園林灌溉設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

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提要：本文針對我國園林灌溉近十年的發(fā)展，把園林灌溉設(shè)備進行了試分類，淺析了園林灌溉設(shè)備的發(fā)展思路，重點闡述了園林灌溉的灌水器和主要自動控制設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，以及與農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備的主要區(qū)別。

　　關(guān)鍵詞：園林灌溉；灌溉設(shè)備；灌溉控制；園林灌水器；電磁閥

　　1、園林灌溉設(shè)備分類

　　這種以用途為中心的分類有利于客戶針對自己的需求，準(zhǔn)確地選擇灌溉產(chǎn)品，同時有利于制造商分門別類的研發(fā)產(chǎn)品和對市場需求的把握，用于區(qū)別各制造商的業(yè)務(wù)范圍。

　　按這種方式主要分為城市園林灌溉設(shè)備（Landscape）、高爾夫球場灌溉設(shè)備（Golf）、庭院灌溉設(shè)備（Garden）。比如美國的RAINBIRD、TORO、HUNTER等多家公司，盡管技術(shù)背景和從業(yè)時間有所不同，但都具備前兩類產(chǎn)品的制造能力，而德國的GARDENA公司致力庭院灌溉產(chǎn)品的制造。

　　在上述分類前提下，工程技術(shù)人員針對不同植物配水的要求，方便解決具體問題，需要全面準(zhǔn)確地選擇園林灌溉設(shè)備，因而又有如下更加詳細(xì)的分類：

　　2、園林灌溉設(shè)備的發(fā)展思路

　　2.1灌水器的發(fā)展思路

　　園林灌水器與農(nóng)業(yè)灌水器的發(fā)展思路有很大差別，可以簡單概括為“隱藏、美觀、噴灌射程多變、微灌流量寬泛”。

　　園林灌溉是園林植物養(yǎng)護的主要手段之一，相對于園林領(lǐng)域所追求的景觀效果，園林灌溉處于附屬地位，園林灌水器不僅要滿足景觀植物的配水要求，而且要突出景觀效果的整體美，不能喧賓奪主。因而園林灌水器的開發(fā)，要優(yōu)先考慮隱藏技術(shù)，如果暴露在外，追求暴露面積最小且與周圍景觀協(xié)調(diào)。

　　園林植物采用的是“喬、灌、草”結(jié)合、以藝術(shù)曲線分割種植的模式，追求的是藝術(shù)效果和生態(tài)效益。由此引起噴灌區(qū)域的形狀多變，從而要求噴灌灌水器的射程必須多變，同時必須能夠調(diào)節(jié)噴灑扇形，避免噴灑在路上，盡量不影響游人興致，以適應(yīng)園林植物配水的要求。

　　園林灌溉系統(tǒng)是市政給水系統(tǒng)的一個組成部分，其工作方式受到市政給水系統(tǒng)功能和城市綠地休閑功能的制約。園林綠地基本都是人群活動的密集區(qū)，不允許在人群密集活動時進行灌溉作業(yè)，同時又要避開市政用水的高峰期，不能和城市生活生產(chǎn)“爭”水，沒有農(nóng)業(yè)灌溉的那樣全天候工作的“窗口”，因此留給園林灌溉的作業(yè)時間非常有限，這是和農(nóng)業(yè)灌溉的最大區(qū)別。從而要求園林灌水器，尤其園林微灌灌水器的流量明顯比農(nóng)業(yè)的要大，必須在有限的作業(yè)時間內(nèi)，保證完成園林植物的養(yǎng)護配水。

　　2.2自動控制設(shè)備的發(fā)展思路

　　隨著世界灌溉行業(yè)的發(fā)展，灌溉控制設(shè)備的研制，已經(jīng)發(fā)展成為一個大的產(chǎn)業(yè)。園林灌溉控制設(shè)備的發(fā)展思路為：

　　1、高端設(shè)備：以植物需水為核心，緊密追隨網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)；

