城市高架橋綠化滴灌系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)問題探討

陳 金

(福州市規(guī)劃勘測設(shè)計研究總院 福建福州 350108)

0 引言

隨著城市不斷發(fā)展，城市高架橋不斷增多，在人們對城市景觀需求日益提高的情況下，高架橋綠化能夠緩解視覺疲勞、增加城市綠化率，因此顯得尤為必要，本文以福州市道慶洲過江通道工程為例，就高架橋綠化給排水設(shè)計相關(guān)問題進(jìn)行探討。

1 工程概況

福州市道慶洲過江通道工程起于福泉高速公路福州連接線下洋村段，道路左右幅采取分離式布設(shè)于福泉高速公路兩側(cè)，向南延伸560m，至福州市倉山區(qū)三江路后，路線轉(zhuǎn)向東，以高架形式沿三江路平行建設(shè)734m(至規(guī)劃縱二路)后，路線轉(zhuǎn)向東南，以高架形式沿規(guī)劃縱二路平行布設(shè)，上跨南江濱路后，新建道慶洲大橋跨越烏龍江水域后，進(jìn)入長樂市境內(nèi)，路線上跨316國道(原203省道)后轉(zhuǎn)向東，以高架形式沿316國道延伸1.3km后，路線再轉(zhuǎn)向南跨過布設(shè)0.4km后，主線上跨沈海高速，終于長樂洞頭村，工程終點與福州東南快速通道營前至濱海新城段銜接。

本次設(shè)計為烏龍江南北接線高架橋綠化滴灌給排水設(shè)計。

2 高架橋綠化灌溉方式選擇

常用綠化灌溉方式有水車灌溉[1]、噴頭灌溉和滴灌灌溉。

水車灌溉一方面會占用高架橋車道，增加交通擁堵的可能性。另一方面水車灌溉范圍不好控制，高架橋花槽寬度很小，水很容易濺到橋下，對橋下路面行車造成干擾，故不適合。

噴頭灌溉同樣不好控制灌溉范圍，高架橋花槽寬度很小，雖然噴頭噴出的水流很細(xì)，不會對橋下路面行車造成干擾，但會造成水資源浪費嚴(yán)重，故不合適。

滴灌灌溉由于滴頭深入土壤中，灌溉范圍小而精準(zhǔn)，且水分散失少，故節(jié)水效果好，同時結(jié)合電磁閥和時間控制器，能夠極大地減少維護(hù)成本，故本次高架橋綠化給水設(shè)計采用滴灌給水方式。

3 滴灌系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)問題探討

3.1 滴灌給水系統(tǒng)設(shè)計

城市綠化滴灌系統(tǒng)用水一般采用自來水，首先需要確定的是市政管網(wǎng)給水水壓是否能滿足要求，若不能，則需設(shè)置加壓泵站進(jìn)行二次加壓。根據(jù)CJJ58-2007中第3.1.3條的要求[2]，供水管網(wǎng)末梢壓力不應(yīng)低于0.14Mpa，福州地區(qū)城市給水管水壓一般不小于0.16MPa，而滴灌給水系統(tǒng)中滴頭工作壓力不得小于0.1MPa.對于一般的人行天橋綠化，水壓能夠滿足要求，但對于本次的高架橋來說，水壓不能滿足要求，一是因為高架橋距離長，沿程損失大(烏龍江北側(cè)高架橋長約1700m;烏龍江南側(cè)高架橋長約2700m)；二是因為高架橋部分段為雙層，高度高，最高處約高出地面25m，斷面如圖1所示。

圖1 橋梁斷面布置圖

顯然，直接從市政給水管中取水不能滿足高架綠化給水水壓要求，必須經(jīng)過加壓泵站進(jìn)行二次加壓后才能滿足水壓要求。

3.1.1給水管布置

根據(jù)圖1橋梁兩側(cè)及中間均設(shè)置花槽，由于高架橋長度較大，為減少沿程損失，在花槽中設(shè)置主、支兩根給水管，主管負(fù)責(zé)輸水，支管負(fù)責(zé)配水，管材為PE管，如圖2所示。

