劉立平 張建華 卞志偉 卜立君 卜崇興

（上海孫橋溢佳農(nóng)業(yè)技術(shù)股份有限公司，上海 201210）

多年來，溫室大棚在我國水果、蔬菜等種植業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，應(yīng)用技術(shù)已相當(dāng)成熟，并取得了良好的應(yīng)用效果。圍繞我國漁業(yè)發(fā)展“提質(zhì)增效、綠色發(fā)展、減量增收、富裕漁民”的指導(dǎo)方針，我國要從水產(chǎn)養(yǎng)殖大國向水產(chǎn)養(yǎng)殖強國轉(zhuǎn)變，就必須發(fā)展設(shè)施漁業(yè)、高效漁業(yè)和綠色漁業(yè)[1]。在此背景下，“傘式溫室大棚”在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中得到了廣泛推廣應(yīng)用，并深受漁民歡迎。但是，由于“傘式溫室大棚”是以鋼絲網(wǎng)和竹木構(gòu)成的簡易大棚，它在上海市的推廣應(yīng)用過程中，出現(xiàn)了各種問題（例如，抗風(fēng)能力不足；雨水不能及時排出而回流至養(yǎng)殖池內(nèi)，影響了棚內(nèi)水質(zhì)調(diào)控；對棚內(nèi)環(huán)境的調(diào)控能力差；大棚內(nèi)池塘上部的空間比較小，且大棚頂部未設(shè)立通風(fēng)口，不能有效通風(fēng)、散熱，導(dǎo)致棚內(nèi)空氣溫度過高，不利于養(yǎng)殖作業(yè)活動；大棚僅靠覆蓋薄膜進行保溫，保溫性能不佳；棚內(nèi)光照較弱、環(huán)境封閉等），這不僅導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖的出苗率很低，還不利于水產(chǎn)養(yǎng)殖的集約化、規(guī)?；Ｒ虼?，選擇構(gòu)建模式更佳的大棚，優(yōu)化大棚的構(gòu)建材料和設(shè)計，使大棚建設(shè)具有較好的可操作性、可推廣性，從而減少成本投入、提高養(yǎng)殖產(chǎn)出，不僅是當(dāng)前上海市養(yǎng)殖基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)環(huán)節(jié)中亟需解決的問題，還是上海市現(xiàn)代漁業(yè)升級轉(zhuǎn)型、發(fā)展高效設(shè)施漁業(yè)的重要內(nèi)容之一。現(xiàn)筆者擬將最新設(shè)計出的一種新型水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的組成及其具體應(yīng)用情況進行總結(jié)介紹，以促進該新型水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室在上海市的進一步推廣應(yīng)用。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的組成

借鑒成熟的種植業(yè)中的溫室大棚的優(yōu)勢，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖的特點和不同水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的生長環(huán)境調(diào)控需求，且考慮夏季汛期排水、高溫通風(fēng)和秋末保溫等問題，設(shè)計的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室由基礎(chǔ)部分、主體鋼結(jié)構(gòu)、覆蓋材料和配套系統(tǒng)等組成。其中，基礎(chǔ)部分由預(yù)應(yīng)力混凝土管樁+獨立基礎(chǔ)、圈梁和道路組成；主體鋼結(jié)構(gòu)由立柱、屋面主拱架和副拱架、縱梁、天溝等組成；覆蓋材料（主要應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的立面和頂部）采用0.15 mm長壽無滴聚乙烯薄膜；配套系統(tǒng)由通風(fēng)降溫系統(tǒng)[為自然通風(fēng)系統(tǒng)，采用屋頂電動天窗或者屋頂側(cè)窗（側(cè)面卷膜）組合的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，并在溫室四周和頂部通風(fēng)口安裝防鳥網(wǎng)]、內(nèi)保溫幕簾保溫系統(tǒng)（采用萬向軸傳動的齒條式拉幕傳動機構(gòu)和內(nèi)保溫簾幕組合的折面型拉幕系統(tǒng)）、雨水排放系統(tǒng)、門、電控系統(tǒng)等組成。設(shè)計的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的結(jié)構(gòu)示意圖

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的應(yīng)用實踐

2.1 實施地的具體氣候條件

水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的實施地位于上海市奉賢區(qū)，地處上海市南部，臨江瀕海，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，常年主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，氣候溫和，日照充足，四季分明，雨水充沛。常年平均氣溫為16.1 ℃，常年降雨量為1 191.5 mm，常年無霜期為225 d，全年60%以上的雨量集中在6月—9月的汛期[2-3]；夏秋季臺風(fēng)多發(fā)[4]，最大風(fēng)力可達8～10級。

2.2 實施地的具體設(shè)計要求

2.2.1 設(shè)計依據(jù)

GB/T 51183-2016 農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范

NY/T 1145-2006 溫室地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工與驗收技術(shù)規(guī)范

