淺析一種新型灌溉方式高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)的設(shè)想

王宏

摘 要：本文通過分析現(xiàn)階段城市綠化區(qū)域（包括小區(qū)、行道樹、公園）的灌溉方式和降塵方式的缺點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有的成熟技術(shù)，提出了一種新型灌溉方式“高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)”，并簡(jiǎn)單分析了其可行性和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，以及可應(yīng)用的場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞：高空灌溉;霧化噴淋;降塵;灌溉系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：S6-3 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200530054

1 城市綠化區(qū)域灌溉和城市降塵現(xiàn)狀

隨著對(duì)森林城市建設(shè)力度的加大，各城市綠化面積急速增加，灌溉任務(wù)隨之加重。同時(shí)，國(guó)家對(duì)環(huán)保的空前重視，人們對(duì)生活環(huán)境的高要求，也使得各城市在降塵、降霾方面做出了很大的努力。然而，在灌溉和降塵方面還是存在以下問題。

幾乎所有小區(qū)、城市行道樹和公園的綠化灌溉，都是靠人工或自動(dòng)地面灌溉和自然降雨灌溉，水資源僅用于綠化灌溉，不能得到充分的利用。

許多城市均是采用霧炮車降塵，或者灑水車噴灑地面，造成道路擁堵，水資源嚴(yán)重浪費(fèi)，而且降塵效果持續(xù)性短。

城市區(qū)域，夏季溫度高、空氣干燥、容易揚(yáng)塵;冬季氣候寒冷、空氣流動(dòng)性差、霧霾嚴(yán)重。雖然已有部分城市使用降塵路燈，或在路燈上安裝降塵設(shè)備，但是僅用于降塵，比較浪費(fèi)水資源。

雨水資源沒有被儲(chǔ)存收集和再次利用，白白浪費(fèi)。

2 思考

在一些超高層施工中已經(jīng)應(yīng)用自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)降塵智能系統(tǒng)，既保證了混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，降低了現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵高度，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)降溫、消防起到了積極的作用，同時(shí)又美化了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境[1]。而“高壓霧化噴淋系統(tǒng)”也能夠有效地降低粉塵和PM2.5，改善空氣質(zhì)量[2]。根據(jù)這個(gè)思路，有沒有一種灌溉方法，能夠在綠化灌溉的同時(shí)，還能在夏季降溫、降塵，冬季降霾，充分利用水資源，甚至可以將雨水資源收集起來用于灌溉的設(shè)想由此產(chǎn)生。

3 方案設(shè)想

3.1 方案闡述

受已廣泛使用的各種降塵系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的啟發(fā)，本文設(shè)想使用“高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)”來實(shí)現(xiàn)。其過程是：在需要灌溉時(shí)，人工或自動(dòng)啟動(dòng)灌溉系統(tǒng)，讓水從蓄水池通過管道，從一定高度（高度待定），經(jīng)過水泵增壓霧化（甚至可將水電離，吸塵效果更佳）后，通過噴頭或霧炮，形成某種形狀的水霧飄下;水霧能先吸附空中塵土，后落在植被上，清洗植被上的塵土，最后落到地面和土壤中發(fā)揮其灌溉作用。既能降塵、降溫、降霾，還能起到綠化灌溉的作用，使水資源得到了充分利用。而且綠植上塵土減少，也可減少風(fēng)力導(dǎo)致的再次揚(yáng)塵的塵土量。

3.2 原理及設(shè)計(jì)

參考已有的自動(dòng)降塵噴淋及智能聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[3]，本文設(shè)想的“高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)”主要由自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制、蓄水、增壓、運(yùn)輸、噴淋6個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。工作原理如圖1。

3.2.1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

自動(dòng)檢測(cè)空氣中塵土含量、干濕度等值，或者采用定時(shí)的方式，通過分析數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較后，確定是否發(fā)出指令。

3.2.2 控制系統(tǒng)

執(zhí)行啟動(dòng)和關(guān)閉指令，來控制各子系統(tǒng)。

3.2.3 蓄水系統(tǒng)

用于儲(chǔ)存水源，可以收集雨水，對(duì)雨水進(jìn)行過濾處理;也可以電離水，增加降塵效果。

3.2.4 增壓系統(tǒng)

在增壓泵的協(xié)助下，在傳輸或者噴灑過程中給水增壓，使水流按照規(guī)定的路線流動(dòng)、使噴頭產(chǎn)生設(shè)計(jì)所需要的水霧，包括水霧的大小和形狀。

3.2.5 運(yùn)輸系統(tǒng)

通過各種管道運(yùn)輸水流。

3.2.6 噴淋系統(tǒng)

由不同形狀和口徑大小的噴淋噴頭（或霧炮）等構(gòu)成，主要是形成水霧，執(zhí)行噴灑任務(wù)。

4 可應(yīng)用場(chǎng)景簡(jiǎn)述

應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景的需要、資金的情況以及效果要求，選擇全部或者部分系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施，并且各系統(tǒng)采用的部件、材質(zhì)也可以不同。如可以不用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，而采用人工控制的方式執(zhí)行該系統(tǒng)。

