如何做好立體綠化灌溉系統(tǒng)（上）

2020/6/3 11:44:23

俗語(yǔ)說(shuō)活不活在于水，長(zhǎng)不長(zhǎng)在于肥可見(jiàn)水肥對(duì)植物生存和生長(zhǎng)的重要性，而立體綠化作為特定形式的特殊綠化對(duì)水的管理顯得更為重要。目前較常運(yùn)用在立體綠化項(xiàng)目上的澆灌技術(shù)就是滴灌和微噴，統(tǒng)稱為噴滴灌技術(shù)。其共同特點(diǎn)是將有壓的水源通過(guò)管網(wǎng)傳輸，同時(shí)通過(guò)施肥泵將溶于水的礦物營(yíng)養(yǎng)或農(nóng)藥添加到澆灌水里，最后流經(jīng)灌水器輸送到植物根系及附近土壤，并完成澆灌。
立體綠化灌溉系統(tǒng)的組成
與農(nóng)業(yè)灌溉一樣，立體綠化的噴滴灌系統(tǒng)也是由水源、首部、管網(wǎng)、灌水器四個(gè)部分組成。針對(duì)特定項(xiàng)目每個(gè)組成部分都可以分為簡(jiǎn)單或復(fù)雜的配置，實(shí)際運(yùn)用中一般根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模大小和現(xiàn)場(chǎng)水源、環(huán)境條件對(duì)灌溉方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和材料合理選擇。
1.水源：水的來(lái)源通常有市政水、河水、雨水、中水回用等類型。
中小型立體綠化項(xiàng)目?jī)?yōu)先選擇市政自來(lái)水供水，大型項(xiàng)目可以考慮雨水的循環(huán)利用。市政自來(lái)水作為水源時(shí)要重點(diǎn)考察水源的進(jìn)口管徑和管道水壓力。沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的河水、塘水需要考慮水源的水質(zhì)情況，循環(huán)使用的水源要重點(diǎn)考慮過(guò)濾和凈化，水箱循環(huán)供水還要通過(guò)用水量推算計(jì)算水箱容量大小。
2.首部：包括動(dòng)力系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
動(dòng)力系統(tǒng)的選擇一般根據(jù)既有水源位置和需求情況，選擇不同類型的水泵，如潛水泵、離心泵、增壓泵等，通過(guò)水泵對(duì)出水口的壓力進(jìn)行調(diào)整，使壓力達(dá)到設(shè)計(jì)需要。河水、塘水、水箱水等無(wú)壓水源需要通過(guò)計(jì)算來(lái)選擇合理?yè)P(yáng)程和流量的水泵；有一定壓力但是壓力不穩(wěn)定或過(guò)低不能滿足管道供水的工作壓力，需要在管道上安裝增壓泵進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)踐中，根據(jù)規(guī)模大小，往往是通過(guò)選擇不同型號(hào)的變頻水泵來(lái)均衡穩(wěn)定供水水壓。
過(guò)濾系統(tǒng)是保障灌水器能否正常工作、長(zhǎng)久工作、穩(wěn)定工作的關(guān)鍵之一。選擇過(guò)濾器一般要根據(jù)水源的水質(zhì)條件，河水、水塘水一般要選用砂石過(guò)濾器，過(guò)濾水中的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)污物、懸浮的藻類等，并配有自動(dòng)沖洗和防堵功能。市政自來(lái)水水源采用120目以上的碟片或網(wǎng)式過(guò)濾器，就能基本滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。定期檢查和清洗是過(guò)濾系統(tǒng)維護(hù)的基本要求。
自動(dòng)注入化肥和農(nóng)藥的藥肥系統(tǒng)裝置在農(nóng)業(yè)灌溉上有很多類型，包括壓差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵等。在立體綠化上采用最多的是水動(dòng)力等比例加藥施肥泵，通常是串聯(lián)在水流管路上，當(dāng)水流流動(dòng)時(shí)，已溶于水中的農(nóng)藥和肥料在水動(dòng)力的作用下，根據(jù)設(shè)定比例源源不斷加入到灌溉水中，并通過(guò)水流流淌到植物根部。需要注意的是施肥器要安裝于過(guò)濾器前端，以防末溶解或結(jié)晶的顆粒堵塞灌水器。
控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)灌溉系統(tǒng)的大腦部分，硬件部分由控制器、水力閥和各類傳感器組成，軟件部分有不同層級(jí)的智慧處理系統(tǒng)�？刂破鞣譃楸镜乜刂疲ㄓ芯�或藍(lán)牙）和遠(yuǎn)程控制（WiFi或物聯(lián)網(wǎng)）。小型或澆灌簡(jiǎn)單項(xiàng)目可采用本地控制系統(tǒng)，大型和灌溉復(fù)雜的項(xiàng)目建議選擇具有設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制、信息存儲(chǔ)查詢和異常預(yù)警反饋功能的控制設(shè)備和云平臺(tái)系統(tǒng)。近年，隨科研技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)也開始出現(xiàn)小型的灌溉監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，大力推廣該類設(shè)備可大大節(jié)約養(yǎng)護(hù)監(jiān)管人工、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提高立體綠化項(xiàng)目的持續(xù)性。
