茶園排水設計中節能保水管理與控制

李曉鳳

（廊坊職業技術學院城建工程系，河北廊坊 065000）

1 茶園排水設計現狀

1.1 茶園地表排水設計

現階段茶園地表排水設計主要以蓄水排水一體化的機械設備為主，以自然環境融入茶園排水設計的土地物質形態為輔。茶園地表排水設備單一，并大體分為兩類。一類是預防型的排水設施。在茶園入口處設置活動排水口，在雨量和水流量較多時，以活口開或閉的形式，直接阻止水流進入茶園，以降低茶園的地面積水度，防止其他類型的水源進入。二是灌溉型的地表排水設施。此設備將附近河流或蓄水口與茶園入口相連，并且蓄水口、茶園和排水池這三者的地理位置由高到低依次排列。因此，降雨量大的季節，水流可以直接從傾斜式的地表下滑進入排水池，排水池便可以通過水源回流的形式補給蓄水池，達到自然補給循環的效果。在未降雨的時段，打開蓄水池或河流與茶園的連接入口，讓水源從高到低依次流過，既節省了水資源，又灌溉了茶園。

1.2 茶園土壤排水設計

茶園土壤排水是比茶園地表排水更難的工程設計。一是土壤浸水度無法勘測；二是在土壤中做排水系統容易影響土壤本身的松弛度。因此，為最大限度地節能保水，茶園土壤灌溉多為滴灌和澆灌。這兩種灌溉方式讓茶園土壤的排水量達到較優值。茶園土壤自身的含水量適中，但由于氣候原因，盆地地區的茶園的空氣濕潤度和聚水量比干燥地區的平原、丘陵等茶園大。過于潮濕的土壤會影響茶葉的發育生長，為合理進行土壤排水管控，又不影響土壤本身，茶園管理者利用線性工程設計方案，在茶園旁按規律埋草種，生長出來的小草能夠吸收土壤多余水分，也不會搶占茶葉所需的土壤養分。

1.3 節能保水管控現狀

茶園的節能保水管控系統工程設計過于老舊，幾乎都是由統一操作間進行人工管控操作。管理員根據茶園蓄水口、積水量及排水池的比例，進行人工調節。因此調節數據并不精確，管控效率也較為低下。在浙江嘉興富源茶田，其節能保水工程管控系統均由人工操作，經常出現失誤，土壤水分潮濕過度導致茶葉質量逐年下滑。其原因是排水系統的設備多為普通的基礎設備，都是全自動化的茶園的排水設施無法最優保水，進面而無法保證茶葉的質量。這種老舊的節能保水設施逐漸被淘汰，工程設計師們已經開始研究制作更加精良的自動化排水系統，能讓茶園在最大限度地排水時進行保水管控，保持土壤水分始終在上下浮動不超過0.012mm的最優指標。

2 茶園節能保水管控存在的問題

2.1 平面排水設施老舊

茶園以前大多的平面排水設備主要針對雨水過多、侵蝕土壤的情況進行傾斜管道式匯水排水。因此排水多為區域大面積排水。這種排水方式對于茶園各個轉角排水的把控不到位，漏掉了許多細節，并且大面積排水的方式容易引起兩個極端，其一是老舊設備的排水方式過于粗糙，排水不凈；其二是設備大面積排水下將導致偶發性功率超額運作，致使排水過凈，茶園自身所需水分大大流失。在并不精良的排水設備下，因為澆灌剩余水量比起過量雨水的平面積水度更低，因此設備無法監測出在漫灌、傾灌等浪費水源的澆灌方式下的多余剩余水量，日積月累下，水源的浪費成為茶園灌溉的主要問題。基于此，茶園排水系統及設備設計應當被更新，對于剩余水量的勘測值需更加精確，從而促進節能保水效益最大化。

2.2 人工管控效率低下

茶園管理者對操作間顯示器顯示的數值進行分析后進行自我調節，由于數值不精確，造成管控效率低下，甚至出現因監測不當造成茶園損壞的情況。一方面，排水系統工程的機器靈敏度在得到指令后到實行指令操作之間有一定程度的緩沖預熱時間，而管理員通過對顯示指標進行分析監測后下達指令的耗損時間更長。短時間內，這種低效率的人工操作不會對茶田造成影響，但日積月累下的“短期錯位”會造成“茶田的疲態土壤狀況”，不利于茶田節能保水的良性發展。另一方面，管理員的八小時輪班工作制，難以保證自身的精神狀態，輪班的夜間管理員大多身體較為疲憊，如遇暴雨侵襲等突發天氣狀況，無法及時監測泄水，對茶園的損害度將無法估量。綜上所述，人工管控的實時效率低下，且無法對各種突發情況做出正確的反映和分析，使現階段的排水設計人工管控系統需更新修繕。

