本发明涉及园林景观养护技术领域，特别是涉及一种利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统及其构建方法，尤其适合用于以高泥沙水为灌溉水源的防堵塞微喷灌溉供水系统的构建。
背景技术
随着城市建设理念的更新，改善生态、提高环境质量已成为城市建设需要重点关注的问题。园林景观植物的养护不仅是城市绿化发展水平的重要标志和提高绿地景观丰富度的前提，同时也是城市绿地系统生态功能的基础和城市生态环境良好的保障。
目前，在北方降水较少地区的园林灌溉多采用地下水或河流引水灌溉，而河流引水中常常含有大量泥沙、垃圾等。灌溉用水中所含有的泥沙等硬度较大的杂质一方面会对管道造成持续的损害，影响管道使用寿命；另一方面高泥沙水在管道内长期潴留，容易阻塞管道、损坏喷头等设施，限制了喷灌、微喷灌等新兴园林灌溉技术的应用。由于园林绿化灌溉中的输水管道多埋藏于地下，清理和更换均不方面，且会造成大量资金损失。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有引用河水等地表水体进行园林灌溉过程中因水体泥沙含量过高而导致灌溉设施堵塞、损坏等问题，提出一种可有效降低灌溉系统中泥沙含量的利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统及其构建方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统，包括沿水流方向依次连通设置的初沉蓄水池、絮凝分离池、斜管沉降池、配水池，还包括设置在灌溉主管分入支管处的拦沙室，所述初沉蓄水池包括分别设置在池体两个相对面上部的进水口与出水口、设置在所述出水口处的水泵以及间隔隔断设置在池体内部的石笼过滤墙，所述初沉蓄水池与絮凝分离池之间设有投加絮凝剂的投料口，所述絮凝分离池整体为陀螺形，所述絮凝分离池包括上端设有第一溢水管的圆柱形结构以及下端设有第一排泥管的圆锥形结构，所述第一溢水管与所述斜管沉降池相连通，所述斜管沉降池为上向流斜管沉降池，水流在经过所述斜管沉降池后进入配水池，再由扬水泵输送到灌溉主管。
优选地，所述初沉蓄水池为长方体蓄水池，深度在0.8～1.2m，宽度在1.5～3m；所述初沉蓄水池的长边距进水口每间隔1m设置至少三排石笼过滤墙，所述石笼过滤墙厚度为20～40cm，高度高于池深，所述石笼过滤墙的石笼内填充碎石，所述碎石的粒径沿进水方向由前到后逐渐减小。
优选地，所述投料口投加2％～5％质量浓度的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液，聚合氯化铝铁絮凝剂溶液投放速度需根据来水流量/流速确定。
优选地，所述初沉蓄水池的长边距进水口每间隔1m设置三排石笼过滤墙，且沿进水方向，三排石笼过滤墙中碎石的粒径分别为15～10cm、5～10cm和3～5cm。
优选地，所述絮凝分离池的直径为80cm，圆柱形结构高度为80cm，圆锥形结构外壁与轴线的夹角为20°；所述第一排泥管的直径为10cm，所述第一溢水管的直径20cm，所述第一溢水管上部高出圆柱形结构上端20cm，所述第一溢水管下端与所述圆柱形结构深度相等。
优选地，所述斜管沉降池包括设置在池底的锯齿形集泥斗、设置在所述集泥斗底部的第二排泥管、设置在池内的斜管以及设置在池上部的集水多孔管，所述集水多孔管末端通过第二溢水管与所述配水池相连通。
优选地，所述初沉蓄水池、絮凝分离池、斜管沉降池、配水池之间由管径为15～20cm的水管相连通，所述配水池为深120cm、直径50cm的柱状池，所述配水池的上部设有扬水泵，所述扬水泵将配水池内的水输送到灌溉主管。
优选地，所述拦沙室的两对侧面上分别设有主管入水口与主管出水口，所述拦沙室其他侧面上设有支管进水口，所述支管进水口处设有静电复合纤维过滤网，所述拦沙室的顶面上设有观察口。
优选地，所述拦沙室为长×宽×高为50×30×30cm的箱体；所述主管入水口、主管出水口设置在箱体前后面中心位置，直径为20cm；所述支管进水口设置在箱体侧面底部居中位置，直径为10cm。
