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园林灌溉发展趋势 - 上海绿友园林机械有限公司

(时间:2012-12-6 10:03:39 共有 人次浏览)
园林灌溉发展趋势 上海绿友园林机械有限公司 2008-03-18

    随着2008奥运年的到来,城市和园林绿化工作越来越多的受到人们的普遍关注。但是随着绿化面积的不断加大,养护水平的不断提高,园林灌溉也渐渐变成一个越发值得注意的问题。
    现状分析
    城市管理者未认识到园林节水的重要性,园林设计者和施工者大多并非专业人士。常用的节水方法也未得到大范围推广,灌溉方法落后的问题比较严重,用水浪费现象普遍;缺乏专业的园林灌溉规划设计、施工队伍;对灌溉系统自动化控制缺乏认识;灌溉管理环节薄弱;城市园林用水系统不完善,水资源利用率低等问题。近几年,国内的专业灌溉公司正在迅速成长,但与众多的园林公司来比,还差得远。据网络调查显示,有超过一半的灌溉项目并非由专业灌溉公司直接负责,即使是安装了世界上最先进的灌溉设备,不能发挥它的效用,花了钱但不节水!
    在我国,植物需水量的研究尚为空白,缺乏精确的灌溉定额和植物需水量数据。在美国多数城市,常见园林植物在何时、何地、何种气候条件下需要多少灌水量都有精确的数据,这些数据是制定整个园林节水方案的基础。而在我国,只有少数几个城市在做植物灌溉两的研究,而且仅局限于草坪草等少数植物。在各大高校虽然也有相关的研究,参与者寥寥,谈不上什么成果。因此,何时何地何种作物灌多少水,在国内就成了凭经验,甚至感觉决定的事,采用再先进的灌溉节水设备也只能是减少灌水过程中水的损失,并不能实现真正意义上的节水灌溉。
    如何解决
    总结国内外园林灌溉实践经验,笔者认为,应该加大宣传力度,提高相关部门的节水意识,合理选择植物种类,发展节水抗旱绿地,因地制宜,注重乡土树种的开发和应用,大量应用耐旱植物。此外,当务之急还是推广先进节水灌溉技术,应采用高标准的现代园林灌溉设施,提高水的利用率,在保证作物生长良好的前提下,达到节约用水的目的,这才是园林发展的最终归宿。
    我国政府把保护环境、绿化祖国作为一项基本国策,建设部制定了《城市绿化规划建设指标》,其中规定城市绿地率2000年达到25%,2010年达到30%;城市绿化覆盖率2000年达到30%,2010年达到35%。国内外大量研究资料表明,无论一个城市或一个地区,在常规情况下,当绿化覆盖率达到或超过30%~50%时,其生态环境才有希望想良性循环发展。就当前来说,我国许多城市环境污染十分严重,为使生态尽快趋于平衡,不至于让经济快速发展的效果最终被污染引起的后果所冲消,其绿化覆盖率只有远高于这一临界幅度才有可能有效改善城市环境。因此我国主要城市在今后一段时期内,绿化覆盖率将会大幅提高,城市绿地面积将迅速增加;同时,为使已有绿地尽可能发挥出应有的生态效应,其改造的步伐势必要加快。水是植物具备适宜的生长环境,灌溉系统必不可少,绿地灌溉系统的数量也将随之增多,如果仍然采用古老的人工浇灌方法,先不说能否达到设想的灌溉效果,也不说每年将会增加的用水量,光人工费用和其他管理费用就会是一笔不小的开销。由此可见,发展节水节能的现代化灌溉系统,已是大势所趋。
    喷灌系统
    喷灌作为最常见的一种节水灌溉方式,在国外尤其是美国、日本等发达国家已经相当普及,进入国内还是30年前的事情,目前来说已经得到了一定的社会认可,但普及程度还远远不够。
    喷灌根据它的控制方式大致可以分为两种,手动喷灌系统和自动喷灌系统。那么哪种方式更实用更经济效果更好呢?
