新型溫室大棚

趙海琦

溫室大棚是設施農業(yè)的主要形式，要保證它的種植產(chǎn)量和質量，水源保障至關重要。但我國大部分地區(qū)水資源缺乏，降雨季節(jié)分布不均，旱澇交替，如何有效利用寶貴的雨水資源、提高溫室大棚的綜合效益越來越受到重視。

受新疆坎兒井自流灌溉的啟發(fā)，結合滲灌技術，我設計了一種溫室大棚集雨自動滲灌系統(tǒng)。

一、背景介紹

溫室大棚應用范圍十分廣泛，對提高人們的生活水平、增加農民收入具有十分重要的意義。在廣大農村地區(qū)，溫室的灌溉大多使用地下水或河水，實行漫灌或噴灌，也有一些采用滴灌，但水資源利用效率都不高。

此外，對于一些化肥和農藥，如果采用漫灌方式，植物根系不能有效吸收，浪費養(yǎng)分的同時還會污染水資源和土壤。而城市的屋頂?shù)臏厥掖笈锎蠖嗍褂米詠硭疂补?，成本高，效益低?/p>

滲灌是一種低能耗灌溉技術，在不到1m的壓力水頭甚至無壓狀態(tài)下，就可以進行灌溉。滲灌與地下滴灌非常相似，將管狀灌水器埋在植物根部附近的土壤中，當管內充滿水時，水通過管壁內的微孔滲出管外，傳輸?shù)街参锔俊?/p>

與地表漫灌相比，滲灌可減少地表蒸發(fā)和深層滲漏，大大提高水資源的利用率。

我國是一個農業(yè)大國，農業(yè)灌溉用水占全國總用水量的60%以上，農業(yè)灌溉每年缺水約三百億平方米。雨水是一種寶貴的水資源，但我國大部分地區(qū)降雨量分布不均衡，雨季雨水過多，旱季雨水過少。

以成都市為例，年降雨量為759mm至1155mm。雨水最多的月份出現(xiàn)在8月，月降雨量為199mm至258mm，最少的出現(xiàn)在1月，月降雨量為4.3mm至19mm，年內分布極不均勻。

本文提出的溫室大棚集雨自動滲灌系統(tǒng)就是利用溫室大棚的自身特點，將雨水收集儲存后再分配，并結合滲灌技術實現(xiàn)雨水資源的最大化利用。

二、基本原理

利用溫室大棚外頂面良好的不透水性和傾斜坡度蓄積雨水，實現(xiàn)雨貯旱供，并配套大棚內部的滲灌管網(wǎng)，利用重力作用，在不使用電力的情況下，建設自流灌溉系統(tǒng)，提高雨水資源的利用率。

三、結構組成

溫室大棚集雨自動滲灌系統(tǒng)由集雨子系統(tǒng)、儲水子系統(tǒng)和自動滲灌子系統(tǒng)組成。

1.集雨子系統(tǒng)

集雨子系統(tǒng)由集雨面、擋雨板和集雨面入水口組成。溫室大棚一般采用透光不透水的材料做頂棚，形成一個弧形坡面。下雨時，雨水順著坡面流到地面，滲入土壤中或隨地面排水溝流走。

集雨子系統(tǒng)將溫室大棚頂面作為集雨面，在頂棚外表面選擇合適的位置，使用粘黏等方法固定弧形擋雨板，擋雨板高為3cm至5cm，在弧形最低處開一個圓孔作為集雨面入水口。下雨時，擋雨板攔截從大棚弧面滑落的雨水，使其匯集到集雨面入水口，最后進入大棚內頂部的儲水管中。

集雨面入水口的口徑大小按降雨量的大小設計，在入口處安置過濾網(wǎng)。擋雨板在集雨面入水口處形成一個外翻弧口，當降雨量較大，雨水不能及時通過入水口進入儲水管時，多余的雨水便由弧口流到下一個集雨面。集雨面的設置根據(jù)年降雨量的情況和儲水管的容積考慮，可設置一級或多級。詳見圖1和圖2。

2.儲水子系統(tǒng)

儲水子系統(tǒng)由固定在溫室大棚內部棚頂?shù)膬λ芎团锿獾孛嫘钏貎刹糠纸M成（詳見圖3、圖4和圖5）。棚頂儲水管儲存由溫室大棚集雨面匯集的雨水，當溫室大棚長度確定后，儲水管的長度就限定了，其容積由其口徑?jīng)Q定，口徑越大，儲藏的雨水就越多。因此，儲水管的口徑選擇需考慮大棚結構受力和內部空間因素。

成都的6月至8月為多雨季節(jié)，大棚內植物不需要太多灌溉用雨水，當儲水管內的雨水灌滿時又恰逢降雨，怎么辦？

可考慮兩種解決方案，一是在大棚棚頂增加集雨面，每個集雨面在棚內設有一個儲水管，增加總的儲水管容積。二是在大棚外部最后一級集雨面的下方地面建造一個蓄水池（內置一個小水泵），儲存儲水管容量之外的雨水。

當雨量較大，各儲水管都已儲滿雨水時，多余的雨水就會匯集到蓄水池。在降雨少的季節(jié)，當儲水管中的雨水用完后，可用水泵將蓄水池中的雨水（或其他來水）抽送到儲水管中進行滲溉。

3.滲灌子系統(tǒng)

一般的滲灌系統(tǒng)需人工制造水位差或利用自來水的水壓，都要耗費一定的能量。本文提出的自流滲灌子系統(tǒng)則利用儲水管在大棚內頂部相對于大棚內植物形成的水位差，當把滲水管的開關打開后，儲水管中的雨水通過滲水管流到植物根部的土壤中，利于植物充分吸收。詳見圖6。

四、創(chuàng)新點

1.利用溫室大棚自身的高度，使用內部棚頂設置儲水管的方法，形成儲水管內水位與大棚內植物的高度差，實現(xiàn)自流滲灌。

2.溫室大棚外頂面多級集雨技術和地面蓄水池結合應用，可最大限度地利用雨水資源。

3.本系統(tǒng)不僅有效利用了雨水資源，還能在使用融水性肥料和藥物時，將其直接溶解在蓄水池里，攪拌充分后，利用水泵抽送至儲水管中并自動滲灌到植物根部，利于植物充分吸收。

五、效益分析

1.充分利用雨水資源，以豐補歉，節(jié)省費用。在成都地區(qū)，如果一個溫室大棚棚頂面積為500m2，在降雨多的年份，一年可收集約500t雨水，采用滲灌技術，其效用相當于漫灌方式1500t水的效用，經(jīng)濟效益可觀。

2.利用大棚自身高度自流滲灌，為作物生長提供優(yōu)良的環(huán)境，有效提高作物產(chǎn)量和土地利用率。

3.降低溫室大棚種植用水對外界的依賴程度，可利用雨水的時空再分布解決部分灌溉用水問題，為水源缺乏地建設溫室大棚提供可行性方案，擴大了溫室大棚選址的適宜范圍。