滴灌技術(shù)在高速公路綠化中推廣應(yīng)用的難點(diǎn)與對(duì)策

李 彧，杜 軍

（1.陜西交通建設(shè)集團(tuán)公司，西安 710065；2.陜西省林業(yè)廳國(guó)營(yíng)林場(chǎng)管理站，西安 710082）

近年來(lái)，在環(huán)保理念推動(dòng)下，高速公路綠化建設(shè)發(fā)展很快。但是小氣候的特殊性和施工的安全性，使得高速公路綠化養(yǎng)護(hù)，尤其是中央分隔帶的養(yǎng)護(hù)任務(wù)非常繁重，操作人員安全難以保證，灌溉成為高速公路綠化養(yǎng)護(hù)的瓶頸。目前，在綠化養(yǎng)護(hù)基本采用水車(chē)漫灌，成本費(fèi)用高，影響車(chē)輛通行，存在安全隱患。而且這種灌溉方式還會(huì)與公路病害共同作用侵蝕路基，大大縮短公路使用壽命。所以，采用何種安全有效的灌溉技術(shù)保障高速公路綠化養(yǎng)護(hù)，已成為高速公路養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)急需解決的一個(gè)重要課題。

滴灌技術(shù)應(yīng)用于高速公路綠化養(yǎng)護(hù)，北京、陜西、山東、山西、重慶等省市都做了有益嘗試［1］。目前可見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)是，能夠按照作物的需水規(guī)律適時(shí)、適量均勻灌水，使作物根層土壤經(jīng)常保持最佳水分、通氣和養(yǎng)分狀態(tài)，達(dá)到高效節(jié)水目的，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益顯著。但是在推廣過(guò)程中也暴露出了很多問(wèn)題，需要進(jìn)一步探討和研究解決。

1 高速公路綠化推廣應(yīng)用滴灌技術(shù)的難點(diǎn)及原因

1.1 缺乏國(guó)家政策扶持和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家對(duì)高速公路綠化有嚴(yán)格要求，對(duì)綠化區(qū)域和內(nèi)容都有嚴(yán)格規(guī)定，對(duì)綠化投資占公路建設(shè)投資比例也有明確要求，而且政府環(huán)保部門(mén)負(fù)責(zé)或參與工程可行性研究及竣工環(huán)保驗(yàn)收。為扶持農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，政府出臺(tái)了一系列優(yōu)惠政策，設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)助資金，建設(shè)節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)使用節(jié)水灌溉設(shè)備。目前高速公路綠化節(jié)水灌溉既沒(méi)有國(guó)家、地方扶持政策，也沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵤┓桨敢约爱a(chǎn)品示范應(yīng)用指南，造成高速公路綠化重視栽植物及數(shù)量，輕視綠化植物養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)灌溉一直采用水車(chē)漫灌方式，制約了節(jié)水技術(shù)在高速公路綠化灌溉中的應(yīng)用。

1.2 行業(yè)間契合度不夠

節(jié)水灌溉設(shè)施生產(chǎn)企業(yè)一般認(rèn)為高速公路綠化，不是其行業(yè)市場(chǎng)主體，對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)在高速公路綠化方面重視不夠。滴灌企業(yè)關(guān)心的是灌溉設(shè)備用量、現(xiàn)有產(chǎn)品銷(xiāo)售、政策支持、補(bǔ)助資金等問(wèn)題［2］。交通主管部門(mén)關(guān)心高速公路引入水源、工程投資造價(jià)、設(shè)備可操作性、系統(tǒng)穩(wěn)定及安全性等，節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用部門(mén)之間要求的差異，一定程度制約了滴灌技術(shù)在高速公路綠化上的應(yīng)用。

1.3 示范工程缺少對(duì)滴灌產(chǎn)品成熟度的科學(xué)分析，也未對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)一步研究