    灌溉,目的是为了让作物更好的生长,园林灌溉是为了园林作物更好的生长从而起到调节改善城市生态环境的效果,然后于此同时还要满足节水的目的。
    那怎样才算是达到改善环境的效果呢,这就引出了一个标准,生态效益。生态效益与单位绿地的叶面积呈正比,生态效益越大,改善效果越好。为追求更大的绿地生态效益,必须建造乔、灌、草相结合的复层群落,因为同样面积的城市绿地,复层群落的生态效益可为单层草坪的几倍甚至几十倍,这是广大园林绿化工作着的共识和今后城市绿地发展的趋势。复层群落必然由不同植物构成,其需水特性也就不同,因此,只有用不同灌水方式和不同灌水量才能满足不同植物的生长需要,如高大的乔木需大流量喷头,雾化好流量小的喷头适于草坪、花卉,绿篱宜选滴灌;在同一灌溉系统中,要控制不同灌水方式和不同灌水量,靠人为控制已很难实现,必然需要自动控制来实现适时适量灌溉。
    从节水效果来讲,自动控制灌溉系统能做到精量灌水。
    我国城市用水量日趋增长,而城市可用水资源却日益匮乏。虽然城市绿地面积不断扩张,但绿地灌溉水量的则工作空间却极其有限,因此必须利用有限的水资源取得最大的生态效益,亦即绿地灌溉也要节水。从这个意义上讲,应该用自动控制灌溉系统进行精量灌水,取而代之目前普遍存在的粗放灌水方式,利于节约水资源和城市的可持续发展。
    所以无论从生态效益,还是从节水方面来讲,自动灌溉系统都要明显优于手动灌溉。下面我们就来看一下自动灌溉系统。
    自动灌溉系统的常用形式
    自动控制的目的是使生产或其它过程按照人们编制的工作程序自动进行,当被控制的对象运行时,无需人的直接参与。按结构形式的不同,自动控制分为开环和闭环两种;自动控制系统中具有反馈信号,称为“闭环系统”,否则就叫做“开环系统”。同样,自动灌溉系统也分闭环控制灌溉系统和开环控制灌溉系统;需要指出,无论闭环还是开环控制灌溉系统,均为全自动灌溉系统,亦即实现了机组(或主阀门)、过滤器自动冲洗和管网水流分配的全过程自动控制。在园林绿地灌溉中普遍应用的中央计算机控制系统是典型的闭环控制灌溉系统,而时序控制系统为典型的开环控制灌溉系统。在此介绍一种常用的中央计算机控制系统和一种时序控制灌溉系统:
    基于自动气象站的中央计算机控制灌溉系统
    这种系统属于闭环控制灌溉系统,自动气象站中的气温、雨量、温度、湿度、风速等传感器,作为系统的信号反馈设备,此信号供中央计算机采集和决策后,自动指挥灌溉系统运行。其基本组成见图一。
    1.控制部分的基本工作原理
    由气象传感器把与植物需水相关的气象参量(该参量可援引国外的实验数据,国内尚未空白),反馈给中央计算机控制决策设备,通过中央计算机预装的专用软件,运算出植物前一天损耗的水量,并决策今天是否补充水分和补多少水分;若需补水,中央计算机向集群控制装置发出指令,集群控制装置将指令解译后发至由其控制的各控制器;控制器接到指令即控制其辖区内的机组(或总阀门)和电磁阀的启闭,在一定的时间内按一定的顺序自动完成园林绿地的灌溉并自动停机。
    2.控制部件之间的数据传输方式
    中央计算机和自动气象站之间为双向通讯,通过有线或无线方式实现短途或远程数据传输。中央计算机和每个集群控制装置之间可采用公共有线电话网、公共无线电话网、自建无线网、光缆或数据传输线等多种方式,实现双向远程或短途传输。集群控制装置与各信号传输,一般距离较近,采用普通地埋电线即可。