壓力調(diào)節(jié)一般通過(guò)在管網(wǎng)上添加附件來(lái)實(shí)現(xiàn)，常見(jiàn)的調(diào)壓設(shè)備有壓力調(diào)節(jié)罐、直動(dòng)式調(diào)壓閥、組合式排氣閥、安全閥等。通過(guò)這些設(shè)備對(duì)管道里的水流壓力和氣體進(jìn)行管理，給管網(wǎng)提供穩(wěn)定的壓力和高效率的持續(xù)水流。
3.管網(wǎng)：一般由各級(jí)輸配送水的管道和管網(wǎng)保護(hù)的設(shè)備組成。
管網(wǎng)是立體綠化灌溉系統(tǒng)的基本組成部分，它連接控制首部和灌水器出水口，并將通過(guò)首部的有壓灌溉水流輸送并分配到每一個(gè)灌水器，最后流到植物的根部土壤。灌溉管網(wǎng)猶如我們身體內(nèi)的血管系統(tǒng)，需要層層分級(jí)，沒(méi)有盲區(qū)，不然就會(huì)出現(xiàn)組織壞死。實(shí)踐項(xiàng)目中通常需要進(jìn)行科學(xué)分區(qū)，合理布設(shè)管網(wǎng)。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、澆灌面積來(lái)選擇布設(shè)枝杈型、閉環(huán)型或混合型的管網(wǎng)排列。管網(wǎng)布設(shè)應(yīng)考慮到的因素有：管材的選擇（管徑大小和耐壓強(qiáng)度）、管網(wǎng)的排列方向、接頭的連接方式和安全等級(jí)。
管網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定和管網(wǎng)上安裝的保護(hù)設(shè)備密不可分，我們應(yīng)該熟悉減壓閥、持壓閥、進(jìn)排氣閥、止回閥、泄水閥等各類管道保護(hù)性設(shè)備的功能和使用方法，合理的安裝和維護(hù)各類保護(hù)閥門，可以極大提高管道系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
4.灌水器：滴頭和微噴頭。
水由毛管流進(jìn)灌水器，灌水器將灌溉水流在一定的工作壓力下以一個(gè)恒定的流量滴出或噴霧，在土壤中以非飽和流的形式在滴頭或微噴頭覆蓋的下方向四周擴(kuò)散，濕潤(rùn)基質(zhì)或土壤，最終完成澆灌。當(dāng)前市場(chǎng)上有各種功能和型號(hào)的灌水器，從壓力控制方面分為壓力補(bǔ)償?shù)晤^（微噴頭）、非壓力補(bǔ)償?shù)晤^（微噴頭），從流量值分為1升、2升、4升……數(shù)10升不等。選擇適宜的灌水器要考慮到土壤基質(zhì)、植物類型、環(huán)境、氣候等諸多綜合因素，是灌溉設(shè)計(jì)成功與否的重要部分。
需要注意的是用于立體綠化的灌水器出水水流不宜太大，避免形成基質(zhì)或土壤表面的徑流而使基質(zhì)和養(yǎng)分流失；水質(zhì)達(dá)到微滴灌要求，防止雜質(zhì)堵塞灌水器，有條件可采用每次排空和沖洗的技術(shù)措施；防止滴灌滴頭后面的出水引流毛管脫落，水流無(wú)法到達(dá)指定位置。
立體綠化灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
立體綠化灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是項(xiàng)目施工的基礎(chǔ)，科學(xué)的設(shè)計(jì)是保障系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的前提。日常我們看到很多項(xiàng)目的頂部或高處植物無(wú)水枯死，而下部植物水多淹死，很大原因就是前期設(shè)計(jì)不合理。一般來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)可分為以下四個(gè)步驟：第一步：選擇灌水器的類型（滴頭、噴頭）、型號(hào)（流量、壓力）和確定分布密度，并計(jì)算澆灌所需要的總流量和最小水壓。
灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流量或分區(qū)流量的計(jì)算方法：Q=Nqp/G，式中Q=滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（立方米/小時(shí));qp=設(shè)計(jì)工作壓力下的滴頭出水量（立方米/小時(shí)）;N=同時(shí)工作的出水滴頭數(shù)量；G=管道系統(tǒng)水利用系數(shù)，取0.95至0.98。
