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如何做好立体绿化灌溉系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-04  浏览次数:68
   俗语说“活不活在于水,长不长在于肥”可见水肥对植物生存和生长的重要性,而立体绿化作为特定形式的特殊绿化对水的管理显得更为重要。目前较常运用在立体绿化项目上的浇灌技术就是滴灌和微喷,统称为喷滴灌技术。其共同特点是将有压的水源通过管网传输,同时通过施肥泵将溶于水的矿物营养或农药添加到浇灌水里,最后流经灌水器输送到植物根系及附近土壤,并完成浇灌。
 
立体绿化灌溉系统的组成

       与农业灌溉一样,立体绿化的喷滴灌系统也是由水源、首部、管网、灌水器四个部分组成。针对特定项目每个组成部分都可以分为简单或复杂的配置,实际运用中一般根据项目规模大小和现场水源、环境条件对灌溉方案进行科学设计和材料合理选择。
  1.水源:水的来源通常有市政水、河水、雨水、中水回用等类型。
  中小型立体绿化项目优先选择市政自来水供水,大型项目可以考虑雨水的循环利用。市政自来水作为水源时要重点考察水源的进口管径和管道水压力。没有经过处理的河水、塘水需要考虑水源的水质情况,循环使用的水源要重点考虑过滤和净化,水箱循环供水还要通过用水量推算计算水箱容量大小。
  2.首部:包括动力系统、过滤系统、施肥系统、控制系统和压力调节系统。
  动力系统的选择一般根据既有水源位置和需求情况,选择不同类型的水泵,如潜水泵、离心泵、增压泵等,通过水泵对出水口的压力进行调整,使压力达到设计需要。河水、塘水、水箱水等无压水源需要通过计算来选择合理扬程和流量的水泵;有一定压力但是压力不稳定或过低不能满足管道供水的工作压力,需要在管道上安装增压泵进行调节。实践中,根据规模大小,往往是通过选择不同型号的变频水泵来均衡稳定供水水压。
  过滤系统是保障灌水器能否正常工作、长久工作、稳定工作的关键之一。选择过滤器一般要根据水源的水质条件,河水、水塘水一般要选用砂石过滤器,过滤水中的各种有机或无机污物、悬浮的藻类等,并配有自动冲洗和防堵功能。市政自来水水源采用120目以上的碟片或网式过滤器,就能基本满足系统运行要求。定期检查和清洗是过滤系统维护的基本要求。
  自动注入化肥和农药的药肥系统装置在农业灌溉上有很多类型,包括压差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵等。在立体绿化上采用最多的是水动力等比例加药施肥泵,通常是串联在水流管路上,当水流流动时,已溶于水中的农药和肥料在水动力的作用下,根据设定比例源源不断加入到灌溉水中,并通过水流流淌到植物根部。需要注意的是施肥器要安装于过滤器前端,以防末溶解或结晶的颗粒堵塞灌水器。
  控制与监测系统是整个灌溉系统的大脑部分,硬件部分由控制器、水力阀和各类传感器组成,软件部分有不同层级的智慧处理系统。控制器分为本地控制(有线或蓝牙)和远程控制(WiFi或物联网)。小型或浇灌简单项目可采用本地控制系统,大型和灌溉复杂的项目建议选择具有设备实时监测控制、信息存储查询和异常预警反馈功能的控制设备和云平台系统。近年,随科研技术的发展,市场也开始出现小型的灌溉监测和控制设备,具有设备简单,价格便宜,安装方便的优点,大力推广该类设备可大大节约养护监管人工、及时发现问题、提高立体绿化项目的持续性。
  压力调节一般通过在管网上添加附件来实现,常见的调压设备有压力调节罐、直动式调压阀、组合式排气阀、安全阀等。通过这些设备对管道里的水流压力和气体进行管理,给管网提供稳定的压力和高效率的持续水流。
  3.管网:一般由各级输配送水的管道和管网保护的设备组成。
  管网是立体绿化灌溉系统的基本组成部分,它连接控制首部和灌水器出水口,并将通过首部的有压灌溉水流输送并分配到每一个灌水器,最后流到植物的根部土壤。灌溉管网犹如我们身体内的血管系统,需要层层分级,没有盲区,不然就会出现组织坏死。实践项目中通常需要进行科学分区,合理布设管网。根据项目特点、浇灌面积来选择布设枝杈型、闭环型或混合型的管网排列。管网布设应考虑到的因素有:管材的选择(管径大小和耐压强度)、管网的排列方向、接头的连接方式和安全等级。
  管网的运行稳定和管网上安装的保护设备密不可分,我们应该熟悉减压阀、持压阀、进排气阀、止回阀、泄水阀等各类管道保护性设备的功能和使用方法,合理的安装和维护各类保护阀门,可以极大提高管道系统的运行稳定性。
  4.灌水器:滴头和微喷头。
  水由毛管流进灌水器,灌水器将灌溉水流在一定的工作压力下以一个恒定的流量滴出或喷雾,在土壤中以非饱和流的形式在滴头或微喷头覆盖的下方向四周扩散,湿润基质或土壤,最终完成浇灌。当前市场上有各种功能和型号的灌水器,从压力控制方面分为压力补偿滴头(微喷头)、非压力补偿滴头(微喷头),从流量值分为1升、2升、4升……数10升不等。选择适宜的灌水器要考虑到土壤基质、植物类型、环境、气候等诸多综合因素,是灌溉设计成功与否的重要部分。
  需要注意的是用于立体绿化的灌水器出水水流不宜太大,避免形成基质或土壤表面的径流而使基质和养分流失;水质达到微滴灌要求,防止杂质堵塞灌水器,有条件可采用每次排空和冲洗的技术措施;防止滴灌滴头后面的出水引流毛管脱落,水流无法到达指定位置。
 
