道路綠化帶自動測控噴灌技術

劉媛

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

【關鍵詞】路基; 邊坡; 綠化; 植被; 養護; 數據處理; 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、修復環境、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，存在新移植苗木生長較弱，綠化養護用水量大、用工多、養護效果差、綠化植物成活率低等問題，針對問題，通過現場試驗與實際結合，采用濕度檢測器檢測空氣和土壤的濕度、數據處理系統判斷計算植被需水量、控制系統自動控制噴灌時間和用水量的技術，實現了道路綠化帶自動測控噴灌養護，有效解決了綠植養護中存在的問題，效果良好。

1 自動測控噴灌工藝原理

自動測控系統由檢測系統、數據傳輸系統、數據處理系統、噴淋系統四部分組成。檢測系統隨時對土壤和空氣的濕度以及水分進行檢測，并通過數據傳輸器將檢測的數據發送至數據處理系統進行數據處理，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。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、土壤濕度感應器等。

（2）對施工人員進行交底及培訓，培訓合格后上崗。

（3）在苗木種植前應將遮陽棚搭設完成。

2.2 用水量計算

根據綠化的長度、面積及使用的噴頭的參數，計算噴頭數控，保證灌溉全覆蓋。

（1）噴頭數量=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，根據上述計算結果的每次最大灌溉量，配置相應的蓄水桶。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不易碰撞且交通便利的路基兩側側溝平臺上，左、右兩側平均分布，形成2套獨立的灌溉系統，分別負責各自邊坡的供水。

2.4 水泵選擇與安裝

通過計算得知的每次最大灌溉量，分別在兩側配置相應的水泵，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，另外一端與主管網系統連接牢固。

2.5 過濾系統安裝

本灌溉系統采用旋轉微噴頭灌水設備，對水質要求較高，因而在首部設計采用了疊片式過濾器。優質的過濾設備才能夠保證系統的長久穩定運行，因而過濾器設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生，保證灌水終端設備的連續與正常使用。

2.6 管網系統安裝

主管網系統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溝平臺布設，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。噴淋頭上還應安裝壓力傳感器，壓力傳感器與定位報警系統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和故障壓力發回處理器，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;路基噴淋養護區域內全覆蓋WLAN局域網，用于接收與傳輸數據。

2.10 數據處理系統

在適宜的位置安放集裝箱，集裝箱內安裝數據處理系統，數據處理系統由智能處理中心和人機交換系統組成，智能處理中心和人機交換系統之間采用觸摸顯示屏連接，人機交換系統將數據傳入到觸摸顯示屏內，在數據顯示屏內輸入適合于灌木生長的濕度參數，智能控制中心進行數據分析、識別、處理后，發出信號，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會根據濕度檢測情況自動噴灌，但應注意植物種后當日第一次澆水要澆透，并根據當地情況及時補水;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，甚至會出現萎蔫壞死。

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，應及時對苗木進行澆灌補水。灌溉時必須根據苗木生長的需要，因苗、因地、因時通過數據處理中心進行控制，達到最佳灌溉效果。

3 設備與材料

（1）主要設備（邊坡面積7 000 m2）如表1所示。

4 質量控制

4.1 質量要求及檢驗方法

4.1.1 管網系統

（1）管網系統安裝完成后，檢查管網的密封性，不允許出現漏水現象。

（2）連接好試壓裝置后向管內灌水緩慢升壓，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，現場觀察噴頭是否噴淋，通過噴頭噴淋情況與現場實測的土壤濕度作對比，進行數據分析，從而檢查濕度檢測器的準確程度，如果偏差較大應返廠校正或更換。

4.1.3 數據處理系統

（1）局域網覆蓋程度應全面覆蓋，數據傳送器、數據接收器、控制電腦等硬件連接應良好。

（2）通過終端檢測軟件檢查灌溉范圍內局域網覆蓋情況，如果不能全面覆蓋，應及時處理，保證信號傳輸順暢?，F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，再次檢查噴淋情況，以此類推，重復試驗后，仍不能正常噴淋，檢查電磁閥門的連接或質量情況。

4.2 質量控制

水源中禁止出現粒徑過大的砂子、水草等雜物防止損壞水泵、濾水器;管網系統材料質量需符合GB/T13663-2000《給水用聚乙烯（PE）管道系統》國家標準要求和GB/T17219-1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》衛生要求;噴灌養護的同時需根據季節性搭設遮陽棚和防寒棚配合養護苗木;噴灌養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量驗收標準》要求后方可拆除整套系統。

5 結束語

通過提前將噴灌區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，處理系統根據檢測系統采集回來的數據進行判斷是否啟動噴淋灌溉，自動檢測土壤含水率和環境空氣濕度，根據土壤含水率和濕度判斷植被的需水量，控制系統自動控制噴淋灌溉時間和用水量。自動測控噴灌控制系統安裝維修簡單，操作簡便，養護質量好，植被成活率高，節約勞動力和用水用電量。該技術適用于鐵路、公路綠化帶灌溉養護，而且還可以作為混凝土的養護技術，并在鐵路、公路中成功應用，效果良好，社會經濟效益明顯，具有較好的推廣應用價值。

參考文獻

[1] 陽厚森，劉文敏，張天順.溫棚土壤濕度自動控制節水噴灌技術[J].農機化研究，2005（2）：101-103.