已實(shí)施的高速公路綠化滴灌技術(shù)試點(diǎn)工程，沒(méi)有針對(duì)高速公路特點(diǎn)組織針對(duì)性研究，也沒(méi)有對(duì)示范應(yīng)用產(chǎn)品技術(shù)要求和成熟度進(jìn)行前期分析。如中分帶節(jié)水灌溉設(shè)施安裝時(shí)，主管、主管上連接的支管、支管上的毛管各布設(shè)一次，成本大幅增加。有些自動(dòng)控制滴灌系統(tǒng)配有電源專(zhuān)線，安裝有土壤水份檢測(cè)儀器，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)化程度非常高，但設(shè)備及其安裝和運(yùn)行費(fèi)用成本很大。一些人工控制的滴灌工程，沒(méi)有自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要管理人員駕車(chē)奔波、開(kāi)關(guān)閥門(mén)，盡管降低了設(shè)備成本，但增加了人工成本和管理困難。示范工程中出現(xiàn)的這些問(wèn)題，在工程實(shí)施及結(jié)束之后都沒(méi)有進(jìn)行更深一步的研究分析，使得這些問(wèn)題愈發(fā)表現(xiàn)突出，阻礙滴灌技術(shù)在公路綠化養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用。

1.4 灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、自動(dòng)化控制等方面存在問(wèn)題

1.4.1 經(jīng)濟(jì)單元距離短 高速滴灌系統(tǒng)總投資中輸配水系統(tǒng)（僅指管材）占總投資的45%，首部系統(tǒng)占5%，合計(jì)50%。如何降低管材口徑，延長(zhǎng)每個(gè)首部系統(tǒng)管理長(zhǎng)度，直接關(guān)系著滴灌系統(tǒng)的造價(jià)［1］。

高速公路滴灌系統(tǒng)主管道與線路等長(zhǎng)，主管進(jìn)入高速公路中分帶后不能使用電磁閥門(mén)進(jìn)行自動(dòng)控制（否則會(huì)因?yàn)榘惭b電纜導(dǎo)致成本增加），無(wú)法輪灌，系統(tǒng)一旦運(yùn)行即灌溉所有區(qū)域。依據(jù)試驗(yàn)，中分帶灌溉系統(tǒng)干管適宜長(zhǎng)度及灌溉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)流速分析，從投資、建設(shè)、水力性能等方面考慮，采取雙向供水，單向干管長(zhǎng)度2km，干管總長(zhǎng)度4km 左右是比較經(jīng)濟(jì)的建設(shè)單元，按照靜態(tài)投資回收年限分析，投資回收期為4.1a［1］。

1.4.2 水源困難 一般情況下一條高速公路都在100km 以上，如果按每4km 一個(gè)設(shè)計(jì)單元，則需要很多水源井，項(xiàng)目建設(shè)單位難以承受，也是滴灌技術(shù)難以在高速公路綠化上推廣的重要原因。

1.4.3 灌溉設(shè)計(jì)參數(shù) 《微灌工程技術(shù)規(guī)范》SL103－95沒(méi)有明確規(guī)定灌溉需水量。高速公路滴灌設(shè)計(jì)中參考當(dāng)本地高度一致、生長(zhǎng)旺盛、完全遮蓋地面而不缺水的8～15cm 綠色草地最大蒸發(fā)蒸騰速率，作為滴灌設(shè)計(jì)灌溉量，而高速公路綠化實(shí)際設(shè)計(jì)中，中央分隔帶因其特殊性選擇種植的植物都是特別耐旱的喬木或灌木樹(shù)種，如刺柏、蜀松、大葉黃楊等，這些植物的蒸發(fā)蒸騰速率是草坪20多倍，導(dǎo)致滴灌系統(tǒng)的浪費(fèi)［3］。

1.4.4 灌溉運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn) 土壤濕度隨著季節(jié)的不同，光照、降雨、溫度、大氣濕度、蒸發(fā)量等的變化會(huì)發(fā)生改變，滴灌系統(tǒng)啟動(dòng)關(guān)閉時(shí)間，全憑人工判斷，缺乏科學(xué)性。系統(tǒng)出現(xiàn)爆管、支管斷裂以及滴灌管破裂而產(chǎn)生漏水，但首部系統(tǒng)缺少判斷和處理程序，勢(shì)必對(duì)公路的安全產(chǎn)生極大的威脅。系統(tǒng)的灌水器放置在地表之上，如果系統(tǒng)的某段毛管或灌水器被堵塞，也很難發(fā)現(xiàn)［4］。

