現(xiàn)狀分析

　　城市管理者未認(rèn)識(shí)到園林節(jié)水的重要性，園林設(shè)計(jì)者和施工者大多并非專業(yè)人士。常用的節(jié)水方法也未得到大范圍推廣，灌溉方法落后的問(wèn)題比較嚴(yán)重，用水浪費(fèi)現(xiàn)象普遍；缺乏專業(yè)的園林灌溉規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工隊(duì)伍；對(duì)灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化控制缺乏認(rèn)識(shí)；灌溉管理環(huán)節(jié)薄弱；城市園林用水系統(tǒng)不完善，水資源利用率低等問(wèn)題。近幾年，國(guó)內(nèi)的專業(yè)灌溉公司正在迅速成長(zhǎng)，但與眾多的園林公司來(lái)比，還差得遠(yuǎn)。據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查顯示，有超過(guò)一半的灌溉項(xiàng)目并非由專業(yè)灌溉公司直接負(fù)責(zé)，即使是安裝了世界上最先進(jìn)的灌溉設(shè)備，不能發(fā)揮它的效用，花了錢(qián)但不節(jié)水！

　　在我國(guó)，植物需水量的研究尚為空白，缺乏精確的灌溉定額和植物需水量數(shù)據(jù)。在美國(guó)多數(shù)城市，常見(jiàn)園林植物在何時(shí)、何地、何種氣候條件下需要多少灌水量都有精確的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是制定整個(gè)園林節(jié)水方案的基礎(chǔ)。而在我國(guó)，只有少數(shù)幾個(gè)城市在做植物灌溉兩的研究，而且僅局限于草坪草等少數(shù)植物。在各大高校雖然也有相關(guān)的研究，參與者寥寥，談不上什么成果。因此，何時(shí)何地何種作物灌多少水，在國(guó)內(nèi)就成了憑經(jīng)驗(yàn)，甚至感覺(jué)決定的事，采用再先進(jìn)的灌溉節(jié)水設(shè)備也只能是減少灌水過(guò)程中水的損失，并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)水灌溉。

　　如何解決

　　總結(jié)國(guó)內(nèi)外園林灌溉實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，應(yīng)該加大宣傳力度，提高相關(guān)部門(mén)的節(jié)水意識(shí)，合理選擇植物種類(lèi)，發(fā)展節(jié)水抗旱綠地，因地制宜，注重鄉(xiāng)土樹(shù)種的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，大量應(yīng)用耐旱植物。此外，當(dāng)務(wù)之急還是推廣先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)，應(yīng)采用高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代園林灌溉設(shè)施，提高水的利用率，在保證作物生長(zhǎng)良好的前提下，達(dá)到節(jié)約用水的目的，這才是園林發(fā)展的最終歸宿。

　　我國(guó)政府把保護(hù)環(huán)境、綠化祖國(guó)作為一項(xiàng)基本國(guó)策，建設(shè)部制定了《城市綠化規(guī)劃建設(shè)指標(biāo)》，其中規(guī)定城市綠地率2000年達(dá)到25%，2010年達(dá)到30%；城市綠化覆蓋率2000年達(dá)到30%，2010年達(dá)到35%。國(guó)內(nèi)外大量研究資料表明，無(wú)論一個(gè)城市或一個(gè)地區(qū)，在常規(guī)情況下，當(dāng)綠化覆蓋率達(dá)到或超過(guò)30%～50%時(shí)，其生態(tài)環(huán)境才有希望想良性循環(huán)發(fā)展。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，我國(guó)許多城市環(huán)境污染十分嚴(yán)重，為使生態(tài)盡快趨于平衡，不至于讓經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的效果最終被污染引起的后果所沖消，其綠化覆蓋率只有遠(yuǎn)高于這一臨界幅度才有可能有效改善城市環(huán)境。因此我國(guó)主要城市在今后一段時(shí)期內(nèi)，綠化覆蓋率將會(huì)大幅提高，城市綠地面積將迅速增加；同時(shí)，為使已有綠地盡可能發(fā)揮出應(yīng)有的生態(tài)效應(yīng)，其改造的步伐勢(shì)必要加快。水是植物具備適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，灌溉系統(tǒng)必不可少，綠地灌溉系統(tǒng)的數(shù)量也將隨之增多，如果仍然采用古老的人工澆灌方法，先不說(shuō)能否達(dá)到設(shè)想的灌溉效果，也不說(shuō)每年將會(huì)增加的用水量，光人工費(fèi)用和其他管理費(fèi)用就會(huì)是一筆不小的開(kāi)銷(xiāo)。由此可見(jiàn)，發(fā)展節(jié)水節(jié)能的現(xiàn)代化灌溉系統(tǒng)，已是大勢(shì)所趨。

