道路綠化帶自動(dòng)測(cè)控噴灌技術(shù)

劉媛

【摘要】在鐵路、公路邊綠化帶植被養(yǎng)護(hù)中，針對(duì)人工養(yǎng)護(hù)浪費(fèi)水、用工多、效果差、植物成活率低等問(wèn)題，開(kāi)展了道路綠化帶養(yǎng)護(hù)自動(dòng)測(cè)控噴灌技術(shù)的研究，采用濕度檢測(cè)器檢測(cè)空氣和土壤的濕度、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判斷計(jì)算植被需水量、控制系統(tǒng)自動(dòng)控制噴灌時(shí)間和用水量的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了道路綠化帶自動(dòng)測(cè)控噴灌，效果良好，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】路基; 邊坡; 綠化; 植被; 養(yǎng)護(hù); 數(shù)據(jù)處理; 自動(dòng)檢測(cè)控制; 自動(dòng)噴灌

【中國(guó)分類號(hào)】U418.9【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

高速鐵路、公路施工完成后，為提升線路的品質(zhì)、修復(fù)環(huán)境、防沙固土、保護(hù)路基，需要對(duì)路邊進(jìn)行綠化，但在寒溫帶半干旱地區(qū)，存在新移植苗木生長(zhǎng)較弱，綠化養(yǎng)護(hù)用水量大、用工多、養(yǎng)護(hù)效果差、綠化植物成活率低等問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與實(shí)際結(jié)合，采用濕度檢測(cè)器檢測(cè)空氣和土壤的濕度、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判斷計(jì)算植被需水量、控制系統(tǒng)自動(dòng)控制噴灌時(shí)間和用水量的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了道路綠化帶自動(dòng)測(cè)控噴灌養(yǎng)護(hù)，有效解決了綠植養(yǎng)護(hù)中存在的問(wèn)題，效果良好。

1 自動(dòng)測(cè)控噴灌工藝原理

自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)由檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)四部分組成。檢測(cè)系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)土壤和空氣的濕度以及水分進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸器將檢測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定是否需要進(jìn)行噴淋灌溉，同時(shí)通過(guò)觸摸顯示屏將控制過(guò)程和結(jié)果顯示于屏幕上，方便人工檢測(cè)，若濕度達(dá)到啟動(dòng)噴淋條件自動(dòng)啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)。具體工藝原理如圖1所示。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

工藝流程如圖2所示。

操作要點(diǎn)如下。

2.1 施工準(zhǔn)備

（1）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好蓄水桶、過(guò)濾器、水泵、輸水管、電磁閥門(mén)、噴淋頭、土壤濕度感應(yīng)器等。

（2）對(duì)施工人員進(jìn)行交底及培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后上崗。

（3）在苗木種植前應(yīng)將遮陽(yáng)棚搭設(shè)完成。

2.2 用水量計(jì)算

根據(jù)綠化的長(zhǎng)度、面積及使用的噴頭的參數(shù)，計(jì)算噴頭數(shù)控，保證灌溉全覆蓋。

（1）噴頭數(shù)量=邊坡長(zhǎng)度÷噴頭間距×邊坡平均斜長(zhǎng)÷噴頭間距=路基長(zhǎng)度×2/噴頭間距×邊坡面積÷邊坡長(zhǎng)度÷噴頭間距

（2）每次最大灌溉量=噴頭數(shù)量×最大出水流量×每次灌溉時(shí)間

2.3 蓄水桶布置

若受場(chǎng)地條件限制，可選用水桶存水，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果的每次最大灌溉量，配置相應(yīng)的蓄水桶。路基正線需車輛通行，管線不能穿越，因此將水桶放置在邊坡正線兩側(cè)不易碰撞且交通便利的路基兩側(cè)側(cè)溝平臺(tái)上，左、右兩側(cè)平均分布，形成2套獨(dú)立的灌溉系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)各自邊坡的供水。

2.4 水泵選擇與安裝

通過(guò)計(jì)算得知的每次最大灌溉量，分別在兩側(cè)配置相應(yīng)的水泵，需同時(shí)滿足灌水量和灌溉壓力的需要。安裝時(shí)，將水泵一端與水桶采用螺紋接頭連接牢固，另外一端與主管網(wǎng)系統(tǒng)連接牢固。

