張其亞，盧小毅，徐自恒，竇景斌，梁欣冉

（1.棕櫚生態(tài)城鎮(zhèn)發(fā)展股份有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南省生態(tài)園林工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000）

0 引言

水，是生命之源，人類生存之本。我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，人均水資源擁有量不足世界人均水平的一半[1]。隨著我國(guó)城市生態(tài)文明建設(shè)的步伐不斷加快，城市公園數(shù)量和城市綠地面積大量增多，園林灌溉用水量也相應(yīng)的呈現(xiàn)出不斷增加的發(fā)展趨勢(shì)。目前，我國(guó)大多園林景觀綠地的灌溉用水來(lái)自自來(lái)水[2]，導(dǎo)致城市水資源服務(wù)中心供水量增長(zhǎng)較大，加劇了城市自來(lái)水的供需矛盾，影響了居民用水飲水的安全。因此，在我國(guó)人均水資源不足的情況下，滿足城市園林綠化灌溉需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)灌溉的節(jié)水控水成為目前園林灌溉領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題[3]。

1 園林綠化灌溉源頭控水措施

園林灌溉可利用的水資源包括雨水、市政中水、市政自來(lái)水、水景觀廢水等，其中雨水作為低成本的水資源，是現(xiàn)代節(jié)水型園林灌溉的潛在水源。

1.1 國(guó)內(nèi)外雨水收集的發(fā)展歷程

雨水是人類社會(huì)發(fā)展中可利用的淡水資源，具有污染輕且容易處理等特點(diǎn)。雨水的資源化利用不僅可以降低城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，也可充分補(bǔ)給園林綠化灌溉及生活雜用。發(fā)達(dá)國(guó)家，如德國(guó)、日本、英國(guó)、美國(guó)等在20 世紀(jì)70 年代意識(shí)到城市的快速發(fā)展在一定程度上會(huì)造成水資源的浪費(fèi)以及生態(tài)環(huán)境的破壞，便開(kāi)展了城市雨水的收集及資源化利用，并相繼出現(xiàn)了成熟的地表雨水收集裝置以及地下蓄水池，用于澆灌和沖廁等[4-7]。

20 世紀(jì)90 年代，我國(guó)城市化進(jìn)程中道路建筑等硬質(zhì)面積的增加、綠地和水系的減少，導(dǎo)致降雨在城市內(nèi)快速形成地表徑流，造成城市嚴(yán)重的內(nèi)澇問(wèn)題，而快速排放成為當(dāng)時(shí)應(yīng)對(duì)城市雨水的主要方式，導(dǎo)致大量雨水資源未被利用。隨著城市缺水、水體污染以及地下水位過(guò)度開(kāi)采的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，雨水的收集利用才逐步得到重視，且在2013 年國(guó)家正式開(kāi)展海綿城市建設(shè)后，我國(guó)的雨水資源利用進(jìn)入了全面的發(fā)展階段[8]。

1.2 雨水收集系統(tǒng)

雨水收集是一種采用源頭控制理念實(shí)現(xiàn)雨水控制與利用的一種雨水管理方法，是將雨水在收集的過(guò)程以及收集完成后經(jīng)過(guò)凈化處理達(dá)到用水標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，其主要由蓄水系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、回用系統(tǒng)三大部分組成。

蓄水系統(tǒng)主要由若干個(gè)雨水收集模塊單元（圖1）組合起來(lái)形成一個(gè)地下蓄水池[9]。下雨時(shí)，雨水通過(guò)土壤及透水路面向下滲透，可粗略地將雜質(zhì)多的地面水，污染物源復(fù)雜的雨水進(jìn)行初步凈化，并下滲匯集至指定的地下貯水池中，完成雨水的收集。收集的雨水資源可通過(guò)微生物菌群以及植物的凈化吸附，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)凈化。凈化后的雨水資源通過(guò)水泵出水管連接到地面，隨后水資源可被利用于各種綠化灌溉、景觀噴泉、道路沖洗、沖洗廁所等生活用水，從而實(shí)現(xiàn)雨水資源的充分利用，實(shí)現(xiàn)園林水資源的節(jié)水管控。

圖1 雨水收集系統(tǒng)模塊裝置

2 國(guó)內(nèi)園林綠化主要節(jié)水灌溉措施

2.1 傳統(tǒng)園林灌溉

節(jié)水灌溉是保證園林灌溉高效化的重要環(huán)節(jié)，其最先在美國(guó)、前蘇聯(lián)、以色列、日本、澳大利亞等國(guó)開(kāi)始應(yīng)用[10]。而我國(guó)大量使用的是地面漫流的傳統(tǒng)園林灌溉形式，這種灌溉方法，前期造價(jià)成本低，澆灌靈活度高，但存在大量水資源浪費(fèi)、土壤結(jié)構(gòu)破壞，土壤鹽堿化程度加劇等危害，并不利于園林植物的茁壯成長(zhǎng)。此外，地面漫灌人工成本高，且容易造成灌溉不均勻，出現(xiàn)水資源利用不充分現(xiàn)象。如今，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用更適合節(jié)約型園林的建設(shè)需求。目前，我國(guó)重點(diǎn)推廣的節(jié)水灌溉技術(shù)包括：低壓管道輸水灌溉、噴灌溉、滴灌溉和微灌溉。

