滴灌技术在高速公路绿化中推广应用的难点与对策

李 彧，杜 军

（1.陕西交通建设集团公司，西安 710065；2.陕西省林业厅国营林场管理站，西安 710082）

近年来，在环保理念推动下，高速公路绿化建设发展很快。但是小气候的特殊性和施工的安全性，使得高速公路绿化养护，尤其是中央分隔带的养护任务非常繁重，操作人员安全难以保证，灌溉成为高速公路绿化养护的瓶颈。目前，在绿化养护基本采用水车漫灌，成本费用高，影响车辆通行，存在安全隐患。而且这种灌溉方式还会与公路病害共同作用侵蚀路基，大大缩短公路使用寿命。所以，采用何种安全有效的灌溉技术保障高速公路绿化养护，已成为高速公路养护管理部门急需解决的一个重要课题。

滴灌技术应用于高速公路绿化养护，北京、陕西、山东、山西、重庆等省市都做了有益尝试［1］。目前可见的优点是，能够按照作物的需水规律适时、适量均匀灌水，使作物根层土壤经常保持最佳水分、通气和养分状态，达到高效节水目的，经济、社会和生态效益显著。但是在推广过程中也暴露出了很多问题，需要进一步探讨和研究解决。

1 高速公路绿化推广应用滴灌技术的难点及原因

1.1 缺乏国家政策扶持和行业标准

国家对高速公路绿化有严格要求，对绿化区域和内容都有严格规定，对绿化投资占公路建设投资比例也有明确要求，而且政府环保部门负责或参与工程可行性研究及竣工环保验收。为扶持农业节水灌溉，政府出台了一系列优惠政策，设立专项财政补助资金，建设节水灌溉示范项目，大力推进农业使用节水灌溉设备。目前高速公路绿化节水灌溉既没有国家、地方扶持政策，也没有行业标准或实施方案以及产品示范应用指南，造成高速公路绿化重视栽植物及数量，轻视绿化植物养护，养护灌溉一直采用水车漫灌方式，制约了节水技术在高速公路绿化灌溉中的应用。

1.2 行业间契合度不够

节水灌溉设施生产企业一般认为高速公路绿化，不是其行业市场主体，对产品性能指标在高速公路绿化方面重视不够。滴灌企业关心的是灌溉设备用量、现有产品销售、政策支持、补助资金等问题［2］。交通主管部门关心高速公路引入水源、工程投资造价、设备可操作性、系统稳定及安全性等，节水灌溉设备生产企业和应用部门之间要求的差异，一定程度制约了滴灌技术在高速公路绿化上的应用。

1.3 示范工程缺少对滴灌产品成熟度的科学分析，也未对存在问题进一步研究

已实施的高速公路绿化滴灌技术试点工程，没有针对高速公路特点组织针对性研究，也没有对示范应用产品技术要求和成熟度进行前期分析。如中分带节水灌溉设施安装时，主管、主管上连接的支管、支管上的毛管各布设一次，成本大幅增加。有些自动控制滴灌系统配有电源专线，安装有土壤水份检测仪器，计算机远程控制，自动化程度非常高，但设备及其安装和运行费用成本很大。一些人工控制的滴灌工程，没有自动控制系统，需要管理人员驾车奔波、开关阀门，尽管降低了设备成本，但增加了人工成本和管理困难。示范工程中出现的这些问题，在工程实施及结束之后都没有进行更深一步的研究分析，使得这些问题愈发表现突出，阻碍滴灌技术在公路绿化养护中的应用。

1.4 灌溉系统设计、运行、自动化控制等方面存在问题

1.4.1 经济单元距离短 高速滴灌系统总投资中输配水系统（仅指管材）占总投资的45%，首部系统占5%，合计50%。如何降低管材口径，延长每个首部系统管理长度，直接关系着滴灌系统的造价［1］。

高速公路滴灌系统主管道与线路等长，主管进入高速公路中分带后不能使用电磁阀门进行自动控制（否则会因为安装电缆导致成本增加），无法轮灌，系统一旦运行即灌溉所有区域。依据试验，中分带灌溉系统干管适宜长度及灌溉系统经济流速分析，从投资、建设、水力性能等方面考虑，采取双向供水，单向干管长度2km，干管总长度4km 左右是比较经济的建设单元，按照静态投资回收年限分析，投资回收期为4.1a［1］。

1.4.2 水源困难 一般情况下一条高速公路都在100km 以上，如果按每4km 一个设计单元，则需要很多水源井，项目建设单位难以承受，也是滴灌技术难以在高速公路绿化上推广的重要原因。

