第02期（总第465期）吉林水利2021年2月［文章编号］1009-2846（2021）02-0013-03
研究及实践
张妞
（新疆白杨河流域管理局，新疆乌鲁木齐830000）
［摘要］温室大棚因具备隔绝外部、人为创造环境的优势而为“外界气温低、自然条件差”的地区“菜篮子”
供应提供了途径。传统的大棚结构设计由于对区域特殊性考虑不足，技术标准化程度不高，普遍存在建后使用不佳现象。文章基于区域特殊性，从改善温室保温效果及抵抗复杂气象条件的角度对大棚设计的关键参数进行研究，探索干旱气候多风区温室环境下的作物生长环境改善和节水效应，为温室大棚的技术标准化和在特殊区域的发展及广泛应用提供支撑遥 ［中图分类号］S625
0引言
设施农业是利用人工设施，打破传统农业季节性的约束，反季节生产农产品，满足社会对蔬菜等农产品的多样化需求叫在北方地区，特别是最寒冷季节，受蔬菜运输和储藏高成本影响，为创造植物生长所需要的温度、湿度、水分、养分等条件，日光温室作为重要的农业建筑设施，因其具备优良的采光及保温性能而在北疆逆温带区域、、东疆等地区被广泛应用罠文章选择达坂城兰州湾进行日光温室大棚建设，辅助配套滴灌设施，通过观察分析试点作物生长，探索在干旱缺水丘陵区的温室大棚节水作用以及应用推广可行性。 1试点区域的选择
达坂城区因具有日照时间长、远离城市“三废”、冬暖夏凉的气候特点和便捷的近郊优势而实施“菜篮子工程”［3］，然而，纬度较高、昼夜温差大、土地多为戈壁沙壤土、土壤资源紧缺、作物自然生存环境较差等均是制约“菜篮子”工程发展的因参数研究
［文献标识码］B
素。为打破束缚，改变达坂城地区冬季没有地产新鲜蔬菜的历史，让普通老百姓告别冬季土豆、白菜、胡萝卜“老三样”，也实验建设了一定数量的大棚和大田蔬菜基地，然而在生产实施中却普遍存在
着建后使用不佳的情况，主要原因在于达坂城地区位于乌鲁木齐东南部，居博格达山和伊连尔尕山脉之间，为两山夹一盆的地理形势，在气候变化方面有着明显的地域性特点，是新疆著名的风口地点［4］o传统的设计对其存在的区域特殊性研究不够，在建筑结构的设计上还没有充分考虑到干旱及气候多风区等特点。综合考虑，文章选择位于达坂城兰州湾距离水源地较近、地下水位低、光照较充沛且多风特征典型的白杨河流域管理局水利管理中心渠首进行日光温室大棚示范点建设，并从改善温室保温效果及抵抗复杂气象条件的角度出发通过优化日光温室方位角、跨度、前屋面采光屋面角、脊高及后墙高度等设计尺寸、参数，充分发挥光照充足优势，提高采光率，增强墙体保温、抗风能力，最大程度为有机蔬菜作物摆脱自然环境对植物生长的限制，创造人工控制良好水热环境，切实增值提效。
［收稿日期］2020-11-23
［基金项目］新疆水利科技专项（T201815）
［作者简介］张妞（1989-），女，汉族，河南驻马店人，新疆白杨河流域管理局，工程师，硕士研究生，主要从事水资源方向研究。
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2日光温室的结构设计
樱桃采摘机日光温室方位角、跨度、太阳高度角、前坡面以及前后墙等尺寸是构成日光温室的主要尺寸参数，是影响着日光温室的保温、采光以及稳定性能的主要参数，且各参数之间相互制约叫节能减排设备
2.1日光温室前坡面形状
采光屋面曲率越小，日光透过率越大。传统的温室受曲率低的情况下前端无法作业影响而在前端预留较大操作空间，极大地减少了主采光面角度，降低了总体的采光性能。同时，在有风的情况下棚内外压力差也容易引起棚面摔打，综合考虑，为保障结构坚固，抗风抗压能力强，温室增温快，前坡面依然采用抛物线的方式，但是在此基础上适当进行了调整，将前墙面设置了窗户，增强采光保障阳光利用率的同时保障了棚内种植空间。
2.2日光温室方位角
光照是日光温室内气温和土壤温度的主要热源，又是作物进行光合作用的必备条件。温室的方位，即温室屋脊的走向，直接影响到温室内采光效果。由于试点区域气候条件属于早晨比傍晚寒冷得多，温室周围基本没有山、树木、建筑等遮拦物，同时还需考虑冬季主导风向，防止采光面受到寒风的直接吹袭而降低温室的保温性能，综合考量后确定日光温室采用坐北朝南，东西延长，采光面朝向南偏西5毅，延长下午的光照时间，有助于夜间温室内温度的提高。
2.3温室的高度与跨度
温室的高度与跨度、采光面角度、阳光入射角以及所在地太阳高度角、经纬度都相互影响着，其中温室的高度与跨度决定着采光面的角度，采光面的角度由阳光入射角以及当地太阳高度角来决定（如式1），不同纬度、不同季节太阳高度角（中午12点时）的变化情况见表1[6]遥
L=（H屋脊高-H前墙面）cota+厶⑴
式中:L为温室南北长度（跨度）,m；H为温室设计高度,m；琢为采光面角度，毅;L1为日光温室后坡投影,mo
采光面的角度琢按下式计算叫
琢=90°-琢太阳高度角一琢太阳入射角（2）
关于太阳入射角，因太阳光的透射率与光线入射率密切相关，在入射角0°—40°之时，光线的入射率下降不明显，但是在40°之上，透光率急剧下降，故太阳入射角也选择40°，保证足够的入射率。电池钢壳
表1不同纬度、不同季节太阳高度角的变化情况北纬度
太阳高度角/（°）
立春、立冬春分、秋分夏至冬至30°43.659.984.436.6
35°38.654.979.431.6
40°33.649.974.426.6
45°28.644.969.421.6
50°23.639.964.416.6
40
30
20
10
不同纬度、不同季节太阳高度角的变化情况趋势线
