浅谈大棚滴灌的设计事项

【摘要】笔者根据多年实践经验，对大棚滴灌的设计进行探讨。

【关键词】大棚；滴灌；设计；问题

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

1、冬季大棚灌溉水升温问题

1.1冬季大棚灌溉水升温设施与方案的比选

高寒区温室大棚灌溉水升温的最可行方案为：单棚独立升温，即在各个温室大棚内修建独立的蓄水设施，利用温室大棚吸收的光能来使灌溉水升高水温。将灌溉水放入蓄水设施，静置一段时间，待水温达到灌溉要求的水温时供水灌溉。以下对目前拟采用的棚内升温设施分析比选。

（1）悬挂式钢制水箱升温设施：该升温设施是用钢板制作水箱，并利用钢架将水箱悬于大棚内部高空。此方案的优点是：不占棚内土地面积，钢材的导热性能很好，水的升温速度较快，防尘埃能力强。其缺点是用钢材制作造价高，钢材生锈脱落体易堵塞滴头，水箱储水量小（一般在2m3左右），升温水量很难达到灌溉水量的需求。

（2）地上长方形蓄水池升温设施：这种升温设施蓄水池底板齐平于地面，长方形砖结构，其长边的一边倚大棚山墙而建，池水面与棚内热空气直接接触，蓄水体积可达4～8m3。该方案的占地面积较小；升温设施内的水面可以直接接受阳光照射，同时棚内的热空气也能透过砖结构给水传递热量，有利于提升水温。但是冬季侧墙会受到外界冷空气的影响，而使得水的升温速度明显下降；此外，蓄水池周边的砖结构一旦发生破坏，水池内的水将会淹没棚内作物，造成无法挽回的损失，风险较大。

（3）酒瓮形升温设施：这种升温设施瓮口与地面齐平，蓄水部分全部在地面以下，瓮口直径为60cm，其内径随深度增加而增加，在瓮的中部达到最大，随后内径逐渐变小，瓮的最大深度为3m左右。该方案占地面积小，仅为0.28m2，由于其埋置深度达到3m，能够利用地热来提高水温。但是它的开挖量较大，且瓮形不易于施工，造成建设费用高；同时水面与空气的接触面积小，不能充分利用棚内的热空气升温，蓄水体水温升高速度较慢。

（4）敞口地下长方形升温设施：这种升温设施的蓄水部分也全部在地面以下，平面上呈长方形敞口，蓄水体长2.75m，宽1.75m，深1.2m。这种方案的占地面积相对较大，但是它的开挖深度浅，砌体结构在地面以下，工程量较小，修建成本低，工作可靠；同时它与温室棚内热空气的接触面积较大，增温效果好。

根据上述4种升温设施的分析与比较，以升温快为主要目标，综合占地面积、修建成本、管理风险等因素，笔者推荐敞口地下长方形升温池作为大棚的首选升温设施，它具有升温速度快，成本较低、风险小等优点。

1.2冬季大棚灌溉水升温设计与管理要点

敞口地下长方形升温设施在设计、建设和管理过程中应注意以下几个要点，以确保滴灌系统的正常运行。

（1）升温池顶部高程。尽管这种升温设施特点是蓄水部分全部在地面以下，但是为了防止周围的杂物进入升温池，影响升温池内水质质量，以及避免工作人员误跌入升温池，升温池顶部应高出地面25cm左右。

（2）升温池上部封堵呢绒网。升温池上口应使用150目的呢绒网封口，一方面可以阻止飞散的草帘碎屑、干枯的茎叶等堵塞物进入升温设施，又能够保证棚内热空气与水体的良好连通。

（3）升温池底部沉沙坑。温室大棚内的气温长期处于10℃以上，为升温池内藻类的生长营造了很好的环境，调查结果表明：藻类及其团状物质已成为温室大棚滴灌系统堵塞的主要物质。此外，灌溉水中还会含有一些泥沙。为便于升温池藻类和泥沙的清理和清洗，应设置沉沙坑。

