第一节 园林给水工程

一、园林给水工程特点分析

1．园林用水的分类

（1）生活用水：如餐厅、内部食堂、茶室、小卖部、消毒饮水器及卫生设备等的用水。

（2）养护用水：包括植物灌溉、动物笼舍的冲洗及夏季广场、园路的喷洒用水等。

（3）造景用水：各种水体（溪涧、湖泊、池沼、瀑布、跌水、喷泉等）的用水。

（4）消防用水：公园中的古建筑或主要建筑周围应该设消防栓。

2．园林用水对水质的要求

（1）生活用水的水质要求比较高，必须经过严格的净化消毒，水质符合国家卫生标准。对饮茶用水要求尤其高。

（2）养护用水只要无害于动植物，不污染环境即可。

（3）造景用水（尤其是喷泉）要求水中的杂质含量达到一定标准。同时水体不能有异味和有害菌。

公园用水除生活用水外，其他方面用水的水质要求可根据情况适当降低。例如无害于植物，不污染环境的水都可用于植物灌溉和水景用水的补给。如条件许可，这类用水可取自园内水体；大型喷泉、瀑布用水量较大，可考虑自设水泵循环。

园林给水工程的任务就是如何经济、合理、安全可靠地满足以上四个方面的用水需求。

3．园林给水的特点

（1）用水点分散，需找出和理有序的供水路线。

（2）地形复杂，高程变化大：需认真确定供水最不利点。

（3）用途多样，水质可以分别处理。饮用水要求较高：最好单独供给。

（4）用水可以错开高峰期。

二、园林给水管网的布置

1．给水系统的组成

（1）取水工程：取水工程是从水源取水的一项工程，通常由取水构筑物、管道、机电设备等组成。园林用水也可以从城市给水管网中直接取用。

（2）净水工程：净水工程是在需要的情况下，通过各种措施对原水进行净化、消毒处理，去除水中有害杂质、提高水质的工程。

（3）输配水工程：输配水工程是通过设置配水管网将水送至各用水点的工程。包括输水管道、配水管道、泵站、水塔和水池等调节构筑物。

2．给水水源的选择

（1）城市自来水管引水：对于城市公园或近郊的风景区可以从城市的给水管网系统中直接接入。

（2）引用江湖水（地表水）：包括江、河、湖、塘和浅井中的水。由于这些水容易受到污染，水质较差，所以必须经过净化和严格的消毒，才可以作为生活用水。

（3）地下水：包括泉水和深井中的水，由于其水源不易受到污染，一般除必要的消毒外，不必再净化。而泉水更是沏茶用水的最好选择。

3．给水管网的基本布置形式

（1）树枝状管网：这种布置比较简单，省管材。布线形式就像树干分杈分枝，它适合于用水点较分献的情况，对分期发展的公园有利。但树枝式管网供水的保证率较差，一旦管网出现问题或需维修时，影响用水面较大。并且在树枝状管网的末端，因用水量小，管中水流缓慢，甚至停留，水质易变坏，（图2-1）。

（2）环状管网：环状管网是把供水管网闭合成环，使管网供水能互相调剂。当管网中的某一管段出现故障时也不致影响供水，从而提高了供水的可靠性。但这种布置形式较费管材，投资较大，（图2-2）。

（3）混合管网：在实际工程中，给水管网往往采用以上两种布置形式，又叫混合管网。在初期工程中，可对连续性供水要求较高的局部地区、地段布置成环状管网，其余采用树枝状管网，然后再根据改扩建的需要增加环状管网在整个管网中所占的比例，（图2-3）。

公园给水管网的布置除了要了解园内用水的特点外，公园四周的给水情况也很重要，它往往影响管网的布置方式。一般市区小公园的给水可由一点引入。但对较大型的公园，特别是地形较复杂的公园，为了节约管材，减少水头损失，有条件的最好多点引水。

