2020年06月03日
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如何做好立體綠化灌溉系統(上)

2020-06-03 09:57:15|來源:花卉報|作者:吳錦華

摘要:俗語說“活不活在于水,長不長在于肥”可見水肥對植物生存和生長的重要性,而立體綠化作為特定形式的特殊綠化對水的管理顯得更為重要。


  俗語說“活不活在于水,長不長在于肥”可見水肥對植物生存和生長的重要性,而立體綠化作為特定形式的特殊綠化對水的管理顯得更為重要。目前較常運用在立體綠化項目上的澆灌技術就是滴灌和微噴,統稱為噴滴灌技術。其共同特點是將有壓的水源通過管網傳輸,同時通過施肥泵將溶于水的礦物營養或農藥添加到澆灌水里,最后流經灌水器輸送到植物根系及附近土壤,并完成澆灌。
 
立體綠化灌溉系統的組成

  與農業灌溉一樣,立體綠化的噴滴灌系統也是由水源、首部、管網、灌水器四個部分組成。針對特定項目每個組成部分都可以分為簡單或復雜的配置,實際運用中一般根據項目規模大小和現場水源、環境條件對灌溉方案進行科學設計和材料合理選擇。
  1.水源:水的來源通常有市政水、河水、雨水、中水回用等類型。
  中小型立體綠化項目優先選擇市政自來水供水,大型項目可以考慮雨水的循環利用。市政自來水作為水源時要重點考察水源的進口管徑和管道水壓力。沒有經過處理的河水、塘水需要考慮水源的水質情況,循環使用的水源要重點考慮過濾和凈化,水箱循環供水還要通過用水量推算計算水箱容量大小。
  2.首部:包括動力系統、過濾系統、施肥系統、控制系統和壓力調節系統。
  動力系統的選擇一般根據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,通過水泵對出水口的壓力進行調整,使壓力達到設計需要。河水、塘水、水箱水等無壓水源需要通過計算來選擇合理揚程和流量的水泵;有一定壓力但是壓力不穩定或過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行調節。實踐中,根據規模大小,往往是通過選擇不同型號的變頻水泵來均衡穩定供水水壓。
  過濾系統是保障灌水器能否正常工作、長久工作、穩定工作的關鍵之一。選擇過濾器一般要根據水源的水質條件,河水、水塘水一般要選用砂石過濾器,過濾水中的各種有機或無機污物、懸浮的藻類等,并配有自動沖洗和防堵功能。市政自來水水源采用120目以上的碟片或網式過濾器,就能基本滿足系統運行要求。定期檢查和清洗是過濾系統維護的基本要求。
  自動注入化肥和農藥的藥肥系統裝置在農業灌溉上有很多類型,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力等比例加藥施肥泵,通常是串聯在水流管路上,當水流流動時,已溶于水中的農藥和肥料在水動力的作用下,根據設定比例源源不斷加入到灌溉水中,并通過水流流淌到植物根部。需要注意的是施肥器要安裝于過濾器前端,以防末溶解或結晶的顆粒堵塞灌水器。
  控制與監測系統是整個灌溉系統的大腦部分,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的智慧處理系統??刂破鞣譃楸镜乜刂疲ㄓ芯€或藍牙)和遠程控制(WiFi或物聯網)。小型或澆灌簡單項目可采用本地控制系統,大型和灌溉復雜的項目建議選擇具有設備實時監測控制、信息存儲查詢和異常預警反饋功能的控制設備和云平臺系統。近年,隨科研技術的發展,市場也開始出現小型的灌溉監測和控制設備,具有設備簡單,價格便宜,安裝方便的優點,大力推廣該類設備可大大節約養護監管人工、及時發現問題、提高立體綠化項目的持續性。
  壓力調節一般通過在管網上添加附件來實現,常見的調壓設備有壓力調節罐、直動式調壓閥、組合式排氣閥、安全閥等。通過這些設備對管道里的水流壓力和氣體進行管理,給管網提供穩定的壓力和高效率的持續水流。
  3.管網:一般由各級輸配送水的管道和管網保護的設備組成。
  管網是立體綠化灌溉系統的基本組成部分,它連接控制首部和灌水器出水口,并將通過首部的有壓灌溉水流輸送并分配到每一個灌水器,最后流到植物的根部土壤。灌溉管網猶如我們身體內的血管系統,需要層層分級,沒有盲區,不然就會出現組織壞死。實踐項目中通常需要進行科學分區,合理布設管網。根據項目特點、澆灌面積來選擇布設枝杈型、閉環型或混合型的管網排列。管網布設應考慮到的因素有:管材的選擇(管徑大小和耐壓強度)、管網的排列方向、接頭的連接方式和安全等級。
  管網的運行穩定和管網上安裝的保護設備密不可分,我們應該熟悉減壓閥、持壓閥、進排氣閥、止回閥、泄水閥等各類管道保護性設備的功能和使用方法,合理的安裝和維護各類保護閥門,可以極大提高管道系統的運行穩定性。
  4.灌水器:滴頭和微噴頭。
  水由毛管流進灌水器,灌水器將灌溉水流在一定的工作壓力下以一個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散,濕潤基質或土壤,最終完成澆灌。當前市場上有各種功能和型號的灌水器,從壓力控制方面分為壓力補償滴頭(微噴頭)、非壓力補償滴頭(微噴頭),從流量值分為1升、2升、4升……數10升不等。選擇適宜的灌水器要考慮到土壤基質、植物類型、環境、氣候等諸多綜合因素,是灌溉設計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,避免形成基質或土壤表面的徑流而使基質和養分流失;水質達到微滴灌要求,防止雜質堵塞灌水器,有條件可采用每次排空和沖洗的技術措施;防止滴灌滴頭后面的出水引流毛管脫落,水流無法到達指定位置。
 
