉湖公园土壤、气象，以及所选喷头性能资料，确定喷灌头间距为喷射直径的60%。常见喷头的布置方式共有三种[3]，布置方式比较及选择详见表1。

表1 润泉湖公园园林灌溉喷头布置方式比较表

根据上述三种喷头布置方式各自的优缺点，结合甘州区润泉湖公园园林草坪灌溉工程实际，最终选择喷头布置方式为三角形布置。

2.3.3 喷灌强度

甘州区润泉湖公园园林草坪灌溉系统都是由多个SRM 地埋伸缩式旋转喷头组合起来同时工作。SRM喷头组合喷灌强度计算公示如式（1）：

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）。

根据润泉湖公园绿化区土壤资料，该区土壤介于壤土和黏土之间，参考相关资料，润泉湖公园土壤的允许喷灌强度确定为9 mm∕h，地形坡度大于12%时，土壤的允许喷灌强度不得大于4.5 mm∕h。

2.3.4 喷灌设计成果

经综合分析确定，润泉湖公园草坪灌溉为喷灌灌溉，喷灌喷头选择采用SRM-04型伸缩喷头，喷头弹出高度为10 cm，压力水头21 m，布置形式为三角形，组合喷灌强度不得大于9 mm∕h，坡度大于12%时，喷灌强度不得大于4.5 mm∕h。喷灌管网布置：干管接泵站后，沿电瓶车道内侧或外侧2～3 m 左右处埋设喷灌干管，分干管垂直干管布置，支管垂直分干管平行电瓶车道布置。SRM-04 型伸缩喷头设计参数见表2。

表2 SRM-04型伸缩喷头设计参数表

2.4 滴灌工程设计

润泉湖公园山丘为人工堆积的山丘，山丘主要种植乔木，乔木间种植草。由于山丘为新堆积土形成的松散土体，且山丘坡度大于30°，采用喷灌、管灌灌溉方式对植物进行灌溉，易产生地面径流，造成水土流失。滴灌和微喷具有出流量小、出流均匀，不易产生地面径流，适宜于地形有起伏地块和不同种类土壤的优点，因此，经综合分析确定，公园山丘乔木采用滴灌灌溉，乔木间草地采用微喷灌溉。

（1）滴灌设计。滴灌管网布置：干管接泵站后，干管沿山脊线埋设，支管垂直干管埋设，毛管沿山丘等高线按树行布置。

滴灌滴头设计采用压力补偿管上式滴头，在施工现场安装，安装在直径为16 mm的PE软管上。滴灌压力水头15 m；流量2.5 L∕h；滴头每棵树布置1个，滴头间距按树距确定，毛管间距按树行距确定。

（2）微喷设计。假山树间草地设计采用旋转式微喷全园喷洒，工作压力0.15 MPa，流量48 L∕h。

2.5 管灌工程设计

润泉湖公园内地势平坦、沿路林带等区域均采用管灌。干管沿东环路延伸段南接已埋管道沿路两侧布置，屋兰路两侧东接已埋管道后各布置1道，管灌每50 m 左右设1 个出水栓。喷灌区树木也采用管灌补充灌溉。根据林木种植位置，在喷灌干管或支管适宜位置设置快速取水栓，利用取水栓连接软管进行林木补充灌溉。

2.6 灌溉工作制度

甘州区润泉湖公园园林草坪灌溉系统采用轮灌灌溉制度。轮灌组的数目，根据设计计算的灌溉系统每天允许运行时间、设计灌水周期和1 次灌水延续时间计算确定。润泉湖公园园林草坪灌溉系统设计为固定式灌溉系统，其轮灌组数目根据式（2）确定：

式中：N为轮灌组数；

c为每天运行的小时数（h），本工程取12～18 h；

T为灌水周期（d），本工程取6～8 d；

t为每次灌水延续时间（h），本工程取9 h。

经计算确定，本工程轮灌组为8～16 个，均小于系统允许轮灌组数，满足灌溉要求。

2.7 灌溉系统的水力计算成果

经计算确定，甘州区润泉湖公园园林草坪灌溉工程共需水泵4 台，流量为30 m3∕h～60 m3∕h，扬程为25.8～47 m。水力计算成果如下：

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

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

2.8 首部枢纽

由于润泉湖公园灌溉系统的复杂性，灌区大小不均，因此水量变化较大，使压力变化也较大。因此，首部枢纽设计中，除设计配置水泵电机、过滤器和配电设施外，设计了恒压变频控制系统以达到减小启动负荷、防止水锤、稳定工作压力、节约运行费用的目的。

3 结语

在甘州区润泉湖公园灌溉系统设计中，针对绿化区较为复杂的地形、地貌，以及林草种植种类繁多、布局各异且无规律可循的实际，综合运用了喷灌、滴灌、微喷、管灌等多种灌溉方式，有效解决了润泉湖公园园林草坪灌溉难题。这项工程实施后，不但能保证灌溉满足园林草坪需水要求，喷灌系统灌溉时，还可形成良好的水动景观效果。这项设计为综合运用喷灌、微灌等高效节水灌溉方式解决植物灌溉提供了很好的实例。