圖2 花槽斷面示意圖

考慮花槽寬度較小，本次給水干管最大管徑取De110，隨著離取水點距離的增加，需水量也會減少，因此給水干管管徑逐級減少，主管管徑為De110～De50,此次設(shè)計每300m為一個標(biāo)準(zhǔn)段，從標(biāo)準(zhǔn)段中間開口接出支管，主管與支管之間設(shè)置電磁閥，支管向兩端延伸，管徑為de32，管長為150m,滴頭布置在支管上，布置間距為0.3m。

3.1.2加壓泵站

(1)加壓泵站位置的確定

加壓泵站位置選擇，一方面要考慮經(jīng)濟(jì)因素，盡量降低沿程損失，減少泵站揚(yáng)程，另一方面要滿足景觀要求。從經(jīng)濟(jì)因素方面考慮，泵站設(shè)置在高橋橋中段位置最為合理，沿程損失小，泵站揚(yáng)程小，但泵站布置在橋梁中段位置比較突兀，對道路景觀影響比較大，故此次泵站布置在橋梁起端處下方，由于有擋墻段遮擋，對景觀影響小。本次設(shè)計南、北岸各設(shè)置一座，加壓泵站為一體化泵站。

(2)揚(yáng)程的確定

為防止回流污染，泵站進(jìn)水管與水箱之間采用空氣隔斷，故無法利用市政給水管網(wǎng)壓力。揚(yáng)程根據(jù)最不利點位置(即離泵站位置最遠(yuǎn)點)滿足的水壓來確定，相關(guān)計算如下：

本次設(shè)計單個滴頭流量為2.0l/h,按供水1h計算，每150m綠化所需水量為1m3, 則烏龍江北岸單側(cè)綠化所需水量約11.3m3，總需水量為約34m3(橋梁兩側(cè)及中間共三處)，烏龍江南岸單側(cè)綠化所需水約18m3,總需水量約54m3(橋梁兩側(cè)及中間共三處)，為便于澆灌控制，每300m設(shè)置給水支管接口，每邊150m,用電磁閥控制，故以300m為一個計算單元。北岸分為6個計算段，南岸分為9個計算段。本次給水干管最大管徑取De110，隨著需水量的減少，給水干管管徑逐級減少。

根據(jù)海曾-威廉公式[3]：

可知從泵站出口開始的第一個計算段(管徑為De110)，水頭損失為0.682m。

第二個計算段(管徑為De110)，水頭損失為0.475m。

第三個計算段(管徑為De90)，水頭損失為0.807m。

第四個計算段(管徑為De90)，水頭損失為0.446m。

第五個計算段(管徑為De75)，水頭損失為0.451m。

第六個計算段(管徑為De50)，水頭損失為0.385m。

支管段(管徑為De32)水頭損失為1.563m。故總水頭損失約4.8m。

泵站吸水口處與橋梁最高處(同時也是最遠(yuǎn)處)高差約25m，滴頭最小工作壓力0.1mpa,考慮部分安全水頭，本次北岸泵站揚(yáng)程H=50m；南岸與北岸計算過程一樣，不再贅述，經(jīng)計算南岸泵站揚(yáng)程也為H=50m。

(3)泵站流量的確定

泵站流量根據(jù)一次澆灌同時供水的流量來確定。由于橋梁距離較長，總供水量較大，而綠化給水沒有必要全部同時供水，為減少造價，本次設(shè)計考慮將供水范圍分為3段逐段供水，故此次北岸泵站設(shè)計流量為15m3/h，南岸泵站設(shè)計流量為30m3/h，采用變頻控制設(shè)備。

