劉媛

【摘要】在鐵路、公路邊綠化帶植被養(yǎng)護中，針對人工養(yǎng)護浪費水、用工多、效果差、植物成活率低等問題，開展了道路綠化帶養(yǎng)護自動測控噴灌技術(shù)的研究，采用濕度檢測器檢測空氣和土壤的濕度、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判斷計算植被需水量、控制系統(tǒng)自動控制噴灌時間和用水量的技術(shù)，實現(xiàn)了道路綠化帶自動測控噴灌，效果良好，社會經(jīng)濟效益明顯，具有較好的推廣應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】路基; 邊坡; 綠化; 植被; 養(yǎng)護; 數(shù)據(jù)處理; 自動檢測控制; 自動噴灌

【中國分類號】U418.9【文獻標志碼】B

高速鐵路、公路施工完成后，為提升線路的品質(zhì)、修復(fù)環(huán)境、防沙固土、保護路基，需要對路邊進行綠化，但在寒溫帶半干旱地區(qū)，存在新移植苗木生長較弱，綠化養(yǎng)護用水量大、用工多、養(yǎng)護效果差、綠化植物成活率低等問題，針對問題，通過現(xiàn)場試驗與實際結(jié)合，采用濕度檢測器檢測空氣和土壤的濕度、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判斷計算植被需水量、控制系統(tǒng)自動控制噴灌時間和用水量的技術(shù)，實現(xiàn)了道路綠化帶自動測控噴灌養(yǎng)護，有效解決了綠植養(yǎng)護中存在的問題，效果良好。

1 自動測控噴灌工藝原理

自動測控系統(tǒng)由檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)四部分組成。檢測系統(tǒng)隨時對土壤和空氣的濕度以及水分進行檢測，并通過數(shù)據(jù)傳輸器將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，確定是否需要進行噴淋灌溉，同時通過觸摸顯示屏將控制過程和結(jié)果顯示于屏幕上，方便人工檢測，若濕度達到啟動噴淋條件自動啟動噴淋系統(tǒng)。具體工藝原理如圖1所示。

2 施工工藝流程及操作要點

工藝流程如圖2所示。

操作要點如下。

2.1 施工準備

（1）現(xiàn)場準備好蓄水桶、過濾器、水泵、輸水管、電磁閥門、噴淋頭、土壤濕度感應(yīng)器等。

（2）對施工人員進行交底及培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后上崗。

（3）在苗木種植前應(yīng)將遮陽棚搭設(shè)完成。

2.2 用水量計算

根據(jù)綠化的長度、面積及使用的噴頭的參數(shù)，計算噴頭數(shù)控，保證灌溉全覆蓋。

（1）噴頭數(shù)量=邊坡長度÷噴頭間距×邊坡平均斜長÷噴頭間距=路基長度×2/噴頭間距×邊坡面積÷邊坡長度÷噴頭間距

（2）每次最大灌溉量=噴頭數(shù)量×最大出水流量×每次灌溉時間

2.3 蓄水桶布置

若受場地條件限制，可選用水桶存水，根據(jù)上述計算結(jié)果的每次最大灌溉量，配置相應(yīng)的蓄水桶。路基正線需車輛通行，管線不能穿越，因此將水桶放置在邊坡正線兩側(cè)不易碰撞且交通便利的路基兩側(cè)側(cè)溝平臺上，左、右兩側(cè)平均分布，形成2套獨立的灌溉系統(tǒng)，分別負責(zé)各自邊坡的供水。

2.4 水泵選擇與安裝

通過計算得知的每次最大灌溉量，分別在兩側(cè)配置相應(yīng)的水泵，需同時滿足灌水量和灌溉壓力的需要。安裝時，將水泵一端與水桶采用螺紋接頭連接牢固，另外一端與主管網(wǎng)系統(tǒng)連接牢固。

2.5 過濾系統(tǒng)安裝

本灌溉系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)微噴頭灌水設(shè)備，對水質(zhì)要求較高，因而在首部設(shè)計采用了疊片式過濾器。優(yōu)質(zhì)的過濾設(shè)備才能夠保證系統(tǒng)的長久穩(wěn)定運行，因而過濾器設(shè)備的重要性在這里就顯得十分重要。疊片式過濾器，采用疊片式過濾器，過濾器內(nèi)部由一個個過濾盤片組成過濾濾芯，過濾級別可達120目，有效去除水中含有的沙子等無機物，過濾精度高達120 μm，而灌水設(shè)備的出水口徑在0.5 mm左右，基本上可以杜絕堵塞情況的發(fā)生，保證灌水終端設(shè)備的連續(xù)與正常使用。

2.6 管網(wǎng)系統(tǒng)安裝

主管網(wǎng)系統(tǒng)采用符合中國標準通用型與厚壁的U-PVC管，直徑80 mm，壁厚3 mm，耐壓級別不低于1.0 MPa。從水泵出來到各個閥的為主干管，主干管沿線路路基坡腳側(cè)溝平臺布設(shè)，盡量減少穿越路基面，如果必須穿越路基面時，穿越路面部分外面采用大2#的鍍鋅管作為套管進行保護。

2.7 噴頭安裝

根據(jù)植株苗木的高度，將噴頭安裝到苗木上方20 cm左右，確保噴頭在充分給綠化植株充分供水，保證澆灌的效果。微噴頭需要安裝在專用的PE軟管上，用專用打孔器，在PE管上打孔后，將連接微噴的毛管通過倒鉤接頭壓入PE管，PE管同U-PVC支管網(wǎng)間采用專用的螺紋接頭連接。微噴使用25 mmPE管作為微噴支管。PE支管鋪設(shè)在種植層表面，毛管自PE上引出沿苗木安裝地插微噴頭，噴頭沿直線安裝，可以充分保證安裝微噴頭的穩(wěn)定并使之成一直線，在保證灌水的同時，不影響園中的參觀的景觀效果。