　　噴灌系統(tǒng)

　　噴灌作為最常見(jiàn)的一種節(jié)水灌溉方式，在國(guó)外尤其是美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相當(dāng)普及，進(jìn)入國(guó)內(nèi)還是30年前的事情，目前來(lái)說(shuō)已經(jīng)得到了一定的社會(huì)認(rèn)可，但普及程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

　　噴灌根據(jù)它的控制方式大致可以分為兩種，手動(dòng)噴灌系統(tǒng)和自動(dòng)噴灌系統(tǒng)。那么哪種方式更實(shí)用更經(jīng)濟(jì)效果更好呢？

　　灌溉，目的是為了讓作物更好的生長(zhǎng)，園林灌溉是為了園林作物更好的生長(zhǎng)從而起到調(diào)節(jié)改善城市生態(tài)環(huán)境的效果，然后于此同時(shí)還要滿足節(jié)水的目的。

　　那怎樣才算是達(dá)到改善環(huán)境的效果呢，這就引出了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，生態(tài)效益。生態(tài)效益與單位綠地的葉面積呈正比，生態(tài)效益越大，改善效果越好。為追求更大的綠地生態(tài)效益，必須建造喬、灌、草相結(jié)合的復(fù)層群落，因?yàn)橥瑯用娣e的城市綠地，復(fù)層群落的生態(tài)效益可為單層草坪的幾倍甚至幾十倍，這是廣大園林綠化工作著的共識(shí)和今后城市綠地發(fā)展的趨勢(shì)。復(fù)層群落必然由不同植物構(gòu)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滿足不同植物的生長(zhǎng)需要，如高大的喬木需大流量噴頭，霧化好流量小的噴頭適于草坪、花卉，綠籬宜選滴灌；在同一灌溉系統(tǒng)中，要控制不同灌水方式和不同灌水量，靠人為控制已很難實(shí)現(xiàn)，必然需要自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量灌溉。

　　從節(jié)水效果來(lái)講，自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)能做到精量灌水。

　　我國(guó)城市用水量日趨增長(zhǎng)，而城市可用水資源卻日益匱乏。雖然城市綠地面積不斷擴(kuò)張，但綠地灌溉水量的則工作空間卻極其有限，因此必須利用有限的水資源取得最大的生態(tài)效益，亦即綠地灌溉也要節(jié)水。從這個(gè)意義上講，應(yīng)該用自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)進(jìn)行精量灌水，取而代之目前普遍存在的粗放灌水方式，利于節(jié)約水資源和城市的可持續(xù)發(fā)展。

　　所以無(wú)論從生態(tài)效益，還是從節(jié)水方面來(lái)講，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)都要明顯優(yōu)于手動(dòng)灌溉。下面我們就來(lái)看一下自動(dòng)灌溉系統(tǒng)。

