淺析一種新型灌溉方式高空霧化噴淋降塵灌溉系統的設想

王宏

摘 要：本文通過分析現階段城市綠化區域（包括小區、行道樹、公園）的灌溉方式和降塵方式的缺點，結合現有的成熟技術，提出了一種新型灌溉方式“高空霧化噴淋降塵灌溉系統”，并簡單分析了其可行性和產生的經濟效益，以及可應用的場景。

關鍵詞：高空灌溉;霧化噴淋;降塵;灌溉系統

中圖分類號：S6-3 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200530054

1 城市綠化區域灌溉和城市降塵現狀

隨著對森林城市建設力度的加大，各城市綠化面積急速增加，灌溉任務隨之加重。同時，國家對環保的空前重視，人們對生活環境的高要求，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、城市行道樹和公園的綠化灌溉，都是靠人工或自動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，水資源嚴重浪費，而且降塵效果持續性短。

城市區域，夏季溫度高、空氣干燥、容易揚塵;冬季氣候寒冷、空氣流動性差、霧霾嚴重。雖然已有部分城市使用降塵路燈，或在路燈上安裝降塵設備，但是僅用于降塵，比較浪費水資源。

雨水資源沒有被儲存收集和再次利用，白白浪費。

2 思考

在一些超高層施工中已經應用自動噴淋養護降塵智能系統，既保證了混凝土養護質量，降低了現場揚塵高度，對現場降溫、消防起到了積極的作用，同時又美化了現場環境[1]。而“高壓霧化噴淋系統”也能夠有效地降低粉塵和PM2.5，改善空氣質量[2]。根據這個思路，有沒有一種灌溉方法，能夠在綠化灌溉的同時，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想由此產生。

3 方案設想

3.1 方案闡述

受已廣泛使用的各種降塵系統技術應用的啟發，本文設想使用“高空霧化噴淋降塵灌溉系統”來實現。其過程是：在需要灌溉時，人工或自動啟動灌溉系統，讓水從蓄水池通過管道，從一定高度（高度待定），經過水泵增壓霧化（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，也可減少風力導致的再次揚塵的塵土量。

3.2 原理及設計

參考已有的自動降塵噴淋及智能聯動監控系統[3]，本文設想的“高空霧化噴淋降塵灌溉系統”主要由自動監測、控制、蓄水、增壓、運輸、噴淋6個子系統構成。工作原理如圖1。

3.2.1 自動監測系統

自動檢測空氣中塵土含量、干濕度等值，或者采用定時的方式，通過分析數據和設定數值進行比較后，確定是否發出指令。

3.2.2 控制系統

執行啟動和關閉指令，來控制各子系統。

3.2.3 蓄水系統

用于儲存水源，可以收集雨水，對雨水進行過濾處理;也可以電離水，增加降塵效果。

3.2.4 增壓系統

在增壓泵的協助下，在傳輸或者噴灑過程中給水增壓，使水流按照規定的路線流動、使噴頭產生設計所需要的水霧，包括水霧的大小和形狀。

3.2.5 運輸系統

通過各種管道運輸水流。

3.2.6 噴淋系統

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

4 可應用場景簡述

應用時可以根據實際場景的需要、資金的情況以及效果要求，選擇全部或者部分系統進行實施，并且各系統采用的部件、材質也可以不同。如可以不用自動檢測系統，而采用人工控制的方式執行該系統。

4.1 小區綠化

可以在各棟樓房樓頂建設此系統，安裝時所有噴頭方向均朝向小區內綠化帶，也可以在樓與樓之間建立連接桿，將噴頭設置在連接桿上。這樣在對小區綠植進行灌溉的同時，還能降塵、降溫、降霾，形成舒適健康的小氣候環境。

4.2 公園綠化

按照噴灑面積計算科學的距離，在公園內借助高大植物或者單獨建設噴水桿、噴水塔，采用旋轉式噴頭（霧炮），在實現大面積降塵、降溫、降霾的同時達到灌溉的目的。

4.3 行道樹

借助現有的路燈燈桿或者行道樹，設置合理的霧化噴淋方向、水壓、范圍和距離，減少道路揚塵，同時還可以清洗和灌溉行道樹。

5 技術、實施可行性及經濟效益分析

5.1 技術可行性分析

霧化噴淋降塵原理比較簡單，且相關技術成熟，類似的系統現已在各施工現場進行了廣泛的應用，也取得了良好的效果，因此本文設想的“高空霧化噴淋降塵灌溉系統”技術壁壘較低，技術上可行。

5.2 實施可行性分析

在四川雅安市區公路兩邊，已經借助路燈，安裝了類似的系統。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 經濟效益分析

安裝此系統需要一定的資金和管理維護投入，投入的大小根據規模大小和難易程度而不同，最終產生的經濟效益也不同。降塵、降溫、降霾的效果也會受諸多因素影響，如風速，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，但耗水量也會逐步加大;當限定耗水量時，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，達到提高降塵效率的目地[4]。根據宋世飛計算塔吊噴淋系統噴灑面積的方法，每個噴頭的噴灑面積S=3.14（h×tanα）2，其中噴頭噴發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]，實際應用中可以根據需求確定安裝密度。

雖然經濟效益難以進行模型化并測算，但應用此系統產生的經濟效益很明顯。水是不可再生資源，此項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、夏季降溫對小氣候的形成、人居環境的改善和人類健康產生了效益，這是無法用簡單的經濟效益來衡量的。

6 結論

通過上述分析，本系統在現有的技術條件下是能夠順利實現的。實施后，效果也是毋庸置疑的。不僅能降塵、降溫、降霾，調節空氣干濕度，還能起到灌溉作用。充分地利用了水資源，構建了小氣候環境，使人們的生活環境更加舒適健康。

本文僅針對現有的城市綠化灌溉和降塵的現狀，在已有的技術基礎之上，提出了一種新的、可實施的灌溉方法，因此還存在以下不足之處。

受試驗條件限制，本文沒有通過試驗分析，獲取數據，明確地提出“高空霧化噴淋降塵灌溉系統”在產生最佳降塵、降溫、降霾、灌溉效果時，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。

由于此系統帶來的經濟效益，包括健康效益比較難以測算，在分析產生的經濟效益時，沒有給出一個具體的效益數值做參考。

本文并沒有提出此系統在北方冬季使用時，如何防凍結。

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

參考文獻

[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噴淋養護降塵智能系統的應用[J].建筑發展導向，2018（19）：38-39.

[2]王維東.綠色小發明降塵大改觀[J].勞動保護，2018（10）：76-77.

[3]劉波.自動噴淋降塵與智能聯動監控系統分析[J].區域治理，2018（9）：217-224.

[4]李春亮.淺析噴霧降塵的效率[J].內蒙古煤炭經濟，2017（17）：144-145.

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

（責任編輯 賈燦）