劉艷華　劉文合　于威　張玉清

摘要：為了科學指導琴弦式日光溫室結構的優(yōu)化升級，實現(xiàn)更加節(jié)能、高效生產，在借鑒農民自建琴弦式日光溫室和遼沈Ⅰ型日光溫室的基礎上，優(yōu)化設計出新型琴弦式日光溫室。該溫室不僅具有較強的結構穩(wěn)定性、較好的采光性和較大的作業(yè)空間，而且增強了墻體保溫性能，降低了日光溫室的造價，避免了繁瑣安裝勞作。運用層次分析法對琴弦式日光溫室、遼沈Ⅰ型日光溫室和農民自建溫室進行了經(jīng)濟效益綜合評價，結果表明琴弦式日光溫室的綜合經(jīng)濟效益值均高于遼沈Ⅰ型日光溫室和農民自建溫室。新型琴弦式日光溫室造價相對較低，材料來源廣泛，施工方便，且具有較高的經(jīng)濟效益，易于為廣大農民所接受。

關鍵詞：琴弦式日光溫室；設計；經(jīng)濟效益；綜合評價

中圖分類號： TU261；S625.1 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0483-04

琴弦式日光溫室是我國較早的自主開發(fā)的設施類型[1]。早期的琴弦式日光溫室的采光前屋面為兩折式，每隔3.0 m設1個桁架，桁架用木桿做成，桁架上端固定在中脊的脊檁上，下端固定在前底腳木樁上。桁架東西向橫拉8號鋼絲，鋼絲間距30.0～40.0 cm，兩端固定在東西山墻外的地錨上，形成琴弦。桁架之間設上下2層竹竿，支撐和壓住薄膜，并用細鐵絲將上下竹竿擰緊。這種日光溫室取消前屋面立柱結構，具有建材截面小、桁架數(shù)量不多、作業(yè)方便等優(yōu)點。但由于固定薄膜時鐵絲穿透很多孔洞，薄膜易在穿孔處破損，且致使溫室屋面的密封性和保溫性下降，影響溫室效果。

近年來，農民在實際生產實踐中對早期琴弦式日光溫室進行了一定的改進，但缺乏科學設計或造價偏高，農民難以接受[2]。因此，急需對早期琴弦式日光溫室進行優(yōu)化，設計出一種低造價、高性能的溫室來滿足農民生產的需要。本研究針對上述需求，進行新型琴弦式日光溫室設計，并應用層次分析法對其進行綜合經(jīng)濟效益分析。

1 新型琴弦式日光溫室設計

新型琴弦式日光溫室主要進行了以下幾方面改進措施。第一，優(yōu)化溫室采光前屋面，增強結構的穩(wěn)定性，增大采光屋面的采光性和作業(yè)空間。第二，改善墻體結構，增強墻體保溫性能，減少墻體占地，降低日光溫室的造價。第三，改變原琴弦式日光溫室鐵絲穿透薄膜造成的諸多弊端，減少溫室安裝中繁瑣的勞作。新型琴弦式日光溫室的具體設計如下。

1.1 日光溫室建筑設計

1.1.1 墻體設計 新型琴弦式日光溫室的后墻采用土墻，墻體宜采用黏性土、粉質黏性土，若建造區(qū)土質黏結性較差，強度不足，易造成后墻承載力不夠，而使溫室后墻坍塌，后屋面落架。所以在土質較差地區(qū)采用土筑墻時，可在對應放置橫梁的下部位置墻體內設置立柱。

山墻墻體采用多層復合結構，分為內、中、外3層結構：內墻為厚240 mm磚墻，中層覆蓋1～2層草簾作為保溫層，外部扣1～2層塑料膜作為墻體的防水層。典型的日光溫室平面、剖面如圖1和圖2所示。

1.1.2 后屋面設計 后屋面采用多層結構，由室內向室外應有防潮層、承重層、保溫層、找坡層和防水層。防水層在最頂層，承重層在最底層，中間為保溫層。防水層采用塑料膜；保溫層的材料采用秸稈、稻草、爐渣、聚苯泡沫板等導熱系數(shù)低的材料；承重層主要由縱向拉筋、橫梁和鋼骨架組成；防潮層選用塑料薄膜，最后進行覆土保溫壓頂。后屋面做法詳見圖2。

1.1.3 前屋面設計 前屋面主要由鋼骨架（遼沈Ⅰ型骨架形式）[3]、竹骨架和鋼絞線組成。鋼骨架每2.55～2.7 m 1榀，每兩節(jié)鋼骨架之間設2榀竹骨架，即竹骨架間距0.85～0.90 m。鋼絞線固定于鋼骨架上，水平間距0.80～1.00 m。竹骨架置于鋼絞線之上，以支撐棚膜（圖2）。