4．管网的布置要点

（1）干管应靠近主要供水点。

（2）干管应靠近调节设施（如高位水池或水塔）。

（3）在保证不受冻的情况下，干管宜随地形起伏敷设，避开复杂典型和难于施工的地段，以减少土石方工程量。

（4）干管应尽量埋设于绿地下，避免穿越或设于园路下。

（5）和其他管道按规定保持一定距离。

5．管网布置的规定

（1）管道理深：冰冻地区，应埋设于冰冻线以下40cm处；不冻或轻冻地区，覆土深度也不小于70cm。管道不宜埋得过深，埋得过深工程造价高。但也不宜过浅，否则管道易遭破坏。

（2）阀门及消防栓：给水管网的交点叫做节点，在节点上设有阀门等附件，为了检修管理方便，节点处应设阀门井。

阀门除安装在支管和干管的连接处外，为便于检修养护，要求每500m直线距离设一个阀门井。配水管上要安装消防栓，按规定其间距通常为120m，且其位置距建筑不得少于5m，为了便于消防车补给水，离车行道不大于2m。

（3）管道材料的选择：

①钢管：钢管有焊接钢管和无缝钢管两种，焊接钢管又分为镀锌管和黑铁管，室内饮用给水一般使用镀锌钢管。钢管施工造价高，工期长，但耐久性比较好。

②铸铁管：分为灰铸铁管和球墨铸铁管。灰铸铁管耐久性好，但质脆，不耐弯折和振动，内壁光滑度较差；球墨铸铁管抗压、抗震强度大，具有一定的弹性，施工采用承插式，用胶圈密封，施工较方便，但造价高于灰铸铁管。

③钢筋混凝土管：钢筋混凝土管又有普通钢筋混凝土管和预应力钢筒混凝土管两种。这类管材多用于输水量大的园林给水系统，普通的混凝土管材由于质脆、重量大，在防渗和密闭上都不好处理，多做排水管用；预应力钢筒混凝土管（PCCP）具有承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性，被广泛应用于长间隔输水干线、压力排污干管等。

④塑料管：塑料管的种类很多，常用的有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚乙烯管（PP）等。这些材料表面光滑，不易结垢，水头损失小，耐腐蚀、重量轻，连接方便等特点，多用于小管径（一般DN小于200）的输水管材。

三、给水管网设计

1．与给水管网布置相关的几个专业术语

（1）用水量标准：用水量标准是国家根据各地区、城镇的性质、生活水平和习惯、气候、房屋设备及生产性质等不同情况而制定的单位物或单位人的用水定额。我国地域辽阔，因此各地的用水量标准也不尽相同。

（2）最高日用水量：一年中用水最多的那一天消耗的水量称为最高日用水量，用Qd表示。

（3）最高时用水量：最高日那天用水最多的那一小时的用水量称为最高日最高时用水量，用Qh表示

（4）日变化系数：最高日用水量对平均日用水量的比值，称日变化系数。用Kd表示。

城镇：Kd常取1.2～2.0农村：常取1.5～3.0。

（5）时变化系数：最高时用水量对平均时用水量的比值，称为时变化系数。用Kh表示。

城镇：Kh常取1.3～2.5，农村：Kh常取5～6。

（6）管道流量：单位时间内水流流过某管道的量。称为管道流量。单位L/s或m3/h。

计算公式：Q=ω×v

式中：Q——流量（L/S或m3/h）；

ω——管道断面积（cm2或m2）；

v——流速（m/s）。

ω=π/4（D2）

式中：D——水管管径，D=√4Q/πv=1.13√（Q/v）。

（7）经济流速：在管道流量一定的情况下，管径与水流速度成反比，管径大，流速小，水头损失小但投资也大；管径小，管材投资小，但流速加大，水头损失也随之增加，所以在选择管段管径时要权衡一个较适宜的流速。这个流速既不浪费管材、增大投资，又不致使水头损失过大。这一流速就叫做经济流速。

经济流速可按下列经验数值采用：

小管径Dg100～400mmv取0.6～1.0m/s

大管径Dg＞400mmv取1.0～1.4m/s

（8）水压力：水在管道中流动，对管壁会造成一定的压力，这个压力就叫水压力。一般用kg/cm2表示。在实际应用时常用“水柱高度表示”又称水头。单位换算：1kg/cm2=10mH2O