1.4.5 設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理技術(shù)不足 重建設(shè)輕管理的現(xiàn)象普遍存在，技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)不到位，使用單位不太了解滴灌操作技術(shù)要求，未能定期對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞。沒(méi)有執(zhí)行相應(yīng)的滴灌灌溉制度，一次灌水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、灌水量過(guò)大，變成“滴式漫灌”，不能發(fā)揮滴灌節(jié)水的優(yōu)越性。另外滴灌設(shè)計(jì)中沒(méi)有設(shè)計(jì)施肥裝置，或者設(shè)計(jì)安裝了施肥裝置，也很少使用或不用，形同虛設(shè)。

2 高速公路綠化推廣使用滴灌技術(shù)的對(duì)策與建議

2.1 制定具體政策和標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)高速公路綠化應(yīng)用滴灌技術(shù)

政策方面鼓勵(lì)水利資金、銀行信貸資金應(yīng)用于所有高效節(jié)水項(xiàng)目，而不僅僅是農(nóng)業(yè)項(xiàng)目。引導(dǎo)企業(yè)由品種單一型向多品種系列化生產(chǎn)發(fā)展，由單一產(chǎn)業(yè)向高速公路等多產(chǎn)業(yè)并存發(fā)展［5］。提高科技含量和附加值，鼓勵(lì)公路綠化單位與滴灌設(shè)備企業(yè)、科研院所合作，研究開(kāi)發(fā)適合高速公路綠化灌溉需要的節(jié)水設(shè)備和技術(shù)。交通行業(yè)應(yīng)制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，引導(dǎo)公路設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中慮及綠化養(yǎng)護(hù)等問(wèn)題，使之向精細(xì)、高效方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)資源優(yōu)化配置。

2.2 加強(qiáng)行業(yè)流合作

不同行業(yè)之間需要深層次的交流，才能真正深入了解對(duì)方需求，解決行業(yè)和領(lǐng)域的核心問(wèn)題。隨著高速公路不斷的發(fā)展，截至2011年底我國(guó)高速公路總里程達(dá)8.5萬(wàn)km。高速公路綠化養(yǎng)護(hù)已經(jīng)形成一個(gè)巨大的市場(chǎng)，為節(jié)水灌溉企業(yè)提供了新的機(jī)遇，跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的融合創(chuàng)新需求已經(jīng)產(chǎn)生，行業(yè)之間交流合作必須加強(qiáng)。

2.3 完善灌溉設(shè)計(jì)、運(yùn)行、自動(dòng)化控制

2.3.1 采取多種措施減少主管道流量

（1）根據(jù)中央帶種植的耐旱喬木，設(shè)計(jì)灌溉量

普遍應(yīng)用于高效農(nóng)業(yè)的滴灌設(shè)計(jì)，灌溉量標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，而高速公路中央分隔帶種植的都是特別耐旱的喬木，它們生長(zhǎng)過(guò)快會(huì)加大修剪工作量，應(yīng)該象盆景一樣種植，既維持其良好生長(zhǎng)，又不能供應(yīng)水肥太多，致其過(guò)快生長(zhǎng)。因此滴灌設(shè)計(jì)應(yīng)降低每次滴灌用水量。

