高速綠化效益分析

1、0引言截止2003年，我高速公路里程已達3萬km,綠化隔離帶是高速公路中重要的基礎設施。目前，綠化隔離帶的安全灌溉 問題一直沒有得到很好的解決，一直沿用人工水車灌溉的辦法，存在極大的安全隱患，綠化隔離帶單位長度年運行費為 3.57萬元/(a.km)，是其他類型綠地灌溉成本10倍以上。利用滴灌系統(tǒng)可以大幅度減少灌溉成本，減少水車灌溉帶 來的交通風險和對行車的影響。高速公路綠化隔離帶通常為梯形土糟，上口寬度2m左右，深度0.6m左右，下面有通 訊管道系統(tǒng)與路基相連。由于特殊的地理位置，中央隔離帶節(jié)水灌溉系統(tǒng)相比存在施工空間小、施工難度大、日常維護 困難等問題。因此，系統(tǒng)優(yōu)化設計、材料選擇、部件安裝

2、與施工工藝上、采取非常規(guī)方法，盡量減少綠化養(yǎng)護對灌水器 或管道產生的破壞。1材料與方法北京市水利局科學研究所在北京市五環(huán)京開立交橋(k12+150m-k14+200m)建設2.05km中央綠化隔離帶節(jié)水 灌溉系統(tǒng)試驗階段，開展相關研究。灌溉系統(tǒng)由首部系統(tǒng)、輸配水系統(tǒng)、灌水器等部分組成。灌溉系統(tǒng)長2.05km,東 西走向，首部在系統(tǒng)東側。干管、支管、毛管采用PE管。隔離帶兩側矮小灌木采用中20mm內鑲式滴灌管，流量為 1.6L/H,間距0.33mm隔離帶中間為不連續(xù)檜柏組，采用XB-10PC1032管上式滴頭，流量為3.785L/H.2輸配水管道連接工藝研究2.1干、支管連接形式PE管一般應采用

3、電熔焊接，系統(tǒng)干、支管應采用同材質PE管，均采用熱熔焊接工藝。北京五環(huán)路就開橋2KM(K12+150M-K14+200M)滴灌系統(tǒng)試驗段共有焊點400個，經過10個月的運行，未出現(xiàn)斷裂與漏水現(xiàn)象，焊接 可靠性為100%,焊口抗拉強度是管道強度的3倍，不易破壞。同時焊接方式施工方便，管道設計不受地形限制，連接 件可以根據地形變化制作，因此，這種連接方式對于高速公路灌溉系統(tǒng)而言，是一種簡便可靠的連接方式。2.2支、毛管連接形式試驗段支管為直徑32mm的PE管，毛管為25mmPE管與中20滴灌管，支，毛管采取鞍座連接與倒齒接頭2種連接 方式，共有支，毛管連接點65處，考察不同連接形式的耐久性。10個

4、月的運行測試表明，2種連接形式均未出現(xiàn)破裂 或脫落，可靠性均為100% .但是鞍座連接方式密封性能一般，易出現(xiàn)滴水或漏水現(xiàn)象，并且施工工藝復雜，鞍座容易 變形，不易維護；倒齒接頭的密封性較好，且施工工藝簡單方便。同時，由于滴灌管臂薄，采用PE鞍座與直通車連接 時，管臂容易變形與漏水，倒齒接頭與倒齒直通連接應成為支管、毛管間推薦的連接形式。3毛管鋪設與滴頭安裝工藝研究3.1不同毛管鋪設形式對滴頭耐久性的影響通過10個月對灌溉系統(tǒng)運行測試發(fā)現(xiàn)，毛管不同鋪設形式對滴頭的耐久性有顯著影響。地上鋪設的滴頭破壞率8%, 地下埋深鋪設毛管的滴頭破壞率僅為0.4%，前者是后者的20倍，毛管淺埋方式可以降低綠化

5、養(yǎng)護過程中人員行走與養(yǎng) 護對滴頭的直接破壞，是延長滴頭耐久性的重要措施。3.2滴頭不同安裝方式對耐久性的影響對所破壞的滴頭進一步研究發(fā)現(xiàn)，滴頭在毛管上的不同安裝方式對于滴頭壽命有明顯的影響。按照垂向安裝與側向安裝 2種類型來統(tǒng)計，在所破壞的滴頭中，95%為垂向安裝的滴頭，5%為側向安裝的滴頭，破壞痕跡主要是腳踩壞與養(yǎng) 護工具鏟壞。因此，側向安裝滴頭是保證滴頭耐久性的重要措施。滴頭破壞時，由于管內壓力較大，若無阻擋，水流可 以橫向射出4-6米，直接影響行車安全。滴頭應安裝在檜柏組的內側，以保證一旦發(fā)生滴頭損壞，植株對水流起到明 顯的阻流作用，防止漏水對行車的影響。滴頭側向向內側安裝是推薦的安裝方

6、式，并且滴頭應在檜柏組寬度范圍內。4水源進入隔離帶的主要形式灌溉水源進入中央綠化隔離帶是一項重要的建設內容，現(xiàn)有高速公路均沒有預設灌溉水源通道，因此，水源進入方式應 當因地制宜，可以從地下與空中2種途徑進入。對于新建公路，要在公路建設期間，預埋套管作為水源管進入的通道， 或者利用交叉建筑物支撐水源管道進入。對于已建應當通過交叉建筑物引入水源，在交叉建筑物較少的地段可以采用空 中桁相結構進入水源，要嚴格避免破路鋪管。5中央隔離帶節(jié)水灌溉系統(tǒng)投資分析以試驗段建設成本為計算依據，采用雙向供水方式，長度4.1KM的中央隔離帶節(jié)水灌溉系統(tǒng)為一個典型設計單元。滴 灌系統(tǒng)投資由直接費與間接費用組成，直接費包