　　自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的常用形式

　　自動(dòng)控制的目的是使生產(chǎn)或其它過(guò)程按照人們編制的工作程序自動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)被控制的對(duì)象運(yùn)行時(shí)，無(wú)需人的直接參與。按結(jié)構(gòu)形式的不同，自動(dòng)控制分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種；自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有反饋信號(hào)，稱為“閉環(huán)系統(tǒng)”，否則就叫做“開(kāi)環(huán)系統(tǒng)”。同樣，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)也分閉環(huán)控制灌溉系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制灌溉系統(tǒng)；需要指出，無(wú)論閉環(huán)還是開(kāi)環(huán)控制灌溉系統(tǒng)，均為全自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，亦即實(shí)現(xiàn)了機(jī)組（或主閥門(mén)）、過(guò)濾器自動(dòng)沖洗和管網(wǎng)水流分配的全過(guò)程自動(dòng)控制。在園林綠地灌溉中普遍應(yīng)用的中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是典型的閉環(huán)控制灌溉系統(tǒng)，而時(shí)序控制系統(tǒng)為典型的開(kāi)環(huán)控制灌溉系統(tǒng)。在此介紹一種常用的中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和一種時(shí)序控制灌溉系統(tǒng)：

　　基于自動(dòng)氣象站的中央計(jì)算機(jī)控制灌溉系統(tǒng)

　　這種系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制灌溉系統(tǒng)，自動(dòng)氣象站中的氣溫、雨量、溫度、濕度、風(fēng)速等傳感器，作為系統(tǒng)的信號(hào)反饋設(shè)備，此信號(hào)供中央計(jì)算機(jī)采集和決策后，自動(dòng)指揮灌溉系統(tǒng)運(yùn)行。其基本組成見(jiàn)圖一。

　　1.控制部分的基本工作原理

　　由氣象傳感器把與植物需水相關(guān)的氣象參量（該參量可援引國(guó)外的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)尚未空白），反饋給中央計(jì)算機(jī)控制決策設(shè)備，通過(guò)中央計(jì)算機(jī)預(yù)裝的專用軟件，運(yùn)算出植物前一天損耗的水量，并決策今天是否補(bǔ)充水分和補(bǔ)多少水分；若需補(bǔ)水，中央計(jì)算機(jī)向集群控制裝置發(fā)出指令，集群控制裝置將指令解譯后發(fā)至由其控制的各控制器；控制器接到指令即控制其轄區(qū)內(nèi)的機(jī)組（或總閥門(mén)）和電磁閥的啟閉，在一定的時(shí)間內(nèi)按一定的順序自動(dòng)完成園林綠地的灌溉并自動(dòng)停機(jī)。

　　2.控制部件之間的數(shù)據(jù)傳輸方式

　　中央計(jì)算機(jī)和自動(dòng)氣象站之間為雙向通訊，通過(guò)有線或無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)短途或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。中央計(jì)算機(jī)和每個(gè)集群控制裝置之間可采用公共有線電話網(wǎng)、公共無(wú)線電話網(wǎng)、自建無(wú)線網(wǎng)、光纜或數(shù)據(jù)傳輸線等多種方式，實(shí)現(xiàn)雙向遠(yuǎn)程或短途傳輸。集群控制裝置與各信號(hào)傳輸，一般距離較近，采用普通地埋電線即可。

　　一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)可轄多臺(tái)集群控制裝置，每臺(tái)集群控制裝置有能操作多臺(tái)控制器，每個(gè)控制器也可控制多個(gè)電磁閥，因此從理論上講，通過(guò)增加各級(jí)控制設(shè)備的數(shù)量，這種控制系統(tǒng)可以無(wú)限擴(kuò)容，從而能夠滿足不同規(guī)格系統(tǒng)的自動(dòng)控制。它可適用于小到某個(gè)公園綠地灌溉的自動(dòng)控制，大至控制整座城市的所有綠地的廣告系統(tǒng)。像工業(yè)自控系統(tǒng)一樣，系統(tǒng)容量越大，則平均投資成本俞低，生產(chǎn)效率也越高。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的園林綠地灌溉中，這種控制系統(tǒng)被廣泛采用。例如，在美國(guó)拉斯維加斯城，只用三套中央控制系統(tǒng)，將所有草坪和花卉實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉，一套用于控制全城的公園綠地、飯店草坪、街道花卉等灌溉，另兩套則用于130多所大學(xué)的所有綠地灌溉。由此可見(jiàn)，基于自動(dòng)氣象站的中央計(jì)算機(jī)控制灌溉系統(tǒng)，一旦在城市綠地的灌溉中得以應(yīng)用，會(huì)給城市綠地的維護(hù)管理帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