    一台中央计算机可辖多台集群控制装置,每台集群控制装置有能操作多台控制器,每个控制器也可控制多个电磁阀,因此从理论上讲,通过增加各级控制设备的数量,这种控制系统可以无限扩容,从而能够满足不同规格系统的自动控制。它可适用于小到某个公园绿地灌溉的自动控制,大至控制整座城市的所有绿地的广告系统。像工业自控系统一样,系统容量越大,则平均投资成本俞低,生产效率也越高。在一些发达国家的园林绿地灌溉中,这种控制系统被广泛采用。例如,在美国拉斯维加斯城,只用三套中央控制系统,将所有草坪和花卉实现自动灌溉,一套用于控制全城的公园绿地、饭店草坪、街道花卉等灌溉,另两套则用于130多所大学的所有绿地灌溉。由此可见,基于自动气象站的中央计算机控制灌溉系统,一旦在城市绿地的灌溉中得以应用,会给城市绿地的维护管理带来质的飞跃。
    3.自动控制系统与手动控制系统的比较
    自动控制灌溉系统的设计思路是相对手动系统而言的。手动灌溉系统的设计一般遵循的是:以日后操作方便为核心、集中供水为主导、兼顾经济和合理性的设计思路。
    众所周知,管网投资的高低直接影响灌溉系统的总造价,而任何广告系统只要确定了合适的灌水器,在合理的设计条件下,将水送至灌水器的单位面积上的平均管网长度也就确定;因此在合理设计中,希望从减少管网长度上追求降低管网投资已不可能,而唯一出路是追求减小各级管径从而降低管网投资;而在合理的流速下,管中的过流量越大,管径也越粗,为了减小管径,也只有减小管中的过流量,这就要求系统总流量进入管网后必须充分分流,使得各级管道中都有水体流动,因而决定了控制管网水流的工作阀,必然要位于控制范围内的不同方位的分干管上。
    但手动系统为了充分考虑日后操作方便,不得不牺牲上述的经济性和合理性而换得操作的方便性,只能将阀门布置在控制范围内的同一方位的一条分干上或距离最近的两条分干上,致使系统总流量向一个方位的分干重供水,无谓增大了各级管径,必然要增大投资;同时,手动系统工作时,只有一个方位的分干中有水流动,其他分干虽然管径增大了,却处于闲置状态,不仅造成系统资源的浪费,而且大大降低整个系统的利用率。
    
    自动控制灌溉系统已实现从机组启闭、过滤器冲洗直至管网水流分配的自动化,所以在管网布置时不必顾虑人去操作的方便性,所有操作将由控制器完成。因此自动控制灌溉系统的设计思路为:以经济合理为中心,以充分分散供水为主导,在系统处于工作状态时,使得各级分干中均有水体流动,从而充分减少各级管径,降低系统总造价。
    要达到降低总造价的目的,还可以通过其他途径,比如选择流量较小的灌水器,单个灌水器的流量减小了,而灌水器数量不变(注意:这要求该灌水器拥有较远的射程,这样才能达到相同的灌水覆盖面,从而保证均匀度),单个灌水区域所需的供水管管径就可以降低,甚至可以将单个灌区的控制面积扩大,灌区的总数量自然减少,相应的控制设备和电线等相关设备及其配件的需求量相应减少,工程量也将相应减少,整个系统的总投资量会下降一个比例,达到一个即经济又实用的效果。
    通过以上的介绍和相互比较,我们可以得出这样的结论:基于自动气象站的中央计算机控制灌溉系统,通过不同作物的需水特性,不同地区的气候条件,不同土质的水利特性和实际灌溉是不同的天气情况精确灌溉,实时监控,是真正意义上的节水灌溉,它是我们喷灌发展的趋势,也是我们喷灌工作者的奋斗的目标。

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