园林工程喷灌施工技术

知识点:了解园林灌溉工程的基础知识,掌握园林灌溉施工的工艺流程和验收标准。

能力点:能根据施工图进行园林灌溉工程的施工、管理与验收。

任务描述

喷灌是喷洒灌溉的简称,它是利用专门的设备(动力机、水泵、管道等)把水加压,或利用水的自然落差将有压水送到灌溉地段,通过喷洒器(喷头)喷射到空中散成细小的水滴,均匀地散布在田间进行灌溉。喷灌和其他灌溉方式比较,有很多优点,如有利于浅浇勤灌节约用水、改善小气候、不破坏花木、减小劳动强度、便于控制灌水量、不产生冲刷保持土壤肥力等,它是一种先进的灌溉方式,缺点是初始投资较大。

某公园绿地将进行喷灌系统管道安装(图2.5),根据绿地喷灌管网的布置要求,对其进行固定式喷灌系统安装施工。希望通过学习后能正确进行绿地给水管道的布置,学会绿地固定式喷灌系统管道安装方法。

图2.5　园林灌溉系统的基本组成示意图

任务分析

喷灌是属于给水系统,由于是生产用水,其水源可以用自来水也可以用地表水和地下水,同时整个灌区内可以分区分片供水,减小主管道的管径,降低工程造价。其施工步骤为:定点放线→沟槽开挖→浇筑基座→安装水泵与管道→管道冲洗→管道试压→沟槽回填→安装喷头。具体应解决好以下几个问题:

①正确认识园林喷灌工程施工图,准确把握设计人员的设计意图。

②能够利用园林喷灌施工的知识编制切实可行的园林喷灌施工组织方案。

③能够根据园林喷灌工程的施工特点,进行有效的施工现场管理、指导工作。

④做好园林喷灌的成品修整和保护工作。

⑤做好园林喷灌工程竣工验收的准备工作。

任务咨询

园林绿地中的灌溉方式长期来一直处在人工拉胶管或提水浇灌的状况,这不仅耗费劳力、容易损坏花木,而且用水也不经济。近年来,随着我国城镇建设的迅速发展,绿地面积不断扩展,绿地质量要求越来越高,一种新型的灌溉方式——喷灌逐渐发展起来。

一、喷灌系统的组成

一个完整的绿地喷灌系统一般由水源、首部枢纽、管网和喷头等组成。

(1)水源 绿地喷灌系统的水源有多种形式,一般多用城市供水系统作为喷灌水源。另外,井泉、湖泊、水库、河流也可作为水源。无论采用哪种水源,应满足喷灌系统对水质和水量标准的要求。

(2)首部枢纽 首部枢纽一般包括动力设备(电动机、柴油机、汽油机等)、水泵(离心泵、潜水泵等)和控制设备(减压阀、逆止阀、泄水阀等)。其作用是从水源取水,并对水进行加压和系统控制。首部设备的设置,可视系统类型、水源条件及用户要求有所增减。当城市供水系统的压力满足不了喷灌工作压力的要求时,可建专用水泵站、加压水泵室等,有时可在自来水管路上加装一台管道泵即可。

(3)管网 喷灌系统的管网是由不同管径的管道(干管、分干管、支管等),通过各种相应的管件、阀门等设备将其连接而成的供水系统。其作用是将压力水输送并分配到所需喷灌的绿地种植区域。喷灌系统管网所需管材多采用施工方便,水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管为主要材料,如UPVC 管、PE 管、PPR 管等,这些塑料管道已成为现代喷灌工程的主要管材。另外,在管网安装时应根据需要在管网中安装必要的安全装置,如进排气阀、限压阀、泄水阀等。