第二步：分別計(jì)算和選擇主管、支管、毛管的類型（材質(zhì)、承壓力）和管徑（內(nèi)外徑、壁厚），確定管網(wǎng)的排布。
灌溉管網(wǎng)與管網(wǎng)水力的計(jì)算通常以經(jīng)濟(jì)流速下，各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)流量和壓力的計(jì)算為主，常采用管道沿程水頭損失的公式進(jìn)行計(jì)算。其中，沿程水損、管道長(zhǎng)度、流量、管道內(nèi)徑四個(gè)變量，已知其中任意三個(gè)就可以代入算出未知量。
hf=f×LQm/db，式中hf=沿程水頭損失（米）；f=摩阻系數(shù)；L=管長(zhǎng)（米）；Qm=流量（立方米/小時(shí)）;db=管內(nèi)徑（毫米）；m=流量指數(shù)；b=管徑指數(shù)。常用硬塑料管的取值：f=0.948×105，m=1.77，b=4.77。
對(duì)于管道的局部水頭損失，立體綠化項(xiàng)目上一般可以通過(guò)查表獲得各個(gè)設(shè)備的局部水損數(shù)值，也可采用沿程水頭損失的10%至15%進(jìn)行估算。
通過(guò)上述公式或變形公式對(duì)各級(jí)管網(wǎng)的流量和壓力進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)確定選擇管道粗度和管道承壓能力的參數(shù)。計(jì)算沿程和局部壓力損失，得出進(jìn)出口水流壓力大小和管道保護(hù)過(guò)程的相關(guān)計(jì)算。
不同管徑經(jīng)濟(jì)流速下管道允許通過(guò)的最大流量值是計(jì)算項(xiàng)目輪灌分區(qū)的重要依據(jù)。不同管徑管子可通過(guò)的最大流量，需要分別從灌溉系統(tǒng)的不同層級(jí)的主管、支管和毛管分別復(fù)核計(jì)算。如以直徑20毫米、壁厚2毫米的PE管作為安裝4升/小時(shí)滴頭的毛管，首先要確定直徑20PE管在經(jīng)濟(jì)流速下最多可過(guò)流多少水量，能夠安裝多少個(gè)4升/小時(shí)的滴頭。經(jīng)過(guò)計(jì)算：直徑20毫米×壁厚2毫米的PE管，1米/秒的經(jīng)濟(jì)流速下，過(guò)流量為720升，選用2升/小時(shí)的滴頭，就是360個(gè)。如滴頭間距10厘米，PE管長(zhǎng)度就是36米。再用公式計(jì)算36米管長(zhǎng)的壓損為3.5米。如果接的是De32的PPR管，可以計(jì)算一下經(jīng)濟(jì)流速(1.2米/秒)下的流量是2470升，這樣我們就可計(jì)算出同時(shí)給3組直徑20的PE管供水。
第三步：確定澆灌分區(qū)。
根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際綜合因素，如面積大小、高度等確定澆灌分區(qū)，通常同一區(qū)段要求有相對(duì)一致的因子條件。常見(jiàn)影響澆灌分區(qū)的因子有以下方面：
1.可供水源的最大流量和最低壓力；2.實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目總面積澆灌的總計(jì)流量；3.不同植物種類對(duì)水肥需求的頻度要求；
4.垂直立體環(huán)境的高度差；5.立面環(huán)境的朝向，影響水分蒸發(fā)的光照、風(fēng)力等情況。
第四步：設(shè)計(jì)并選擇系統(tǒng)運(yùn)行的保護(hù)設(shè)備。
立體綠化澆灌系統(tǒng)運(yùn)行中能否長(zhǎng)期穩(wěn)定，所涉及的因素很多，如設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理、水流壓力穩(wěn)定情況、核心設(shè)備質(zhì)量狀況、日常維護(hù)是否到位等，其中在整個(gè)灌溉系統(tǒng)中是否配備安裝保護(hù)設(shè)備和保護(hù)設(shè)備是否正常運(yùn)行至關(guān)重要。
常用的保護(hù)設(shè)備有：過(guò)濾器、主管進(jìn)排氣閥、壓力調(diào)節(jié)閥、破真空閥、空氣閥、排（泄）水閥、止回閥等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要充分理解整個(gè)澆灌系統(tǒng)的水流規(guī)律，合理恰當(dāng)?shù)倪x擇和運(yùn)用保護(hù)設(shè)備。如當(dāng)管道過(guò)長(zhǎng)或壓力變化過(guò)大時(shí)，可在適當(dāng)部位設(shè)置節(jié)制閥或壓力調(diào)節(jié)裝置，使輸出壓力滿足滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力的要求；在管道起伏的高處、增壓水泵之后、大流量變化節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生氣泡的位置設(shè)計(jì)安裝組合式排氣裝置，在水流過(guò)程中排除管道內(nèi)的氣體，提高水流效率；在每組管道的末端安裝泄水閥，用于沖洗或排空管網(wǎng)內(nèi)的多余水分等。

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