4.1 小區(qū)綠化

可以在各棟樓房樓頂建設(shè)此系統(tǒng)，安裝時(shí)所有噴頭方向均朝向小區(qū)內(nèi)綠化帶，也可以在樓與樓之間建立連接桿，將噴頭設(shè)置在連接桿上。這樣在對(duì)小區(qū)綠植進(jìn)行灌溉的同時(shí)，還能降塵、降溫、降霾，形成舒適健康的小氣候環(huán)境。

4.2 公園綠化

按照噴灑面積計(jì)算科學(xué)的距離，在公園內(nèi)借助高大植物或者單獨(dú)建設(shè)噴水桿、噴水塔，采用旋轉(zhuǎn)式噴頭（霧炮），在實(shí)現(xiàn)大面積降塵、降溫、降霾的同時(shí)達(dá)到灌溉的目的。

4.3 行道樹

借助現(xiàn)有的路燈燈桿或者行道樹，設(shè)置合理的霧化噴淋方向、水壓、范圍和距離，減少道路揚(yáng)塵，同時(shí)還可以清洗和灌溉行道樹。

5 技術(shù)、實(shí)施可行性及經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 技術(shù)可行性分析

霧化噴淋降塵原理比較簡(jiǎn)單，且相關(guān)技術(shù)成熟，類似的系統(tǒng)現(xiàn)已在各施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用，也取得了良好的效果，因此本文設(shè)想的“高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)”技術(shù)壁壘較低，技術(shù)上可行。

5.2 實(shí)施可行性分析

在四川雅安市區(qū)公路兩邊，已經(jīng)借助路燈，安裝了類似的系統(tǒng)。但由于噴淋的半徑太小，或是安裝位置原因，或是地方政府目的就僅用此來降塵，所以導(dǎo)致了水在噴淋降塵后，直接落到了地面，不能在降塵后灌溉行道樹，水資源沒有被充分利用。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

安裝此系統(tǒng)需要一定的資金和管理維護(hù)投入，投入的大小根據(jù)規(guī)模大小和難易程度而不同，最終產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也不同。降塵、降溫、降霾的效果也會(huì)受諸多因素影響，如風(fēng)速，水霧化的程度，水壓大小，噴頭口徑的大小，安裝的密度等。李春亮的研究表明供水壓力決定了沉降效率，增大噴嘴口徑在同等水壓的情況下可以提高降塵效率，但耗水量也會(huì)逐步加大;當(dāng)限定耗水量時(shí)，選擇口徑小的噴嘴比選擇口徑大的噴嘴更能夠提高供水壓力，達(dá)到提高降塵效率的目地[4]。根據(jù)宋世飛計(jì)算塔吊噴淋系統(tǒng)噴灑面積的方法，每個(gè)噴頭的噴灑面積S=3.14（h×tanα）2，其中噴頭噴發(fā)出的水滴以錐體的形式灑落于地面，錐體中心線與地面的夾角稱作霧化角，用α表示，噴頭高度用h表示[5]，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需求確定安裝密度。

雖然經(jīng)濟(jì)效益難以進(jìn)行模型化并測(cè)算，但應(yīng)用此系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益很明顯。水是不可再生資源，此項(xiàng)舉措能充分利用雨水資源;高壓霧化水從高空飄下，能先降塵、降霾，清洗植物上的灰塵防止再次揚(yáng)塵，最后落到地面灌溉植被，這樣能充分地利用水資源;降塵、降霾、夏季降溫對(duì)小氣候的形成、人居環(huán)境的改善和人類健康產(chǎn)生了效益，這是無法用簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)效益來衡量的。

6 結(jié)論

通過上述分析，本系統(tǒng)在現(xiàn)有的技術(shù)條件下是能夠順利實(shí)現(xiàn)的。實(shí)施后，效果也是毋庸置疑的。不僅能降塵、降溫、降霾，調(diào)節(jié)空氣干濕度，還能起到灌溉作用。充分地利用了水資源，構(gòu)建了小氣候環(huán)境，使人們的生活環(huán)境更加舒適健康。

本文僅針對(duì)現(xiàn)有的城市綠化灌溉和降塵的現(xiàn)狀，在已有的技術(shù)基礎(chǔ)之上，提出了一種新的、可實(shí)施的灌溉方法，因此還存在以下不足之處。

受試驗(yàn)條件限制，本文沒有通過試驗(yàn)分析，獲取數(shù)據(jù)，明確地提出“高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)”在產(chǎn)生最佳降塵、降溫、降霾、灌溉效果時(shí)，所需要的最佳噴淋高度、水壓和霧化的大小、噴頭形狀和口徑大小、噴頭安裝的密度等因素。

由于此系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益，包括健康效益比較難以測(cè)算，在分析產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，沒有給出一個(gè)具體的效益數(shù)值做參考。

本文并沒有提出此系統(tǒng)在北方冬季使用時(shí)，如何防凍結(jié)。

本文提出的這種“高空霧化噴淋降塵灌溉系統(tǒng)”在小區(qū)綠化和公園綠化中，還沒有實(shí)施的案例。

參考文獻(xiàn)

[1] 樊懷亮，段仕偉，竇天曉，李春霖，杜庚澤.淺析超高層核心筒自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)降塵智能系統(tǒng)的應(yīng)用[J].建筑發(fā)展導(dǎo)向，2018（19）：38-39.

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[5]宋世飛.塔吊噴淋降塵系統(tǒng)在建筑施工中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2017（1）：159-160.

（責(zé)任編輯 賈燦）