立体绿化灌溉系统的设计

       立体绿化灌溉系统的设计是项目施工的基础,科学的设计是保障系统能够正常运行的前提。日常我们看到很多项目的顶部或高处植物无水枯死,而下部植物水多淹死,很大原因就是前期设计不合理。一般来说设计可分为以下四个步骤:第一步:选择灌水器的类型(滴头、喷头)、型号(流量、压力)和确定分布密度,并计算浇灌所需要的总流量和最小水压。
  灌溉系统设计总流量或分区流量的计算方法:Q=Nqp/G,式中Q=滴灌系统设计流量(立方米/小时);qp=设计工作压力下的滴头出水量(立方米/小时);N=同时工作的出水滴头数量;G=管道系统水利用系数,取0.95至0.98。
  第二步:分别计算和选择主管、支管、毛管的类型(材质、承压力)和管径(内外径、壁厚),确定管网的排布。
  灌溉管网与管网水力的计算通常以经济流速下,各关键节点流量和压力的计算为主,常采用管道沿程水头损失的公式进行计算。其中,沿程水损、管道长度、流量、管道内径四个变量,已知其中任意三个就可以代入算出未知量。
  hf=f×LQm/db,式中hf=沿程水头损失(米);f=摩阻系数;L=管长(米);Qm=流量(立方米/小时);db=管内径(毫米);m=流量指数;b=管径指数。常用硬塑料管的取值:f=0.948×105,m=1.77,b=4.77。
  对于管道的局部水头损失,立体绿化项目上一般可以通过查表获得各个设备的局部水损数值,也可采用沿程水头损失的10%至15%进行估算。
  通过上述公式或变形公式对各级管网的流量和压力进行计算,并根据计算结果来确定选择管道粗度和管道承压能力的参数。计算沿程和局部压力损失,得出进出口水流压力大小和管道保护过程的相关计算。
  不同管径经济流速下管道允许通过的最大流量值是计算项目轮灌分区的重要依据。不同管径管子可通过的最大流量,需要分别从灌溉系统的不同层级的主管、支管和毛管分别复核计算。如以直径20毫米、壁厚2毫米的PE管作为安装4升/小时滴头的毛管,首先要确定直径20PE管在经济流速下最多可过流多少水量,能够安装多少个4升/小时的滴头。经过计算:直径20毫米×壁厚2毫米的PE管,1米/秒的经济流速下,过流量为720升,选用2升/小时的滴头,就是360个。如滴头间距10厘米,PE管长度就是36米。再用公式计算36米管长的压损为3.5米。如果接的是De32的PPR管,可以计算一下经济流速(1.2米/秒)下的流量是2470升,这样我们就可计算出同时给3组直径20的PE管供水。
  第三步:确定浇灌分区。
  根据项目实际综合因素,如面积大小、高度等确定浇灌分区,通常同一区段要求有相对一致的因子条件。常见影响浇灌分区的因子有以下方面:
  1.可供水源的最大流量和最低压力;2.实现项目总面积浇灌的总计流量;3.不同植物种类对水肥需求的频度要求;
  4.垂直立体环境的高度差;5.立面环境的朝向,影响水分蒸发的光照、风力等情况。
  第四步:设计并选择系统运行的保护设备。
  立体绿化浇灌系统运行中能否长期稳定,所涉及的因素很多,如设计是否科学合理、水流压力稳定情况、核心设备质量状况、日常维护是否到位等,其中在整个灌溉系统中是否配备安装保护设备和保护设备是否正常运行至关重要。
  常用的保护设备有:过滤器、主管进排气阀、压力调节阀、破真空阀、空气阀、排(泄)水阀、止回阀等。在设计过程中,设计人员要充分理解整个浇灌系统的水流规律,合理恰当的选择和运用保护设备。如当管道过长或压力变化过大时,可在适当部位设置节制阀或压力调节装置,使输出压力满足滴灌系统设计工作压力的要求;在管道起伏的高处、增压水泵之后、大流量变化节点容易产生气泡的位置设计安装组合式排气装置,在水流过程中排除管道内的气体,提高水流效率;在每组管道的末端安装泄水阀,用于冲洗或排空管网内的多余水分等。
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边坡长度30米,面积约5000平方米的立体绿化,分别设置了21个浇灌组。

 
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