（4）加压泵进口拦污栅。拦污栅是大棚滴灌系统防堵塞的第一道防线，它能够阻挡拦截升温池水中的藻类、草帘碎屑及作物干枯茎叶进入滴灌系统。

（5）升温池设计深度。升温池设计深度应该小于1.5m。这由升温池的结构造价和升温效果所决定。水池水深越大，矩形结构水池边角处所承受的来自呈直角交叉的两个面的法向水压力越大，砖结构被拉裂的可能性越大，增加抗拉筋又会使结构造价大幅提高。此外，从图1所示的实测的升温设施内水温与水深的关系可知，水温在深度的方向上呈现很明显的下降特征。这表明如果升温池深度太深，将不利于底层水温的升高。因此，在综合考虑结构造价和水温影响的基础上，认为升温池设计深度不宜超过1.5m。

2、滴灌系统水质保障问题

2.1棚内水池物理堵塞物的来源分析

（1）保温草帘碎屑。目前，大部分温室大棚的棚外保温材料均采用的是草帘，而草帘在每天的升起、降落过程中均会产生碎屑，这些飞散的碎屑经打开的通风口将会落到棚内升温池中，成为滴灌系统的物理堵塞物。

（2）作物茎叶枯屑。温室大棚作物在生长期和成熟收获期均会产生干枯的茎叶，在日常的通风和季末平整大棚、更换保温膜过程中，这些干枯茎叶的碎屑会随着风飘落进入升温池，构成升温池物理堵塞物的来源之一。

（3）水源泥沙。农业灌溉所用的水源，不管是地下水还是地面水，均或多或少的含有泥沙，在输配水的过程中，水源中的泥沙会随着管网进入升温池，而造成滴灌系统首部枢纽的堵塞，故泥沙也是常见的物理堵塞物。

3、高寒区大棚供水系统建管中的若干建议

大棚滴灌是一种适时、适量的灌水技术，具有灌水定额小，灌水频次多的特点。这就要求其供水系统应该有很高的供水保证程度。这意味着要确保供水系统中的取、引水系统、输水系统、配水系统的安全运行。为了提高温室大棚滴灌群供水系统的保证率，针对笔者所发现的问题提出以下两点建议：

3.1输配水管网埋深

高寒区大棚供水系统的管网容易出现的问题主要有：输配水管道的冻结、冻胀破裂等。因此高度重视管道冻结是保证供水系统正常工作的关键所在。由于高寒区冬季气温低，冻土深度大，加之水源水温低，输配水管道的冻结、冻胀破裂的概率较高。确保越冬期输配水管道不冻结的关键措施是确保输配水管道的埋深。建议在高寒地区修建高寒水输配水管网时，应适当加大其埋深。认为在管道埋深一般要求的基础上增加0.3m的深度。

3.2调节水池补水自动化控制系统建设

在规模化建设的温室大棚区，一般都建设供水调节水池。水源通过输水管网与调节水池相连。笔者的调查发现：无论是通过加压系统还是自流输水进入调节水池，调节水池的漫溢问题经常发生，带来的问题是水量的损失和浪费、调节池地基及调节池的安全受到威胁。调节水池漫溢的原因在于供水系统完全由人工管理。在人工管理的条件下，尤其夜间常出现疏忽造成水流外溢。因此，建议调节水池安装补水自动化控制系统，即：拟通过水位传感器对调节水池水位进行监测，自动控制进水阀门的开启和关闭。

4、方案与建议

（1）敞口地下长方形升温池应该作为高寒区温室大棚首选的升温设施。这种升温设施具有升温速度快，修建成本低，管理风险小的优点。

（2）温室大棚应该采用综合措施来治理升温设施内的物理堵塞物，保障滴灌系统的正常运行。针对升温池内的堵塞物，应该综合利用更换保温材料、设置升温池封堵呢绒网和沉沙池等措施来消除和阻止飞散的草帘碎屑和作物干枯茎叶、藻类物质及泥沙，彻底清除升温设施内的杂质。

（3）温室大棚滴灌系统毛管布设间距应该取40cm为宜。这种布设间距充分考虑了棚内作物的换茬和种植结构的调整，能够同时适用于行播作物和密播作物。

（4）温室大棚滴灌供水系统应该安装补水自动化控制系统及适当增加供水管网埋深。自动化控制系统能够实现水位变化对阀门的自动调节，保持调节水池的水在正常水位之间；增加供水管网的埋深可以解决冬季供水管网冻结和冻胀问题，提高输配水管网的供水保证率

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