水压力可用压力表测得，在水管上任意点接上压力表，得到的读数数字便是该点的水压力值。

（9）水头损失：水在管道当中流动，与管壁发生摩擦，为了克服这些摩擦力而消耗的势能就叫水头损失。

水头损失可用水压表测出：

已知：A点测得的水压力为5kg/cm2, B点测得水压力为4kg/cm2，求水在管道中经过200m之后的水头损失。

2．树枝状管网的设计方法

（1）有关图纸、资料的搜集与研讨：主要是公园的设计平面图、用水点的情况、公园附近市政水管和其他水源情况。

（2）布置管网：根据用水点的分布和高程情况，定出给水干管的位置、走向。干管应尽量靠近主要供水点，并对节点进行编号，测量节点间的长度。

（3）求各用水点的用水量及水压要求：

①求某一用水点的最高日用水量Qd

Qd=q×N（L/d或m3/d）

式中：Qd——最大日用水量（L/d）；

q——用水量标准（最大日）；

N——游人数（服务对象数目）或用水设施的数目。

②求该用水点的最高时用水量Qh（L/h或m3/h）

式中：Kh——时变化系数（公园中Kh值可取4～6）。

③求设计秒流量q0

（4）各管段管径的确定：根据各用水点所求得的设计秒流量q0及要求的水压，查《给排水设计手册》水力计算表，便可以得到给水干管与用水点之间管段的管径以及对应的流速，并可以计算出该长度范围内的水头损失值（见水力计算表节选）。

（5）水头计算：公园给水管段所需水压可按下式计算：

H=H1+H2+H3+H4（mH2O）

式中：H——引水管处所需的总压力（mH2O）；

H1——引水点和用水点之间的地面高程差（m）；

H2——用水点与建筑进水管的高差（m）；

H3——用水点所需的工作水头（mH2O）；

H4——水头损失（mH2O）。

H1：可用两点的地面高程求。

H2+H3：在估算总水头时，可依建筑层数不同按下列规定采用：

平房：10mH2O；

二层楼房：12mH2O；

三层楼房；16mH2O；

三层以上楼房。每增一层，增加4mH2O

H4：包括沿程水头损失和局部水头损失。

公式：H4=hy+hj（mH2O）

沿程水头损失：Hy=i×L（mH2O）

式中：hy——沿程水头损失（mH2O）

i——单位长度的水头损失，铸铁管的i值可查表2-2；

L——管段长度（m）。

局部水头损失hj：一般情况下不需计算，按不同用途采用管道的沿程水头损失值的百分比。

生活用水管网：hj=（25%～30%）hy

生产用水管网：hj=20%hy

消防用水管网：hj=10%hy

通过上述的水头计算，如果引水点的自由水头高于用水点的总水压要求，说明该管段的设计是合理的。

公园中给水系统设计还要注意消防用水。对园中的大型建筑物，如文艺演出场地、展览场所、古建筑等，应有专门的防火设计，一般来说，要消灭二、三层建筑的火灾，消防管网的水压应不少于25mH2O。

（6）干管的水力计算。

（7）求该点的水压线标高：求用水点的水压线标高和自由水头（图2-5）。

自由水头=水压线标高-地面标高

①地面标高可由测量工具测得；

②用水点的水压线标高等于引水点的水压线标高减去由引水点到用水点的水头损失H4。

（8）求管网各节点流量：园林给水管网的布置和水力计算，是以各用水点用水时间相同为前提的。即所设计的供水系统在用水高峰时仍可安全地供水。但实际上公园中各用水点的用水时间并不同步，例如餐厅营业时间主要集中在中午前后；植物的浇灌则宜在清晨或傍晚。由于用水时间不尽相同，可以通过合理安排用水时间，即把几项用水量较大项目的用水时间错开，另外像餐厅、花圃等用水量较大的用水点可设水池等容水设备，错过用水高峰时间在平时储水；像喷泉、瀑布之类的水景，其用水可考虑自设水泵循环使用。这样就可以降低用水高峰时的用水量，对节约管材和投资是有很大意义的。