2.5 過(guò)濾系統(tǒng)安裝

本灌溉系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)微噴頭灌水設(shè)備，對(duì)水質(zhì)要求較高，因而在首部設(shè)計(jì)采用了疊片式過(guò)濾器。優(yōu)質(zhì)的過(guò)濾設(shè)備才能夠保證系統(tǒng)的長(zhǎng)久穩(wěn)定運(yùn)行，因而過(guò)濾器設(shè)備的重要性在這里就顯得十分重要。疊片式過(guò)濾器，采用疊片式過(guò)濾器，過(guò)濾器內(nèi)部由一個(gè)個(gè)過(guò)濾盤(pán)片組成過(guò)濾濾芯，過(guò)濾級(jí)別可達(dá)120目，有效去除水中含有的沙子等無(wú)機(jī)物，過(guò)濾精度高達(dá)120 μm，而灌水設(shè)備的出水口徑在0.5 mm左右，基本上可以杜絕堵塞情況的發(fā)生，保證灌水終端設(shè)備的連續(xù)與正常使用。

2.6 管網(wǎng)系統(tǒng)安裝

主管網(wǎng)系統(tǒng)采用符合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)通用型與厚壁的U-PVC管，直徑80 mm，壁厚3 mm，耐壓級(jí)別不低于1.0 MPa。從水泵出來(lái)到各個(gè)閥的為主干管，主干管沿線路路基坡腳側(cè)溝平臺(tái)布設(shè)，盡量減少穿越路基面，如果必須穿越路基面時(shí)，穿越路面部分外面采用大2#的鍍鋅管作為套管進(jìn)行保護(hù)。

2.7 噴頭安裝

根據(jù)植株苗木的高度，將噴頭安裝到苗木上方20 cm左右，確保噴頭在充分給綠化植株充分供水，保證澆灌的效果。微噴頭需要安裝在專用的PE軟管上，用專用打孔器，在PE管上打孔后，將連接微噴的毛管通過(guò)倒鉤接頭壓入PE管，PE管同U-PVC支管網(wǎng)間采用專用的螺紋接頭連接。微噴使用25 mmPE管作為微噴支管。PE支管鋪設(shè)在種植層表面，毛管自PE上引出沿苗木安裝地插微噴頭，噴頭沿直線安裝，可以充分保證安裝微噴頭的穩(wěn)定并使之成一直線，在保證灌水的同時(shí)，不影響園中的參觀的景觀效果。

2.8 電磁閥門(mén)安裝

噴頭安裝的同時(shí)，在每個(gè)噴頭上安裝電磁閥門(mén)，用于控制噴淋頭。噴淋頭上還應(yīng)安裝壓力傳感器，壓力傳感器與定位報(bào)警系統(tǒng)直接連接通過(guò)噴淋頭水壓的變化來(lái)判斷是否有故障，并且通過(guò)故障定位報(bào)警器將位置參數(shù)和故障壓力發(fā)回處理器，方便進(jìn)行精確定位維修。

2.9 濕度檢測(cè)器

在每個(gè)噴頭處埋設(shè)1個(gè)土壤濕度檢測(cè)器，埋入深度為15 cm，在正上方裝置一個(gè)空氣濕度檢測(cè)器，用于檢測(cè)土壤濕度和空氣濕度;路基噴淋養(yǎng)護(hù)區(qū)域內(nèi)全覆蓋WLAN局域網(wǎng)，用于接收與傳輸數(shù)據(jù)。

2.10 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

在適宜的位置安放集裝箱，集裝箱內(nèi)安裝數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由智能處理中心和人機(jī)交換系統(tǒng)組成，智能處理中心和人機(jī)交換系統(tǒng)之間采用觸摸顯示屏連接，人機(jī)交換系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳入到觸摸顯示屏內(nèi)，在數(shù)據(jù)顯示屏內(nèi)輸入適合于灌木生長(zhǎng)的濕度參數(shù)，智能控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、識(shí)別、處理后，發(fā)出信號(hào)，控制電磁閥門(mén)，同時(shí)起到控制噴頭的作用。