改變原琴弦式日光溫室采用2層竹竿壓緊塑料薄膜的做法，而采用在塑料薄膜外鋪設壓膜線的方法，不僅可以克服鐵絲穿透薄膜而造成的諸多弊端，同時減少了安裝中繁瑣的勞作。

1.1.4 前屋面保溫覆蓋 前屋面外覆蓋采用草苫、紙被、輕型保溫被等材料。草苫由蘆葦、稻草等材料編織而成，常在草苫下附加4～6層牛皮紙縫合而成的紙被；保溫被一般由3層或更多層組成，內、外層由塑料膜、防水布、無紡布（經(jīng)防水處理）和鍍鋁膜等一些保溫、防水和防老化材料組成，中間由針刺棉、泡沫塑料、纖維棉、廢羊絨等保溫材料組成。內覆蓋采用室內張掛保溫幕，又稱二層幕、節(jié)能罩。保溫幕采用無紡布，銀灰色反光膜或聚乙烯膜、綴鋁膜等材料。

1.1.5 基礎設計 溫室土后墻一般不單獨設置基礎，但在垛土墻處進行表土剝離、打夯、碾壓等加固處理，必要時可做換土處理；基礎寬度一般不小于墻體寬度。為保證溫室后墻體穩(wěn)定，每隔鋼筋混凝土柱底端設置杯口狀的柱下獨立基礎，如圖3所示?；A高度300 mm，橫截面為300 mm×300 mm，內配直徑10 mm縱向和橫向鋼筋各4根。由于基礎規(guī)格統(tǒng)一，且截面較小，所以可以預制。

溫室山墻的基礎采用無筋擴展基礎（剛性基礎），可采用毛石砌筑。基底設厚度100 mm的砂墊層，為使墊層密實，可采用水撼砂。毛石基礎的寬度700 mm，高為850 mm；由于溫室基礎較窄，可不分階，直接砌至基礎頂面即可。如果石料取材不便，基礎也可采用磚基礎。基礎截面大小應滿足最大剛性角要求或寬高比不超過允許值。

鋼骨架前底角基礎可設獨立基礎，基礎高度500 mm，橫截面為300 mm×300 mm，如圖4所示。首先進行基礎開挖，埋深一般大于500 mm，一般采用強度不低于C15的混凝土基礎。澆筑基礎時，要內埋設螺栓或鋼板焊接件，預埋件的放置是一個關鍵步驟，預埋件之間尺寸的準確，關系到骨架的安裝準確性。所以要按照測定好的位置準確定位，拉水平線，安置預埋件，下部埋入混凝土基礎深度大于200 mm，上部露出基礎表面。由于前底角基礎規(guī)格統(tǒng)一，且截面較小，可以預制。

2 新型琴弦式日光溫室經(jīng)濟效益綜合評價endprint

2.1 溫室評價指標體系構成

采用層次分析法對新型琴弦式日光溫室、遼沈 Ⅰ 型日光溫室和農民自建溫室進行了經(jīng)濟效益綜合分析和評價[4]。溫室經(jīng)濟效益綜合評價指標體系主要包括獲利能力、經(jīng)營效率、發(fā)

展能力和貢獻能力等4個一級指標，同時構建了總資產報酬率、成本費用利潤率、肥料報酬率、人均凈利潤、年勞動收入和銷售增長率等6個二級指標。其中，總資產報酬率[4]是指在一定時期內獲得的報酬總額與資產平均總額的比例；成本費用利潤率是指一定時期的利潤總額同其成本費用總額的比例；肥料報酬率是指一定時期獲得的報酬總額與肥料費用總額之比；人均凈利潤是指一定時期內獲得的凈利潤與平均職工人數(shù)之比；年勞動收入是指一年內收入總額與平均職工人數(shù)之比；銷售增長率是指本期銷售收入增長額與上期銷售收入的比例。

2.2 不同溫室經(jīng)濟效益數(shù)據(jù)調查

設計調查表，采用抽樣調查的方法，對遼寧省沈陽市遼中縣和沈陽市內各6個果蔬生產溫室小區(qū)進行調查。調查的溫室類型為新型琴弦式日光溫室、遼沈Ⅰ型日光溫室和農民自建溫室。作物種類包括果菜（番茄）和葉菜（小白菜等）兩大類。調查項目主要包括：生產和支出費用——棚膜、草苫、繩子、鐵絲、吊線、無紡布、機耕、水電、種苗、農藥、肥料（營養(yǎng)液）、人工（栽培、管理、銷售等）費用；經(jīng)營收入（各茬作物最高售價、最低售價，溫室1個生產周期的上期銷售收入、本期銷售收入、凈利潤等）；溫室的建造費用；使用年限和折舊等。

根據(jù)調查數(shù)據(jù)，對12個溫室的基本生產經(jīng)營情況進行統(tǒng)計分析，計算出1年中各種類型溫室的本期收入、成本費用、利潤、資產、上期收入、肥料費、人工費和流動資產平均余額等，結果見表1。