立體綠化灌溉系統的設計

  立體綠化灌溉系統的設計是項目施工的基礎,科學的設計是保障系統能夠正常運行的前提。日常我們看到很多項目的頂部或高處植物無水枯死,而下部植物水多淹死,很大原因就是前期設計不合理。一般來說設計可分為以下四個步驟:第一步:選擇灌水器的類型(滴頭、噴頭)、型號(流量、壓力)和確定分布密度,并計算澆灌所需要的總流量和最小水壓。
  灌溉系統設計總流量或分區流量的計算方法:Q=Nqp/G,式中Q=滴灌系統設計流量(立方米/小時);qp=設計工作壓力下的滴頭出水量(立方米/小時);N=同時工作的出水滴頭數量;G=管道系統水利用系數,取0.95至0.98。
  第二步:分別計算和選擇主管、支管、毛管的類型(材質、承壓力)和管徑(內外徑、壁厚),確定管網的排布。
  灌溉管網與管網水力的計算通常以經濟流速下,各關鍵節點流量和壓力的計算為主,常采用管道沿程水頭損失的公式進行計算。其中,沿程水損、管道長度、流量、管道內徑四個變量,已知其中任意三個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;L=管長(米);Qm=流量(立方米/小時);db=管內徑(毫米);m=流量指數;b=管徑指數。常用硬塑料管的取值:f=0.948×105,m=1.77,b=4.77。
  對于管道的局部水頭損失,立體綠化項目上一般可以通過查表獲得各個設備的局部水損數值,也可采用沿程水頭損失的10%至15%進行估算。
  通過上述公式或變形公式對各級管網的流量和壓力進行計算,并根據計算結果來確定選擇管道粗度和管道承壓能力的參數。計算沿程和局部壓力損失,得出進出口水流壓力大小和管道保護過程的相關計算。
  不同管徑經濟流速下管道允許通過的最大流量值是計算項目輪灌分區的重要依據。不同管徑管子可通過的最大流量,需要分別從灌溉系統的不同層級的主管、支管和毛管分別復核計算。如以直徑20毫米、壁厚2毫米的PE管作為安裝4升/小時滴頭的毛管,首先要確定直徑20PE管在經濟流速下最多可過流多少水量,能夠安裝多少個4升/小時的滴頭。經過計算:直徑20毫米×壁厚2毫米的PE管,1米/秒的經濟流速下,過流量為720升,選用2升/小時的滴頭,就是360個。如滴頭間距10厘米,PE管長度就是36米。再用公式計算36米管長的壓損為3.5米。如果接的是De32的PPR管,可以計算一下經濟流速(1.2米/秒)下的流量是2470升,這樣我們就可計算出同時給3組直徑20的PE管供水。
  第三步:確定澆灌分區。
  根據項目實際綜合因素,如面積大小、高度等確定澆灌分區,通常同一區段要求有相對一致的因子條件。常見影響澆灌分區的因子有以下方面:
  1.可供水源的最大流量和最低壓力;2.實現項目總面積澆灌的總計流量;3.不同植物種類對水肥需求的頻度要求;
  4.垂直立體環境的高度差;5.立面環境的朝向,影響水分蒸發的光照、風力等情況。
  第四步:設計并選擇系統運行的保護設備。
  立體綠化澆灌系統運行中能否長期穩定,所涉及的因素很多,如設計是否科學合理、水流壓力穩定情況、核心設備質量狀況、日常維護是否到位等,其中在整個灌溉系統中是否配備安裝保護設備和保護設備是否正常運行至關重要。
  常用的保護設備有:過濾器、主管進排氣閥、壓力調節閥、破真空閥、空氣閥、排(泄)水閥、止回閥等。在設計過程中,設計人員要充分理解整個澆灌系統的水流規律,合理恰當的選擇和運用保護設備。如當管道過長或壓力變化過大時,可在適當部位設置節制閥或壓力調節裝置,使輸出壓力滿足滴灌系統設計工作壓力的要求;在管道起伏的高處、增壓水泵之后、大流量變化節點容易產生氣泡的位置設計安裝組合式排氣裝置,在水流過程中排除管道內的氣體,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內的多余水分等。
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邊坡長度30米,面積約5000平方米的立體綠化,分別設置了21個澆灌組。

文章關鍵詞: 養護

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