www.123ctCT文章所选试点区域位于东经88°25'53"—88°26忆15"，北纬43°23'14"—43°22'58"之间，该温室的设计屋脊高度为4m，前墙面（含窗户）高度1m，后墙面高度3.5m，同时考虑到日光温室设后坡面，可显著提高温室的保温效果，并能提高温室的高度，增大采光面的高度，以利于太阳光的入射，后坡面的
投影长度设定为1mo根据公式，计算可得：琢太阳高度角=24°，琢=26°,L=7.2m，跨度取7m。
2.4墙体及保温
墙体（包含后墙和侧墙）采用砖混式墙体结构“三七墙”，同时进行外墙保温，温室内安装电暖
破窗锤
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气，以应对特殊天气状况下的生产生活需要，满足
保温要求。
2.5基础以及骨架结构
建筑结构及材料决定其内部环境。温室所受的恒荷载主要为骨架自重以及屋顶覆盖材料重量，偶然荷载指的是作用于结构上的持续时间较短的荷载，主要为大风、降雪等叫在完成全自动气象站仪器设备的架设，包含雨量计、温度传感器等前端采集设备、土建施工及信息中心对接的基础上，根据《建筑结构荷载规范》对垂直于建筑物表面的风、雪等荷载进行分析，在保证最大可靠性前提下，文章选择
桁架拱轻钢阳光板温室大棚，阳光板采用8mm两层中空，同时，基础采用C2040x60圈梁设计，窗户为双层玻璃塑钢窗，在满足采光需要的同时保障温室具有足够的强度，以抵御温室所受荷载。
2.6日光温室的节水效益分析
对干旱地区，由于土壤水分蒸发大，再加上植物蒸腾作用，水资源利用效率低。温室大棚一方面使温室环境与外界进行物理阻隔，切断了土壤水分与近地表层大气的交换通道，减少了蒸发损失；另一方面通过完善采光设计、保障保暖措施为植物创造生长所需要的温度、湿度、水分、养分等条件，必要的蒸发和蒸腾失去的水分也可在温室内得到保持并被重新利用，提高了水分的利用效率的同时达到植物生长所需的最佳协调，使有限可用的水分达到高产的目的，并有效防止病虫害。在试验温室中进行滴灌设施安装，鉴于温室建设所在地土壤种植条件差进行了换填土，选择种植西红柿并进行用水情况分析，可知共计节水30%以上。3结论和讨论
通过在采光、抗风、保温性能上优化温室结构设计，在中温带大陆性干旱气候多风区的达坂城兰州湾进行日光温室大棚试点建设，综合分析日光温室方位角、跨度、前屋面采光屋面角、脊高及后墙高度等设计尺寸、参数，充分发挥光照充足优势，达到改善温室保温效果及抵抗复杂气象条件，最大程度为作物摆脱自然环境对植物生长的限制，创造人工控制良好水热环境，达到节水的目的，实现增值提效；为改善当地农业种植结构，提高农民经济收入提供了实践途径。同时，由于日光温室设计与建造
因影响因素复杂特别是区域特殊性多样，以及新型保温材料的发展，目前技术标准化程度还不够高，项目的实践为当地进行日光温室建设提供了参考。口
参考文献:
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黑龙江八一农垦大学，2017.
Research and Practice on Key Parameters of Greenhouse Design in Special Area
Zhang Niu
Abstract:With the advantages of isolation and artificial environment,greenhouse has provide a way for the supply of vegetables in areas with low external temperature and poor natural conditions.Due to insufficient consideration of regional particularity and relatively low degree of technology standardization,the traditional greenhouse design is generally working less effectively after constructi
on.Based on regional particularity,this paper studies the key parameters of greenhouse design from the point of view of improving heat preservation effect and resistance to complex meteorological conditions,and explores the improvement of crop growth environment and water-saving effect in windy area with arid climate so as to provide support for the technology standardization of greenhouse design and its application in the special area.
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Keywords:arid windy area；sunlight greenhouse；optimization design；parameter study
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