（2）開(kāi)發(fā)機(jī)械自動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行輪灌

在輸水管網(wǎng)上設(shè)置自動(dòng)控制閥門(mén)，以水壓等機(jī)械動(dòng)力實(shí)現(xiàn)開(kāi)合。滴灌系統(tǒng)靜態(tài)時(shí)，所有閥門(mén)（A）和（B）處于打開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)?shù)喂嘞到y(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水流至第一個(gè)閥門(mén)（A）前，壓力觸發(fā)閥門(mén)（A）關(guān)閉，這時(shí)第一輪灌組支管進(jìn)水開(kāi)始灌溉。當(dāng)?shù)谝唤M灌溉到時(shí)，閥門(mén)（B）關(guān)閉，觸發(fā)閥門(mén)（A）打開(kāi)，水流進(jìn)入每一次，在另一個(gè)閥門(mén)（A）前被擋住，對(duì)下一輪灌組進(jìn)行灌溉，依次順利完成灌溉。滴灌系統(tǒng)達(dá)到灌溉定額，首端微機(jī)自動(dòng)關(guān)閉水泵，一個(gè)灌溉循環(huán)過(guò)程結(jié)束，管道沒(méi)有水壓力，所有閥門(mén)（A）和閥門(mén)（B）重新打開(kāi)回到初始狀態(tài)。作者嘗試設(shè)計(jì)這兩種閥門(mén)，結(jié)果證明這種閥門(mén)理論上可行，專(zhuān)業(yè)人員若能設(shè)計(jì)出更好的自動(dòng)控制閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)高速公路中分帶輪灌，將顯著增加每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)單元的灌溉長(zhǎng)度，降低水泵功率。在服務(wù)區(qū)、隧道管理站、收費(fèi)站、立交區(qū)域等有條件的區(qū)段，如利用現(xiàn)有電力在主管上增加管道泵，沿途加壓，每個(gè)設(shè)計(jì)單元的控制長(zhǎng)度將大大延長(zhǎng)。

（3）采用地下滴灌更節(jié)水

與地上滴灌相比，地下滴灌更有優(yōu)勢(shì)：節(jié)水效果更加顯著，系統(tǒng)運(yùn)行所需壓力小；所有管網(wǎng)埋在土壤中，環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，人為破壞機(jī)率減少，還可避免日曬、風(fēng)吹、雨淋，降低早晚溫差過(guò)大的危害，延長(zhǎng)老化期，提高系統(tǒng)使用壽命［4］。

2.3.2 完善灌溉技術(shù)提高系統(tǒng)運(yùn)行安全

（1）完善灌溉程序

灌溉系統(tǒng)流量過(guò)程主要分為管道充水期、流量穩(wěn)定期與非灌溉期3個(gè)階段。流量穩(wěn)定期內(nèi)常見(jiàn)的系統(tǒng)破壞主要有主管爆管、支管斷裂、滴灌管破裂、滴頭斷裂，最常見(jiàn)的是管上式滴頭斷裂和滴灌管破裂，常見(jiàn)的漏水形式與相應(yīng)的漏水流量范圍是判斷系統(tǒng)漏水的主要依據(jù)。首部程序設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)流量發(fā)生異常變化加以考慮，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到管道漏水，應(yīng)關(guān)閉電磁閥，發(fā)出報(bào)警信息“系統(tǒng)可能漏水，請(qǐng)檢查某某段管線”［6］。

（2）開(kāi)發(fā)易于觀察的土壤濕度探測(cè)儀器

高速公路有路政和養(yǎng)護(hù)單位，每天會(huì)對(duì)所管轄的路段進(jìn)行巡查。如果在中央分隔帶每隔一定距離，安裝一個(gè)土壤濕度探測(cè)器，每當(dāng)土壤濕度降低需要灌溉時(shí)，土壤溫度探測(cè)儀顯示應(yīng)有顯著變化，如產(chǎn)生閃爍燈光、或變色等，便于及時(shí)觀察，開(kāi)啟灌溉系統(tǒng)。如果灌溉完畢，仍有地段土壤缺水，就預(yù)示灌溉系統(tǒng)有灌水器堵塞，需要檢修，這樣就可提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

