“甘州模式”大跨度半地下式日光温室建造技术及效果评价

摘    要： 介绍了甘州区大跨度半地下式日光温室结构及建造技术。该温室与传统日光温室相比，建造成本低，土地利用率提高，内部空间大，便于机械化作业，降低了人工成本；采光面积大、升温快、保温性能好，提高了果蔬产量，冬季生产更加安全。解决了传统日光温室空间狭小不利于机械化作业和智能化设备安装等问题，具有栽培空间大、机械化智能化程度高、上市早、产量高、增收效果明显等优势，是西北高原地区周年设施蔬菜生产安全高效实用的新型日光温室。

关键词： 日光温室； 大跨度； 建造技术； 效果评价

中图分类号： S641.2 文献标志码： C 文章编号： 1673-2871（2023）09-157-08

The “Ganzhou Model” large-span semi underground solar greenhouse construction technology and effect evaluation

BAI Xiaojun1， HUA Jun2， ZHANG Wenbin2， LI Wende2， WANG Qinli3

（1. Ganzhou District Agricultural Technology Popularization Center， Zhangye 734000， Gansu， China; 2. Zhangye Cash Crop Technology Popularization Station， Zhangye 734000， Gansu， China; 3. Hexi University， Zhangye 734000， Gansu， China）

Abstract：The structure and construction technology of large-span semi underground solar greenhouse in Ganzhou District are introduced. Compared with traditional solar greenhouses， this greenhouse has lower construction costs， increased land use efficiency， large internal space， and is convenient for mechanized operations， reducing labor costs; the large lighting area， fast heating， and good insulation performance have increased the yield of fruits and vegetables， making winter production safer. It solves the problem of limited space in traditional solar greenhouse that is not conducive to mechanized operations and intelligent equipment installation. It has advantages such as large cultivation space， high degree of mechanization and intelligence， early market launch， high yield， and obvious income increase effect. It is a new type of solar greenhouse with safe， efficient， and practical annual facility vegetable production in the northwest plateau region.

Key words：Solar greenhouse; Large span; Construction technology; Effect assessment

甘州区位于甘肃省河西走廊中部，地处东经100°6′～100°52′，北纬38°32′～39°24′之间，南依祁连山，北邻内蒙古阿拉善右旗，属大陆性气候。农业区海拔1200～2500 m，年平均气温6～8 ℃，年平均日照2932～3085 h，发展节能日光温室具有充足的光热资源。早在20世纪80年代开始就探索发展设施蔬菜，建造了不同类型的日光温室，逐步增加了冬季鲜菜供给，丰富了城乡居民的菜篮子，增加了农民收入。但是，这些传统日光温室也存在比较突出的问题。一是日光温室墙体薄（墙体基础厚度3.0 m，顶部厚度1.2～1.4 m），冬季蓄热保温性能差，特别是在深冬季节棚外最低气温有时可达到-28 ℃，棚内的蔬菜作物经常发生低温冻害，损失惨重，严重影响了蔬菜的正常供给和菜农收入。二是传统日光温室跨度一般在8.0～9.0 m，长度50.0～60.0 m，脊高在4.0 m以下，单座占地面积667 m2左右，室内空间狭小，生产管理主要靠人工，农业机械无法在棚内耕作，智能化管理设施无法安装使用，导致生产成本高、生产效率低。为了提高日光温室的光热性能，保证冬季蔬菜安全生产，实现农机农艺结合和机械化、智能化生产管理，降低生产成本，提高生产效率，张掖市和甘州区农业技术人员成功试验推广了甘州区大跨度半地下式日光温室，被农民朋友称为“甘州模式”日光温室，为西北高原地区周年设施蔬菜生产提供了一种安全高效实用的新型日光温室。据甘州区农业农村局统计，“甘州模式”日光温室从2018年开始试验推广到2022年底，已在甘州区推广456 hm2，此模式在西北高原及同类地区应用前景广阔。

