城市高架桥绿化滴灌系统设计相关问题探讨

陈 金

(福州市规划勘测设计研究总院 福建福州 350108)

0 引言

随着城市不断发展，城市高架桥不断增多，在人们对城市景观需求日益提高的情况下，高架桥绿化能够缓解视觉疲劳、增加城市绿化率，因此显得尤为必要，本文以福州市道庆洲过江通道工程为例，就高架桥绿化给排水设计相关问题进行探讨。

1 工程概况

福州市道庆洲过江通道工程起于福泉高速公路福州连接线下洋村段，道路左右幅采取分离式布设于福泉高速公路两侧，向南延伸560m，至福州市仓山区三江路后，路线转向东，以高架形式沿三江路平行建设734m(至规划纵二路)后，路线转向东南，以高架形式沿规划纵二路平行布设，上跨南江滨路后，新建道庆洲大桥跨越乌龙江水域后，进入长乐市境内，路线上跨316国道(原203省道)后转向东，以高架形式沿316国道延伸1.3km后，路线再转向南跨过布设0.4km后，主线上跨沈海高速，终于长乐洞头村，工程终点与福州东南快速通道营前至滨海新城段衔接。

本次设计为乌龙江南北接线高架桥绿化滴灌给排水设计。

2 高架桥绿化灌溉方式选择

常用绿化灌溉方式有水车灌溉[1]、喷头灌溉和滴灌灌溉。

水车灌溉一方面会占用高架桥车道，增加交通拥堵的可能性。另一方面水车灌溉范围不好控制，高架桥花槽宽度很小，水很容易溅到桥下，对桥下路面行车造成干扰，故不适合。

喷头灌溉同样不好控制灌溉范围，高架桥花槽宽度很小，虽然喷头喷出的水流很细，不会对桥下路面行车造成干扰，但会造成水资源浪费严重，故不合适。

滴灌灌溉由于滴头深入土壤中，灌溉范围小而精准，且水分散失少，故节水效果好，同时结合电磁阀和时间控制器，能够极大地减少维护成本，故本次高架桥绿化给水设计采用滴灌给水方式。

3 滴灌系统设计相关问题探讨

3.1 滴灌给水系统设计

城市绿化滴灌系统用水一般采用自来水，首先需要确定的是市政管网给水水压是否能满足要求，若不能，则需设置加压泵站进行二次加压。根据CJJ58-2007中第3.1.3条的要求[2]，供水管网末梢压力不应低于0.14Mpa，福州地区城市给水管水压一般不小于0.16MPa，而滴灌给水系统中滴头工作压力不得小于0.1MPa.对于一般的人行天桥绿化，水压能够满足要求，但对于本次的高架桥来说，水压不能满足要求，一是因为高架桥距离长，沿程损失大(乌龙江北侧高架桥长约1700m;乌龙江南侧高架桥长约2700m)；二是因为高架桥部分段为双层，高度高，最高处约高出地面25m，断面如图1所示。

图1 桥梁断面布置图

显然，直接从市政给水管中取水不能满足高架绿化给水水压要求，必须经过加压泵站进行二次加压后才能满足水压要求。

3.1.1给水管布置

根据图1桥梁两侧及中间均设置花槽，由于高架桥长度较大，为减少沿程损失，在花槽中设置主、支两根给水管，主管负责输水，支管负责配水，管材为PE管，如图2所示。

图2 花槽断面示意图

考虑花槽宽度较小，本次给水干管最大管径取De110，随着离取水点距离的增加，需水量也会减少，因此给水干管管径逐级减少，主管管径为De110～De50,此次设计每300m为一个标准段，从标准段中间开口接出支管，主管与支管之间设置电磁阀，支管向两端延伸，管径为de32，管长为150m,滴头布置在支管上，布置间距为0.3m。

3.1.2加压泵站

(1)加压泵站位置的确定

加压泵站位置选择，一方面要考虑经济因素，尽量降低沿程损失，减少泵站扬程，另一方面要满足景观要求。从经济因素方面考虑，泵站设置在高桥桥中段位置最为合理，沿程损失小，泵站扬程小，但泵站布置在桥梁中段位置比较突兀，对道路景观影响比较大，故此次泵站布置在桥梁起端处下方，由于有挡墙段遮挡，对景观影响小。本次设计南、北岸各设置一座，加压泵站为一体化泵站。

