滴灌技術(shù)在上海申字形高架懸掛綠化工程中的應(yīng)用

包亦凱 葛皖

摘 要 結(jié)合上海申字形高架懸掛綠化整治工程，簡要介紹了滴灌技術(shù)在該工程的應(yīng)用，并進(jìn)行了滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)，管道、滴頭材料的選擇，管網(wǎng)布置等方面進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞 高架;懸掛綠化;養(yǎng)護(hù);應(yīng)用

引言

申字形高架是上海重要的交通主動(dòng)脈。在鋼筋水泥城市之中，隨著城市公共空間的逐步減少，高架等垂直空間上的綠化越來越受到重視。高架綠化是上海這個(gè)生態(tài)城市對(duì)外展示最直接的窗口，可以緩解交通擁堵時(shí)的疲勞，同時(shí)也可以美化城市，提高城市品質(zhì)。但隨著時(shí)間推移，高架懸掛綠化體因?yàn)槔匣仍?，產(chǎn)生安全隱患，同時(shí)也不能滿足城市懸掛綠化的景觀要求標(biāo)準(zhǔn)，急需進(jìn)行升級(jí)改造。本文以申字形高架懸掛綠化整治工程為例，就滴灌技術(shù)在高架綠化工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

1工程概況

申字形高架由延安路高架、南北高架、滬閔高架、內(nèi)環(huán)高架組成，總長148.44km，本工程分別由高架段63.42km、立交段37.84km及虹橋樞紐節(jié)47.18km三部分的高架綠化整治設(shè)計(jì)，花箱分為外掛式及頂置式兩種，虹橋樞紐節(jié)點(diǎn)為花槽式。本次設(shè)計(jì)為申字形高架懸掛綠化整治工程中滴灌給排水設(shè)計(jì)[1]。

2高架綠化灌溉方式

常用高架綠化灌溉方式有水車澆灌、噴灌、滴灌。

水車澆灌一般要求深夜高架養(yǎng)護(hù)時(shí)段進(jìn)行，水車灌溉范圍難于控制，由于花槽比較狹小，澆灌難于控制，影響橋下車道的車輛。

噴灌是借助水泵和管道系統(tǒng)或利用自然水源的落差，把具有一定壓力的水噴到空中，散成小水滴或形成迷霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。同樣不好控制灌溉范圍，容易造成水資源浪費(fèi)。

滴灌是按照作物需水要求，通過管道系統(tǒng)與安裝在毛管上的灌水器，將水和作物需要的水分和養(yǎng)分一滴一滴，均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)土壤中的灌水方法。滴灌不破壞土壤結(jié)構(gòu)，土壤內(nèi)部水、肥、氣、熱經(jīng)常保持適宜于作物。

分析這幾種灌溉方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇滴灌作為本次高架綠化的給水方式。

3滴灌技術(shù)

3.1 灌溉系統(tǒng)的組成

一個(gè)典型的施肥灌溉系統(tǒng)一般由水泵、過濾器、施肥器、管道、排氣閥、控制閥門、控制器和灌水器（噴頭、滴頭）等組成。

（1）水泵。水泵是灌溉系統(tǒng)的心臟，它的作用是從水源取水并加壓，當(dāng)灌溉水源不能滿足灌溉系統(tǒng)對(duì)流量和壓力的要求時(shí)，我們就需要泵。對(duì)灌溉系統(tǒng)而言，流量和壓力是最重要的兩個(gè)參數(shù)，任何一個(gè)參數(shù)不能滿足要求，都將導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)的失敗。在綜合系統(tǒng)中，泵在工作時(shí)的輸出流量有可能發(fā)生比較大的變化，這種變化可能影響泵及灌溉系統(tǒng)的正常工作，在這種情況下，我們需要考慮選擇變頻裝置以實(shí)現(xiàn)恒壓供水并節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用（電）。所以選擇合適的泵對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)氣起著至關(guān)重要的作用。

（2）過濾器。過濾器是用來阻止顆粒物（如懸浮固體顆粒或者類似藻類等的有機(jī)體）通過的裝置或者部件。除水源壓力、流量要與系統(tǒng)匹配外，水質(zhì)也是我們必須要考慮的因素，過濾不好也是導(dǎo)致灌溉工程失敗的重要因素。微灌系統(tǒng)的灌水器流速低、流道復(fù)雜，所以微灌系統(tǒng)對(duì)過濾要求很高，如果水質(zhì)不好引起流道堵塞，影響灌溉均勻度或不能出水，并且影響水泵的使用壽命，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓、無法工作。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)過濾要求（主要取決于灌水器的類型，一般來說，滴灌要求120-200目過濾）和水質(zhì)情況（雜質(zhì)類型：有機(jī)物、微生物、無機(jī)物和化學(xué)雜質(zhì)）結(jié)合管路流量選擇合適的過濾設(shè)備[2]。

