CN111587729B - 一种半干旱区公路集雨绿化的方法 - Google Patents

一种半干旱区公路集雨绿化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半干旱区公路集雨绿化的方法，它包括收集当地基础资料；分析基础资料，分别计算不同频率的次降雨量；选择公路绿化植物种，用Si表示，其中i表示为第i种植物；根据植物种，确定单株植物生长季日均需水量
Figure DDA0002506873800000011
确定路面单位面积可收集的雨量M；确定集雨树池的规格；确定最少树池个数及树种间距；解决了公路路面的雨水一般是进入公路排水系统，然后排入自然排水系统中没有考虑雨水的利用问题；同时在绿化设计中也没有考虑降水资源的利用问题；针对半干旱地区水资源缺乏，公路绿化往往需要拉水灌溉，养护成本较高，而有限的降雨资源并没有得到有效的利用等技术问题。

Description

一种半干旱区公路集雨绿化的方法
技术领域
本发明涉及集雨绿化技术，尤其涉及一种半干旱区公路集雨绿化的方法。
背景技术
集雨绿化技术以径流利用为基础，以降雨资源的合理时空分配为手段，在干旱半干旱地区的气候环境下，可通过集雨技术措施，为树木生长创造出相对较适宜的土壤水环境，使用极有限的降水资源建立在自然状态下难以达到的人工林生态系统。
目前在公路设计中，公路路面的雨水一般是进入公路排水系统，然后排入自然排水系统中，并没有考虑雨水的利用问题。同时，在绿化设计中也没有考虑降水资源的利用问题。
针对半干旱地区水资源缺乏，公路绿化往往需要拉水灌溉，养护成本较高，而有限的降雨资源并没有得到有效的利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种半干旱区公路集雨绿化的方法，以解决目前在公路设计中，公路路面的雨水一般是进入公路排水系统，然后排入自然排水系统中，并没有考虑雨水的利用问题；同时，在绿化设计中也没有考虑降水资源的利用问题；针对半干旱地区水资源缺乏，公路绿化往往需要拉水灌溉，养护成本较高，而有限的降雨资源并没有得到有效的利用等技术问题。
本发明的技术方案是：
一种半干旱区公路集雨绿化的方法，它包括：
步骤1、收集当地基础资料，包括气象资料、降雨资料，主要绿化树种，土壤类型和土壤理化性质；
步骤2、分析基础资料，分别计算不同频率的次降雨量；
步骤3、选择公路绿化植物种，用Si表示，其中i表示为第i种植物；
步骤4、根据植物种，确定单株植物生长季日均需水量
Figure BDA0002506873780000022
步骤5、确定路面单位面积可收集的雨量M；
步骤6、确定集雨树池的规格；
步骤7、确定最少树池个数及树种间距。
它还包括：
步骤8、集水一体化绿化模式设计。
步骤2所述分析基础资料，分别计算不同频率的次降雨量的方法为：根据水文手册获得不同频率的次降雨量和历时；利用反映不同时段、不同频率降雨量的降雨量—时段—频率曲线推求设计降雨；包括半年一遇次降雨量P0.5，一年一遇次降雨量P1，三年一遇次降雨量P3和五年一遇次降雨量P5。
单株植物生长季日均需水量
Figure BDA0002506873780000021
的确定方法为：通过整株容器称重法对公路所在的地区的植物种进行蒸腾速率测定以计算其生长季日均需水量。
步骤5所述确定路面单位面积可收集的雨量M的方法为：根据设计降雨频率、植物生长季内降雨次数和降雨历时，计算路面单位面积可收集雨量。
步骤6所述确定集雨树池的规格的确定方法为：集雨树池的规格设计包括集雨树池的平面面积以及树池的高度，其中平面面积根据土壤最大持水量和植株需水量确定，树池深度根据土壤渗透性能进行确定。
步骤7所述确定最少树池个数及树种间距的方法为：以半年一遇单位面积可收集的雨量以及单株树种生长季总需水量计算树种株数及树池个数，其中最少树池个数及树种间距的确定，最小树种间距不小于树池宽度。
步骤8所述集水一体化绿化模式设计的方法为：在树池或树穴前的排水沟设计挡水台，高度4-6cm，使雨水进入树池或树穴，挡水台前设置沉砂池拦截初期雨水，沉砂池容积为可拦截相邻两座沉砂池间集水区面积内4-6毫米的雨水。
沉砂池的规格为：长度为10cm，深度30cm，宽度与排水沟一致。
集雨树池的侧壁设置有隔水塑料膜。
本发明有益效果：
节约绿化养护成本，对于干旱半干旱地区的绿化而言，由于水资源稀缺，灌溉成本较高，本发明通过利用公路自身的排水系统，与绿化设计相结合，通过集水工程，充分利用天然降水资源，可以有效的节约栽植后的养护成本。
充分利用降水资源，提高降水资源利用率，通过本方法可以将路面流失的无效的降水资源，变为可供植物利用的有效资源，从而提高降水资源的利用率。
解决了目前在公路设计中，公路路面的雨水一般是进入公路排水系统，然后排入自然排水系统中，并没有考虑雨水的利用问题；同时，在绿化设计中也没有考虑降水资源的利用问题；针对半干旱地区水资源缺乏，公路绿化往往需要拉水灌溉，养护成本较高，而有限的降雨资源并没有得到有效的利用等技术问题。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明绿化模式结构设计平面横断面示意图；
