滴灌技術在上海申字形高架懸掛綠化工程中的應用

包亦凱 葛皖

摘 要 結合上海申字形高架懸掛綠化整治工程，簡要介紹了滴灌技術在該工程的應用，并進行了滴灌系統設計，管道、滴頭材料的選擇，管網布置等方面進行了研究。

關鍵詞 高架;懸掛綠化;養護;應用

引言

申字形高架是上海重要的交通主動脈。在鋼筋水泥城市之中，隨著城市公共空間的逐步減少，高架等垂直空間上的綠化越來越受到重視。高架綠化是上海這個生態城市對外展示最直接的窗口，可以緩解交通擁堵時的疲勞，同時也可以美化城市，提高城市品質。但隨著時間推移，高架懸掛綠化體因為老化等原因，產生安全隱患，同時也不能滿足城市懸掛綠化的景觀要求標準，急需進行升級改造。本文以申字形高架懸掛綠化整治工程為例，就滴灌技術在高架綠化工程中的應用進行研究設計。

1工程概況

申字形高架由延安路高架、南北高架、滬閔高架、內環高架組成，總長148.44km，本工程分別由高架段63.42km、立交段37.84km及虹橋樞紐節47.18km三部分的高架綠化整治設計，花箱分為外掛式及頂置式兩種，虹橋樞紐節點為花槽式。本次設計為申字形高架懸掛綠化整治工程中滴灌給排水設計[1]。

2高架綠化灌溉方式

常用高架綠化灌溉方式有水車澆灌、噴灌、滴灌。

水車澆灌一般要求深夜高架養護時段進行，水車灌溉范圍難于控制，由于花槽比較狹小，澆灌難于控制，影響橋下車道的車輛。

噴灌是借助水泵和管道系統或利用自然水源的落差，把具有一定壓力的水噴到空中，散成小水滴或形成迷霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。同樣不好控制灌溉范圍，容易造成水資源浪費。

滴灌是按照作物需水要求，通過管道系統與安裝在毛管上的灌水器，將水和作物需要的水分和養分一滴一滴，均勻而又緩慢地滴入作物根區土壤中的灌水方法。滴灌不破壞土壤結構，土壤內部水、肥、氣、熱經常保持適宜于作物。

分析這幾種灌溉方式的優缺點，選擇滴灌作為本次高架綠化的給水方式。

3滴灌技術

3.1 灌溉系統的組成

一個典型的施肥灌溉系統一般由水泵、過濾器、施肥器、管道、排氣閥、控制閥門、控制器和灌水器（噴頭、滴頭）等組成。

（1）水泵。水泵是灌溉系統的心臟，它的作用是從水源取水并加壓，當灌溉水源不能滿足灌溉系統對流量和壓力的要求時，我們就需要泵。對灌溉系統而言，流量和壓力是最重要的兩個參數，任何一個參數不能滿足要求，都將導致灌溉系統的失敗。在綜合系統中，泵在工作時的輸出流量有可能發生比較大的變化，這種變化可能影響泵及灌溉系統的正常工作，在這種情況下，我們需要考慮選擇變頻裝置以實現恒壓供水并節省運行費用（電）。所以選擇合適的泵對系統的穩定運氣起著至關重要的作用。

（2）過濾器。過濾器是用來阻止顆粒物（如懸浮固體顆粒或者類似藻類等的有機體）通過的裝置或者部件。除水源壓力、流量要與系統匹配外，水質也是我們必須要考慮的因素，過濾不好也是導致灌溉工程失敗的重要因素。微灌系統的灌水器流速低、流道復雜，所以微灌系統對過濾要求很高，如果水質不好引起流道堵塞，影響灌溉均勻度或不能出水，并且影響水泵的使用壽命，最終將導致系統癱瘓、無法工作。設計時，應根據過濾要求（主要取決于灌水器的類型，一般來說，滴灌要求120-200目過濾）和水質情況（雜質類型：有機物、微生物、無機物和化學雜質）結合管路流量選擇合適的過濾設備[2]。

（3）管道。輸配水管網的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器，輸配水管網包括干、支管和毛管三級管道。毛管是微灌系統的最末一級管道，其上安裝或連接灌水器。

（4）閥門。閥門是灌溉系統中的開關，是可以用人工或者自動的方式打開，由此引起水流動的控制裝置。自動閥門常稱作電磁閥，也有人稱之為電動閥或者自動閥，所有這些術語意義都相同。灌溉系統中電磁閥一般都是隔膜控制（液壓控制）閥，這種閥通常是關閉的，通過向閥上的電磁線圈施加24V 交流電使其打開。根據用途不同，閥門可以分為主閥、截流閥、隔離閥、安全閥、支管閥、泄水閥等等。閥通常安裝在閥箱中，以利于保護閥并且便于在以后維修查找。

（5）控制器。控制器是灌溉系統的大腦，我們一般所說的灌溉控制器是指時序控制器，即按時間順序進行程序編輯的控制器，它是一個電氣儀表面板，設計用來給控制器上的給定站施加24V 交流電以便按程序規定的時間順序開閉單個或者多個閥。順序和時間設置由系統操作員編程確定。灌溉控制器由220V 交流電源供電，但向端子條輸出的是24V 交流電，于是向閥輸出的也是24V 交流電。