本发明的另一目的在于提供一种构建所述灌溉用水防堵系统的方法，包括如下步骤：
a、在灌溉地附近选取一片区域，根据灌溉区面积规划初沉蓄水池，并在其后侧依次设计絮凝分离池、斜管沉降池和配水池；
b、根据绿化区灌溉水源特性确定石笼过滤墙的排数，建设初沉蓄水池，在初沉蓄水池的出水口处接直径20cm水管和水泵，并在所述水泵后侧设置投料口；
c、在初沉蓄水池后1m处设置絮凝分离池，所述絮凝分离池由混凝土浇筑而成，内壁保滑，并通过第一溢水管将所述絮凝分离池与所述斜管沉降池相连通，之后将所述斜管沉降池与配水池相连并通过扬水泵将灌溉水输送到灌溉主管；
d、在灌溉主管分入支管处设置拦沙室，并在沿支管进水口侧面且距支管进水口5cm处设置静电复合纤维过滤网。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统及其构建方法通过在水源进入灌溉管道前的水沙分离系统和灌溉管道中的拦沙室，分级拦截河水水源中的各类垃圾和不同粒径的泥沙；使进入灌溉管道支管和喷头中的泥沙含量大大降低。在本系统构建后，具有以下积极效果：
首先，经过初沉蓄水池中石笼过滤墙的初步过滤，来水中的粒径在0.1mm以上的大颗粒泥沙和其他杂质等将被留在初沉蓄水池中，初沉蓄水池出水中的泥沙主要为粒径小于0.1mm颗粒悬浮泥沙和各类悬浮胶体。
其次，添加如聚合氯化铁铝的絮凝剂的河水在进入絮凝分离池后，0.1～0.01mm的泥沙和悬浮物会与絮凝剂发生反应形成团絮状沉淀。且由于絮凝分离池的特殊形状，会产生湍流和旋流，有助于提高絮凝过程的速度和效率。此时，部分絮凝沉淀落入絮凝分离池底部，可由排泥管排出；部分未能充分絮凝的泥沙等杂质将进入一体式斜管沉降池而得到彻底清除。未被完全消耗的聚合氯化铁铝絮凝剂在随灌溉系统进入土壤后，基于铝的酸碱二元特征，在一定程度上具有调节土壤ph的作用。
最后，少数未能形成絮凝沉淀的粒径小于10μm的极细小颗粒杂质在进入灌溉管道后，由设置的拦沙室内由静电复合纤维过滤网吸附、过滤，使进入灌溉支管的灌溉水含有极少的杂质，从而防止了灌溉系统的堵塞，延长了支管和喷头的使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为灌溉用水防堵系统示意图；
图2为初沉蓄水池示意图；
图3为絮凝分离池示意图；
图4为拦沙室俯视示意图；
图5为拦沙室侧视示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统，在水源进入灌溉主管之前，设置水沙分离系统，对不同性质和粒径的杂质进行去除，减少进入灌溉主管的泥沙量。同时在主管与支管之间设置拦沙室，拦截并定期去除管道内堆积的泥沙等杂质。如图1～图5所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。
具体地，所述利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统包括沿水流方向依次连通设置的初沉蓄水池1、絮凝分离池2、斜管沉降池3、配水池4，还包括设置在灌溉主管分入支管处的拦沙室7，所述初沉蓄水池1包括分别设置在池体两个相对面上部的进水口11与出水口12、设置在所述出水口12处的水泵13以及间隔隔断设置在池体内部的石笼过滤墙14，所述初沉蓄水池1与絮凝分离池2之间设有投加絮凝剂的投料口5，所述絮凝分离池2整体为陀螺形，所述絮凝分离池2包括上端设有第一溢水管21的圆柱形结构22以及下端设有第一排泥管24的圆锥形结构23，所述第一溢水管21与所述斜管沉降池3相连通，所述斜管沉降池3为上向流斜管沉降池，水流在经过所述斜管沉降池3后进入配水池4，再由扬水泵6输送到灌溉主管8。
如图1所示，所述初沉蓄水池1为长方体蓄水池，深度在0.8～1.2m，宽度在1.5～3m，其长度可根据园林灌溉需水量确定一般大于4m，具体样式如图1所示。所述初沉蓄水池1短边一侧上端设有进水口11，另一短边上端设有出水口12，出水口后设有水泵13。所述初沉蓄水池1的长边距进水口11每间隔1m设置至少三排石笼过滤墙14，所述石笼过滤墙14与初沉蓄水池1长边相连，所述石笼过滤墙14厚度为20～40cm，高度略高于池深。沿进水方向，不同石笼墙石笼内填充不同粒径的碎石，其粒径由前到后逐渐减小。