NY/T 1365-2007 溫室齒條拉幕機

NY/T 1451-2018 溫室通風(fēng)設(shè)計規(guī)范

NY/T 1966-2010 溫室覆蓋材料安裝與驗收規(guī)范 塑料薄膜

NY/T 1832-2009 溫室鋼結(jié)構(gòu)安裝與驗收規(guī)范

JB/T 10296-2013 溫室電氣布線設(shè)計規(guī)范

JB/T 10306-2013 溫室控制系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

2.2.2 設(shè)計要求

建設(shè)水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的目的是為漁、蝦等水生動物提供適宜的養(yǎng)殖環(huán)境，故要求實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室設(shè)計為與養(yǎng)殖品種的生長環(huán)境需求相匹配，以鋼結(jié)構(gòu)為骨架、塑料薄膜為圍護材料的溫室，且設(shè)計荷載滿足風(fēng)荷載≥0.55 kN/m2、雪荷載≥0.20 kN/m2的要求，天溝排水結(jié)構(gòu)滿足降雨量≥140 mm/h（排水量歷時5 min計，重現(xiàn)期為1年）的組合效應(yīng)值要求。

2.2.3 基本布局

實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室面積為4 000 m2；溫室四周設(shè)置0.6 m寬的環(huán)路走道，并在中間設(shè)置1條東西走向、1.4 m寬、便于機械作業(yè)的走廊（走廊采用0.4 m+1.0 m的方式，以保證走廊可供設(shè)備通過）；溫室采用內(nèi)排水和外排水相結(jié)合的模式，以保障汛期排水；溫室頂部采用4套通風(fēng)機構(gòu)進行通風(fēng)，并在溫室四周設(shè)置8套通風(fēng)機構(gòu)進行通風(fēng)，以有效解決夏季高溫時的通風(fēng)降溫問題；溫室頂部采用萬向軸+齒輪齒條傳動系統(tǒng)的保溫幕簾系統(tǒng)，以有效進行保溫。

2.3 實施地的總體設(shè)計方案

實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室采用南北方向排跨，東西方向排開間，天溝為東西走向。溫室跨度為25 m（×2），開間為4 m（×20），桁架間距為4 m，肩高為2.8 m，頂高為6.3 m，于溫室四周內(nèi)側(cè)緊貼圈梁處及內(nèi)部塘埂立柱兩側(cè)處設(shè)置作業(yè)走道。具體平面圖、立面圖見圖2和圖3。

圖2 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的平面圖(單位：mm)

圖3 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的立面圖

2.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

溫室的基礎(chǔ)部分應(yīng)依據(jù)地塊的地質(zhì)勘測結(jié)果進行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計（地質(zhì)勘測是通過各種手段、方法對工程地質(zhì)進行勘查、探測，確定合適的持力層，根據(jù)持力層的地基承載力，確定基礎(chǔ)類型，計算基礎(chǔ)參數(shù)的調(diào)查研究活動），同時，在主要塘埂完成勘測之后，要對新建溫室工程進行地質(zhì)探查和天然路基筑路材料工程地質(zhì)勘察[5-6]。

溫室的基礎(chǔ)部分由預(yù)應(yīng)力混凝土管樁+獨立基礎(chǔ)組成。其中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁采用PC300B70 4.0型號，采用樁基液壓形式，將預(yù)應(yīng)力混凝土管樁下壓至基準(zhǔn)面以下1 000 mm位置，長度不低于4 m。

溫室的主體骨架采用牌號Q235的碳素結(jié)構(gòu)鋼，表面進行熱浸鍍鋅防腐，使用壽命可長達15年以上。主體鋼結(jié)構(gòu)采用主（副）拱架、屋面骨架與立柱、天溝、縱梁等構(gòu)件組裝式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，主拱架是鋅管折彎和腹桿鋼管加工而成的桁架，主拱架和主立柱間距4 m；副拱架由鍍鋅管折彎加工而成，間距1 m，要求其結(jié)構(gòu)強度高、抗風(fēng)能力強。整棟溫室大棚端頭均設(shè)計了4道斜支撐，棚端立柱間采用φ12熱鍍鋅圓鋼制作十字剪刀支撐，以使溫室更牢固。主拱架采用螺栓將桁架端頭鋼板（鋼板厚度≥10 mm）與立柱進行連接的形式，采用螺栓將縱梁與立柱和屋面拱架連接成整體，見圖4。

圖4 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的主體鋼結(jié)構(gòu)

排水天溝是棚和棚之間連接的重要部件。實施地水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的排水天溝底下設(shè)置托梁，天溝設(shè)置在立柱之上，與檁條連接形成整體結(jié)構(gòu)，以增加固定邊的牢固性和使用性。

將實施地水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的四周立面卷膜端部的卷膜電機固定于爬升桿上（這是因為端部的軸頭抗風(fēng)和端尾的側(cè)面薄膜防風(fēng)），以增加端部的抗風(fēng)能力。溫室四周通風(fēng)口處采用壓膜帶和擋膜桿設(shè)計，以增強邊部側(cè)面通風(fēng)系統(tǒng)的抗風(fēng)能力。將溫室頂部通風(fēng)口卷膜端部的卷膜電機固定于爬升桿上，通風(fēng)口處則采用壓膜帶，并增加防風(fēng)拉筋設(shè)計，以起到固定溫室、增強抗風(fēng)能力的作用。溫室四周立面及頂部通風(fēng)口均采用卡槽卡簧進行壓扣，以有效增強抗風(fēng)能力。