1.4.3 灌溉设计参数 《微灌工程技术规范》SL103－95没有明确规定灌溉需水量。高速公路滴灌设计中参考当本地高度一致、生长旺盛、完全遮盖地面而不缺水的8～15cm 绿色草地最大蒸发蒸腾速率，作为滴灌设计灌溉量，而高速公路绿化实际设计中，中央分隔带因其特殊性选择种植的植物都是特别耐旱的乔木或灌木树种，如刺柏、蜀松、大叶黄杨等，这些植物的蒸发蒸腾速率是草坪20多倍，导致滴灌系统的浪费［3］。

1.4.4 灌溉运行风险 土壤湿度随着季节的不同，光照、降雨、温度、大气湿度、蒸发量等的变化会发生改变，滴灌系统启动关闭时间，全凭人工判断，缺乏科学性。系统出现爆管、支管断裂以及滴灌管破裂而产生漏水，但首部系统缺少判断和处理程序，势必对公路的安全产生极大的威胁。系统的灌水器放置在地表之上，如果系统的某段毛管或灌水器被堵塞，也很难发现［4］。

1.4.5 设备运营管理技术不足 重建设轻管理的现象普遍存在，技术指导和服务不到位，使用单位不太了解滴灌操作技术要求，未能定期对整个系统进行冲洗，导致系统出现堵塞。没有执行相应的滴灌灌溉制度，一次灌水时间过长、灌水量过大，变成“滴式漫灌”，不能发挥滴灌节水的优越性。另外滴灌设计中没有设计施肥装置，或者设计安装了施肥装置，也很少使用或不用，形同虚设。

2 高速公路绿化推广使用滴灌技术的对策与建议

2.1 制定具体政策和标准，引导高速公路绿化应用滴灌技术

政策方面鼓励水利资金、银行信贷资金应用于所有高效节水项目，而不仅仅是农业项目。引导企业由品种单一型向多品种系列化生产发展，由单一产业向高速公路等多产业并存发展［5］。提高科技含量和附加值，鼓励公路绿化单位与滴灌设备企业、科研院所合作，研究开发适合高速公路绿化灌溉需要的节水设备和技术。交通行业应制定相关产业政策，引导公路设计、施工过程中虑及绿化养护等问题，使之向精细、高效方向发展，实现市场资源优化配置。

2.2 加强行业流合作

不同行业之间需要深层次的交流，才能真正深入了解对方需求，解决行业和领域的核心问题。随着高速公路不断的发展，截至2011年底我国高速公路总里程达8.5万km。高速公路绿化养护已经形成一个巨大的市场，为节水灌溉企业提供了新的机遇，跨行业、跨领域的融合创新需求已经产生，行业之间交流合作必须加强。

2.3 完善灌溉设计、运行、自动化控制

2.3.1 采取多种措施减少主管道流量

（1）根据中央带种植的耐旱乔木，设计灌溉量

普遍应用于高效农业的滴灌设计，灌溉量标准的依据是提高农产品产量和质量，而高速公路中央分隔带种植的都是特别耐旱的乔木，它们生长过快会加大修剪工作量，应该象盆景一样种植，既维持其良好生长，又不能供应水肥太多，致其过快生长。因此滴灌设计应降低每次滴灌用水量。

（2）开发机械自动阀门进行轮灌

在输水管网上设置自动控制阀门，以水压等机械动力实现开合。滴灌系统静态时，所有阀门（A）和（B）处于打开状态。当滴灌系统运转时，水流至第一个阀门（A）前，压力触发阀门（A）关闭，这时第一轮灌组支管进水开始灌溉。当第一组灌溉到时，阀门（B）关闭，触发阀门（A）打开，水流进入每一次，在另一个阀门（A）前被挡住，对下一轮灌组进行灌溉，依次顺利完成灌溉。滴灌系统达到灌溉定额，首端微机自动关闭水泵，一个灌溉循环过程结束，管道没有水压力，所有阀门（A）和阀门（B）重新打开回到初始状态。作者尝试设计这两种阀门，结果证明这种阀门理论上可行，专业人员若能设计出更好的自动控制阀门，实现高速公路中分带轮灌，将显著增加每个标准设计单元的灌溉长度，降低水泵功率。在服务区、隧道管理站、收费站、立交区域等有条件的区段，如利用现有电力在主管上增加管道泵，沿途加压，每个设计单元的控制长度将大大延长。