2.3.3 重視滴灌技術(shù)服務(wù)和培訓(xùn)，制定合理灌溉制度

滴灌必須配以先進(jìn)的灌水技術(shù)才能發(fā)揮其優(yōu)越性。灌水技術(shù)主要是指合理的灌水制度，包括不同作物、不同生育期的灌水起始點(diǎn)、灌水上限、灌水定額、灌水時(shí)間、灌水次數(shù)等的確定。因此工程建成后，設(shè)計(jì)單位、施工單位及技術(shù)服務(wù)部門(mén)要負(fù)責(zé)運(yùn)行一個(gè)時(shí)期，不應(yīng)少于一年，且在運(yùn)行期間，注意觀察工程系統(tǒng)運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)計(jì)中確定的灌溉制度是否符合實(shí)際，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行是否正常且滿足設(shè)計(jì)要求，工程設(shè)計(jì)與建設(shè)是否存在缺陷和不足，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和缺陷及時(shí)排除和完善。同時(shí)對(duì)業(yè)主單位滴落管理人員進(jìn)行必要的技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，制定管理制度和運(yùn)行操作規(guī)程。待工程運(yùn)行切實(shí)正常，用戶熟練掌握操作規(guī)程后，才能交付用戶管理使用［4］。

2.3.4 重視滴灌過(guò)濾和施肥 滴灌灌溉水進(jìn)入管網(wǎng)之前必須進(jìn)行嚴(yán)格凈化，這是保證滴灌灌水器正常工作的前提，過(guò)濾這一環(huán)節(jié)絕不能簡(jiǎn)化。通過(guò)滴灌施肥，對(duì)于提高肥料利用率、減少肥料淋溶和對(duì)環(huán)境的污染，提高產(chǎn)品品質(zhì)和滴灌效益等具有顯著效果。設(shè)計(jì)安裝滴灌系統(tǒng)時(shí)，必須把滴灌和施肥同時(shí)考慮，配備施肥裝置。目前市場(chǎng)應(yīng)用于農(nóng)作物的肥料多為固體，主要有尿素、磷酸二氫銨等，滴灌系統(tǒng)施放非常困難，尤其是磷酸二氫銨根本就無(wú)法施用，應(yīng)研制和應(yīng)用適宜滴灌系統(tǒng)使用的液態(tài)肥料和溶于水的肥料［2］。

滴灌技術(shù)已在許多地方高速公路和城市道路中分帶小范圍應(yīng)用，實(shí)踐證明經(jīng)濟(jì)、安全、節(jié)水、節(jié)能，特別在西北干旱地區(qū)，是保證中央分隔帶植物成活的經(jīng)濟(jì)有效途徑。但要使這一技術(shù)能夠在高速公路上普及推廣，直接套用農(nóng)業(yè)滴灌現(xiàn)成技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需針對(duì)高速公路實(shí)際情況，從設(shè)計(jì)、材料、設(shè)備、監(jiān)測(cè)等全面考慮，以推動(dòng)滴灌技術(shù)在高速公路綠化上的廣泛應(yīng)用。

［1］ 吳文勇，郝仲勇，劉洪祿，等.高速公路綠化帶灌溉系統(tǒng)建設(shè)工藝與效益分析［J］.節(jié)水灌溉，2005（3）：15－17.

［2］ 陳軍.滴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及存在問(wèn)題的分析［J］.中國(guó)水運(yùn)，2008（6）：79.

［3］ 楚艷玲，阿依加馬力？吾守爾，米克熱古力？吾買(mǎi)爾.檜柏在庫(kù)爾勒地區(qū)造型修剪生長(zhǎng)性狀表現(xiàn)研究［J］.中國(guó)園藝文摘，2010（9）：41.

［4］ 董文淵.石中高速公路南段中分帶綠化工程應(yīng)用滴灌技術(shù)研究初探［J］.遼寧交通科技，2010（11）：75－77.

［5］ 葉祥年，殷慶德，李芳.滴灌技術(shù)在武威市推廣應(yīng)用中存在的問(wèn)題及對(duì)策建議［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2010（4）：43.

［6］ 吳文勇，鄭文剛，郝仲勇，等.高速公路綠化隔離帶節(jié)水灌溉系統(tǒng)漏水故障診斷模型研究［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2004（6）：75－77.