溫室膜面集雨新型材料應(yīng)用效果研究

肖長坤石文學(xué)項陽李權(quán)輝李海燕安順偉

1、北京市密云區(qū)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)站2、密云縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站3、北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站

溫室膜面集雨新型材料應(yīng)用效果研究

肖長坤1石文學(xué)2項陽2李權(quán)輝2李海燕2安順偉3

1、北京市密云區(qū)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)站2、密云縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站3、北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站

針對傳統(tǒng)磚砌混凝土膜面集雨系統(tǒng)存在的施工速度慢、防滲效果差、雨水易滋生綠藻、使用壽命短等問題，引進(jìn)了溫室膜面集雨新型材料，具有安裝方便省工、對耕地屬性破壞性小和可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。全年共收集雨水284.3m3，全年平均集雨率為83.7%。收集的雨水與井水相比，呈弱酸性，電導(dǎo)率降低了28.5%，總硬度（以Ca-CO3計）降低了41.9%，溶解性總固體降低了28.2%，水質(zhì)較好，適宜采用滴灌施肥設(shè)施進(jìn)行高效利用。

溫室膜面；集雨；新型材料

北京市水資源極度緊缺，目前人均水資源量不足100立方米，大大低于國際公認(rèn)的人均1000立方米的缺水警戒線。據(jù)統(tǒng)計，近10年來北京市水資源總?cè)笨诩s100億立方米，水資源供需矛盾日益尖銳，已成為北京市可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。

農(nóng)業(yè)是用水大戶，2013年農(nóng)業(yè)用水總量9.1億立方米，占社會用水總量的25%（水資源公報2013）。因地制宜地在設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)發(fā)展雨水利用技術(shù)，可在一定程度上減少地下水的開采，對當(dāng)前北京都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義[1]。根據(jù)雨水集蓄方式，北京市農(nóng)村雨洪利用工程主要采取了坑塘、溝道、塘壩、庭院和設(shè)施農(nóng)業(yè)等五種模式[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，北京市現(xiàn)有設(shè)施農(nóng)業(yè)膜面集雨示范區(qū)3460畝，集雨窖（池）總?cè)莘e9.7萬立方米，主要以磚混結(jié)構(gòu)加水泥襯砌為主，存在施工速度慢，用工多、對耕地屬性破壞性大及不能回收利用等問題。因此，項目組引進(jìn)了溫室膜面集雨新型材料，開展了新型材料雨水收集率、雨水水質(zhì)等研究，以期為安裝溫室膜面集雨新型材料提供相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

1 溫室膜面集雨新型材料的組成

溫室膜面集雨新型材料主要由PP（聚丙烯塑料）模塊、防滲土工膜、透水軟管、進(jìn)水井、供水井和沉淀池等組成。其中PP模塊材料為聚丙烯，單個體積0.2立方米，儲水容積0.19立方米，空隙率95%；透水軟管是一種具有倒濾透（排）水作用的新型管材，內(nèi)襯高強(qiáng)力彈簧鋼絲，外覆PVC，規(guī)格DN150。供水井材料為高密度聚乙烯，規(guī)格φ600x2500mm；進(jìn)水井材料為低密度聚乙烯，規(guī)格φ600x1000mm。以上材料為環(huán)保型材料，均可回收再利用。新型集雨材料由北京泰寧科創(chuàng)雨水利用技術(shù)股份有限公司提供并負(fù)責(zé)安裝。

集雨窖安裝時首先由pp模塊組裝成骨架，四周鋪防滲土工膜而成。集流槽采用磚砌，內(nèi)寬400mm，內(nèi)高350mm，墊層為C10素混凝土，厚度100mm，鋪設(shè)防滲土工膜后放入透水軟管，上面鋪5～30mm大小的碎石，厚度約60mm。

2 溫室膜面集雨新型材料的優(yōu)勢

（1）安裝方便省工：集雨窖主體結(jié)構(gòu)采用pp模塊組裝而成，四周鋪設(shè)土工膜進(jìn)行防滲處理，施工簡單快速。以75方的集雨窖為例，只需用工4個，比傳統(tǒng)磚砌、混凝土結(jié)構(gòu)的集雨窖省工12個左右。

（2）三級過濾水質(zhì)好。溫室膜面承接的雨水先后經(jīng)過碎石（規(guī)格5～30mm）、透水軟管和過濾網(wǎng)進(jìn)行三級過濾，去掉了水中的雜質(zhì)、雨水水質(zhì)好。同時，整個系統(tǒng)密閉，不滋生蚊蠅和藻類。