2.1.1 低壓管道輸水灌溉

低壓管道輸水是將輸水管材掩埋于表層土壤下層，隨后水資源通過(guò)一定的動(dòng)力系統(tǒng)將暗管低壓水牽引至園林灌溉系統(tǒng)并應(yīng)用于園林灌溉。與傳統(tǒng)明渠輸水模式相比，這種輸水模式可顯著減少水資源輸配過(guò)程中水分的蒸發(fā)、滲漏等水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，將輸水效率提升了90%；同時(shí)暗管的應(yīng)用節(jié)省了渠道占地，省工省力；此外，低壓輸水管道可以通過(guò)控制水壓來(lái)調(diào)控輸水量，從而實(shí)現(xiàn)30%左右的節(jié)水以及5%的節(jié)地。因此，低壓管道輸水較適合用于我國(guó)北方較為干旱的園林灌溉。

2.1.2 噴灌溉

噴灌溉是利用專業(yè)設(shè)備將有壓力的灌溉水通過(guò)噴頭設(shè)備噴射到一定高度的空中并形成均勻細(xì)小的雨點(diǎn)，噴射出的灌溉水狀態(tài)像降雨一般均勻地滴落在土壤表面，從而達(dá)到澆灌土地和植物需水的灌溉方式。其主要原理是通過(guò)水源取水，壓力輸水至噴頭實(shí)現(xiàn)土壤澆水。噴灌可應(yīng)用于各種地形復(fù)雜的綠化地；灌溉時(shí)間及輸水壓力可也可通過(guò)植物的需水要求進(jìn)行大小調(diào)控，從而達(dá)到水資源充分利用，減少無(wú)效用水、土壤流失及破壞等現(xiàn)象出現(xiàn)；灌溉均勻，不會(huì)漏掉死角，相比于傳統(tǒng)灌溉可實(shí)現(xiàn)省水40%～50%。

噴灌的使用也存在一定的局限。在干旱地區(qū)，當(dāng)風(fēng)力大于3～4 級(jí)時(shí)，水資源從噴出至澆灌到地面過(guò)程中，水分的蒸發(fā)量顯著增加大，可以蒸發(fā)掉近10%，風(fēng)力的存在，也會(huì)影響灌溉水的噴灑方向，導(dǎo)致灌溉水噴灑不均勻。因此，噴灌溉技術(shù)可以在夜間風(fēng)力小且蒸發(fā)作用弱時(shí)進(jìn)行灌溉作業(yè)。此外，噴灌也有引起表層土壤濕潤(rùn)，而底層土壤濕潤(rùn)度不足等問(wèn)題，導(dǎo)致園林植物需水不足。因此，噴灌溉較適用于灌木、草坪、花卉等低矮植物。園林綠化噴灌裝置如圖2 所示。

圖2 園林綠化噴灌裝置

2.1.3 滴灌溉

滴灌水主要通過(guò)輸水管道運(yùn)輸至出水口，出水口以一個(gè)恒定流量滴出或滲出水分滴至植物或土壤。滴灌的水資源利用率高達(dá)95%，比噴灌節(jié)水率高50%；由于滴灌是緩慢向土壤注入水分，因此，可以保持土壤結(jié)構(gòu)；但由于滴灌的出水口的出水量很小，澆灌所需時(shí)間較長(zhǎng)；滴灌管道一般埋設(shè)到土壤內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)影響草坪植物的根部正常呼吸；此外，滴灌對(duì)水質(zhì)要求較高，滴水口發(fā)生堵塞等故障維修難度增大，設(shè)備建設(shè)成本較高。因此滴灌溉系統(tǒng)不適用于灌溉草坪，其主要應(yīng)用在灌木、花卉、行道樹(shù)等園林綠化中。園林綠化滴灌裝置如圖3 所示。

圖3 園林綠化滴灌裝置

2.1.4 微灌溉

微灌溉是節(jié)水最大、灌溉效率最高的一種節(jié)水措施。它是介于噴灌與滴灌之間的節(jié)水灌溉技術(shù)，受風(fēng)的影響較小，因此，其適合在季風(fēng)氣候帶使用。但由于其供水量小，灌溉所需時(shí)間較長(zhǎng)。微噴灌可以在一定范圍內(nèi)增加空氣濕度和降低溫度，形成田間小氣候，因此，微灌技術(shù)適合對(duì)空氣濕度和溫度有一定要求的作物，如觀賞類果樹(shù)、花卉、灌木、保護(hù)地等的灌溉。園林綠化微噴灌裝置如圖4 所示。

圖4 園林綠化微噴灌裝置

綜上可以看出，在園林建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要根據(jù)不同的地域條件和植物種類，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)不同灌溉組合方案，同時(shí)搭配園林生態(tài)雨水收集系統(tǒng)，以保證園林植物茁壯成長(zhǎng)的同時(shí)達(dá)到水資源的最大化利用。