(4)喷头 喷头是喷灌系统的专用设备,其作用是将有压力的集中水流,通过喷头孔嘴喷洒出去,将水分散成细小水滴,如同降雨一般均匀地喷洒在绿地种植区域。

二、喷灌系统的类型

(1)固定式喷灌系统 固定式喷灌系统由水源、水泵、管道系统和喷头组成。该喷灌系统有固定的泵站,供水的干管、支管均埋于地下,喷头固定于竖管上,也可按轮灌顺序临时安装。另有一种较先进的固定喷头,喷头不工作时,缩入套管或检查井内,使用时打开阀门,利用水压,把喷头顶升到一定高度进行喷洒。喷灌完毕,关上阀门,喷头便自动缩入套管或检查井内。这种喷头便于管理,不妨碍地面活动,不影响景观效果,如在高尔夫球场多采用。

固定式喷灌系统的设备费用较高,投资较大,但操作方便,节约劳力,便于实现自动化和遥控操作。适用于经常灌溉及灌溉期较长的草坪、大型花坛、花圃、庭院绿地等。

(2)移动式喷灌系统 移动式喷灌系统其动力(电动机或汽油发动机)、水泵、管道和喷头等是可以移动的,由于管道等设备不必埋入地下,所以投资较省,机动性强,但移动不方便,易损坏苗木,工作劳动强度大。适用于有池塘、河流等天然水源地区的园林绿地、苗圃和花圃灌溉。

(3)半固定式喷灌系统 半固定式喷灌系统的泵站和干管固定或埋于地下,通过连接干管、分干管伸出地面的给水栓向支管供水,支管、竖管及喷头可移动。其设备利用率较高,运行管理比较方便,多用于大型花圃、苗圃及公园的树林区。

三、管材与管件

1)硬聚氯乙烯(UPVC)管

(1)管材 硬聚氯乙烯管材是以聚氯乙烯树脂为主要原料,加入无毒专用助剂,经混合、塑化、挤出或注射成型而成。具有抗冲击强度高,表面光滑,流体阻力小,耐腐蚀,质地轻,导热系数小,便于运输、贮存、安装和使用寿命长等特点。

我国于1996年颁布了新的UPVC 给水管材国家标准,即GB/T 10002.1—1996。按目前国家管材标准,管材直径规格共有28 个,压力等级为0.6～11.6 MPa,共5 个等级。用于绿地喷灌系统的常采用承压为0.63 MPa、1.00 MPa、1.25 MPa 3 种规格;用于民用住宅室内供水系统的管材,其产品应符合国家饮水卫生标准。

(2)管件 绿地喷灌系统使用的管件主要是给水系列的一次成型管件,有胶合承插型、弹性密封圈承插型和法兰连接型3 个类型。

2)聚乙烯(PE)管

(1)管材 聚乙烯管材是以聚乙烯树脂为主要原料,配一定量的助剂,经挤出成型加工而成。具有质轻、耐腐蚀、无毒、易弯曲、施工方便等特点。

聚乙烯管材有高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)两种。前者由于价格较贵,在喷灌系统中很少采用;后者质地较软,适合在较复杂的地形敷设,在绿地喷灌系统中常被使用。

(2)管件 低密度聚乙烯(LDPE)管材可采用注塑成型的组合式管件连接。当管径较大时,一般用金属加工制成的法兰盘代替锁紧螺母进行连接。

3)聚丙烯(PPR、PPC)管

(1)管材 聚丙烯管材是以聚丙烯树脂为主要原料,加入适当稳定剂,经挤出成型加工而成。具有质轻、耐腐蚀、耐热性较高、施工方便等特点。由于管材耐热性好,在太阳直射下,可长时间暴露在外并正常使用,故多用于移动式或半固定式喷灌系统。

(2)管件 聚丙烯树脂是一种高结晶聚合物,其管件在加工温度为160～170 ℃时,采用甘油浴方式加工而成。

四、喷头类型与布置形式

1)喷头类型

(1)固定式喷头 如图2.6所示,固定式喷头工作时喷出的水流可以是一束、多束或呈扇形。常见的形式有全圆形、3/4 圆弧形、2/3 圆弧形、半圆形、1/3 圆弧形和1/4 圆弧形,特殊形式也有带状的。其工作压力较低,为100～200 kPa,工作半径一般为1.5～7 m。适于庭院、小规模绿化喷灌和四周有障碍物阻挡时使用。