　　2、中端設(shè)備：以時序控制為核心，積極采用友好界面和漢化編程技術(shù)；

　　3、低端設(shè)備：以無需市電、操作簡便為核心，努力附加通訊功能。

　　園林灌溉和農(nóng)業(yè)灌溉的自動控制設(shè)備有所區(qū)別，因為園林的種植是“喬、灌、草”混種，各種植物需水量不同，灌溉系統(tǒng)是噴灌、微灌、手動補水的混合系統(tǒng)，灌水頻率高，受市政給水系統(tǒng)工作方式的制約，因此，在一個系統(tǒng)中控制不同灌溉方式同時滿足不同植物需水成為復(fù)雜任務(wù)，即園林灌溉的自動控制，注重的是景觀植物養(yǎng)護的灌水控制；而農(nóng)業(yè)灌溉往往是一類植物單一的灌水方式，可以全天候作業(yè)，追求的是農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，灌水的控制相對簡單，但對均勻施肥、施藥、無土栽培營養(yǎng)液的加注等要求較高。

　　3、灌水器發(fā)展現(xiàn)狀

　　3.1城市園林灌水器的現(xiàn)狀

　　城市園林灌水器按照出流量的大小分為噴灌和微灌兩大類別。噴灌主要用于解決草坪和大面積修剪的灌木、綠籬的灌水和洗塵。微灌主要應(yīng)用于窄條綠籬、叢狀灌木和樹木的灌溉。

　　3.1.1埋藏式散射噴頭

　　目前國外散射噴頭壟斷市場，這種噴頭具有結(jié)構(gòu)簡單，無旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機構(gòu)，工作壓力在0.2Mpa左右，射程3-6m，噴嘴系列達(dá)幾十種，適應(yīng)園林造景的各種形狀；升降高度有5、10、12、15、24、40cm多種規(guī)格，用于解決小型草坪、屋頂花園和不同高度綠籬的灌溉。不同噴嘴和不同升降高度又有很多組合方案，已經(jīng)滿足園林造景的灌溉要求。

　　但是，這種噴頭組合噴灌強度大，灌水時間短，需要頻繁使用，因此，噴頭的密封止水和彈簧的壽命是關(guān)鍵技術(shù)。由于這種噴頭結(jié)構(gòu)簡單，國內(nèi)一些小型企業(yè)試圖仿制，已經(jīng)有些產(chǎn)品上市，但企業(yè)沒有嚴(yán)格的檢測設(shè)備，國家也沒有制造和檢測標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的性能與國外產(chǎn)品不能相提并論，尤其在密封和彈簧壽命方面，和國外產(chǎn)品差距很大。

　　3.1.2埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭

　　國外的埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭已經(jīng)發(fā)展為從7-24m射程的一系列產(chǎn)品。其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)經(jīng)歷搖臂驅(qū)動、球驅(qū)動到塑料齒輪驅(qū)動的三大跨越式發(fā)展，目前市場的主流產(chǎn)品為塑料齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)噴頭。搖臂驅(qū)動埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭還有一定的市場份額，主要用于水質(zhì)比較差的區(qū)域，而球驅(qū)動正在逐步退出市場。主導(dǎo)國內(nèi)市場的塑料齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)噴頭均為進口產(chǎn)品。

　　塑料齒輪驅(qū)動的埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭，7-15m射程的主要用于城市草坪灌溉，16-24m射程的噴頭主要用于運動場自然草坪的灌溉。

　　國外埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭的發(fā)展趨勢為，系列噴嘴隨噴頭體一起提供，噴灑扇性角度調(diào)整、射程縮減調(diào)整和角度記憶功能集于一體。

　　近兩年出現(xiàn)運動場人造草坪的專用噴頭，用途是人造草坪的噴淋，減少運動員和人造草坪的摩擦，延長人造草坪的壽命；人造草坪的運動場不允許在場地里面布置噴頭，噴頭必須布置在運動場的四邊，如曲棍球場、馬術(shù)場等，因此，噴頭的射程要達(dá)到40m以上，也是埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭，但為水力活塞驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了埋藏、旋轉(zhuǎn)和噴槍功能的結(jié)合，而且可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，完全不同于塑料齒輪驅(qū)動的埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭。此噴頭的出現(xiàn)，把埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭的射程范圍擴展到一個空前的水平，而且也可以用在運動場自然草坪的養(yǎng)護灌溉，傳統(tǒng)的運動場噴頭受到了挑戰(zhàn)。國內(nèi)有個別企業(yè)以仿造的方式，生產(chǎn)塑料齒輪驅(qū)動的埋藏式旋轉(zhuǎn)噴頭，但國內(nèi)沒有相關(guān)制造和檢測標(biāo)準(zhǔn)，尚沒有形成真正意義上的產(chǎn)業(yè)化。