7、括首部，輸配水系統(tǒng)，灌水器，遠程監(jiān)測與控制系統(tǒng)建設的材料費、人 工費等，間接費包括設計費、企業(yè)管理費、利潤、稅金等。首部系統(tǒng)包括離心式過濾器、疊片過濾器、變頻器等；輸配水系統(tǒng)包括干管、分干與支管等灌水器包括滴灌帶與滴頭； 控制系統(tǒng)包括傳感器，遠程數據采集與控制器、計算機、手機模塊、打印機等，工程預算不包括水源工程費。系統(tǒng)總投資63.11萬元，輸配水系統(tǒng)占總投資的45%，主要是由于選擇了 PE管材，其具有質量輕、強度高、抗凍防撞 等特點，所以材料費相對較高。另外，灌水器費用占12%,遠程監(jiān)控系數占9%,首部系統(tǒng)占5%,其他費用占29%,單 位長度投資為15.4萬元/km.目前我國高速公路建設投資

8、為0.7-0.9億元/km,灌溉系統(tǒng)占總投資的0.17%-0.22%.6滴灌促進植株生長滴灌與水車大水漫灌相比，能夠提供較好的水、氣、熱環(huán)境，促進植株的生長，由于水車大水漫灌容易破壞土壤結構， 造成土壤板結，土壤入滲速率降低，水份利用率較低。對紅葉小檗滴灌區(qū)與對照區(qū)（漫灌）2組樣品的檢驗表明：滴灌 區(qū)樣本平均高度為77.4cm,對照區(qū)為73.0cm，比對照區(qū)高出6%對金葉女貞滴灌區(qū)與對照區(qū)（漫灌）的2組樣品的檢 驗表明：滴灌區(qū)樣本平均高度為79.9cm,對照區(qū)為72.5cm,比對照區(qū)高出10%.7效益分析本項目的凈效益根據有項目與無項目對比的原則來確定，無項目是按照現(xiàn)有水車灌溉的方式，效益分為

9、節(jié)水效益，灌溉 運行費節(jié)約效益、占道時間節(jié)約效益。7.1節(jié)水效益節(jié)水效益主要指減少地下水井采節(jié)省的水資源與開采成本。采用滴灌系統(tǒng)，按照平水年年灌水25次，灌水定額為32 立方米/km計算，灌溉定額為800立方米/（a.km）采用水車灌水按照年灌水15次，灌水定額為166立方米/km計 算，灌溉定額2490立方米/（a.km）。節(jié)水1690立方米/（a.km），年節(jié)水經濟效益為1690元/km.7.2灌溉運行費節(jié)約效益運行費主要指灌溉中央隔離帶所發(fā)生的人工費、臺班費等。目前，每公里每次水車灌溉需要臺班費與交通管制費工作共 計為0.18萬元，水費為166元/次，年灌溉15次，年運行費2.7萬元/k

10、m,滴灌系統(tǒng)灌溉成本為通訊費用和季度維護 費。通訊費為1次30元，水費1次32元，按照年灌水25次計算，共計0.155萬元/（a.km）；每季度4次，每次 400元，年維護費為0.16萬元，共計年運行費0.315萬元/km.采用滴灌系統(tǒng)節(jié)省運行費2.385萬元/km.7.3占道時間節(jié)約效益高速公路綠化隔離帶灌溉系統(tǒng)一般在白天道路通行高峰期進行，利用水車灌溉嚴重影響道路通行能力。按照目前高速公 路綠化隔離帶滴水15次，每次灌水2個臺班計算，每公里年占道時間為240h,相當于每年1/36的時間道路不能發(fā)揮 正常運輸效益，帶來較大的經濟損失。五環(huán)設計時速為100km,按照水車灌溉占道影響行車時速20

11、%計算，五環(huán)路通行能力為0.25萬輛/h,以每輛車乘客3人，每小時人均收入為2.65元計算。綜上所述，采取滴灌系統(tǒng)灌溉高速公路綠化隔離帶，節(jié)水1690立方米/（a.km），節(jié)水效益、節(jié)省運行費、節(jié)約旅客 時間效益總計3.75萬元/（a.km）。按照折舊期10年計算，灌溉系統(tǒng)年折舊費為1.54萬元，高速公路滴灌系統(tǒng)年度 凈收益為2.21萬元/（a.km）。按照靜態(tài)投資回收年限收益分析，投資回收期4.1年。按照2010年全國高速公路里程3.6萬Km中的30%里程建設滴灌系統(tǒng)來計算，全國年度經濟效益為2.4億元。8結束語（1）高速公路綠化隔離帶灌溉系統(tǒng)單位長度投資為15.4萬元/km,是目前我國高速公路建設投資的0.5%-0.8%,其中，輸配水系統(tǒng)占總投資的45%，是費用的主要構成。（2）滴灌與水車大水漫灌相比，能夠提供較好的水、肥、氣、熱環(huán)境，促進作物的生長。紅葉小檗滴灌區(qū)與對照區(qū)（漫 灌）相比，植株高度提高6%金葉女貞滴灌區(qū)與對照區(qū)（