趙海琦

溫室大棚是設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要形式，要保證它的種植產(chǎn)量和質(zhì)量，水源保障至關(guān)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(jié)合滲灌技術(shù)，我設(shè)計(jì)了一種溫室大棚集雨自動(dòng)滲灌系統(tǒng)。

一、背景介紹

溫室大棚應(yīng)用范圍十分廣泛，對(duì)提高人們的生活水平、增加農(nóng)民收入具有十分重要的意義。在廣大農(nóng)村地區(qū)，溫室的灌溉大多使用地下水或河水，實(shí)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(duì)于一些化肥和農(nóng)藥，如果采用漫灌方式，植物根系不能有效吸收，浪費(fèi)養(yǎng)分的同時(shí)還會(huì)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(shù)，在不到1m的壓力水頭甚至無壓狀態(tài)下，就可以進(jìn)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(dāng)管內(nèi)充滿水時(shí)，水通過管壁內(nèi)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(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)灌溉用水占全國總用水量的60%以上，農(nóng)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(nèi)分布極不均勻。

本文提出的溫室大棚集雨自動(dòng)滲灌系統(tǒng)就是利用溫室大棚的自身特點(diǎn)，將雨水收集儲(chǔ)存后再分配，并結(jié)合滲灌技術(shù)實(shí)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(shí)現(xiàn)雨貯旱供，并配套大棚內(nèi)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(shè)自流灌溉系統(tǒng)，提高雨水資源的利用率。

三、結(jié)構(gòu)組成

溫室大棚集雨自動(dòng)滲灌系統(tǒng)由集雨子系統(tǒng)、儲(chǔ)水子系統(tǒng)和自動(dòng)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(gè)弧形坡面。下雨時(shí)，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(gè)圓孔作為集雨面入水口。下雨時(shí)，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(jìn)入大棚內(nèi)頂部的儲(chǔ)水管中。

集雨面入水口的口徑大小按降雨量的大小設(shè)計(jì)，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(gè)外翻弧口，當(dāng)降雨量較大，雨水不能及時(shí)通過入水口進(jìn)入儲(chǔ)水管時(shí)，多余的雨水便由弧口流到下一個(gè)集雨面。集雨面的設(shè)置根據(jù)年降雨量的情況和儲(chǔ)水管的容積考慮，可設(shè)置一級(jí)或多級(jí)。詳見圖1和圖2。

2.儲(chǔ)水子系統(tǒng)

儲(chǔ)水子系統(tǒng)由固定在溫室大棚內(nèi)部棚頂?shù)膬?chǔ)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(chǔ)水管儲(chǔ)存由溫室大棚集雨面匯集的雨水，當(dāng)溫室大棚長度確定后，儲(chǔ)水管的長度就限定了，其容積由其口徑?jīng)Q定，口徑越大，儲(chǔ)藏的雨水就越多。因此，儲(chǔ)水管的口徑選擇需考慮大棚結(jié)構(gòu)受力和內(nèi)部空間因素。

成都的6月至8月為多雨季節(jié)，大棚內(nèi)植物不需要太多灌溉用雨水，當(dāng)儲(chǔ)水管內(nèi)的雨水灌滿時(shí)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(gè)集雨面在棚內(nèi)設(shè)有一個(gè)儲(chǔ)水管，增加總的儲(chǔ)水管容積。二是在大棚外部最后一級(jí)集雨面的下方地面建造一個(gè)蓄水池（內(nèi)置一個(gè)小水泵），儲(chǔ)存儲(chǔ)水管容量之外的雨水。

當(dāng)雨量較大，各儲(chǔ)水管都已儲(chǔ)滿雨水時(shí)，多余的雨水就會(huì)匯集到蓄水池。在降雨少的季節(jié)，當(dāng)儲(chǔ)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(chǔ)水管中進(jìn)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(fèi)一定的能量。本文提出的自流滲灌子系統(tǒng)則利用儲(chǔ)水管在大棚內(nèi)頂部相對(duì)于大棚內(nèi)植物形成的水位差，當(dāng)把滲水管的開關(guān)打開后，儲(chǔ)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(diǎn)

1.利用溫室大棚自身的高度，使用內(nèi)部棚頂設(shè)置儲(chǔ)水管的方法，形成儲(chǔ)水管內(nèi)水位與大棚內(nèi)植物的高度差，實(shí)現(xiàn)自流滲灌。

2.溫室大棚外頂面多級(jí)集雨技術(shù)和地面蓄水池結(jié)合應(yīng)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(shí)，將其直接溶解在蓄水池里，攪拌充分后，利用水泵抽送至儲(chǔ)水管中并自動(dòng)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(bǔ)歉，節(jié)省費(fèi)用。在成都地區(qū)，如果一個(gè)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(shù)，其效用相當(dāng)于漫灌方式1500t水的效用，經(jīng)濟(jì)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(duì)外界的依賴程度，可利用雨水的時(shí)空再分布解決部分灌溉用水問題，為水源缺乏地建設(shè)溫室大棚提供可行性方案，擴(kuò)大了溫室大棚選址的適宜范圍。