2.3 不同溫室經(jīng)濟效益分析

按照“2.1”節(jié)的評價指標定義，采用層次分析法確定各指標權重，以線性加權平均法確定評價標準，結合調研數(shù)據(jù)，對不同生產溫室在同一時期的經(jīng)濟效益進行綜合評價。

然后按照文獻[4]的方法，根據(jù)7名專家的評審意見，求得溫室經(jīng)濟效益綜合評價指標體系中各評價指標的權重分別為總資產報酬率0.262 7、成本費用利潤率0.205 6、肥料報酬率0.110 2、人均凈利潤0.155 0、年勞動收入0.171 9、銷售增長率0.094 6。

2.4 經(jīng)濟效益綜合評價值的計算

確定溫室綜合經(jīng)濟效益評價指標體系和各指標的權重后，即可計算其綜合評價值。綜合評價值為各指標值的線性加權平均值，即：

Pi=∑6i=1wiαij。

（3）

式中：Pi為第i個溫室的綜合經(jīng)濟效益評價值；wi為各評價指標的權重；αij的定義如前所述。將各溫室的綜合評價值進行排序如表2所示。

2.5 不同溫室結構類型的經(jīng)濟效益比較

根據(jù)綜合經(jīng)濟效益評價值可以定量地評價各溫室經(jīng)濟效益狀況。按照溫室類型，在種植作物相同的情況下，可以分類分析溫室經(jīng)濟效益的一般情況。

在琴弦式日光溫室、遼沈Ⅰ型日光溫室和農民自建溫室等3種溫室結構類型中，琴弦式日光溫室的綜合經(jīng)濟效益值均高于0.142，名次分別為第1、2、3、6名；其次是遼沈Ⅰ型日光溫室，綜合經(jīng)濟效益值最高為0.178，最低為-0.056，名次分別為第4、5、7、8名；農民自建溫室的綜合經(jīng)濟效益值都很低，名次均靠后。通過對相關指標進行分析比較可得出主要原因是：（1） 琴弦式日光溫室的前2項獲利能力指標均高于其他2類溫室，其平均總資產報酬率分別是遼沈Ⅰ型和農民自建溫室的1.18倍、1.3倍，平均成本費用利潤率分別是后兩者的1.35倍、1.19倍。（2） 琴弦式日光溫室平均人均凈利潤較高，是遼沈Ⅰ型和農民自建溫室的1.16倍和1.28倍。

另外，就種植結構而言，種植果菜（番茄等）的琴弦式日光溫室較種植蔬菜（小白菜等）的琴弦式日光溫室的綜合經(jīng)濟效益值要高，這主要是由于前者的平均成本費用利潤率遠高于后者，是后者的1.34倍。對于農民自建溫室，種植蔬菜要比種植果菜的綜合經(jīng)濟效益值高。對于遼沈Ⅰ型日光溫室，種植蔬菜和種植果菜的綜合經(jīng)濟效益值相當。

3 結語

新型琴弦式日光溫室在參照原有琴弦式日光溫室和遼沈Ⅰ型日光溫室基礎上，進行了相關優(yōu)化設計，不僅增強了結構的穩(wěn)定性，增大了采光屋面的采光性和作業(yè)空間，而且改善了墻體結構，增強了墻體保溫性能，降低了日光溫室的造價，同時減少了溫室安裝中繁瑣的勞作。

運用層次分析法對琴弦式日光溫室、遼沈Ⅰ型日光溫室和農民自建溫室進行了經(jīng)濟效益綜合評價。通過調研沈陽市、遼中縣日光溫室生產組織的12個生產溫室的相關數(shù)據(jù)，對3種結構類型的日光溫室進行了實證研究，結果顯示琴弦式日光溫室的綜合經(jīng)濟效益值均較高，其次為遼沈Ⅰ型日光溫室，農民自建溫室的綜合經(jīng)濟效益值都很低。新型琴弦式日光溫室具有較高的經(jīng)濟效益。

由于新型琴弦式日光溫室造價相對較低，材料來源廣泛，施工方便，且具有較高的經(jīng)濟效益，易于為廣大農民所接受，推廣前景樂觀。

參考文獻：

[1]魏曉明，周長吉，曹 楠，等. 中國日光溫室結構及性能的演變[J]. 江蘇農業(yè)學報，2012，28（4）：855-860.

[2]周長吉. 琴弦式結構日光溫室用塑料管替代竹竿支撐屋面的新做法[J]. 溫室園藝，2012，16（2）：46-48.

[3]王鐵良，孟少春. 單坡溫室設計與建造[M]. 沈陽：遼寧科學技術出版社，2003.

[4]李冬生，李萍萍. 基于修正層次分析法的溫室經(jīng)濟效益綜合評價方法及其應用研究[J]. 江蘇農業(yè)科學，2009（6）：447-450，484.張慧穎. 基于ZigBee和3G技術的農田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 江蘇農業(yè)科學，2015，43（10）：487-490.endprint