西藏日光溫室及塑料大棚設(shè)計(jì)與建造探析

張 瑛

西藏自治區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，西藏拉薩 850000

設(shè)施栽培是指在不適宜露地種植的季節(jié)或地區(qū)，利用溫室、塑料大棚等保護(hù)設(shè)施栽培蔬菜、果樹、花卉等園藝作物的生產(chǎn)方式。就蔬菜而言，設(shè)施栽培已在東北、華北、西北“三北 ”地區(qū)以及黃淮地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，各地也已經(jīng)得出了一套適宜的技術(shù)參數(shù)及模式。但由于西藏全年氣溫較低，設(shè)施蔬菜起步較晚，溫室大棚建造各項(xiàng)系數(shù)指標(biāo)不規(guī)范，因此，建立一套技術(shù)參數(shù)體系對于當(dāng)?shù)厥卟水a(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 西藏設(shè)施蔬菜發(fā)展現(xiàn)狀

西藏地處我國西南邊疆，總面積120 多萬平方公里，北緯26°50′-36°53′，東經(jīng)78°25′-90°06′，其地形復(fù)雜多樣，主要分為藏北高原、藏南谷地、藏東高山峽谷及喜馬拉雅山地區(qū)，由于地形條件復(fù)雜，藏南谷地和藏北高原氣候差異很大，藏南溫和多雨，藏北寒冷干燥。藏南以拉薩為例，年均氣溫7.1℃，極端最低氣溫-16.5℃，極端最高氣溫為29.4℃，5～9 月為雨季。藏北為大陸性氣候，年平均氣溫零攝氏度一下，冰凍期半年，最高氣溫不超過10℃。當(dāng)?shù)厥卟松a(chǎn)場所一般都處在海拔3000m～4000m 的河谷地帶，蔬菜栽培主要在溫室和大棚中，露地栽培的蔬菜很少。從西藏農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，蔬菜生產(chǎn)逐漸成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012 年全區(qū)蔬菜種植面積占農(nóng)作物播種面積的9.4%達(dá)到了22.61 千公頃（其中設(shè)施蔬菜面積達(dá)3200 公頃），比1996 年第一次農(nóng)業(yè)普查時(shí)的5.76 千公頃增長了3.93 倍，2012 年全區(qū)蔬菜產(chǎn)量達(dá)到73 萬噸(含馬鈴薯產(chǎn)量)，蔬菜人均占有量由1985 年的30.2kg，提高到200kg 以上。目前，全區(qū)參與蔬菜種植的農(nóng)牧民達(dá)6.8 萬多人。特別是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，新技術(shù)、新材料的推廣應(yīng)用，為蔬菜生產(chǎn)發(fā)展提供了支撐和條件；生產(chǎn)基地基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，則大大提高了蔬菜的生產(chǎn)能力。蔬菜的品種也在日漸豐富，由原來的白菜、蘿卜、土豆為主的十幾個(gè)品種，增加到了目前的75 個(gè)品種；拉薩等主要城鎮(zhèn)居民夏秋兩季蔬菜自給率達(dá)80%左右，冬春兩季自給率也達(dá)55%以上，基本達(dá)到自給自足，邊緣和高海拔地區(qū)城鎮(zhèn)居民吃菜難問題也隨設(shè)施溫棚的建設(shè)得到相應(yīng)緩解。

2 設(shè)施分類及建設(shè)原則

目前日光溫室分類方法較多，按墻體材料分：干打壘土溫室，磚石結(jié)構(gòu)溫室，復(fù)合結(jié)構(gòu)溫室等。按后屋面長度分：長后坡溫室和短后坡溫室；按前屋面形式分：二析式、三析式、拱圓式、微拱式等。按結(jié)構(gòu)分：竹木結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)、全鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、熱鍍鋅鋼管裝配結(jié)構(gòu)等。

塑料大棚按棚頂性狀可分為：拱圓形大棚、屋脊形大棚等；按骨架材料的不同分為竹木結(jié)構(gòu)大棚、鋼筋大棚、鋼筋混凝土大棚和鍍鋅鋼管骨架大棚，此外還有懸索結(jié)構(gòu)大棚，但用量很少。按連接方式可分為：單棟大棚、連棟大棚。具體形式和規(guī)格可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要而定。

西藏溫室及塑料大棚設(shè)計(jì)建造應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：1）合理的比例和規(guī)格尺寸；2）良好的保溫采光性能；3）合理的抗風(fēng)雪荷載能力；4）合理的土地利用。

3 設(shè)施結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能指標(biāo)

根據(jù)西藏的地理環(huán)境特征，日光溫室適宜采用磚石鋼筋結(jié)構(gòu)，考慮到適宜種植蔬菜的區(qū)域主要集中在緯度27°～32°之間，西藏地區(qū)的日光溫室主要參數(shù)為：東西走向，座北朝南，溫室方位角南偏西5°～7°；合理采光屋面角25°～28°之間，不同區(qū)域合理屋面采光角如表1 所示；跨度為7m～8m；長度為60m～70m；后墻墻高2.3m-2.6m，墻體一般可選用異質(zhì)復(fù)合型墻體，多采用夾心墻體結(jié)構(gòu)（如下圖1 所示），保溫效果據(jù)試驗(yàn)測定，A ＞B ＞C ＞D ＞E；溫室脊高2.9m～3.2m，后屋面仰角30°～35°，后屋面投影1.2 米左右，后屋面上鋪設(shè)5cm 厚的水泥預(yù)制板，預(yù)制板上鋪30cm～40cm 爐渣或草泥作保溫層。溫室前后屋面中部不設(shè)立柱；前屋面拱架下建防寒墻；溫室間距以當(dāng)?shù)刈罾湓拢ㄍǔ? 月份）上午揭苫時(shí)前棟溫室不影響陽光能直接照射到后棟溫室的前底角為最好。