2.2 智慧型灌溉

隨著園林綠化面積的不斷擴(kuò)大，園林的精細(xì)灌溉要求也逐步提高，現(xiàn)代城市園林管理的智慧化已成為園林發(fā)展的工作重點(diǎn)。其中，園林智慧化灌溉作為智慧園林的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)園林灌溉節(jié)水控水的有效終端手段，對(duì)提高園林灌溉的效率和質(zhì)量、降低園林用工及維護(hù)成本等都有著重要的作用。

智慧灌溉的原理是通過(guò)物聯(lián)感知設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境溫度、濕度、光照、降雨量、蒸騰量等數(shù)據(jù)，將節(jié)水灌溉技術(shù)和智能控制技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)噴灌智能化、科學(xué)化、精準(zhǔn)化以及全過(guò)程的無(wú)人化管理。

2.2.1 智慧灌溉的一體化

園林植物大多用于滿足造景、綠化、觀賞的需要，因此，園林種植選用的品種多而雜。由于各種植物自身的生長(zhǎng)特性不同，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性各不相同，而智能灌溉系統(tǒng)則可通過(guò)采集各種植物的需水信息、根系吸水特性、植物蒸騰作用等進(jìn)行準(zhǔn)確灌溉，并通過(guò)一體化系統(tǒng)調(diào)控將滴灌、噴灌等各種灌溉設(shè)施融為一體，配合灌溉，從而實(shí)現(xiàn)智慧化、個(gè)性化和一體化的灌溉模式。

2.2.2 智慧灌溉的自動(dòng)化

智能灌溉也具又一定的靈敏性，其可利用信息化智能系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)環(huán)境風(fēng)速、土壤含水量、降雨量、日照強(qiáng)度等氣候數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，信息經(jīng)系統(tǒng)分析后可準(zhǔn)確判斷植物的需水情況，隨后智慧化灌溉系統(tǒng)可根據(jù)植物的需求情況自動(dòng)啟動(dòng)灌溉措施，及時(shí)滿足植物的水分需求。此外，在自動(dòng)化灌溉結(jié)束，系統(tǒng)也會(huì)將灌溉時(shí)間、灌溉量等相關(guān)信息自動(dòng)存儲(chǔ)到系統(tǒng)中，供植物灌溉的大數(shù)據(jù)分析使用，進(jìn)而再度豐富信息化智能系統(tǒng)。

3 發(fā)展園林綠化節(jié)水灌溉的措施

3.1 配套城市綠地規(guī)劃系統(tǒng)

園林綠化節(jié)水灌溉技術(shù)的設(shè)計(jì)也需要對(duì)現(xiàn)有綠地、河湖及道路系統(tǒng)、小區(qū)綠地和分散式排水管網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析和整合，因地制宜地進(jìn)行“綠色海綿”的長(zhǎng)期城市規(guī)劃和科學(xué)建設(shè)方案的匹配，從而進(jìn)一步構(gòu)建與城市規(guī)劃設(shè)計(jì)相配套的園林綠地節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

3.2 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，因地制宜選擇植物

園林植物種植結(jié)構(gòu)的合理配置也可較大程度上減少土壤水分的蒸發(fā)，大量減少綠化用水。在種植設(shè)計(jì)上選擇耗水低、耐旱性較強(qiáng)的植物，其能夠長(zhǎng)時(shí)間忍受干旱且生長(zhǎng)發(fā)育正常，此外，植物配置豐富且合理可以使得后期的綠化苗木養(yǎng)護(hù)成本大大降低。

3.3 加強(qiáng)全民節(jié)水意識(shí)

當(dāng)前，部分園林養(yǎng)護(hù)人員對(duì)城市水資源嚴(yán)重匱乏的認(rèn)識(shí)不夠深刻、尚未意識(shí)到園林灌溉節(jié)水的重要性，從而引發(fā)灌溉過(guò)程中出現(xiàn)灌水過(guò)多、跑水、草地變沼澤、馬路變排水渠的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。設(shè)計(jì)人員在城市園林建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，缺乏對(duì)園林植物的生態(tài)習(xí)性、生長(zhǎng)特點(diǎn)了解不充分，導(dǎo)致植物配置設(shè)計(jì)不合理。此外，市民的節(jié)水意識(shí)也相對(duì)匱乏。因此，通過(guò)各種宣傳展覽活動(dòng)及宣講活動(dòng)，提高一線相關(guān)人員及市民的節(jié)水意識(shí)也至關(guān)重要。

4 結(jié)語(yǔ)

城市園林的高質(zhì)量發(fā)展需要立足建設(shè)高效節(jié)水控水的節(jié)約型園林，深度挖掘節(jié)水潛力，根據(jù)園林綠化的不同地域條件，配合前端控水、過(guò)程節(jié)水、終端控水等灌溉組合，做好園林灌溉的節(jié)水控水工作，推進(jìn)節(jié)水型園林城市建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市園林高質(zhì)量發(fā)展與城市生態(tài)文明雙贏。