2.11 噴淋灌溉

一般情況下噴灌系統(tǒng)會(huì)根據(jù)濕度檢測(cè)情況自動(dòng)噴灌，但應(yīng)注意植物種后當(dāng)日第一次澆水要澆透，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r及時(shí)補(bǔ)水;夏日中午，即使自動(dòng)測(cè)控需要噴水，也要避免高溫噴灌，因土壤溫度驟降，造成根部吸水困難，引起生理干旱，甚至?xí)霈F(xiàn)萎蔫壞死。

當(dāng)土壤含水量不能滿足苗木根系的吸收量時(shí)，在土壤里部分的水量消耗過(guò)大的情況下，應(yīng)及時(shí)對(duì)苗木進(jìn)行澆灌補(bǔ)水。灌溉時(shí)必須根據(jù)苗木生長(zhǎng)的需要，因苗、因地、因時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行控制，達(dá)到最佳灌溉效果。

3 設(shè)備與材料

（1）主要設(shè)備（邊坡面積7 000 m2）如表1所示。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法

4.1.1 管網(wǎng)系統(tǒng)

（1）管網(wǎng)系統(tǒng)安裝完成后，檢查管網(wǎng)的密封性，不允許出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

（2）連接好試壓裝置后向管內(nèi)灌水緩慢升壓，觀察各接口是否滲漏。

4.1.2 濕度檢測(cè)器

（1）濕度檢測(cè)器的準(zhǔn)確程度、靈敏度滿足要求。

（2）通過(guò)觸摸顯示屏輸入適合于本苗、本地、當(dāng)時(shí)生長(zhǎng)的濕度參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)觀察噴頭是否噴淋，通過(guò)噴頭噴淋情況與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的土壤濕度作對(duì)比，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而檢查濕度檢測(cè)器的準(zhǔn)確程度，如果偏差較大應(yīng)返廠校正或更換。

4.1.3 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

（1）局域網(wǎng)覆蓋程度應(yīng)全面覆蓋，數(shù)據(jù)傳送器、數(shù)據(jù)接收器、控制電腦等硬件連接應(yīng)良好。

（2）通過(guò)終端檢測(cè)軟件檢查灌溉范圍內(nèi)局域網(wǎng)覆蓋情況，如果不能全面覆蓋，應(yīng)及時(shí)處理，保證信號(hào)傳輸順暢?，F(xiàn)場(chǎng)觀察每個(gè)噴頭噴淋情況，如果有噴頭不能正常噴淋，加大濕

度參數(shù)，再次檢查噴淋情況，以此類推，重復(fù)試驗(yàn)后，仍不能正常噴淋，檢查電磁閥門(mén)的連接或質(zhì)量情況。

4.2 質(zhì)量控制

水源中禁止出現(xiàn)粒徑過(guò)大的砂子、水草等雜物防止損壞水泵、濾水器;管網(wǎng)系統(tǒng)材料質(zhì)量需符合GB/T13663-2000《給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和GB/T17219-1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》衛(wèi)生要求;噴灌養(yǎng)護(hù)的同時(shí)需根據(jù)季節(jié)性搭設(shè)遮陽(yáng)棚和防寒棚配合養(yǎng)護(hù)苗木;噴灌養(yǎng)護(hù)時(shí)間以邊坡綠化植物成活率達(dá)到TB 10751-2018《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求后方可拆除整套系統(tǒng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)提前將噴灌區(qū)域的土壤含水量和空氣含水量的臨界值輸入自動(dòng)測(cè)控噴灌控制系統(tǒng)，處理系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否啟動(dòng)噴淋灌溉，自動(dòng)檢測(cè)土壤含水率和環(huán)境空氣濕度，根據(jù)土壤含水率和濕度判斷植被的需水量，控制系統(tǒng)自動(dòng)控制噴淋灌溉時(shí)間和用水量。自動(dòng)測(cè)控噴灌控制系統(tǒng)安裝維修簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量好，植被成活率高，節(jié)約勞動(dòng)力和用水用電量。該技術(shù)適用于鐵路、公路綠化帶灌溉養(yǎng)護(hù)，而且還可以作為混凝土的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，并在鐵路、公路中成功應(yīng)用，效果良好，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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