图3为本发明绿化模式结构设计平面示意图；
图4为本发明绿化模式结构设计中集水树池剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供了如下技术方案：包括以下步骤：
步骤1、收集当地基础资料，包括气象资料，主要绿化树种，土壤类型，土壤理化性质等；降雨资料，主要以当地省市的水文手册为主。当地主要绿化树种。土壤的物理性质，如孔隙率，渗透系数等等。
步骤2、分析基础资料，分别计算不同频率的次降雨量，主要设计频率包括如半年一遇次降雨量P0.5，一年一遇次降雨量P1，三年一遇次降雨量P3和五年一遇次降雨量P5；
根据水文手册获得不同频率的次降雨量和历时。可利用反映不同时段、不同频率降雨量的降雨量—时段—频率曲线(简称频率曲线(简称DDF曲线)推求设计降雨。
步骤3、选择公路绿化植物种，用Si代表，其中i表示为第i种植物；
我国在该区域的主要公路绿化树种有：针叶树种包括：侧柏，樟子松，油松，云杉；阔叶树种有：国槐，臭椿，白蜡，榆树，新疆杨，毛白杨；小乔木，山桃，山杏，紫叶李等；灌木有：黄刺玫，连翘，丁香，紫穗槐等。
步骤4、根据植物种，确定单株植物生长季日均需水量
Figure BDA0002506873780000041
单株植物生长季日均需水量
Figure BDA0002506873780000042
近似等同于单株植物的日均蒸腾耗水量，通过整株容器称重法对公路所在的地区的植物种进行蒸腾速率测定，以计算其生长季日均需水量；
采用整株容器称重法计算植物种生长季的蒸腾耗水量。对干旱半干旱地区公路拟采用的标的树种，于生长季选取样株，从地面处锯断植物种，原地移入盛水的容器中，尽量不破坏周围小气候环境，用测针在容器边作水位指示，加水至指针水位。由于植株蒸腾的进行，植物吸水使得盛水容器内水位不断下降，定期向容器内加水至指示水位，记录注水量，即为该时段的植株蒸腾耗水量。测得多日单日植株的总耗水量进而换算单株生长季需水量。以侧柏和连翘为例，根据实测数据得到生长季日均蒸腾耗水量分别为0.0053m3和0.0014m3。
步骤5、确定路面单位面积可收集的雨量M，根据设计降雨频率，植物生长季内降雨次数，降雨历时，计算路面单位面积可收集水量。
确定可收集降雨的频率，一般从树木年生长的需要，可按半年一遇次降雨进行计算。如北京市半年一遇2小时次降雨量约为30mm，植株生长季降雨频次为10次，道路一般的径流系数可采用0.75计算。剔除初期降雨径流可按5mm计算，则单位面积路面可收集的雨量为(30-5)*0.75＝18.75mm，生长季可收集的雨量总共为0.187m3/m2。
步骤6、确定集雨树池的规格，以圆形树池为例，需设计集雨树池的直径di以及树池的高度Hi，其中平面面积根据土壤最大持水量和植株需水量确定，树池深度根据土壤渗透性能进行确定。
集雨树池的规格设计包括集雨树池的平面面积以及树池的高度，其中平面面积根据土壤最大持水量和植株需水量确定，树池深度根据土壤渗透性能进行确定。
乔木以侧柏为例，按照树木生长季日均需水量0.0063m3，生长季按四个月计算总需水量为0.756m3，以土层厚度0.8米为土壤有效持水深度，土壤孔隙度为55％，则单位面积土壤最大持水量为：0.55×0.5＝0.44m3/m2，则树池平面设计的最小面积为：0.756/0.44≈1.72m2。因此可考虑设计为1.4m×1.4m的方形树池或者直径为1.5m的圆形树池。考虑干旱半干旱区存在超渗产流现象，将树池深度设置为0.3m。
灌木以连翘为例，按照树木生长季日均需水量0.0018m3，生长季按四个月计算总需水量为0.216m3，以土层厚度0.8米为土壤有效持水深度，土壤孔隙度为55％，则单位面积土壤最大持水量为：0.55×0.8＝0.44m3/m2，则树池平面设计的最小面积为：0.216/0.44≈0.49m2。因此可考虑设计为0.7m×0.7m的方形树池或者直径为0.8m的圆形树池。考虑干旱半干旱区存在超渗产流现象，将树池深度设置为0.3m。
步骤7、确定最少树池个数及树种间距，根据公路平面的设计，排水设计，路面单位面积可收集水量，单株树种生长季总需水量及公路长度，以及主要乔木树种的排列形式，统筹树种配置方案。
以半年一遇单位面积可收集的雨量，以及单株树种生长季总需水量计算树种株数及树池个数，其中最少树池个数及树种间距的确定需统筹考虑，首先最小树种间距不应小于树池宽度，以常见的公路两侧单排乔木的配置方案，假定路宽为12m，路长为20m，则侧柏的株数不应多于20m/1.5m≈13株，假定侧柏和连翘的株数按1:6进行配置，公路单侧可收集总雨量为6m×20m×0.187m3/m2≈22m3，则侧柏的最少树池个数为22/(0.756+6×0.216)≈10个，相应的连翘最少树池个数为60个。因此侧柏树池间的间距设置为(20-10×1.5)/9＝0.55m，连翘配置为四排，每排15株，树池间的间距为(20-15×0.8)/14＝0.57m。
步骤8、集水一体化绿化模式设计。
在树池(穴)前的排水沟设计挡水台，高度5cm，使雨水进入树池(穴)，挡水台前设置沉砂池，主要是拦截初期雨水，沉砂池容积为可拦截相邻两座沉砂池间集水区面积内5毫米的雨水。规格一般长度为10cm，深度30cm，宽度与排水沟一致。