优选地，所述初沉蓄水池1的长边距进水口11每间隔1m设置三排石笼过滤墙14，且沿进水方向，三排石笼过滤墙14中碎石的粒径分别为15～10cm、5～10cm和3～5cm。在所述初沉蓄水池1与絮凝分离池2之间设置投料口5，所述投料口5内投加2％～5％质量浓度的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液，聚合氯化铝铁絮凝剂溶液投放速度根据来水流量/流速确定。
聚合氯化铝铁絮凝剂溶液的制备过程为：首先将聚合氯化铝铁粉末和自来水按1:4的质量比混合，搅拌使之充分水解，静置至呈红棕色液体，再兑水稀释到2％～5％。
如图3所示，所述絮凝分离池2设置在初沉蓄水池1出水端的投料口5后侧，所述絮凝分离池2包括上端设有第一溢水管21的圆柱形结构22以及下端设有第一排泥管24的圆锥形结构23，其具体形状如图2所示。优选地，所述絮凝分离池2的直径为80cm，圆柱形结构22高度为80cm，圆锥形结构23外壁与轴线的夹角为20°；所述第一排泥管24的直径为10cm，所述第一溢水管21的直径20cm，所述第一溢水管21上部高出圆柱形结构22上端20cm，所述第一溢水管21下端与所述圆柱形结构22深度相等。
进一步，所述斜管沉降池3可采用上向流斜管沉降池，水在经过斜管沉降池3后由出水口进入配水池4，再由扬水泵6连接灌溉主管8。优选地，所述斜管沉降池3包括设置在池底的锯齿形集泥斗31、设置在所述集泥斗31底部的第二排泥管32、设置在池内的斜管33以及设置在池上部的集水多孔管34，所述集水多孔管34末端通过第二溢水管35与所述配水池4相连通。
所述水沙分离系统包括初沉蓄水池1、絮凝分离池2、斜管沉降池3、配水池4运行的步骤为：
在河流放水时期由进水口11将河水引入初沉蓄水池1。实验分析，粒径在0.1mm以上的泥沙以及其它随河水进入初沉蓄水池1的杂质等可被至少三排装有不同粒径的过滤石笼墙14过滤，完成高泥沙水源的初沉淀过程。
优选地，所述初沉蓄水池1、絮凝分离池2、斜管沉降池3、配水池4之间由管径为15～20cm的水管相连通，所述配水池4为深120cm、直径50cm的柱状池，所述配水池4的上部设有扬水泵6，所述扬水泵6将配水池4内的水输送到灌溉主管8。
当需要灌溉时，打开出水口12处水泵13，将水引向投料口5。在投料口5处投加2％～5％浓度的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液，絮凝剂溶液投放速度根据来水流量/流速确定。河水体中的细颗粒泥沙由于晶格缺损、同晶取代等原因而带永久性负电荷，可与聚合氯化铁铝中的阳离子互相粘结而形成絮团状沉淀。因此，当添加了絮凝剂的河水进入絮凝分离池2后，河水将产生湍流和涡流现象，使絮凝剂与河水中的粒径在0.01～0.1mm的泥沙相互作用形成絮凝沉淀。当河水进入较多时会通过第一溢水管21溢出进入后侧斜管沉降池3。在此过程中，因河水搅动而迅速产生的较大颗粒的絮凝沉淀会下沉至第一排泥管24处，较小的沉淀物会在第一溢水管21处沉降，重新进入圆锥形结构23中而形成更大的沉淀物而落到第一排泥管24处。当灌溉过程停止时，由于水力条件改变，进入絮凝分离池2而未进入侧斜管沉降池3的河水将从第一排泥管24排出，起到冲刷清洗排泥的作用。
尚未完全絮凝而随水流进入侧斜管沉降池3的小粒径泥沙经在斜管沉降池3中完成絮凝并经斜管沉降池3排出，经过净化的河水则进入配水池4经扬水泵6进入灌溉主管8。此外，由于铝元素的酸碱二元特性，未被消耗的凝絮剂随灌溉水进入土壤后还在一定程度上起到缓冲土壤ph的作用。
拦沙室7设置于灌溉主管分入支管处，具体结构如图4、图5所示。优选地，所述拦沙室7的两对侧面上分别设有主管入水口71与主管出水口72，所述拦沙室7其他侧面上设有支管进水口73，所述支管进水口73处设有静电复合纤维过滤网75，所述拦沙室7的顶面上设有观察口74。优选地，所述拦沙室7为长×宽×高为50×30×30cm的箱体；所述主管入水口71、主管出水口72设置在箱体前后面中心位置，直径为20cm；所述支管进水口73设置在箱体侧面底部居中位置，直径为10cm。