　　3.1.3園林微灌灌水器

　　國外園林微灌灌水器用來解決灌木、綠籬和樹木的灌溉，主要有滴灌管、滴頭、微噴、涌泉灌、樹木根部灌水器等一系列產(chǎn)品，除了涌泉灌，其它產(chǎn)品都具有壓力補償功能，這是園林灌溉的特殊要求決定的。這些產(chǎn)品相對于農(nóng)業(yè)微灌而言，具有自己明顯的特點：

　　1）優(yōu)先考慮隱藏技術(shù)，不破壞園林景觀的整體美；

　　2）造型美觀，用不同的顏色適應(yīng)園林景觀的整體效果；

　　3）品種繁多，滿足多種園林植被和園林造型的不同需要；

　　4）流量范圍更加寬泛，適應(yīng)園林灌溉在短時間內(nèi)灌完的要求，避免和城市用水高峰疊加。

　　在國外，園林和農(nóng)業(yè)微灌產(chǎn)品是不同的兩個體系，制造商開發(fā)產(chǎn)品也是沿著不同的思路進行。比如城市里的樹木很多栽植在鋪裝地里，因此就開發(fā)了樹木根部灌水器，不僅解決灌溉，而且解決了樹木根部的補氣問題，這相對于農(nóng)業(yè)微灌，具有非常特殊的功能。

　　目前國內(nèi)園林微灌產(chǎn)品還是一個空白領(lǐng)域，沒有制造商致力于該類產(chǎn)品的研發(fā)和制造。國內(nèi)園林灌溉目前的水平，只是著力解決草坪灌溉，多數(shù)灌溉系統(tǒng)為噴灌和澆灌結(jié)合的方式，園林微灌市場剛剛起步，還需要一個認(rèn)識和推廣的過程。隨著節(jié)約型社會的發(fā)展，城市節(jié)水力度的加大，園林灌溉會做得越來越細(xì)，園林微灌產(chǎn)品將會得到廣泛推廣。

　　3.2高爾夫球場灌水器的現(xiàn)狀

　　噴灌是高爾夫球場灌溉的唯一方式，但針對高爾夫球場的灌溉特點和要求，開發(fā)出適合球道、果領(lǐng)、發(fā)球臺、高草區(qū)灌溉的一系列噴頭，除了高草區(qū)多用可調(diào)噴灑扇形角度的搖臂噴頭外，其它噴頭均為埋藏式噴頭。高爾夫灌溉噴頭的突出特點是噴頭體和電磁閥集于一體，工作壓力、流量、射程均比園林灌溉噴頭大，一般工作壓力0.4-0.6Mpa，射程在20-30m，流量7-12t/h。也有一類是噴頭本身不帶電磁閥，但在國外已經(jīng)較少應(yīng)用。

　　目前國內(nèi)的高爾夫球場灌溉噴頭完全依賴進口產(chǎn)品，國內(nèi)沒有這類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)。

　　3.3庭院灌水器現(xiàn)狀

　　隨著我國房地產(chǎn)的發(fā)展，近年來出現(xiàn)高檔住宅社區(qū)和別墅區(qū)，一部分人擁有了私家花園，適應(yīng)庭院灌溉的產(chǎn)品才從國外走進國門，這個市場剛剛起步。

　　庭院灌溉設(shè)備的開發(fā)思路是，滿足主人料理和養(yǎng)護私家花園的情趣，在家享受田園勞作的過程，營造自然生態(tài)的情景。所以這類灌水器多為小射程散射噴頭、手持式和移動式噴灑器，而且噴灑花型繁多可調(diào)，水源為自來水，壓力、流量、射程都較小。比如俗稱的“花灑”就是典型的庭院灌水器。歐洲在國際上引領(lǐng)這類產(chǎn)品的市場，如德國的GARDENA公司，就專門致力于庭院灌溉產(chǎn)品的生產(chǎn)。在我國這類產(chǎn)品的生產(chǎn)也是空白。

　　4、灌溉自動控制設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

　　灌溉自動控制設(shè)備主要沿著三條主線發(fā)展，分為高端、中端和低端三大類別。

　　4.1高端控制設(shè)備

　　這類產(chǎn)品是隨著計算機和現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生，主要有兩類：一類是基于氣象站的中央計算機灌溉控制設(shè)備；另一類是由計算機控制，但不和氣象站通訊。這兩類都在數(shù)據(jù)通訊的前提下進行指令下達(dá)和反饋，但最大區(qū)別是，前者以實時監(jiān)測到的氣象數(shù)據(jù)并計算出植物需水量為核心，實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的智能控制，后者則以閥門的開關(guān)為中心，實現(xiàn)系統(tǒng)啟閉的集中控制。