（3）管道。輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個(gè)灌水單元和灌水器，輸配水管網(wǎng)包括干、支管和毛管三級(jí)管道。毛管是微灌系統(tǒng)的最末一級(jí)管道，其上安裝或連接灌水器。

（4）閥門。閥門是灌溉系統(tǒng)中的開關(guān)，是可以用人工或者自動(dòng)的方式打開，由此引起水流動(dòng)的控制裝置。自動(dòng)閥門常稱作電磁閥，也有人稱之為電動(dòng)閥或者自動(dòng)閥，所有這些術(shù)語意義都相同。灌溉系統(tǒng)中電磁閥一般都是隔膜控制（液壓控制）閥，這種閥通常是關(guān)閉的，通過向閥上的電磁線圈施加24V 交流電使其打開。根據(jù)用途不同，閥門可以分為主閥、截流閥、隔離閥、安全閥、支管閥、泄水閥等等。閥通常安裝在閥箱中，以利于保護(hù)閥并且便于在以后維修查找。

（5）控制器?？刂破魇枪喔认到y(tǒng)的大腦，我們一般所說的灌溉控制器是指時(shí)序控制器，即按時(shí)間順序進(jìn)行程序編輯的控制器，它是一個(gè)電氣儀表面板，設(shè)計(jì)用來給控制器上的給定站施加24V 交流電以便按程序規(guī)定的時(shí)間順序開閉單個(gè)或者多個(gè)閥。順序和時(shí)間設(shè)置由系統(tǒng)操作員編程確定。灌溉控制器由220V 交流電源供電，但向端子條輸出的是24V 交流電，于是向閥輸出的也是24V 交流電。

時(shí)序控制器目前仍然是灌溉系統(tǒng)中使用最廣泛的自動(dòng)控制方式。但是，更為先進(jìn)、精確的中央計(jì)算機(jī)灌溉控制系統(tǒng)正在蓬勃發(fā)展，中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，中央計(jì)算機(jī)從專用氣象站、田間衛(wèi)星控制器或解碼器（類似于時(shí)序控制器）和傳感器收集氣象信息、灌溉信息、土壤信息和流量信息等，通過對(duì)比過去24 小時(shí)內(nèi)灌區(qū)的騰發(fā)量及灌水量，結(jié)合各分灌區(qū)的植物種類分布、地形、土壤成分等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析計(jì)算，自動(dòng)計(jì)算當(dāng)天植物的需水量和每站的灌溉時(shí)間、編制當(dāng)天灌溉程序并將灌溉程序發(fā)送到各個(gè)田間衛(wèi)星控制器實(shí)施灌溉和施肥。最大程度的排除了人為因素的影響，從而真正實(shí)現(xiàn)了智能灌溉、精確灌溉[3]。

（6）灌水器。灌水器是灌溉系統(tǒng)中最末端的設(shè)備，它將水按照需要的方式輸送給作物。滴灌指灌水器將水以水滴的形式直接輸送到作物根部，這類灌水器通稱滴頭，它們的共同點(diǎn)是出水量很小、工作壓力比較低。

（7）施肥器。施肥器用來將溶于水的化學(xué)藥品以給定的速率噴射到灌溉水中的裝置。施肥灌溉在大面積種植著單一作物的灌溉中相當(dāng)有效。

（7）附件。除上述設(shè)備外，一個(gè)完整的灌溉系統(tǒng)可能還需要其他輔助設(shè)備，如：壓力表、流量表、真空閥（進(jìn)、排氣閥）、泄水閥、壓力調(diào)節(jié)裝置、閥門箱、控制電纜、通信電纜、線接頭及滴頭等等。

3.2 滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）水源。采用市政水口，流量不低于16立方/時(shí)。

（2）加壓泵。水泵選擇離心泵，在高架下方綠地內(nèi)安裝泵房，水泵功率5.5kW，一用一備。

（3）確定灌溉方式及灌水器選型。采用XBT-05-6壓力補(bǔ)償多出口滴頭[4]。

（4）灌溉系統(tǒng)過濾設(shè)備。在進(jìn)入主管前安裝兩套DN50口徑疊片過濾器，過濾精度120目。

（5）控制方式。采用自動(dòng)控制方式，控制過程無須手動(dòng)參與，系統(tǒng)配置流量傳感器、土壤水分傳感器、雨量傳感器，并可采用APP遠(yuǎn)程控制。