3.2 滴灌排水系統(tǒng)設(shè)計

(1)澆灌余水及雨水

澆灌余水及雨水需及時排出，否則會影響植物生長。常規(guī)排水方式為在花槽下方設(shè)置排水管，收集澆灌余水及雨水，但本次由于花槽與防撞護(hù)欄結(jié)合，花槽下方無法安裝排水管，故此次設(shè)計在花槽底部設(shè)置碎石反濾層，在防撞護(hù)欄底部靠近橋面雨水口處開孔，澆灌余水及雨水經(jīng)碎石反濾層后從開孔處排入橋面雨水口中。

(2)給水管余水

為防止冬天溫度過低凍壞給水管，需放空給水管內(nèi)余水，本次設(shè)計在管道相對低點處設(shè)置排水球閥，當(dāng)冬天有可能出現(xiàn)0℃以下時，關(guān)閉給水總閥，提前打開排水球閥排除給水管內(nèi)余水。

(3)給水管排氣

給水管內(nèi)存有氣體，一方面啟泵時易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象破壞給水管，另一方面會減少管道給水?dāng)嗝妫绊憹补嘈Ч时敬卧O(shè)計在管道相對高點處設(shè)置排氣閥，給水干管除相對高點設(shè)置排氣閥外，在平順段每600m～800m設(shè)置排氣閥，以及時排除管道內(nèi)氣體。

3.3 滴灌控制系統(tǒng)設(shè)計

本次設(shè)計滴灌給水系統(tǒng)從市政給水管網(wǎng)取水后，經(jīng)加壓泵站加壓，由于泵站內(nèi)設(shè)置有穩(wěn)壓罐，滴灌給水系統(tǒng)一直處于穩(wěn)壓狀態(tài)。每根配水管起端處均設(shè)置帶控制器的電磁閥，通過控制器可以預(yù)設(shè)電磁閥開啟和關(guān)閉時間，也可由手握遙控器遠(yuǎn)程控制電磁閥的開關(guān)及重設(shè)電磁閥開啟和關(guān)閉時間，無需手動開關(guān)閥門。

本次設(shè)計滴灌給水系統(tǒng)分為3段，系統(tǒng)控制過程如下：當(dāng)?shù)谝欢蔚喂嘟o水系統(tǒng)預(yù)設(shè)澆灌開始時間到后，第一管段中各個電磁閥逐個開啟，對高架橋綠化植物進(jìn)行澆灌，隨著澆灌的進(jìn)行，給水管中水量減少，泵站內(nèi)穩(wěn)壓罐水壓下降，當(dāng)下降至一定程度后，加壓泵站自動啟動運行，給水管中水量水壓保持穩(wěn)定，第一管段滴灌預(yù)設(shè)澆灌結(jié)束時間到后，第一管段中各個電磁閥逐個關(guān)閉，第一管段澆灌停止，泵站內(nèi)穩(wěn)壓罐水壓上升，當(dāng)上升至一定程度后，加壓泵站自動停止運行；當(dāng)?shù)诙芏巍⒌谌芏蔚喂嘟o水系統(tǒng)運行方式與第一管段相同，整個澆灌給水系統(tǒng)運行為自動化，無需人工控制，使得后期運營管理極為方便，澆灌給水時間也可以精準(zhǔn)控制。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合福州市道慶洲過江通道工程設(shè)計，從滴灌給水系統(tǒng)設(shè)計、滴灌排水系統(tǒng)設(shè)計、滴灌控制系統(tǒng)設(shè)計等方面，探討了給水管布置、加壓泵站位置、流量、揚(yáng)程選擇、給水管排水、排氣及控制系統(tǒng)等問題。此外，還有其他細(xì)節(jié)需要根據(jù)工程實際情況進(jìn)行分析及完善，目前滴灌技術(shù)在高架橋上的應(yīng)用實例還不是太多，但由于其節(jié)水，維護(hù)管理方便的特點，前景會非常廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 張華.滴灌技術(shù)在高速公路綠化養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].中國園藝文摘，2016(7):91-92.

[2] CJJ58-2007 城鎮(zhèn)供水廠運行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程[S].2007.

[3] 嚴(yán)煦世 ，范瑾初.給水工程(第四版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2010.