当灌溉水进入拦沙室7后，水经过静电复合纤维过滤网75进入支管进水口73，水中极小粒径(小于10μm)的悬浮杂质将被静电复合纤维过滤网75吸附阻拦留在拦沙室中。在灌溉结束后可通过观察口74清理杂质并清洗过滤网75。此时进入灌溉支管中的灌溉水基本不会在支管和喷头处产生堵塞现象，保障整个灌溉系统的安全，并提高使用年限。
本发明的还提供了一种构建所述灌溉用水防堵系统的方法，包括如下步骤：
a、在灌溉地附近选取一片区域，根据灌溉区面积规划初沉蓄水池1，并在其后侧依次设计絮凝分离池2、斜管沉降池3和配水池4；
b、根据绿化区灌溉水源特性确定石笼过滤墙14的排数，建设初沉蓄水池1，在初沉蓄水池1的出水口12处接直径20cm水管和水泵13，并在所述水泵13后侧设置投料口5；
c、在初沉蓄水池1后1m处设置絮凝分离池2，所述絮凝分离池2由混凝土浇筑而成，内壁保滑，并通过第一溢水管21将所述絮凝分离池2与所述斜管沉降池3相连通，之后将所述斜管沉降池3与配水池4相连并通过扬水泵6将灌溉水输送到灌溉主管8；
d、在灌溉主管分入支管处设置拦沙室7，并在沿支管进水口73侧面且距支管进水口5cm处设置静电复合纤维过滤网75。
下面以我国西北某地区高速公路绿化带工程为例，进一步说明上述构建所述灌溉用水防堵系统的方法。
现场准备。
在灌溉地附近选取一片区域，根据灌溉区面积规划初沉蓄水池1大小，并在其后侧设计絮凝分离池2、斜管沉降池3和配水池4。
构建水沙分离系统。
由于绿化区灌溉水源为高泥沙含量的河水引水，且河水放水时间不连续。因而选择构建一个宽2m，长6m，深1.2m的初沉蓄水池1。在距进水口11每隔1m处构建4排石笼过滤墙14，在石笼中分别填充不同粒径的砾石，厚度均为30cm，由前到后分别填充砾石粒径为15～20cm、10～15cm、5～10cm和3～5cm。出水口12接直径20cm水管和水泵13，水泵13后侧设置投料口5。在初沉蓄水池1后1m处按设计尺寸设置絮凝分离池2，絮凝分离池2由混凝土浇筑而成，内壁保证光滑。絮凝分离池2的第一溢水管21与斜管沉降池3相连，之后将所述斜管沉降池3与配水池4相连并通过扬水泵6将灌溉水输送到灌溉主管8。
灌溉管道拦沙
在灌溉主管分入支管处设置拦沙室7，拦沙室7为50×30×30cm箱体，所述主管入水口71、主管出水口72设置在箱体前后面中心位置，直径为20cm；所述支管进水口73设置在箱体侧面底部居中位置，直径为10cm。拦沙室7顶部设有观察口74，所述观察口74为具有防渗垫圈的盖子。沿支管进水口73侧面距支管进水口5cm处设置大小为50×30cm的静电复合纤维过滤网75。
本发明的利用高泥沙水源的景观灌溉用水防堵系统及其构建方法通过在水源进入灌溉管道前的水沙分离系统和灌溉管道中的拦沙室，分级拦截河水水源中的各类垃圾和不同粒径的泥沙；使进入灌溉管道支管和喷头中的泥沙含量大大降低。在本系统构建后，具有以下积极效果：
首先，经过初沉蓄水池中石笼过滤墙的初步过滤，来水中的粒径在0.1mm以上的大颗粒泥沙和其他杂质等将被留在初沉蓄水池中，初沉蓄水池出水中的泥沙主要为粒径小于0.1mm颗粒悬浮泥沙和各类悬浮胶体。
其次，添加如聚合氯化铁铝的絮凝剂的河水在进入絮凝分离池后，0.1～0.01mm的泥沙和悬浮物会与絮凝剂发生反应形成团絮状沉淀。且由于絮凝分离池的特殊形状，会产生湍流和旋流，有助于提高絮凝过程的速度和效率。此时，部分絮凝沉淀落入絮凝分离池底部，可由排泥管排出；部分未能充分絮凝的泥沙等杂质将进入一体式斜管沉降池而得到彻底清除。未被完全消耗的聚合氯化铁铝絮凝剂在随灌溉系统进入土壤后，基于铝的酸碱二元特征，在一定程度上具有调节土壤ph的作用。
最后，少数未能形成絮凝沉淀的粒径小于10μm的极细小颗粒杂质在进入灌溉管道后，由设置的拦沙室内由静电复合纤维过滤网吸附、过滤，使进入灌溉支管的灌溉水含有极少的杂质，从而防止了灌溉系统的堵塞，延长了支管和喷头的使用寿命。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。