　　3.自動(dòng)控制系統(tǒng)與手動(dòng)控制系統(tǒng)的比較

　　自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是相對(duì)手動(dòng)系統(tǒng)而言的。手動(dòng)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般遵循的是：以日后操作方便為核心、集中供水為主導(dǎo)、兼顧經(jīng)濟(jì)和合理性的設(shè)計(jì)思路。

　　眾所周知，管網(wǎng)投資的高低直接影響灌溉系統(tǒng)的總造價(jià)，而任何廣告系統(tǒng)只要確定了合適的灌水器，在合理的設(shè)計(jì)條件下，將水送至灌水器的單位面積上的平均管網(wǎng)長(zhǎng)度也就確定；因此在合理設(shè)計(jì)中，希望從減少管網(wǎng)長(zhǎng)度上追求降低管網(wǎng)投資已不可能，而唯一出路是追求減小各級(jí)管徑從而降低管網(wǎng)投資；而在合理的流速下，管中的過(guò)流量越大，管徑也越粗，為了減小管徑，也只有減小管中的過(guò)流量，這就要求系統(tǒng)總流量進(jìn)入管網(wǎng)后必須充分分流，使得各級(jí)管道中都有水體流動(dòng)，因而決定了控制管網(wǎng)水流的工作閥，必然要位于控制范圍內(nèi)的不同方位的分干管上。

　　但手動(dòng)系統(tǒng)為了充分考慮日后操作方便，不得不犧牲上述的經(jīng)濟(jì)性和合理性而換得操作的方便性，只能將閥門(mén)布置在控制范圍內(nèi)的同一方位的一條分干上或距離最近的兩條分干上，致使系統(tǒng)總流量向一個(gè)方位的分干重供水，無(wú)謂增大了各級(jí)管徑，必然要增大投資；同時(shí)，手動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，只有一個(gè)方位的分干中有水流動(dòng)，其他分干雖然管徑增大了，卻處于閑置狀態(tài)，不僅造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，而且大大降低整個(gè)系統(tǒng)的利用率。

　　自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)從機(jī)組啟閉、過(guò)濾器沖洗直至管網(wǎng)水流分配的自動(dòng)化，所以在管網(wǎng)布置時(shí)不必顧慮人去操作的方便性，所有操作將由控制器完成。因此自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路為：以經(jīng)濟(jì)合理為中心，以充分分散供水為主導(dǎo)，在系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，使得各級(jí)分干中均有水體流動(dòng)，從而充分減少各級(jí)管徑，降低系統(tǒng)總造價(jià)。

　　要達(dá)到降低總造價(jià)的目的，還可以通過(guò)其他途徑，比如選擇流量較小的灌水器，單個(gè)灌水器的流量減小了，而灌水器數(shù)量不變（注意：這要求該灌水器擁有較遠(yuǎn)的射程，這樣才能達(dá)到相同的灌水覆蓋面，從而保證均勻度），單個(gè)灌水區(qū)域所需的供水管管徑就可以降低，甚至可以將單個(gè)灌區(qū)的控制面積擴(kuò)大，灌區(qū)的總數(shù)量自然減少，相應(yīng)的控制設(shè)備和電線等相關(guān)設(shè)備及其配件的需求量相應(yīng)減少，工程量也將相應(yīng)減少，整個(gè)系統(tǒng)的總投資量會(huì)下降一個(gè)比例，達(dá)到一個(gè)即經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的效果。

　　通過(guò)以上的介紹和相互比較，我們可以得出這樣的結(jié)論：基于自動(dòng)氣象站的中央計(jì)算機(jī)控制灌溉系統(tǒng)，通過(guò)不同作物的需水特性，不同地區(qū)的氣候條件，不同土質(zhì)的水利特性和實(shí)際灌溉是不同的天氣情況精確灌溉，實(shí)時(shí)監(jiān)控，是真正意義上的節(jié)水灌溉，它是我們噴灌發(fā)展的趨勢(shì)，也是我們噴灌工作者的奮斗的目標(biāo)。