　　1）基于氣象站的中央計算機灌溉控制設(shè)備：由氣象傳感器把與植物需水相關(guān)的氣象參量，反饋給中央計算機控制決策設(shè)備，通過中央計算機預(yù)裝的專用軟件，運算出植物前一天損耗的水量，并決策今天是否補充水分和補多少水分；若需補水，中央計算機向下屬的各控制器發(fā)出指令；控制器接到指令即控制其轄區(qū)內(nèi)的機組（或總閥門）和電磁閥的啟閉，在一定的時間內(nèi)按一定的順序自動完成園林綠地的灌溉并自動停機，相當(dāng)于工廠里的智能生產(chǎn)線。

　　這種控制設(shè)備主要用于大型園林或高爾夫球場灌溉系統(tǒng)的控制。在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中，盡管工作原理基本一致，但因為高爾夫球場只是控制噴灌，而園林灌溉系統(tǒng)既有噴灌又有微灌、植物繁多、需水量不一致，因此用于園林和用于高爾夫球場的中央計算機灌溉控制設(shè)備是不同系列的產(chǎn)品。用于園林的中央計算機灌溉控制設(shè)備相對復(fù)雜，小到控制某個公園或廠區(qū)，大到控制整個城市的園林灌溉；而用于高爾夫球場的中央計算機灌溉控制設(shè)備，雖然是控制一個或幾個相連的同屬于一個業(yè)主的高爾夫球場，灌溉方式大多數(shù)為單一的噴灌，但是，由于高爾夫球場的果嶺、發(fā)球臺、球道、高草區(qū)的草種不同，立地條件不同，需水量不同，

　　因此，高爾夫球場的噴灌系統(tǒng)要求控制不同區(qū)域的噴頭工作，甚至控制到每一個噴頭，要求的灌水精度比園林更精確，更是農(nóng)業(yè)噴灌無法比擬的。

　　目前國內(nèi)有些項目已經(jīng)安裝了中央計算機園林灌溉控制系統(tǒng)，如頤和園、香港迪斯尼樂園、奧運會水上公園等灌溉系統(tǒng)；有些正在安裝，如森林公園、奧林匹克公園中心區(qū)的灌溉系統(tǒng)。

　　2）不配置氣象站的中央計算機控制設(shè)備：這類控制設(shè)備需要管理人員的參與，把管理人員自己判斷的植物需水量輸入計算機，計算機依據(jù)這個參數(shù)進行運算和下達(dá)指令，達(dá)到集中控制灌溉系統(tǒng)運行的目的，至于灌水量是否滿足植物需水，完全取決于管理人員對植物需水的判斷。盡管這類設(shè)備有時也配備一些風(fēng)速、雨量、霜凍等傳感器，在特殊氣象條件下，這些傳感器只是給出系統(tǒng)中斷運行的開關(guān)量，而與植物的實時需水量無關(guān)。一般用于園林灌溉系統(tǒng)的控制，不用在高爾夫球場。

　　目前，國際一些知名的灌溉公司，已經(jīng)著手研制下一代高端灌溉控制設(shè)備，將利用有線或無線網(wǎng)絡(luò)平臺進行遠(yuǎn)程控制。

　　4.2中端控制設(shè)備

　　任何灌溉系統(tǒng)都是針對某種植物在某種需水量條件下而設(shè)計的，因此，系統(tǒng)供水流量是既定的；要灌到某種植物的需水量，最終反映在需要灌多長時間上。這種產(chǎn)品就是把灌水時間作為控制參量，從而實現(xiàn)自動灌溉。

　　工作原理是，灌溉管理人員預(yù)先將開始灌溉時間、每站灌水延續(xù)時間、每站機組啟動方式等基本參數(shù)輸入控制器，從而編制出一個或四個灌溉程序，亦即同時可將四套灌溉方案存入控制器；然后選擇目前需要運行的某個程序，控制器自動執(zhí)行你所選擇的這一套灌溉方案并發(fā)出指令，自動啟閉機組和按一定輪灌順序進行灌溉，實現(xiàn)自動化灌溉。