2.3 保水系數無法檢測

在傳統茶園排水工程設計中，只將排水作為設計的主要目標，而忽略“排多少”這個最重要的問題。“排多少”的判定來源于茶園土壤保水值的大小。排水系統應并不只是將茶園多余的、肉眼能夠看見的水直接排走，而是要在精確監測下進行排水管控。因為，第一，肉眼能看見的積水也許是土壤所需水分，由于土壤缺水嚴重，水下浸速度緩慢，才會在地面有積水；第二，茶園無積水時也許并不是缺水，而是土壤水分剛好足夠，土壤已將水分完全吸收。綜上，茶園排水保水工程系統下并無準確的土壤保水檢測系統，導致茶園排水量無法精確。

3 茶園排水設計的優化策略

3.1 梯式茶園排水系統

梯式茶園排水系統是利用自然環境來設計的茶園新型排水方式。一方面，梯式茶園排水系統的應用摒棄了以往用基礎設施建設來進行茶園灌溉和排水的被動性，降低了設備建設和修復的成本，實現“零設備”的自主茶園排水節能生態系統。另一方面，茶葉作為福建、江西等地區特有的產物，多種植在丘陵地區。平面地區的茶田為模擬茶葉根莖水源吸收的特有效果，人們將山地修成梯田，既節省了農耕面積，促進了茶葉分層次的多元發展及各層不沖突的營養吸收，還能夠直接自上而下利用梯田的地理優勢進行茶田排水。在梯田最底部修建蓄水池，雨季或人工灌溉多余的水源，便由梯田直接流入蓄水池中。梯田茶園排水系統的設計不僅能夠節能保水，還可以減少人力資源看管茶園的浪費，提高茶園排水管控的有效性。

3.2 智能節水控制系統

現代工程設計師在主要的基礎建設工程中，增添了電子工程設計理念，將基礎設備與電子網絡互相連接，開發出一體化智能家電系統。將此理念運用在茶園排水工程設計中，不僅能夠節約人力資源，避免人工管控的主觀誤差過大，還能更加精確茶田所需排水、保水的數值，建設高標準的現代化智能茶園。一方面，在茶園排水設計的各個管道設備、監控設備、及出水機械設備上，增加智能監測控制系統，設備能夠通過風向、降雨和積水量自主進行保水排水；另一方面，在茶園排水工程的設備上增加人工遠程監控系統，在設備故障或特殊情況時，能夠人工進行設備調節。在目前部分山區茶園排水設計工程無法進行全自動化智能調節的情況下，可進行半自動化智能管控設備設計，即人工與智能共同操控排水系統，相互彌補自身不足。智能節水控制系統工程將是茶園排水設計工程管理的里程碑式的進步。

3.3 土壤水分監測系統

土壤水分監測系統是基于茶園排水設計中保水環節下的基建工程制造。首先，在土壤中安插各個試點，建立保水基礎工程，監測土壤的保水鎖水程度值及土壤養分值，在土壤和茶葉根莖出現狀況時能夠第一時間進行解決。其次，將保水基礎工程與排水管控系統相聯結。當保水峰值達到最優時，排水系統自動關閉；當保水數值下降，排水系統開啟，之前排出的多余水源回流澆灌，澆灌到一定程度后直接關閉。排水保水一體化的工程建設能夠讓茶田形成自身良性生態循環圈。最后，土壤水分監測管控系統由管理員直接操控，數據生成分析后提交茶學研究機構及工程基建設計部門，通過數據研究解讀，進行茶園排水設計工程的不斷更新發展。

4 結論

采用梯式茶園排水系統、智能節水控制系統及土壤水分監測系統等茶園排水工程設計，茶園的基礎排水設施將更加精確，排水保水效果將更加顯著。智能化工程監測下的自動茶園排水系統，彌補了人工管控的不足，實現了茶園排水工程下保水管理與控制的最優效果。

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