（3）采用地下滴灌更节水

与地上滴灌相比，地下滴灌更有优势：节水效果更加显著，系统运行所需压力小；所有管网埋在土壤中，环境相对稳定，人为破坏机率减少，还可避免日晒、风吹、雨淋，降低早晚温差过大的危害，延长老化期，提高系统使用寿命［4］。

2.3.2 完善灌溉技术提高系统运行安全

（1）完善灌溉程序

灌溉系统流量过程主要分为管道充水期、流量稳定期与非灌溉期3个阶段。流量稳定期内常见的系统破坏主要有主管爆管、支管断裂、滴灌管破裂、滴头断裂，最常见的是管上式滴头断裂和滴灌管破裂，常见的漏水形式与相应的漏水流量范围是判断系统漏水的主要依据。首部程序设计时要对流量发生异常变化加以考虑，系统监测到管道漏水，应关闭电磁阀，发出报警信息“系统可能漏水，请检查某某段管线”［6］。

（2）开发易于观察的土壤湿度探测仪器

高速公路有路政和养护单位，每天会对所管辖的路段进行巡查。如果在中央分隔带每隔一定距离，安装一个土壤湿度探测器，每当土壤湿度降低需要灌溉时，土壤温度探测仪显示应有显著变化，如产生闪烁灯光、或变色等，便于及时观察，开启灌溉系统。如果灌溉完毕，仍有地段土壤缺水，就预示灌溉系统有灌水器堵塞，需要检修，这样就可提高系统运行安全性。

2.3.3 重视滴灌技术服务和培训，制定合理灌溉制度

滴灌必须配以先进的灌水技术才能发挥其优越性。灌水技术主要是指合理的灌水制度，包括不同作物、不同生育期的灌水起始点、灌水上限、灌水定额、灌水时间、灌水次数等的确定。因此工程建成后，设计单位、施工单位及技术服务部门要负责运行一个时期，不应少于一年，且在运行期间，注意观察工程系统运行情况，对设计中确定的灌溉制度是否符合实际，系统设备运行是否正常且满足设计要求，工程设计与建设是否存在缺陷和不足，对发现的问题和缺陷及时排除和完善。同时对业主单位滴落管理人员进行必要的技术培训和指导，制定管理制度和运行操作规程。待工程运行切实正常，用户熟练掌握操作规程后，才能交付用户管理使用［4］。

2.3.4 重视滴灌过滤和施肥 滴灌灌溉水进入管网之前必须进行严格净化，这是保证滴灌灌水器正常工作的前提，过滤这一环节绝不能简化。通过滴灌施肥，对于提高肥料利用率、减少肥料淋溶和对环境的污染，提高产品品质和滴灌效益等具有显著效果。设计安装滴灌系统时，必须把滴灌和施肥同时考虑，配备施肥装置。目前市场应用于农作物的肥料多为固体，主要有尿素、磷酸二氢铵等，滴灌系统施放非常困难，尤其是磷酸二氢铵根本就无法施用，应研制和应用适宜滴灌系统使用的液态肥料和溶于水的肥料［2］。

滴灌技术已在许多地方高速公路和城市道路中分带小范围应用，实践证明经济、安全、节水、节能，特别在西北干旱地区，是保证中央分隔带植物成活的经济有效途径。但要使这一技术能够在高速公路上普及推广，直接套用农业滴灌现成技术还远远不够，需针对高速公路实际情况，从设计、材料、设备、监测等全面考虑，以推动滴灌技术在高速公路绿化上的广泛应用。

［1］ 吴文勇，郝仲勇，刘洪禄，等.高速公路绿化带灌溉系统建设工艺与效益分析［J］.节水灌溉，2005（3）：15－17.

［2］ 陈军.滴灌技术的优势及存在问题的分析［J］.中国水运，2008（6）：79.

［3］ 楚艳玲，阿依加马力？吾守尔，米克热古力？吾买尔.桧柏在库尔勒地区造型修剪生长性状表现研究［J］.中国园艺文摘，2010（9）：41.

［4］ 董文渊.石中高速公路南段中分带绿化工程应用滴灌技术研究初探［J］.辽宁交通科技，2010（11）：75－77.

［5］ 叶祥年，殷庆德，李芳.滴灌技术在武威市推广应用中存在的问题及对策建议［J］.甘肃水利水电技术，2010（4）：43.

［6］ 吴文勇，郑文刚，郝仲勇，等.高速公路绿化隔离带节水灌溉系统漏水故障诊断模型研究［J］.灌溉排水学报，2004（6）：75－77.