高速鐵路綠植防護中智能微滲保潤維養技術研究

劉士波

（中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030000）

1 概述

1.1 工程概況

銀西鐵路站前9標項目起訖里程為DK512+207.9～DK564+500.22，長51.768公里。其中路基長27.9公里，占標段總長的53.8%；橋梁共13座，長23.9公里，占標段總長46.2%；沿線設白土崗越行站一座。施工期共計48個月。

工程主體位于毛烏素沙漠西南邊緣，受風沙侵害嚴重，區域氣候干旱，長期干燥少雨，不利于栽植植物生長，地表水資源呈鹽堿化，且人工澆灌方式不均勻，澆灌面積大，蒸發快，鐵路綠化栽植植物成活率較低。

根據風沙侵蝕程度，沿線設計分為一般風沙侵蝕區段和嚴重風沙侵蝕區段，其中嚴重風沙路基侵蝕區段共計9段，剩余為一般風沙侵蝕區段。

本文主要是以現場實操和研究推進為主，利用對沿線不同區段進行分類研究與實施，采取不同的應對措施，克服荒漠化，力求對風沙侵蝕進行有效治理。

1.2 施工目的和意義

目的：本項目以銀西高鐵為依托，力求克服修建中路堤填筑、路塹開挖、橋梁架設、車站建設等施工中不可避免的對場地范圍內原有植被造成破壞，使荒漠化加劇，影響鐵路運營安全。為提高成活率、運營期免維護或少維護，區間綠化是建設區域生態修復且防止荒漠化繼續擴展的有效途徑［1］。本論文結合銀西高鐵工程特點與植被恢復條件，研發高效節能與智能維養技術，目的主要為確保成活率，有效抵制風沙影響，為高速鐵路運營安全保駕護航。

意義：通過研究與實施，力求為西北地區高速鐵路沿線綠化建設、有效防御風沙影響鐵路運營安全提供建議和參考。

1.3 施工目標

1）通過收集植被建植和荒漠化防治技術相關數據，指導本標段各分段風沙路基防護施工，為后續大面積施做積累經驗并指導現場施工，并達到技術質量標準。

2）通過該滴灌系統試驗段施工，摸索并總結出一套適用于本工程或者相同相類似區域植物養護的配水方式，提高風沙嚴重侵蝕路段綠化成活率。

1.4 施工各方職責

1）成立研究和現場實施組織機構，擬定具體實施方案；2）加強全過程施工管控，注重沿線環境和生態保護與恢復；3）全面評估，分級、分段區別管理；4）加強各方職責，嚴控智能滴灌維養過程工藝工法，有效推進、監控和實施。

2 實施方案

1）資料收集，收集國內外高速公路、高速鐵路、生態農業、園林綠化等方面的維養技術資料，充分分析滴灌、噴灌等灌溉積水措施及方法，重點分析微潤灌溉的現狀，研究其優點與不足，為課題的研究工作提供基礎資料。

2）現場調查研究，系統歸類與總結所收集資料，對寧夏自治區內的公路、園林等綠化現場展開調查，實地掌握其灌溉與給水效果。

3）荒漠區高速鐵路綠植的維養原則與標準研究，寧夏自治區位于我國西北東部，處于黃土高原、蒙古高原和青藏高原的交匯地帶，西、北、東三面分別受騰格里、烏蘭布、毛烏素沙漠或沙地包圍，具典型的溫帶大陸性半干旱氣候特征。區內生態類型多樣，地形地貌復雜，缺水少雨，十年九旱、風大沙多、日照過足、蒸發強烈，在荒漠化帶來的脆弱生態環境條件下，工程建設極易對植被產生破壞，二次修復相當困難。在荒漠區進行的線性高速鐵路建設，為防止荒漠化的擴展，在設計和施工中進行了嚴格的保護措施，并對植被進行了修復。同時為減小局域荒漠化對高速鐵路工程的不利影響，設計與施工中分別對防護柵欄內的路堤與路塹邊坡，坡腳至柵欄間，路塹塹頂等進行了綠植防護，這些地方同樣存在著土壤營養不足、干燥等不利于植物生長的因素，且在維養中距離水源較遠，不利于澆灌［2］。