2.8 電磁閥門安裝

噴頭安裝的同時，在每個噴頭上安裝電磁閥門，用于控制噴淋頭。噴淋頭上還應(yīng)安裝壓力傳感器，壓力傳感器與定位報警系統(tǒng)直接連接通過噴淋頭水壓的變化來判斷是否有故障，并且通過故障定位報警器將位置參數(shù)和故障壓力發(fā)回處理器，方便進行精確定位維修。

2.9 濕度檢測器

在每個噴頭處埋設(shè)1個土壤濕度檢測器，埋入深度為15 cm，在正上方裝置一個空氣濕度檢測器，用于檢測土壤濕度和空氣濕度;路基噴淋養(yǎng)護區(qū)域內(nèi)全覆蓋WLAN局域網(wǎng)，用于接收與傳輸數(shù)據(jù)。

2.10 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

在適宜的位置安放集裝箱，集裝箱內(nèi)安裝數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由智能處理中心和人機交換系統(tǒng)組成，智能處理中心和人機交換系統(tǒng)之間采用觸摸顯示屏連接，人機交換系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳入到觸摸顯示屏內(nèi)，在數(shù)據(jù)顯示屏內(nèi)輸入適合于灌木生長的濕度參數(shù)，智能控制中心進行數(shù)據(jù)分析、識別、處理后，發(fā)出信號，控制電磁閥門，同時起到控制噴頭的作用。

2.11 噴淋灌溉

一般情況下噴灌系統(tǒng)會根據(jù)濕度檢測情況自動噴灌，但應(yīng)注意植物種后當日第一次澆水要澆透，并根據(jù)當?shù)厍闆r及時補水;夏日中午，即使自動測控需要噴水，也要避免高溫噴灌，因土壤溫度驟降，造成根部吸水困難，引起生理干旱，甚至?xí)霈F(xiàn)萎蔫壞死。

當土壤含水量不能滿足苗木根系的吸收量時，在土壤里部分的水量消耗過大的情況下，應(yīng)及時對苗木進行澆灌補水。灌溉時必須根據(jù)苗木生長的需要，因苗、因地、因時通過數(shù)據(jù)處理中心進行控制，達到最佳灌溉效果。

3 設(shè)備與材料

（1）主要設(shè)備（邊坡面積7 000 m2）如表1所示。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量要求及檢驗方法

4.1.1 管網(wǎng)系統(tǒng)

（1）管網(wǎng)系統(tǒng)安裝完成后，檢查管網(wǎng)的密封性，不允許出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

（2）連接好試壓裝置后向管內(nèi)灌水緩慢升壓，觀察各接口是否滲漏。

4.1.2 濕度檢測器

（1）濕度檢測器的準確程度、靈敏度滿足要求。

（2）通過觸摸顯示屏輸入適合于本苗、本地、當時生長的濕度參數(shù)，現(xiàn)場觀察噴頭是否噴淋，通過噴頭噴淋情況與現(xiàn)場實測的土壤濕度作對比，進行數(shù)據(jù)分析，從而檢查濕度檢測器的準確程度，如果偏差較大應(yīng)返廠校正或更換。

4.1.3 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

（1）局域網(wǎng)覆蓋程度應(yīng)全面覆蓋，數(shù)據(jù)傳送器、數(shù)據(jù)接收器、控制電腦等硬件連接應(yīng)良好。

（2）通過終端檢測軟件檢查灌溉范圍內(nèi)局域網(wǎng)覆蓋情況，如果不能全面覆蓋，應(yīng)及時處理，保證信號傳輸順暢?，F(xiàn)場觀察每個噴頭噴淋情況，如果有噴頭不能正常噴淋，加大濕

度參數(shù)，再次檢查噴淋情況，以此類推，重復(fù)試驗后，仍不能正常噴淋，檢查電磁閥門的連接或質(zhì)量情況。

4.2 質(zhì)量控制

水源中禁止出現(xiàn)粒徑過大的砂子、水草等雜物防止損壞水泵、濾水器;管網(wǎng)系統(tǒng)材料質(zhì)量需符合GB/T13663-2000《給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)》國家標準要求和GB/T17219-1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料的安全性評價標準》衛(wèi)生要求;噴灌養(yǎng)護的同時需根據(jù)季節(jié)性搭設(shè)遮陽棚和防寒棚配合養(yǎng)護苗木;噴灌養(yǎng)護時間以邊坡綠化植物成活率達到TB 10751-2018《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標準》要求后方可拆除整套系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

通過提前將噴灌區(qū)域的土壤含水量和空氣含水量的臨界值輸入自動測控噴灌控制系統(tǒng)，處理系統(tǒng)根據(jù)檢測系統(tǒng)采集回來的數(shù)據(jù)進行判斷是否啟動噴淋灌溉，自動檢測土壤含水率和環(huán)境空氣濕度，根據(jù)土壤含水率和濕度判斷植被的需水量，控制系統(tǒng)自動控制噴淋灌溉時間和用水量。自動測控噴灌控制系統(tǒng)安裝維修簡單，操作簡便，養(yǎng)護質(zhì)量好，植被成活率高，節(jié)約勞動力和用水用電量。該技術(shù)適用于鐵路、公路綠化帶灌溉養(yǎng)護，而且還可以作為混凝土的養(yǎng)護技術(shù)，并在鐵路、公路中成功應(yīng)用，效果良好，社會經(jīng)濟效益明顯，具有較好的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1] 陽厚森，劉文敏，張?zhí)祉?溫棚土壤濕度自動控制節(jié)水噴灌技術(shù)[J].農(nóng)機化研究，2005（2）：101-103.