(2)扬程的确定

为防止回流污染，泵站进水管与水箱之间采用空气隔断，故无法利用市政给水管网压力。扬程根据最不利点位置(即离泵站位置最远点)满足的水压来确定，相关计算如下：

本次设计单个滴头流量为2.0l/h,按供水1h计算，每150m绿化所需水量为1m3, 则乌龙江北岸单侧绿化所需水量约11.3m3，总需水量为约34m3(桥梁两侧及中间共三处)，乌龙江南岸单侧绿化所需水约18m3,总需水量约54m3(桥梁两侧及中间共三处)，为便于浇灌控制，每300m设置给水支管接口，每边150m,用电磁阀控制，故以300m为一个计算单元。北岸分为6个计算段，南岸分为9个计算段。本次给水干管最大管径取De110，随着需水量的减少，给水干管管径逐级减少。

根据海曾-威廉公式[3]：

可知从泵站出口开始的第一个计算段(管径为De110)，水头损失为0.682m。

第二个计算段(管径为De110)，水头损失为0.475m。

第三个计算段(管径为De90)，水头损失为0.807m。

第四个计算段(管径为De90)，水头损失为0.446m。

第五个计算段(管径为De75)，水头损失为0.451m。

第六个计算段(管径为De50)，水头损失为0.385m。

支管段(管径为De32)水头损失为1.563m。故总水头损失约4.8m。

泵站吸水口处与桥梁最高处(同时也是最远处)高差约25m，滴头最小工作压力0.1mpa,考虑部分安全水头，本次北岸泵站扬程H=50m；南岸与北岸计算过程一样，不再赘述，经计算南岸泵站扬程也为H=50m。

(3)泵站流量的确定

泵站流量根据一次浇灌同时供水的流量来确定。由于桥梁距离较长，总供水量较大，而绿化给水没有必要全部同时供水，为减少造价，本次设计考虑将供水范围分为3段逐段供水，故此次北岸泵站设计流量为15m3/h，南岸泵站设计流量为30m3/h，采用变频控制设备。

3.2 滴灌排水系统设计

(1)浇灌余水及雨水

浇灌余水及雨水需及时排出，否则会影响植物生长。常规排水方式为在花槽下方设置排水管，收集浇灌余水及雨水，但本次由于花槽与防撞护栏结合，花槽下方无法安装排水管，故此次设计在花槽底部设置碎石反滤层，在防撞护栏底部靠近桥面雨水口处开孔，浇灌余水及雨水经碎石反滤层后从开孔处排入桥面雨水口中。

(2)给水管余水

为防止冬天温度过低冻坏给水管，需放空给水管内余水，本次设计在管道相对低点处设置排水球阀，当冬天有可能出现0℃以下时，关闭给水总阀，提前打开排水球阀排除给水管内余水。

(3)给水管排气

给水管内存有气体，一方面启泵时易产生水锤现象破坏给水管，另一方面会减少管道给水断面，影响浇灌效果，故本次设计在管道相对高点处设置排气阀，给水干管除相对高点设置排气阀外，在平顺段每600m～800m设置排气阀，以及时排除管道内气体。

3.3 滴灌控制系统设计

本次设计滴灌给水系统从市政给水管网取水后，经加压泵站加压，由于泵站内设置有稳压罐，滴灌给水系统一直处于稳压状态。每根配水管起端处均设置带控制器的电磁阀，通过控制器可以预设电磁阀开启和关闭时间，也可由手握遥控器远程控制电磁阀的开关及重设电磁阀开启和关闭时间，无需手动开关阀门。

本次设计滴灌给水系统分为3段，系统控制过程如下：当第一段滴灌给水系统预设浇灌开始时间到后，第一管段中各个电磁阀逐个开启，对高架桥绿化植物进行浇灌，随着浇灌的进行，给水管中水量减少，泵站内稳压罐水压下降，当下降至一定程度后，加压泵站自动启动运行，给水管中水量水压保持稳定，第一管段滴灌预设浇灌结束时间到后，第一管段中各个电磁阀逐个关闭，第一管段浇灌停止，泵站内稳压罐水压上升，当上升至一定程度后，加压泵站自动停止运行；当第二管段、第三管段滴灌给水系统运行方式与第一管段相同，整个浇灌给水系统运行为自动化，无需人工控制，使得后期运营管理极为方便，浇灌给水时间也可以精准控制。

4 结语

综上所述，结合福州市道庆洲过江通道工程设计，从滴灌给水系统设计、滴灌排水系统设计、滴灌控制系统设计等方面，探讨了给水管布置、加压泵站位置、流量、扬程选择、给水管排水、排气及控制系统等问题。此外，还有其他细节需要根据工程实际情况进行分析及完善，目前滴灌技术在高架桥上的应用实例还不是太多，但由于其节水，维护管理方便的特点，前景会非常广阔。

参考文献

[1] 张华.滴灌技术在高速公路绿化养护中的应用[J].中国园艺文摘，2016(7):91-92.

[2] CJJ58-2007 城镇供水厂运行、维护及安全技术规程[S].2007.

[3] 严煦世 ，范瑾初.给水工程(第四版)[M].北京：中国建筑工业出版社, 2010.