因此，本項研究內容以銀西高鐵為依托，通過對比分析與理論研究的方式，結合荒漠區高速鐵路綠植維養基本特征，開展綠植維養原則及維養標準，為養護工作及養護措施提供依據。

4）荒漠區綠植維養中的肥水狀態研究，綠植生長的決定性因素即為水、肥，在荒漠區修建高速鐵路進行區間綠化時就已經考慮到了干旱狀態，所以在物種選擇中充分研究了抗旱與耐旱植物，并且在栽植中通過采用營養杯的方式充分考慮了杯內的含水與肥力狀態。在這種狀態下，能夠充分保證綠植在移植初期的肥水需求量。

移植后的植物處于恢復期和穩定期時，根系穿透營養杯并向深層土體伸展，一般情況下處于生長穩定期，通過深層土體濕度和天然降水足以滿足成活所需。若在密實度較大，生長條件差，或干旱少雨情況下，還需要人為補給肥水。

5）互通式積水窖及微滲保潤系統研發與試驗，根據高鐵工程線性及路堤填料的高密實性與營養水分貧乏性特點，研發雨水收集利用與微滲保潤智能控制系統，并通過現場調試、優化、完善等方式，形成具有實用性的專利技術。

寧夏區內干旱少雨，高速鐵路縱向長度過大，沿線無灌溉用地下水，且距水源地的距離過大，無法滿足鐵路沿線植被修復與荒漠化防治中節能減排與效果體現。因此，本項目實施研究中將線路兩側的排水溝綜合利用起來，在出水口設立積水窖。

該積水窖具有兩重作用：第一、在有限的雨季收積雨水，供植被修復與綠植養護所用；第二、起到積水作用的同時，兼做儲水的作用，即在旱季可通過人工運水的方式儲水于積水窖，以保證植被正常養護用水［3］。

圖1 高鐵綠化維養中的互通式積水窖示意圖

在設立積水窖的基礎上，該項目將研發地下微滲保潤智能控制系統，利用太陽能與風能提供電能，驅動土壤水分營養計、積水窖水位計、供水泵、微電腦等元器件的正常工作，實現植被修復與養護中所需營養與水分的智能檢測與供給，達到節水降耗、自動控制、保證質量、建立綠色通道、彰顯生態文明的目的。

圖2 高鐵綠化維養中的微滲保潤智能控制系統

因此，本項研究內容將通過現場試驗與監測的方法，充分掌握綠植生長量與所需用水量的動態關系，確定互通式積水窖結構形式，并在此基礎上研發微滲保潤供水系統，確定其結構組成、狀態信號與遠程控制形式等。在銀西高鐵DK513+710、DK541+300斷面處擬選試驗工點，進行實體安裝，并進行運行試驗以確定智能維養與微滲保潤系統的運行參數。

6）高速鐵路綠植智能微滲保潤維養技術的實用效果及應用前景評估，在以上理論研究、系統研發、裝置研制的、現場參數試驗的基礎上，對其實用效果進行總結分析，形成完善的適宜于高速鐵路的智能微滲保潤維養系統，并通過權威部門計量檢驗［4］。

3 達到的目標、問題解決和形成的成果

3.1 達到的目標

1）根據荒漠區高速鐵路綠植維養基本特征，確定了荒漠區高速鐵路綠植的維養原則與標準；2）形成了高速鐵路荒漠區生態修復中高效節能與智能維養方法，研發智能維養系統與裝置。

3.2 解決的問題

1）確定了荒漠區高速鐵路綠植的維養原則與標準，為區間荒漠化防治與植被修復后期維養提供理論保障；2）根據銀西高鐵線性特征、植被修復成活與維養條件等，研發高效節能的雨水收集與微滲保潤智能養護系統，為高速鐵路區間綠化維養提供了措施保障；3）對研發的綠植智能微滲保潤維養技術的實用效果及應用前景評估進行了實地評估，探索出了研究出高鐵沿線綠化養護的新手段、新方法［5］。

3.3 形式的成果

1）形成了高鐵沿線綠化微滲保潤維養系統及其裝置；2）形成了高鐵沿線綠化微滲保潤維養方法”、“高鐵綠化維養中的互通式積水窖”、“太陽能驅動的微滲保潤給水裝置”、“高鐵綠化維養中的微滲保潤智能控制系統”。

4 結語

通過智能維養技術全過程的實施，植物成活率顯著提高，積累了經驗，形成了成果。過程中也節約了大量澆灌用水，節省了大量人力、物力投入，真正打造出了寧夏綠色高鐵走廊的效果。成就了綠水青山的同時，也為西北地區高鐵安全運行貢獻了力量［6］。