圖2 所示為跨度8m，合理采光屋面角25°脊高2.9m，后墻高度2.3m 的異質(zhì)復(fù)合型日光溫室截面圖，僅供參考。

圖1 不同永久性異質(zhì)復(fù)合墻體

溫室性能指標(biāo)要求：1）透光率。指透進(jìn)溫室內(nèi)的光照量（前屋面向室內(nèi)距地面1 m 處）與室外光照量得百分比。日光溫室要求在70%以上；2）溫度。在冬春寒冷季節(jié)溫室內(nèi)溫度適宜茄果類等喜溫蔬菜生長，如遇十天左右的連陰天，在不加溫的情況下，室內(nèi)最低氣溫在8℃以上；3）整體穩(wěn)定性?？购奢d能力達(dá)30kg/m2 以上，一般鋼結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)風(fēng)雪荷載用25 年一遇最大荷載，竹木結(jié)構(gòu)簡易溫室設(shè)計(jì)風(fēng)雪荷載用15 年一遇最大荷載；4）使用壽命。除塑料、保溫被等材料外，其余各種材料及溫室主體結(jié)構(gòu)壽命在15 年以上，竹木結(jié)構(gòu)建議溫室使用壽命5～10 年。

4 塑料大棚設(shè)計(jì)原則、結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能指標(biāo)

西藏塑料大棚建造可采用簡易或焊接式鋼架拱圓形單棟大棚。主要參數(shù)為：跨度8m～14m，矢高2.5m～3.5m（簡易大棚相對較矮、鋼架大棚相對較高），高跨比維持在0.25～0.3，長度不超過60m～100m，單棚面積1～2 畝。簡易大棚通常橫向每隔2.0m～2.5m 立一排圓木柱或水泥預(yù)制柱，縱向每隔3m～4m 設(shè)一列圓木柱或水泥預(yù)制柱，橫縱交錯(cuò)，連為一體。鋼架大棚一般棚內(nèi)不設(shè)立柱，每隔1m～1.2m 設(shè)一拱形桁架，桁架上弦用6′厚壁鋼管、下弦用Φ14-16 的圓鋼，用Φ10圓鋼作拉花連接連接上下弦。

下圖所示跨度為10 m，矢高3 m 的焊接式鋼架大棚橫截面圖，僅供參考。

塑料大棚具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循合理軸線方程科學(xué)設(shè)計(jì)其弧面曲線。合理軸線方程式如下：

上式中的Y 為塑料大棚弧線某點(diǎn)的高度，L 為塑料大棚的跨度，X 為塑料大棚弧線某點(diǎn)到一側(cè)底角的水平距離，F(xiàn) 為塑料大棚的矢高，J 為塑料大棚的肩高。

大棚性能指標(biāo)要求：1）透光率。要求在60%以上；2）溫度。適宜春提早、秋延后的栽培。溫度比室外溫度提升5℃～10℃；3）整體穩(wěn)定性及使用壽命。同日光溫室。

5 設(shè)施建造要點(diǎn)

溫室大棚建造前期，需根據(jù)地塊的大小和形狀，以及當(dāng)?shù)氐木暥群投練夂驐l件，科學(xué)設(shè)計(jì)日光溫室及塑料大棚的五度（長度、跨度、角度、高度、厚度）三材（透明覆蓋材料、保溫覆蓋材料、建筑材料），以及操作間和放風(fēng)口，合理確定田間布局，編制好施工方案。

溫室大棚建造時(shí)間，因氣候條件和當(dāng)年的種植茬口而異，種植冬春茬果菜的設(shè)施，須在早霜來臨之前建成并扣膜蓄熱。種植早春茬果菜的設(shè)施，須在上凍前建成并扣膜蓄熱 。

建造步驟主要包括：1）日光溫室：選定位置——設(shè)定方案——定位放線——構(gòu)筑墻體——立屋架——鋪蓋后屋面——前屋面扣膜——設(shè)置放風(fēng)口——挖防寒溝——建立作業(yè)間——設(shè)置機(jī)械卷簾設(shè)施——設(shè)置防寒裙膜；

2）塑料大棚：（1）簡易型塑料大棚：選定位置——設(shè)定方案——定位放線——建材加工——埋設(shè)立柱固定懸梁、吊柱——架設(shè)拱桿——埋設(shè)地錨——搭建棚頭——開壓膜溝——扣棚膜——上壓膜線——安門；（2）鋼架塑料大棚：定位置——設(shè)定方案——定位放線——加工成型骨架——構(gòu)筑拱腳基礎(chǔ)——安裝骨架埋設(shè)地錨——搭建棚頭——開壓膜溝——扣棚膜——上壓膜線——安門。

6 結(jié)論

從上世紀(jì)90 年代開始，西藏開始發(fā)展蔬菜保護(hù)地生產(chǎn)，也經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展時(shí)期，設(shè)施溫室大棚蔬菜種植目前已經(jīng)逐漸在西藏各個(gè)地區(qū)推廣，設(shè)施溫室大棚的建造正趨于規(guī)范化，良好的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的設(shè)施建造，配合合理的種植技術(shù)措施，可實(shí)現(xiàn)反季節(jié)生產(chǎn)，保障西藏地區(qū)蔬菜供應(yīng)，改善當(dāng)?shù)厝罕姷纳钏健?/p>

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