图2.6　固定式喷头与喷灌

(2)旋转式喷头 旋转式喷头如图2.7所示,旋转式喷头都有一个或两个喷嘴,其喷洒角度一般从20°～240°可调,许多还可以作全圆喷洒。同固定式喷头比较,旋转式喷头工作压力较高,大多数喷头工作压力在150～700 kPa,射程范围较大,小的在6 m,大的可达30 m 以上。适用于大面积园林绿地和运动场草坪喷灌。

图2.7　旋转式喷头与喷灌

2)布置形式

固定式喷灌系统引水路径是:从水源引水至泵房,通过水泵加压再输送给干管,干管输给(分干管至)支管,支管上竖立管再接喷嘴,在分干管或支管上设阀门控制喷嘴数量和喷洒面积。

喷头布置形式也称喷头的组合形式,是指各喷头的相对位置安排。在布置喷头时,应充分考虑当地的地形条件、绿化种植和园林设施对喷洒效果的影响,力求做到科学合理。在喷头射程相同的情况下,不同的布置形式,其支管和喷头的间距也不同。如表2.3 为常用的几种喷头布置形式和有效控制面积及应用范围。

表2.3　喷头的布置形式

喷头布置形式确定后,可根据喷嘴的射程,再确定喷头的间距和支管间距。同时还要考虑风力大小的影响,如美国“Rainbird”公司的喷头组合建议值是:平均风速小于3.0 m/s,喷头间距取0.8R,支管间距取1.3R;平均风速在3.0～4.5 m/s,喷头间距取0.8R,支管间距取1.2R;平均风速4.5～5.5 m/s,喷头间距取0.6R,支管间距取R。

任务实施

一、定点放线

(1)水泵位置 确定水泵的轴线、泵房的基脚位置和开挖深度。

(2)管道位置 对喷灌区场地进行平整,根据管道系统布置图,确定管道的轴线、弯头、三通、四通和竖管的位置和管槽的深度。用线桩或拉线和白灰,在地面上将管道中心线及待开挖的沟槽边线划标出来。

二、沟槽开挖

(1)开挖工艺 管道位置确定后,采用人工挖槽或机械挖槽。当土质松软、地下水位较低和开挖时地下有需要保护设施的地段采用人工挖;当土质坚硬、地下水位较高和开挖地段无地下其他管线或设施时,采用机械挖槽。

(2)沟槽处理 沟槽断面可根据挖槽深度和土质情况而定。直形(矩形)槽适合于深度小、土质坚硬的地段;梯形槽适用于深度较大、土质较松软的地段。沟槽底宽开挖大小为管道基础宽度加上2 倍的工作宽度,工作宽度可根据管径大小而定,一般不大于0.8 m。沟槽深度应按管道设计纵断面图确定。其他事宜见任务一。

(3)基坑处理 当沟槽开挖深度不超过15 cm时,可用挖槽原土回填夯实,其压实度不应低于原地基土的密实度。如出现排水不良造成地基土扰动时,扰动深度在10 cm以内,宜采用填天然配砂石或沙砾处理。一般基坑开挖后,应立即浇筑基础铺设管道,以免长时间敞开造成塌方和风化底土。

三、浇筑基座(www.xing528.com)

