浅析一种新型灌溉方式高空雾化喷淋降尘灌溉系统的设想

王宏

摘 要：本文通过分析现阶段城市绿化区域（包括小区、行道树、公园）的灌溉方式和降尘方式的缺点，结合现有的成熟技术，提出了一种新型灌溉方式“高空雾化喷淋降尘灌溉系统”，并简单分析了其可行性和产生的经济效益，以及可应用的场景。

关键词：高空灌溉;雾化喷淋;降尘;灌溉系统

中图分类号：S6-3       文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200530054

1 城市绿化区域灌溉和城市降尘现状

随着对森林城市建设力度的加大，各城市绿化面积急速增加，灌溉任务随之加重。同时，国家对环保的空前重视，人们对生活环境的高要求，也使得各城市在降尘、降霾方面做出了很大的努力。然而，在灌溉和降尘方面还是存在以下问题。

几乎所有小区、城市行道树和公园的绿化灌溉，都是靠人工或自动地面灌溉和自然降雨灌溉，水资源仅用于绿化灌溉，不能得到充分的利用。

许多城市均是采用雾炮车降尘，或者洒水车喷洒地面，造成道路拥堵，水资源严重浪费，而且降尘效果持续性短。

城市区域，夏季温度高、空气干燥、容易扬尘;冬季气候寒冷、空气流动性差、雾霾严重。虽然已有部分城市使用降尘路灯，或在路灯上安装降尘设备，但是仅用于降尘，比较浪费水资源。

雨水资源没有被储存收集和再次利用，白白浪费。

2 思考

在一些超高层施工中已经应用自动喷淋养护降尘智能系统，既保证了混凝土养护质量，降低了现场扬尘高度，对现场降温、消防起到了积极的作用，同时又美化了现场环境[1]。而“高压雾化喷淋系统”也能够有效地降低粉尘和PM2.5，改善空气质量[2]。根据这个思路，有没有一种灌溉方法，能够在绿化灌溉的同时，还能在夏季降温、降尘，冬季降霾，充分利用水资源，甚至可以将雨水资源收集起来用于灌溉的设想由此产生。

3 方案设想

3.1 方案阐述

受已广泛使用的各种降尘系统技术应用的启发，本文设想使用“高空雾化喷淋降尘灌溉系统”来实现。其过程是：在需要灌溉时，人工或自动启动灌溉系统，让水从蓄水池通过管道，從一定高度（高度待定），经过水泵增压雾化（甚至可将水电离，吸尘效果更佳）后，通过喷头或雾炮，形成某种形状的水雾飘下;水雾能先吸附空中尘土，后落在植被上，清洗植被上的尘土，最后落到地面和土壤中发挥其灌溉作用。既能降尘、降温、降霾，还能起到绿化灌溉的作用，使水资源得到了充分利用。而且绿植上尘土减少，也可减少风力导致的再次扬尘的尘土量。

3.2 原理及设计

参考已有的自动降尘喷淋及智能联动监控系统[3]，本文设想的“高空雾化喷淋降尘灌溉系统”主要由自动监测、控制、蓄水、增压、运输、喷淋6个子系统构成。工作原理如图1。

3.2.1 自动监测系统

自动检测空气中尘土含量、干湿度等值，或者采用定时的方式，通过分析数据和设定数值进行比较后，确定是否发出指令。

3.2.2 控制系统

执行启动和关闭指令，来控制各子系统。

3.2.3 蓄水系统

用于储存水源，可以收集雨水，对雨水进行过滤处理;也可以电离水，增加降尘效果。

3.2.4 增压系统

在增压泵的协助下，在传输或者喷洒过程中给水增压，使水流按照规定的路线流动、使喷头产生设计所需要的水雾，包括水雾的大小和形状。

3.2.5 运输系统

通过各种管道运输水流。

3.2.6 喷淋系统

由不同形状和口径大小的喷淋喷头（或雾炮）等构成，主要是形成水雾，执行喷洒任务。

4 可应用场景简述

应用时可以根据实际场景的需要、资金的情况以及效果要求，选择全部或者部分系统进行实施，并且各系统采用的部件、材质也可以不同。如可以不用自动检测系统，而采用人工控制的方式执行该系统。

4.1 小区绿化

可以在各栋楼房楼顶建设此系统，安装时所有喷头方向均朝向小区内绿化带，也可以在楼与楼之间建立连接杆，将喷头设置在连接杆上。这样在对小区绿植进行灌溉的同时，还能降尘、降温、降霾，形成舒适健康的小气候环境。