（6）控制電磁閥及閥箱。自動(dòng)灌溉控制閥采用專用的灌溉電磁閥，并能安裝PRS-D壓力調(diào)節(jié)器。壓力調(diào)節(jié)范圍在0.1～0.69Mpa，精確度0.02 MPa上下。

（7）灌溉系統(tǒng)管道系統(tǒng)。輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個(gè)灌水單元和灌水器，輸配水管網(wǎng)包括干、支管和次管三級(jí)管道。管道需用塑料材質(zhì)，選用PPR給水管[5]。

3.3 滴灌試點(diǎn)段

（1）試點(diǎn)段位置

延安路高架（凱旋路-仙霞路）（910米）。

（2）試點(diǎn)段現(xiàn)場(chǎng)照片

1）控制方式。延安路（凱旋路～仙霞路）段的高架綠化灌溉設(shè)計(jì)，采用自動(dòng)滴灌系統(tǒng)，高架兩側(cè)各設(shè)置輪灌電磁閥12組，共計(jì)24組輪灌電磁閥。按照常規(guī)程序控制方式，每個(gè)輪灌組需要2根通訊線，一共需要鋪設(shè)48根通訊線，且48根通訊線均需要從高架上每個(gè)電磁閥位置連接到首部控制器位置，通信線路連接較長，日后維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)較大，建議選用干電池直流控制方式（9V），每個(gè)輪灌電磁閥均獨(dú)立程序控制，不需要另配AC220V電源，且省去48根通訊線的投資成本，同時(shí)有效降低了日后使用的維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)[6]。

2）系統(tǒng)劃分。滴灌系統(tǒng)方案為兩個(gè)獨(dú)立的滴灌組，高架兩側(cè)各為一個(gè)獨(dú)立的滴灌組，每一個(gè)滴灌組均配置一套獨(dú)立的給水增壓系統(tǒng)、首部過濾系統(tǒng)。水源暫定為市政水源，加壓過濾處理后經(jīng)登高管道進(jìn)入高架上的灌溉主管系統(tǒng)[7]。

（3） 增壓系統(tǒng)及供水管路

（4）系統(tǒng)配置了過濾系統(tǒng)，本次圖紙已注明包含了反沖洗閥，反沖洗閥是自動(dòng)運(yùn)行，反沖洗系統(tǒng)排水就近排入市政排水井。

（5）高架綠化的自動(dòng)滴灌，采用干電池程序控制器控制，運(yùn)行的時(shí)間根據(jù)植物生長的需水需求設(shè)置，設(shè)置的工作時(shí)間首先確保植物生長的需水量，同時(shí)避免過度滴灌造成水的浪費(fèi)及外流。在試運(yùn)行期間，管理人員就滴灌的時(shí)間及效果進(jìn)行觀察試驗(yàn)，確保合理利用好自動(dòng)滴灌系統(tǒng)[8]。

4結(jié)束語

滴灌技術(shù)是目前最先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，在高架懸掛綠化中采用滴灌技術(shù)，可以較好地解決高架綠化工程中的灌溉問題，這種技術(shù)相比其他灌溉方式具有安全，經(jīng)濟(jì)、高效、自動(dòng)化，對(duì)高架交通影響最小等優(yōu)點(diǎn)，是值得推廣的高架綠化灌溉技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李彧.滴灌技術(shù)及其在高速公路上的應(yīng)用[J].公路，2000（4）：53-56.

[2] 陳金.城市高架橋綠化滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討[J].福建建筑，2018（4）：108-110.

[3] 劉潔，錢樺，胡衛(wèi)軍.從杭州中河上塘高架橋面綠化看節(jié)約型園林建設(shè)[J].園林，2015（1）：36-40.

[4] 李艷杰.幾種滴灌節(jié)水技術(shù)的比較[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2018（10）：25.

[5] 程瑞，方稻.城市高架橋綠化自動(dòng)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].建材與裝飾，2020（9）：59-60.

[6] 陳金.城市高架橋綠化滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討[J].福建建筑，2018（4）：108-110.

[7] 王瑛.城市道路綠化帶滴灌技術(shù)應(yīng)用[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（2）：202-205.

[8] 陳麗昀，賈茸，張建華.淺析內(nèi)環(huán)高架道路園林植物應(yīng)用現(xiàn)狀[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（19）：70-73.