（9）选择水泵：水泵的选择要做到“双满足”（流量满足、杨程满足），依据计算所得的总流量、总杨程，查“水泵性能表”选择水泵。

四、例题

如图2-6所示为某公园的地形图，图中圆圈所示位置为公园的用水点，公园西南处有城市给水干管通过，试进行该公园的给水工程设计和工程施工。

给水工程是一项比较复杂的工程，包括给水管网的布置、给水管网的水力计算、给水管网的工程施工等。

1．给水管网设计

（1）布置管网：根据用水点分布和公园地形特点以及城市给水干管的位置，确定给水干管的位置、走向，并对节点进行编号，并量出节点间的长度和高程，（图2-7）。

（2）水力计算：图中①点所示位置为公园大众餐厅（二层楼房），设计接待能力为1500人次/日，引水点A处的自由水头为37.3H2O，标高为50.50m，试计算该餐厅的用水量、引水管管径、水头损失及其水压线标高，并复核A点的自由水头是否能满足餐厅的要求，（图2-8）。

第一步：求①点的最高日用水量：Qd=N·q，已知N=1500人次/日，查用水量标准表查得q=15L/人次，

Qd=1500×15=22500 L/d

第二步：求最高日最高时用水量Qh=Qd÷24×Kh（Kh=6）

Qh=22500÷24×6=5625 L/h

第三步：求设计秒流量q0q0=Qh÷3600=5625/3600=1.56 L/s

第四步：求①-@管段管径 当q0=1.56L/s时查水力计算表取1.6L/s作为设计流量，对应Dg=50mm; v=0.85m/s（在经济流速范围内）。阻力（水头损失）=40.9mH2O/1000m。

第五步：求该管段的水头损失H4=hy+hjhy=i×L=40.9÷1000×148=6.05（mH2O）H4=hy+hj=l.25hy=7.6（mH2O）（生活用水管网，选择hj=25%hy）

第六步：求该点所需的总水头：H=H1+H2+H3+H4

A点的地面标高为45.60m, L点的地面高程为50.50m，则H1=50.50-45.60=4.90m。

用水点为二层楼房，按规定H2+H3可以取12m; H4=7.6m。

则该点的总水头：H=4.9+12+7.6=24.5（m）。

第七步：求该点的水压线标高：

①点的水压线标高h等于A点的水压线标高减去A-1段管线的水头损失。h=82.90-7.6=75.30（m）。

①点的自由水头等于该点的水压线标高减去地面高程。75.30-50.50=24.80（m）。

①点的自由水头大于该点所需的总水头，故可满足餐厅用水要求，设计是合理的。

同样方法可以求出园中其他各用水点的用水量、所需的水压、各管道的管径及水头损失，结果见图2-9。如果市政给水管能满足总流量和总水压的要求，则公园给水没问题，如不能满足，则要采用水泵加压措施。

2．某公园给水工程施工

（1）管沟的放线与开挖。

①定点放线。根据设计图纸测出管道的中心线，在其起点、终点、分支点、变坡点，转弯点的中心设置中心桩。然后在各中心桩处测出其标高并设置龙门板（龙门板做法详见土方施工），沟槽的宽度一般可按管道外径加0.4m确定，在管沟开挖的边线处撒上石灰作为挖槽标记。

②沟槽开挖。可采用机械或人工开挖沟槽，一般分为直槽、梯形槽、混合槽和联合槽四种（图2-10），挖出的土放于沟边一侧，距沟边0.5m以上。

沟槽深度要满足设计要求；沟底要平，并保证坡度、坡向要求；管槽底面要夯实，使其具有均匀的密实度，砾石沟底应挖出200mm，用好土回填并夯实。

（2）管道安装。

①检查：沟槽检查：管道安装之前要根据施工图检查管沟的坐标、沟底标高等，无误后方可铺管。

管材检查：管材应符合设计要求，无裂纹、砂眼等缺陷。

②清理承插口：给水承插铸铁管出厂之前为防锈，一般内外表面会涂刷沥青漆，施工时应将承口内侧和插口外侧的沥青漆除掉，以免影响接口质量。可采用喷灯或氧乙炔割枪烧掉清漆，再用钢丝刷、棉纱将灰尘除净。

