新型溫室大棚

趙海琦

溫室大棚是設施農業的主要形式，要保證它的種植產量和質量，水源保障至關重要。但我國大部分地區水資源缺乏，降雨季節分布不均，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，結合滲灌技術，我設計了一種溫室大棚集雨自動滲灌系統。

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，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，浪費養分的同時還會污染水資源和土壤。而城市的屋頂的溫室大棚大多使用自來水澆灌，成本高，效益低。

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，傳輸到植物根部。

與地表漫灌相比，滲灌可減少地表蒸發和深層滲漏，大大提高水資源的利用率。

我國是一個農業大國，農業灌溉用水占全國總用水量的60%以上，農業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在8月，月降雨量為199mm至258mm，最少的出現在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，實現雨貯旱供，并配套大棚內部的滲灌管網，利用重力作用，在不使用電力的情況下，建設自流灌溉系統，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由集雨子系統、儲水子系統和自動滲灌子系統組成。

1.集雨子系統

集雨子系統由集雨面、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。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

儲水子系統由固定在溫室大棚內部棚頂的儲水管和棚外地面蓄水池兩部分組成（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，其容積由其口徑決定，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，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，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

一般的滲灌系統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，節省費用。在成都地區，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，為作物生長提供優良的環境，有效提高作物產量和土地利用率。

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。