常用一个木框架,浇筑混凝土,即按水泵基脚尺寸打孔,按水泵的安装条件把基脚螺钉穿在孔内进行浇筑。此工序关键在于严格控制基脚螺钉的位置和深度。

四、安装水泵与管道

(一)安装水泵

用螺丝将水泵平稳紧固于混凝土基座上,要求水泵轴线与动力轴线相一致,安装完毕后应用测隙规检查同心度,吸水管要尽量短而直,接头严格密封不能漏气。

(二)管道连接

1)硬聚氯乙烯(UPVC)管接口方式与做法

(1)焊接 焊枪喷出热空气达到200～240 ℃,使焊条与管材同时受热,成为韧性流动状态,达到塑料软化温度时,使焊条与管件相互黏接而焊牢。

(2)法兰连接 一般采用可拆卸法兰接口,法兰为塑料材质。法兰与管口间连接采用焊接、凸缘接和翻边接。

(3)承插黏接 先进行承口扩口作业。将工业甘油加热至140 ℃,管子插入油中深度为承口长度加15 mm,经过1 min 将管取出,并在定型规格钢模上撑口,而后置于冷水冷却之后,拔出冲子,承口即制成。承插口环向间隙为0.15～0.30 mm。黏接前,用丙酮将承插口接触面擦洗干净,涂1 层“601”黏结剂,再将承接口连接。

(4)胶圈连接 将胶圈弹进承口槽内,使胶圈贴紧于凹槽内壁,在胶圈与插口斜面涂一层润滑油,再将插口推入承口内,这是采用手插拉入器插入的。

2)聚丙烯(PPR、PPC)管接口方式与做法

(1)焊接 将待连接管两端制成坡口,用焊枪喷出约240 ℃的热空气,使两端管材及聚丙烯焊条同时熔化,再将焊枪沿加热部位后退即成。

(2)加热插黏接 将工业甘油加热到约170 ℃,再将待安管管端插入甘油内加热,然后在已安管管端涂上黏结剂,将其油中加热管端变软的待安管从油中取出,再将已安管插入待安管管端,冷却后接口即完成。

(3)热熔压紧法 将两待接管管端对接,用约50 ℃恒温电热板夹置于两管端之间,当管端熔化后,即把电热板抽出,再用力压紧熔化的管端面,冷却后接口即接成。

(4)钢管插入搭接法 将待接管管端插入约170 ℃甘油中,再将钢管短节的一端插入到熔化的管端,经冷却后将接头部位用钢丝绑扎;再将钢管短节的另一头插入熔化的另一管端,经冷却后用钢丝绑扎。如此,两条待安管由钢管短节插接而成。

聚乙烯(PE)管接口方式有焊接法、承插黏接法、热熔压紧法、承插胶圈法及钢管插入搭接法。

下管与管道加固等内容见任务一。

五、管道冲洗

管道安装好后,先不装喷头,一般是开泵冲洗管道,将竖管敞开任其自由溢流,把管道中的泥沙等全部冲出来,防止堵塞喷头。喷灌管网可不做消毒处理。

六、管道试压

管道试压的做法是:将管网开口部分全部封闭,竖管用堵头封闭,逐段进行试压。试压的压力应比工作压力大一倍,保持这种压力10～20 min,各接头如发现漏水应及时修补,直至不漏为止。

七、沟槽回填

管道试压合格后,应及时回填沟槽,如管道埋深较大应分层轻轻夯实。回填前沟槽内砖、石、木块等杂物要清除干净;沟槽内不得有积水。

八、安装喷头

根据喷头的布置形式,在竖管上端安装喷头。

任务考核

续表

巩固训练

结合本校对绿地水分管理的实际情况,可采用移动式喷灌系统或半固定式喷灌系统进行喷灌安装,让学生参加喷灌系统全部或部分施工并完成相应任务。

一、材料及用具

硬聚氯乙烯(UPVC)管或聚乙烯(PE)管、管件、水泵、焊枪、法兰接口、工业甘油、钢丝、铁锹、铁镐、水平尺、钢卷尺等。

二、组织实施

①将学生分成4 个小组,以小组为单位进行喷灌系统安装。

②按下列施工阶段完成施工任务:沟槽开挖→浇筑基座→安装水泵与管道→管道冲洗→管道试压→沟槽回填→安装喷头。

三、训练成果

①每人交一份训练报告,并参照上述任务考核进行评分。

②完成校园绿地喷灌系统安装。

拓展提高

微喷灌技术

一、微喷灌的种类

微灌是利用微灌设备组装成微灌系统,将有压水输送分配到田间,通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种灌水技术。微灌按灌水器及出流形式的不同,主要有滴灌、微喷灌、小管出流、渗灌等形式。