③下管：以吊车（大管径水管）或人工的方法将管子逐根放入沟底的管基上，使接口对正，然后通过直线管段上首、尾两检查井的中心点拉一粉线，作为管的中心线，并且以此线来调整管子，使管道平直，以水平尺检测其坡度、坡向，使之与设计要求符合。

④接口：给水铸铁管一般采用麻——石棉水泥接口。先将白麻扭成辫子，直径约为承插口环形间隙的1.5倍，然后以捻凿逐圈塞入接口内并打实，打实后占承口深的1/3为宜。之后用石棉水泥填塞并分层打紧。具体做法是：3份四级石棉绒与7份52.5级水泥配比，将石棉绒扯松散，与水泥干拌均匀，加适量水，标准为手捏成团，落地开花。拌完料后立即捻口，方法是先将拌料填满接口，再以捻凿捣实，拌料要逐层填满并捻实，捻好后应凹入承口内1～2mm,（图2-11）。

⑤接口的养护：为使水泥达到足够的强度，石棉水泥接口在一段时间内要保持湿润、温暖。通常的做法是在接口上涂泥、盖草袋，定期浇水。养护的时间一般为7天。

⑥管道的防腐：管道的接口以及在吊运过程中被损伤的部位要补刷清漆防腐。

（3）给水管道沟槽回填。沟槽回填一般分两次进行，第一次是初回填，即在给水管道下管、接口完成后，在除接口处以外的管段的管边及管上回填一部分土，这样可以保护管段并能使管道在沟槽内稳定；第二次回填是终回填，即给水管道经水压试验合格后，对接口处及敷设的管段进行回填。回填时要分层并夯实，每层100～200mm为宜；最后一层应高出周围地面30～50mm。

（4）阀门井及阀门安装。给水管网的交点叫做节点，在节点上设有阀门等物件，为了检修管道方便，节点处应设阀门井。阀门除安装在支管和干管的连接处外，为便于检修养护，要求每隔500m直线距离设一个阀门井。阀门井有混凝土（预制）和砖砌两种。井盖有混凝土。钢、铸铁制三种。井和井盖的形式分为圆形和矩形两种。

（5）室外消火栓安装。在园林的珍贵古迹处、重要建筑物的旁边应设置消火栓，室外消火栓的安装形式分为地上和地下两种。前者装于地上，后者装于地下消火栓井内。消火栓连接管的直径不应小于100mm，消防栓的间距不应大于120m；位置应设在交叉和醒目处。消火栓应距建筑物不小于5m，距车行道边不大于2m。

（6）管道的水压试验。管道养护期满后，应按设计要求对管道系统进行压力试验，多数管道只做强度和严密性试验。水压试验时气温应在5℃以上（低于5℃应采取防冻措施）。当管道全线长度大于1000m时应分段进行；管道全长小于1000m可一次试压。当设计压力小于等于0.5MPa，应为设计压力的2倍，当设计压力大于0.5MPa时，应为设计压力加0.5MPa。

水压试验的程序、步骤和方法如下：

①连接：将试压设备与试压的管道系统相连，试压用的各类阀门、压力表安装在试压系统中，在系统的最高点安装放气阀、在系统的最低点安装泄水阀。

②灌水：打开系统最高点的放气阀，关闭系统最低点的泄水阀，向系统灌水。试压用水应使用纯净水。待排气阀连续不断地向外排水时，关闭放气阀。

③检查：系统充水完毕后，不要急于升压，而应先检查一下系统有无漏水现象。

④升压：充水检查无异常，可升压。升压过程应缓慢、平稳。先把压力升到试验压力的一半，对管道系统进行一次全面的检查，若有问题，应泄压修理，严禁带压修复。若无异常，则继续升压，待升压至试验压力的3/4时，再做一次全面检查，无异常时再继续升压到试验压力，一般分2～3次升到试验压力。

⑤持压：当压力达到试验压力后，稳压10min，再将压力降至设计压力，停压30min，以压力不降、无渗漏为合格。

⑥试压工作结束后，应及时拆除试压设备，并排尽系统中的积水。