（3）承重壓力大，安全性能高。集雨窖體底部鋪設(shè)厚度100mm的混凝土墊層，主體結(jié)構(gòu)采用pp模塊拼接，完成后每平方米能夠承載20噸的重力，農(nóng)機(jī)操作時安全性能高。

（4）使用壽命長。預(yù)計無人為損傷正常使用年限大于30年。

（5）對耕地屬性破壞性小。所用材料均為環(huán)保型，地表覆土后不影響耕作。并且能夠拆除遷移到其他地區(qū)繼續(xù)使用。

3 溫室膜面集雨新型材料的集雨效果研究

采用單棚單窖模式（一個日光溫室膜面收集的雨水匯集到一個集雨窖內(nèi)）。試驗(yàn)所用日光溫室長70m，寬8m，有效集雨膜面面積560m2，建有集雨窖容積75 m3。在水窖（溫室內(nèi)蓄水池）和沉沙池之間的進(jìn)水口裝置水表來測定每次降水后的集水量，降水量用量雨筒測定，集水效率按照下列公式計算：RCC=CRA(m3)／[CA(m2)×R(ram)／1000]×100%。式中，RCC為集水效率；CRA為集水量；CA為集水面積(560 m2)；R為降水量。

2012年1月～12月共降水607mm，但是降水量分布不均，降水主要集中在2012年的6月和7月份，兩個月共降水368mm，占12個月降水總量的61%。2012年1月～12月共收集雨水284.3m2，主要集中在6月和7月份，2個月共收集雨水182.5 m2，占總集雨量的64.2%。隨著降水量的增加，雨水收集率提高，全年平均集雨率為83.6%。

4 溫室膜面集雨新型材料收集雨水的水質(zhì)研究

2012年10月15日對集雨窖內(nèi)的水和井水各取樣3個，檢測了pH、電導(dǎo)率、總硬度、溶解性總固體等指標(biāo)。檢測結(jié)果表明：與井水相比，雨水的pH減少了0.34，堿性降低了5%，呈現(xiàn)弱酸性，有利用土壤中鐵離子等營養(yǎng)元素的釋放，增加了土壤肥力；電導(dǎo)率減少了184 us/cm，降低了28.5%；總硬度（以CaCO3計）減少了132 mg/L，降低了41.9%；溶解性總固體減少了122 mg/L，降低了28.2%。懸浮物比井水有所增加，可能由于雨水將部分散落在集流槽內(nèi)的泥土、枯葉等雜物帶進(jìn)了集雨窖內(nèi)；鐵、錳等元素均未檢出。綜合以上指標(biāo)，雨水呈弱酸性、電導(dǎo)率和總硬度低，降低了滴頭堵塞的風(fēng)險，適宜采用滴灌施肥設(shè)施進(jìn)行高效利用。

表1 雨水與井水（灌溉用水）水質(zhì)對比

5 結(jié)論與討論

（1）結(jié)論

溫室膜面集雨新型材料具有安裝快速省工、三級過濾水質(zhì)好、可回收利用、對耕地屬性破壞性小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)全年降水在607mm，單個溫室膜面為560m2時，能夠收集雨水284.3m2，并且當(dāng)降雨量在45mm以上時，集雨率能夠達(dá)到80%以上。

收集的雨水與井水相比，呈弱酸性，電導(dǎo)率降低了28.5%，總硬度（以CaCO3計）降低了41.9%，溶解性總固體降低了28.2%，水質(zhì)較好，適宜采用滴灌施肥設(shè)施進(jìn)行高效利用。

（2）討論

北京的氣候?yàn)榈湫偷谋睖貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，夏季高溫多雨，降水季節(jié)分配很不均勻，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三個月。北京市設(shè)施蔬菜生產(chǎn)，7月和8月由于高溫，大部分日光溫室此時為休閑期不灌溉。當(dāng)修建的單個集雨窖容積較小時，就會出現(xiàn)集雨窖集滿雨水無法再收集的現(xiàn)象，導(dǎo)致雨水白白流走。針對上述問題，可以嘗試修建大型集雨窖，收集園區(qū)溫室膜面收集的雨水供園區(qū)生產(chǎn)使用，而不局限于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)。

[1]田金霞,肖華,姚少龍.北京市設(shè)施農(nóng)業(yè)雨水利用模式分析[J].節(jié)水灌溉,2007(03):60～61.

[2]宋衛(wèi)坤,魏恒文,周嶸王等.北京市農(nóng)村雨洪利用總結(jié)與思考[J].農(nóng)村水利,2014,24(13)：76～80.

肖長坤，男，1983年出生，本科，農(nóng)藝師，研究方向：蔬菜節(jié)水灌溉。

果類蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊項目。