Claims (5)

1.一种半干旱区公路集雨绿化的方法，它包括：
步骤1、收集当地基础资料，包括气象资料、降雨资料，主要绿化树种，土壤类型和土壤理化性质；
步骤2、分析基础资料，分别计算不同频率的次降雨量；
步骤3、选择公路绿化植物种，用Si表示，其中i表示为第i种植物；
步骤4、根据植物种，确定单株植物生长季日均需水量
Figure FDA0003491388870000012
单株植物生长季日均需水量
Figure FDA0003491388870000011
的确定方法为：通过整株容器称重法对公路所在的地区的植物种进行蒸腾速率测定以计算其生长季日均需水量；
步骤5、确定路面单位面积可收集的雨量M；
步骤5所述确定路面单位面积可收集的雨量M的方法为：根据设计降雨频率、植物生长季内降雨次数和降雨历时，计算路面单位面积可收集雨量；
步骤6、确定集雨树池的规格；
步骤6所述确定集雨树池的规格的确定方法为：集雨树池的规格设计包括集雨树池的平面面积以及树池的高度，其中平面面积根据土壤最大持水量和植株需水量确定，树池深度根据土壤渗透性能进行确定；
步骤7、确定最少树池个数及树种间距；
步骤7所述确定最少树池个数及树种间距的方法为：以半年一遇单位面积可收集的雨量以及单株树种生长季总需水量计算树种株数及树池个数，其中最少树池个数及树种间距的确定，最小树种间距不小于树池宽度。
2.根据权利要求1所述的一种半干旱区公路集雨绿化的方法，其特征在于：步骤2所述分析基础资料，分别计算不同频率的次降雨量的方法为：根据水文手册获得不同频率的次降雨量和历时；利用反映不同时段、不同频率降雨量的降雨量—时段—频率曲线推求设计降雨；包括半年一遇次降雨量P0.5，一年一遇次降雨量P1，三年一遇次降雨量P3和五年一遇次降雨量P5。
3.根据权利要求1所述的一种半干旱区公路集雨绿化的方法，其特征在于：它还包括：步骤8、集水一体化绿化模式设计；所述集水一体化绿化模式设计的方法为：在树池或树穴前的排水沟设计挡水台，高度4-6cm，使雨水进入树池或树穴，挡水台前设置沉砂池拦截初期雨水，沉砂池容积为可拦截相邻两座沉砂池间集水区面积内4-6毫米的雨水。
4.根据权利要求3所述的一种半干旱区公路集雨绿化的方法，其特征在于：沉砂池的规格为：长度为10cm，深度30cm，宽度与排水沟一致。
5.根据权利要求1所述的一种半干旱区公路集雨绿化的方法，其特征在于：集雨树池的侧壁设置有隔水塑料膜。
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