高铁设计说明

高速铁路绿化带滴灌工程

2010-11-30

一、设计背景及意义

随着我国高速铁路事业的蓬勃发展和人们对环境保护意识的日益提高，高速铁路的绿化越来越受到了广大设计人员和建设者的高度重视。

通过对高速铁路进行绿化，不仅可以大大改善高速铁路在建设期和运营期给沿线造成的自然景观、生态环境的局部影响，保护铁路用地内和相邻地带原有的植被；而且还能减少沿线环境受列车噪声、废气排放和夜间行车灯光等带来的各种影响及缓和沿线居民的心理功能等作用。同时，通过高速铁路绿化设计，不仅利于路堑、路堤边坡的美化与稳定，美化路容；而且还能防止雨水对路堑、路堤的侵蚀，保持水土流失。

通过对高速铁路进行绿化，除改善环境方面因素外，还能使其具有优美的流线型、新颖的构造物，而且还具有令人赏心悦目的自然景观，能使司乘人员及游客置身于舒适、优美的自然环境之中的感觉，进而提高高速铁路的使用效率，发挥高速铁路的功能。

滴灌是一种以小量、频繁的方式向植物根部输送水份，从而满足作物整个生长期里需水的均匀灌溉技术。滴灌技术从20世纪60年代出现，经过近50的发展，已经成为一项独立产业。目前滴灌产业系统化的步伐大大加快，生产商按统一的标准生产系列化产品，生产成本不断降低，其技术和产品日趋完善，所使用的各种管道、配件供应也十分齐全。滴灌的微灌节水产品研发、制造和技术应用的企业之一，公司并通过ISO9000质量体系论证，这为高速铁路绿化工程提供了技术和设备等方面的保障。据公司试验测算，滴灌的灌溉效率可以达到90%以上，且灌溉定额仅为漫灌的25%，因此，在大力提供构建节水型社会的今天，采用滴灌对高速铁路绿化带植物进行灌溉，可节省大量用水和费用。

二、高铁绿化带滴灌系统的规划设计

1、系统特点

高速铁路绿化带滴灌系统与田间农作物滴灌系统的技术有相似之处，但也有其独特的技术要求：

①地形差异明显。

随着铁路呈线状分布，坡度变化较大，因此我们选取了压力及流量偏差较小

的滴灌带以满足不同高程点下滴头的正常工作；

②管道布置方式各异。

田间农作物滴灌系统主要呈梳齿型和鱼骨型布置，随布置方式的不同其管道总长度不同；高速铁路管道刚随铁路路基走向呈线性布置，其一个单位内管道长度基本为定值；

③灌溉目的不完全相同。

高速铁路绿化灌溉的目的是保持美好的环境，不同于农业生产灌溉，主要追求作物产量。所以在灌溉制度我们结合了高铁绿化带自身的特点，充分利用不同植物的耗水规律，建立了一种仅够维持植物景观效果的最低用水量制度。

2、系统工作原理

本滴灌系统是以一条线性铁路路基走向为一个灌溉区，通过事先在一定位置修建的蓄水池，通过过滤系统，利用

动力加压使水流入干管中，再通过与

干管连接的旁通流入到帖有流道滴

头的滴灌带中，从而将水流缓慢而又

均匀地滴施在作物根系周围的土壤

中。

3、绿化带滴灌系统的规划设计

通过对规划区域内的调查，收集了地形、气候、土壤等资料，在确保绿化带受水均匀系数满足要求的同时，又保证了滴头的滴水强度小于土壤的入渗速度，避免产生地面积水，从而达到了美化环境，确保植株存活的目的。

①灌水器选型

灌水器是滴灌系统的心脏，滴头质量与选型直接关系到工程的质量和投资。结合高铁绿化带干管管线较长及当地的土壤类型和渗透率，我们选用型号规格为φ16×0.3×300流量为1.38L/h的滴灌带，这样既能使绿化区作物根系层经常保持适宜的土壤水分，又不至于产生深层渗漏。

②干管铺设适宜长度

干管基本走向沿铁路路基走向布置，是中心输水管道，贯穿于整个滴灌带。干管的首端与蓄水池相接，入水口为防止系统堵塞设有过滤器，管材为高压聚氯

已烯。理论下讲，只要保证干管上任一点孔口压力水头满足滴灌工作压力，干管的铺设长度就是合理的。但是，系统干管过长，水头损失增大，均匀度降低，系统投资、运行费用增加，系统的安全系数降低，且首尾水流出流时间差增大；系统干管过短，水头损失小，均匀度提高，首部设计工作压力降低，但供水水源点增加。我们综合考虑系统投资及灌溉均匀度采用单向干管适宜长度250m左右最优，并且采用双向供水，干管长度在500m左右为最理想的建设单元。由于设计毛管铺设间距为0.8m，刚每单向主管铺设313根毛管。每根毛管含40个滴头，则每根毛管流量为55.2L/h，于是得到干管内流量Q为17.3m3/h