1)滴灌

滴灌是利用安装在末级管道(称为毛管)上的滴头,或与毛管制作成一体的滴灌带(或滴灌管)将压力水以水滴状湿润土壤,在灌水器流量较大时,形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面,也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30 cm左右。前者称为地表滴灌,后者称为地下滴灌。滴灌灌水器的流量通常为1.14～10 L/h。

2)微喷灌

微喷灌是利用直接安装在毛管上或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤。微喷头有固定式和旋转式两种。前者喷射范围小,水滴小;后者喷射范围较大,水滴也大些,故安装的间距也比较大。微喷头的流量通常为20～250 L/h。另外还有微喷带也属于微喷灌系列,微喷带又称多孔管、喷水带,是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光直接加工出水小孔,进行微喷灌的设备。

3)小管出流

小管出流是利用ϕ4 的小塑料管与毛管连接作为灌水器,以细流(射流)状局部湿润作物附近的土壤,小管出流的流量常为40～250 L/h。对于高大果树通常围绕树干修一渗水小沟,以分散水流,均匀湿润果树周围土壤。在国内,为增加毛管的铺设长度,减少毛管首末端流量的不均匀,通常在小塑料管上安装稳流器,以保证每个灌水器流量的均匀性。

4)渗灌

渗灌是利用一种特别的渗水毛管埋入地表以下30 cm左右,压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。由于渗灌能减少土壤表面蒸发,从技术上来讲,是用水量很省的一种微灌技术,但目前使用起来,渗灌管常埋于地下,由于作物根系有向水性,渗灌管经常遭受堵塞问题困扰。渗灌管的流量常为2～3 L/(h·m)。

二、微灌的优缺点

1)优点

微灌可以非常方便地将水灌到每一株植物附近的土壤中,经常维持较低的水压力满足作物生长需要。微灌具有以下诸多优点:

(1)省水、省工、节能 微灌是按作物需水要求适时适量地灌水,仅湿润根区附近的土壤,因而显著减少了水的损失。微灌是管网供水,操作方便,劳动效率高,而且便于自动控制,因而可明显节省劳力。同时微灌大部分属局部灌溉,大部分地表保持干燥,减少了杂草的生长,也就减少了用于除草的劳力和除草剂费用。肥料和药剂可通过微灌系统与灌溉水一起直接施到根系附近的土壤中,不需人工作业,提高了施肥、施药的效率和利用率。微灌灌水器的工作压力一般为50～150 kPa,比喷灌低得多,又因微灌比地面灌溉省水,对提水灌溉来说意味着减少了能耗。

(2)灌水均匀 微灌系统能够做到有效地控制每个灌水器的出水流量,灌水均匀度高,一般可达80%～90%。

(3)增产 微灌能适时适量地向作物根区供水供肥,为作物根系活动层土壤创造了很好的水、热、气、养分状况,因而可实现稳产,提高产品质量。

(4)对土壤和地形的适应性强 微灌的灌水强度可根据土壤的入渗特性选用相应的灌水器,并对其调节,不产生地表径流和深层渗漏。微灌是采用压力管道将水输送到每棵作物的根部附近,可以在任何复杂的地形条件下有效工作,甚至在某些很陡的土地或在乱石滩上种的树也可以采用微灌。

2)缺点

微灌系统投资一般要高于地面灌;微灌灌水器出口很小,易被水中的矿物质或有机物堵塞,减少系统水量分布均匀度,严重时会使整个系统无法正常工作,甚至报废;微灌毛管一般铺设在地面,使用中会影响田间管理,有时会被拉断、割破,发生漏水,增加了后期维护费用。