時序控制器目前仍然是灌溉系統中使用最廣泛的自動控制方式。但是，更為先進、精確的中央計算機灌溉控制系統正在蓬勃發展，中央計算機控制系統通常在計算機上運行，中央計算機從專用氣象站、田間衛星控制器或解碼器（類似于時序控制器）和傳感器收集氣象信息、灌溉信息、土壤信息和流量信息等，通過對比過去24 小時內灌區的騰發量及灌水量，結合各分灌區的植物種類分布、地形、土壤成分等數據進行自動分析計算，自動計算當天植物的需水量和每站的灌溉時間、編制當天灌溉程序并將灌溉程序發送到各個田間衛星控制器實施灌溉和施肥。最大程度的排除了人為因素的影響，從而真正實現了智能灌溉、精確灌溉[3]。

（6）灌水器。灌水器是灌溉系統中最末端的設備，它將水按照需要的方式輸送給作物。滴灌指灌水器將水以水滴的形式直接輸送到作物根部，這類灌水器通稱滴頭，它們的共同點是出水量很小、工作壓力比較低。

（7）施肥器。施肥器用來將溶于水的化學藥品以給定的速率噴射到灌溉水中的裝置。施肥灌溉在大面積種植著單一作物的灌溉中相當有效。

（7）附件。除上述設備外，一個完整的灌溉系統可能還需要其他輔助設備，如：壓力表、流量表、真空閥（進、排氣閥）、泄水閥、壓力調節裝置、閥門箱、控制電纜、通信電纜、線接頭及滴頭等等。

3.2 滴灌系統設計

（1）水源。采用市政水口，流量不低于16立方/時。

（2）加壓泵。水泵選擇離心泵，在高架下方綠地內安裝泵房，水泵功率5.5kW，一用一備。

（3）確定灌溉方式及灌水器選型。采用XBT-05-6壓力補償多出口滴頭[4]。

（4）灌溉系統過濾設備。在進入主管前安裝兩套DN50口徑疊片過濾器，過濾精度120目。

（5）控制方式。采用自動控制方式，控制過程無須手動參與，系統配置流量傳感器、土壤水分傳感器、雨量傳感器，并可采用APP遠程控制。

（6）控制電磁閥及閥箱。自動灌溉控制閥采用專用的灌溉電磁閥，并能安裝PRS-D壓力調節器。壓力調節范圍在0.1～0.69Mpa，精確度0.02 MPa上下。

（7）灌溉系統管道系統。輸配水管網的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器，輸配水管網包括干、支管和次管三級管道。管道需用塑料材質，選用PPR給水管[5]。

3.3 滴灌試點段

（1）試點段位置

延安路高架（凱旋路-仙霞路）（910米）。

（2）試點段現場照片

1）控制方式。延安路（凱旋路～仙霞路）段的高架綠化灌溉設計，采用自動滴灌系統，高架兩側各設置輪灌電磁閥12組，共計24組輪灌電磁閥。按照常規程序控制方式，每個輪灌組需要2根通訊線，一共需要鋪設48根通訊線，且48根通訊線均需要從高架上每個電磁閥位置連接到首部控制器位置，通信線路連接較長，日后維護風險較大，建議選用干電池直流控制方式（9V），每個輪灌電磁閥均獨立程序控制，不需要另配AC220V電源，且省去48根通訊線的投資成本，同時有效降低了日后使用的維護風險[6]。

2）系統劃分。滴灌系統方案為兩個獨立的滴灌組，高架兩側各為一個獨立的滴灌組，每一個滴灌組均配置一套獨立的給水增壓系統、首部過濾系統。水源暫定為市政水源，加壓過濾處理后經登高管道進入高架上的灌溉主管系統[7]。

（3） 增壓系統及供水管路

（4）系統配置了過濾系統，本次圖紙已注明包含了反沖洗閥，反沖洗閥是自動運行，反沖洗系統排水就近排入市政排水井。

（5）高架綠化的自動滴灌，采用干電池程序控制器控制，運行的時間根據植物生長的需水需求設置，設置的工作時間首先確保植物生長的需水量，同時避免過度滴灌造成水的浪費及外流。在試運行期間，管理人員就滴灌的時間及效果進行觀察試驗，確保合理利用好自動滴灌系統[8]。

4結束語

滴灌技術是目前最先進的節水灌溉技術之一，在高架懸掛綠化中采用滴灌技術，可以較好地解決高架綠化工程中的灌溉問題，這種技術相比其他灌溉方式具有安全，經濟、高效、自動化，對高架交通影響最小等優點，是值得推廣的高架綠化灌溉技術。

參考文獻

[1] 李彧.滴灌技術及其在高速公路上的應用[J].公路，2000（4）：53-56.

[2] 陳金.城市高架橋綠化滴灌系統設計相關問題探討[J].福建建筑，2018（4）：108-110.

[3] 劉潔，錢樺，胡衛軍.從杭州中河上塘高架橋面綠化看節約型園林建設[J].園林，2015（1）：36-40.

[4] 李艷杰.幾種滴灌節水技術的比較[J].現代農業，2018（10）：25.

[5] 程瑞，方稻.城市高架橋綠化自動滴灌系統設計探討[J].建材與裝飾，2020（9）：59-60.

[6] 陳金.城市高架橋綠化滴灌系統設計相關問題探討[J].福建建筑，2018（4）：108-110.

[7] 王瑛.城市道路綠化帶滴灌技術應用[J].甘肅農業大學學報，2000（2）：202-205.

[8] 陳麗昀，賈茸，張建華.淺析內環高架道路園林植物應用現狀[J].甘肅農業大學學報，2011（19）：70-73.