③灌水定额的确定

综合当地资料，设计灌水定额用下式计算

m=1000γh (β1-β2)/η

式中：m—设计灌水定额(mm)；

γ—土壤容重(g/cm3)，实测得γ=1.48 g/cm3；

h—计划湿润层深度(m)，此处取h=0.40m；

β1——适宜土壤含水量上限（重量百分比）,常取田间持水量的90%；

β2——适宜土壤含水量下限（重量百分比），常取田间持水量的60％；

η—灌溉水利用系数；取η＝0.9;

根据已知数据，计算得灌水定额为：

m=11.6mm

高速铁路绿化带宽度为12米，刚每公里灌水量约为139m3

④灌水周期的确定

灌水周期用来确定作物耗水量最旺时期的允许两次灌水的最大间隔时间，用下式计算T=mη/E

式中：T—设计灌水周期(d)；

E—日需水量，mm/d，取灌水临界期的平均日需水量，其它符号同前

可根据不同月份作物需水量计算得出。

以日耗水强度Ea=3.5mm/d为例，计算得出T=3.3，取3天。

4、绿化带滴灌系统的水力计算

①干管经济管径的确定

D=13Q0.5

式中D为干管管径，（mm）

Q为干管流量，（m3/h）

代入干管流量得D=54.1mm，选择管径为63mm的PE管。

②干管的水头损失

h f=fQ m L/d b

式中h f为干管沿程水头损失（m）

Q为干管流量（L/h）

L为干管长度（m）

d 为干管内径（mm）

f、m、b分别为摩阻系数、流量指数和管径指数。

计算得h f=9.35m；加上局部水头损失得到h干为10.3m

③毛管的水头损失（多孔管）

hf=fSqd m/d b{[(N+0.48) m+1/m+1]-[Nm (1-So/Se)]}

式中hf为干管沿程水头损失（m）

q d为毛管滴头设计流量（L/h）

s为分流孔间距（m）

So为多孔管进口至首孔的间距（m）

N为分流孔个数

f、m、b分别为摩阻系数、流量指数和管径指数。

因毛管铺设距离较短，仅为12米，计算得hf=0.006m加上局部水头损失得到h毛为0.0066 m。故此水损可以忽略不计。

5、蓄水池类型及位置的确定

经对高铁沿线的初步勘察，结合系统的规划设计，蓄水池应尽可能修建于控制单元内的最高点，并双向供水。结合系统干管所需流量要求，蓄水池体积在80m3左右。

6、系统水泵建议选型

考虑滴灌系统的流量及管道水损因素，建议水泵出水量约为35m3/h,扬程为20米左右。

三、管网的规划布置（见附图）

四、工程材料详单（见附表）

五、灌溉工作制度

在灌溉之前，应对管道系统进行全面检查、试水，在符合以下要求后方可运行工程：

1、管道通畅，无漏水现象。

2、控制阀门启闭灵活、安全保护设备运行可靠。

3、量测仪表盘面清晰，显示正常。

然后根据设计,打开干管一侧的阀门，启动水泵，并注意观察首部压力表变化，一般首部压力应保持在0.15~0.20Mpa为宜；并要注意观察过滤器前后压力表压差，如果压差过大，说明过滤器堵塞，应立即开启过滤器排污阀门，至水流变清为止。

当一个侧灌水接近结束时，先开启另一侧r的阀门，然后关闭已结束侧的阀门。做到“先开后关”，严禁“先关后开”。

六、效益分析

本项目的净效益根据“有项目”与“无项目”对比的原则来确定。无项目是按照现有水车喷灌的方式，效益分为节水效益，灌溉运行费节约效益等。

1、节水效益

节水效益主要指减少地下水开采节省的水资源费与开采成本等。采用滴灌系统，按照平均第年灌水15次，则每公里可节水2100m3/年。

2、灌溉运行费节约效益

运行费主要包括灌溉绿化带所发生的人工费、台班费等。目前每公里每次水车灌溉需要台班费及交通费等共计0.18万元，水费为166元/次，年灌溉15次，年运行费为2.9万元/km。滴灌系统成本为通讯费用和季度维护费，通讯费为1次30元，水费1次32元，按照年灌水25次计算，共计0.155万元；每季度4次维护，每次400元，年维护费为0.16万元，共计年运行费0.315万元，采用滴灌系统节省运行费用2.585万元/km。

另外不仅如此，滴灌与水车灌溉相比，能够提供较好的水、肥、气、热环境，促进作物的生长，经对比试验，红叶小檗滴灌较漫灌植株高度提高6%。因此，利用滴灌系统作为高速绿化带的灌溉方式可以大幅减少灌溉成本，保护周边环境，增加经济及社会效益。

七、结语

滴灌作为一种高效、节能的灌溉方式有着重要的意义，它能过对作物各个环节的有效成本控制，大大减少了作物种植单位的投入成本，并可极大地改善实施地的生态环境，而随着我国高速铁路和高速公路里程的不断增加，这项节水技术将会在以后的高速绿化带灌溉中被进一步的采用，从而达到降低成本、节约用水、改善环境的目的，从而实现社会资源的可持续发展。