　　這類產(chǎn)品無須數(shù)據(jù)通訊，只是簡單的電信號傳輸。目前園林自動控制灌溉系統(tǒng)，絕大部分是這種控制方式。高爾夫球場不能用此類控制設(shè)備。

　　4.3低端控制設(shè)備

　　這類設(shè)備主要是用干電池驅(qū)動，無須市電。用來解決無電地區(qū)或難于解決電源的地區(qū)，比如高速公路的防護林或綠化帶，城市園林很少應(yīng)用。此類控制設(shè)備，也可以簡單編程，自動運行電磁閥，但不能控制供水機組。在國外灌溉控制設(shè)備已經(jīng)形成龐大的產(chǎn)業(yè)，在我國無論高、中、低端灌溉自動控制設(shè)備，僅僅有部分科研院所在試驗研制之中，沒有明確的針對性，思路不象國外那么清晰，目前還沒有形成批量生產(chǎn)，更談不到產(chǎn)業(yè)化。

　　5、電磁閥的現(xiàn)狀

　　電磁閥是自動控制灌溉系統(tǒng)中的重要設(shè)備，在自動灌溉系統(tǒng)中常用的隔膜式電磁閥，采用“電控水動”的工作方式。當(dāng)電信號傳到電磁閥上的電磁頭時，電磁頭自動打開隔膜上部的與電磁閥出口相通的排水孔，隔膜上部的水壓釋放，而管道系統(tǒng)的壓力作用在隔膜下部，隔膜被迫上移打開閥門；當(dāng)電信號中斷時，隔膜上部的排水孔被關(guān)閉，隔膜中間有一小孔連通隔膜上下部，下部水體穿過此孔進入隔膜上部，由于隔膜上部面積大于下部面積，當(dāng)隔膜上下壓強相等時，上部水壓力大于下部，隔膜下移關(guān)閉閥門。由此可見，電磁閥受電信號控制，但最終依靠水壓力啟閉，因此到電磁閥處的水壓力不得低于它啟閉所要求的最小工作水壓；另外，隔膜是隨其上部水壓力逐漸釋放或增加而上下移動，緩慢啟閉電磁閥，這一點對灌溉系統(tǒng)是極其重要的，它可有效減小管道中的水錘，防止水錘對灌溉系統(tǒng)的破壞。

　　園林灌溉用的電磁閥，應(yīng)該具備如下特點：

　　1）必須做到緩慢啟閉，最大限度防止水錘；

　　2）必須是弱電控制：因為電磁閥都安裝在行人密集的露天公共場所，如果是強電控制，一旦漏電，后果不堪設(shè)想。

　　3）必須做到防水密封：因為電磁閥安裝在閥門井或閥門箱內(nèi)，雨季會在閥門井里積水，又置于地下，常年在潮濕的環(huán)境中工作，一旦防水密封不佳，極易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，影響灌溉系統(tǒng)運行。

　　4）耗電量必須很低：因為電磁閥一般都是交流電輸入，工作時需要一直供電，如果耗電量大，運行費將很高。進口的灌溉電磁閥功率一般約6-7VA，電流0.28-0.30A左右，電壓24V。

　　我國還沒有專門生產(chǎn)灌溉電磁閥的企業(yè)，目前園林和高爾夫球場用的灌溉電磁閥，均是國外知名灌溉企業(yè)的產(chǎn)品。

　　6、結(jié)語

　　國家統(tǒng)計局最新發(fā)布的資料表明，我國農(nóng)村人口占總?cè)丝诘谋壤档?6%；國家建設(shè)部指出，我國城鎮(zhèn)化水平提高到了43.9%，進入快速增長期，全國設(shè)市城市656個，建制鎮(zhèn)約2萬個。隨著我國城市化進程的迅猛發(fā)展，城市綠地的規(guī)模也隨之?dāng)U大，但我國又面臨水資源匱乏的嚴(yán)酷局面，對園林節(jié)水灌溉的要求將與日俱增，因此，需要我國盡快出臺園林灌溉行業(yè)的制造和檢測標(biāo)準(zhǔn)，加強相關(guān)企業(yè)和設(shè)備的認(rèn)證，促進園林灌溉行業(yè)合理、有序、快速的發(fā)展，以適應(yīng)城市化進程的需要。

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