4.2 公园绿化

按照喷洒面积计算科学的距离，在公园内借助高大植物或者单独建设喷水杆、喷水塔，采用旋转式喷头（雾炮），在实现大面积降尘、降温、降霾的同时达到灌溉的目的。

4.3 行道树

借助现有的路灯灯杆或者行道树，设置合理的雾化喷淋方向、水压、范围和距离，减少道路扬尘，同时还可以清洗和灌溉行道树。

5 技术、实施可行性及经济效益分析

5.1 技术可行性分析

雾化喷淋降尘原理比较简单，且相关技术成熟，类似的系统现已在各施工现场进行了广泛的应用，也取得了良好的效果，因此本文设想的“高空雾化喷淋降尘灌溉系统”技术壁垒较低，技术上可行。

5.2 实施可行性分析

在四川雅安市区公路两边，已经借助路灯，安装了类似的系统。但由于喷淋的半径太小，或是安装位置原因，或是地方政府目的就仅用此来降尘，所以导致了水在喷淋降尘后，直接落到了地面，不能在降尘后灌溉行道树，水资源没有被充分利用。

5.3 经济效益分析

安装此系统需要一定的资金和管理维护投入，投入的大小根据规模大小和难易程度而不同，最终产生的经济效益也不同。降尘、降温、降霾的效果也会受诸多因素影响，如风速，水雾化的程度，水压大小，喷头口径的大小，安装的密度等。李春亮的研究表明供水压力决定了沉降效率，增大喷嘴口径在同等水压的情况下可以提高降尘效率，但耗水量也会逐步加大;当限定耗水量时，选择口径小的喷嘴比选择口径大的喷嘴更能够提高供水压力，达到提高降尘效率的目地[4]。根据宋世飞计算塔吊喷淋系统喷洒面积的方法，每个喷头的喷洒面积S=3.14（h×tanα）2，其中喷头喷发出的水滴以锥体的形式洒落于地面，锥体中心线与地面的夹角称作雾化角，用α表示，喷头高度用h表示[5]，实际应用中可以根据需求确定安装密度。

虽然经济效益难以进行模型化并测算，但应用此系统产生的经济效益很明显。水是不可再生资源，此项举措能充分利用雨水资源;高压雾化水从高空飘下，能先降尘、降霾，清洗植物上的灰尘防止再次扬尘，最后落到地面灌溉植被，这样能充分地利用水资源;降尘、降霾、夏季降温对小气候的形成、人居环境的改善和人类健康产生了效益，这是无法用简单的经济效益来衡量的。

6 结论

通过上述分析，本系统在现有的技术条件下是能够顺利实现的。实施后，效果也是毋庸置疑的。不仅能降尘、降温、降霾，调节空气干湿度，还能起到灌溉作用。充分地利用了水资源，构建了小气候环境，使人们的生活环境更加舒适健康。

本文仅针对现有的城市绿化灌溉和降尘的现状，在已有的技术基础之上，提出了一种新的、可实施的灌溉方法，因此还存在以下不足之处。

受试验条件限制，本文没有通过试验分析，获取数据，明确地提出“高空雾化喷淋降尘灌溉系统”在产生最佳降尘、降温、降霾、灌溉效果时，所需要的最佳喷淋高度、水压和雾化的大小、喷头形状和口径大小、喷头安装的密度等因素。

由于此系统带来的经济效益，包括健康效益比较难以测算，在分析产生的经济效益时，没有给出一个具体的效益数值做参考。

本文并没有提出此系统在北方冬季使用时，如何防冻结。

本文提出的这种“高空雾化喷淋降尘灌溉系统”在小区绿化和公园绿化中，还没有实施的案例。

参考文献

[1] 樊怀亮，段仕伟，窦天晓，李春霖，杜庚泽.浅析超高层核心筒自动喷淋养护降尘智能系统的应用[J].建筑发展导向，2018（19）：38-39.

[2]王维东.绿色小发明降尘大改观[J].劳动保护，2018（10）：76-77.

[3]刘波.自动喷淋降尘与智能联动监控系统分析[J].区域治理，2018（9）：217-224.

[4]李春亮.浅析喷雾降尘的效率[J].内蒙古煤炭经济，2017（17）：144-145.

[5]宋世飞.塔吊喷淋降尘系统在建筑施工中的应用[J].科技与创新，2017（1）：159-160.

（责任编辑 贾灿）