2.3.2 通風(fēng)降溫設(shè)計

應(yīng)根據(jù)流體力學(xué)原理和通風(fēng)量要求，合理選擇溫室自然通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)結(jié)構(gòu)形式和確定通風(fēng)口的面積。實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室采用屋頂電動天窗或者屋頂側(cè)窗（側(cè)面卷膜）組合的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括頂部通風(fēng)系統(tǒng)（屋脊上部安裝1條電動啟閉卷膜側(cè)天窗，卷膜高度為0.8 m，側(cè)天窗內(nèi)側(cè)裝有防鳥網(wǎng)）、四周通風(fēng)系統(tǒng)（溫室四周立面均裝有電動啟閉卷膜側(cè)窗，卷膜高度為1.8 m，側(cè)窗內(nèi)側(cè)裝有防鳥網(wǎng)，見圖5。在每條卷膜窗的一端配有卷膜電機和導(dǎo)向支撐桿，且立面卷膜也裝有金屬卷膜桿，從而提高了卷膜器的工作性能，增強了抗風(fēng)能力）。

圖5 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的通風(fēng)系統(tǒng)

2.3.3 保溫設(shè)計

實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室裝有采用萬向軸+齒輪齒條傳動系統(tǒng)的保溫幕簾系統(tǒng)，要求保溫幕簾系統(tǒng)按“八”字形安裝在屋面桁架下，且要求安裝傳動軸的水平橫梁應(yīng)加裝水平“八”字拉筋進行加固。具體設(shè)計為：傳動軸采用φ42×2.0的熱鍍鋅鋼管，推拉桿采用φ32×1.5的熱鍍鋅鋼管，動膜桿采用φ 22×1.2的熱鍍鋅鋼管；齒條間距為3 m，行程為4 m；內(nèi)保溫幕簾由牛津布和高效混合纖維棉（具有阻燃、防潮、防發(fā)霉的效果）通過超聲波縫合方式制成（見圖6），質(zhì)量≥250 g/m2，克羅值達到0.90，高效混合纖維棉保溫率≥90%，具體技術(shù)性能見表1；在內(nèi)保溫幕簾兩端裝有配重鐵；采用聚酯型托壓膜線，托膜線間距為0.4 m，壓膜線間距為0.8 m；山墻端固定托壓膜線的橫梁采用60 mm×40 mm×2 mm的矩形鋼管；所有保溫被橫梁端頭均設(shè)置密封條，以減少簾幕之間的間隙，從而提高保溫性能。

表1 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室內(nèi)保溫幕簾的技術(shù)性能參數(shù)

圖6 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的內(nèi)保溫幕簾保溫系統(tǒng)

2.3.4 屋面排水設(shè)計

溫室排水系統(tǒng)可分為內(nèi)排水系統(tǒng)和外排水系統(tǒng)兩種。考慮到實施地水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室設(shè)計的天溝過長，故實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室采用內(nèi)排水和外排水相結(jié)合的模式[7]，且要求基礎(chǔ)短柱頂面標(biāo)高偏差≥-5 mm，并沿天溝長度方向按1∶400的坡度進行雙向找坡施工，以保證天溝排水順暢（天溝截面見圖7，排水系統(tǒng)見圖8）。

圖7 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的天溝截面示意圖(單位：mm)

圖8 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的排水系統(tǒng)

2.4 實施地水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的具體應(yīng)用結(jié)果

實施地的水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室于2021年投入使用，經(jīng)應(yīng)用測試（見圖9），該溫室的表現(xiàn)優(yōu)異，有效延長了養(yǎng)殖時間，取得了顯著的經(jīng)濟效益。具體優(yōu)異表現(xiàn)為：2021年歷經(jīng)了“煙花”和“燦都”兩次臺風(fēng)，該溫室的主體沒有受到損害；2021年汛期排水順暢，特別是在“煙花”和“燦都”兩次臺風(fēng)的降雨巔峰期，均排水正常。

圖9 水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室的養(yǎng)殖現(xiàn)場

3 結(jié) 語

為解決目前上海地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖溫室大棚存在的抗風(fēng)能力不足、排水不暢、環(huán)境調(diào)控能力差等問題，筆者特設(shè)計了一種新型水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室。該新型水產(chǎn)養(yǎng)殖塑料薄膜溫室經(jīng)實際應(yīng)用，具有建造方便、結(jié)構(gòu)牢固、排水順暢，抵抗大風(fēng)、大雪等惡劣天氣能力強，通風(fēng)、散熱及保溫性能良好等優(yōu)勢，可在上海地區(qū)進行推廣應(yīng)用。