1 主要结构参数

1.1 跨度、长度、高度

参考农业部种植业管理司2014年制定印发的《日光温室发展的适宜地区及优型结构参数》，按照甘州区冬至日合理太阳能截获设计日光温室合理前屋面角度，在增加跨度和长度、提高单座温室面积和土地利用率的同时[1-2]，增加温室高度，增大温室前屋面角，使温室前屋面角不小于27°，提高了温室的采光蓄热效能。温室内净跨度15.0～16.0 m，长度100.0～135.0 m，脊高达到7.0 m（图1）。南北方向两座温室间距不小于9.0 m。

1.2 后屋面仰角、长度

后屋面仰角关乎后墙冬季日间墙体蓄热，以不遮光为原则，仰角设计为31°～40°。后屋面长度一般为2.0～3.9 m，在一定的范围内适当增加后屋面长度可减少温室前屋面散热面积，有利于夜间保温[3-5]。海拔低的区域建造温室可选择较短的后屋面，海拔高的区域建造温室可选择较长的后屋面。

1.3 墙体厚度、高度

温室墙体为土墙，用机械碾压而成，可以减少打墙人工成本。后墙和山墙墙体底宽7.0 m，后墙高5.0 m，顶宽2.2 m以上。山墙最高处7.0 m，顶宽1.9 m以上。山墙和后墙外侧全部覆盖棚膜和棉毡，以利保温和保护墙体。温室整体为半地下式，种植区域地面低于零水平面0.7 m左右，半地下式土墙日光温室蓄热保温性能更好[6-14]。

2 场地选择与规划

2.1 场地选择

温室建造场地要选择地形开阔、地势较高、排水良好、土层深厚的地块，要避开风口、泄洪道，要有水电条件，交通便利。温室的东西南方向30.0 m内应无高大遮光障碍物。

2.2 场地规划

场地确定后，要进行总体规划（图2），规划工作包括温室方位和间距、田间道路和排灌体系以及附属建筑等。场地规划好以后，绘制平面设计图。

2.2.1 规划准备工作 准备罗盘仪、花杆、钢尺、米绳、标桩、白灰等，并对规划区进行总体测量。

2.2.2 连片规模 集中连片新建10座以上，便于配套水电等基础设施。每座占地面积（包括墙体在内）2000 m2以上。

2.2.3 确定温室方位 要求坐北朝南，东西延长，正南偏西5°～8°，用罗盘仪准确测定方位。

2.2.4 确定温室间距 以冬至前后、前排温室不对后排温室构成明显遮光为准，以使后排温室在冬至前后日照最短的季节里，每天保证6 h以上的光照时间。在甘州区适宜的温室间距应不小于9.0 m。

2.2.5 温室间道路设计 依据地块大小和地形地貌，确定温室群内温室的长度和排列方式，长度以100.0～130.0 m为宜。然后再确定田间道路的设置。在温室群内东西两列温室间应留6.0～8.0 m宽的通道（包括绿化带），并附设排灌沟渠。南北每隔5～7排温室设1条4.0～5.0 m宽的东西向通道。

2.2.6 排灌水渠的设计 在温室大棚前脸处挖一条与大棚同长的排水沟，排水沟宽0.5 m以上，深约0.3 m，以便让棚面上流下的水随时流走，防止积水过多流入棚内。排水沟与温室内蓄水池通过暗管相通，收集棚面地面雨水，节约用水。在山坡上建筑的日光温室，为防暴雨、洪水冲刷，应在温室南北侧和东西两侧各设1条防洪道。

2.2.7 附属设施设计 低压线路应设在两列温室之间的一侧，电杆不能影响日光温室采光，低压线不能影响车辆运行。

3 主要建造技术

3.1 土墙砌筑

3.1.1 建造时间 施工时间可以从春季开始，最迟不晚于9月底竣工，应保证在投入使用时墙体干透。

3.1.2 土墙砌筑 该温室为半地下式设计，种植区域地面低于零水平面0.7 m左右（图3）。温室后墙高5.0 m以上，脊高7.0 m以上。山墙应保证同拱架一样的弧度和长度。土墙砌筑，采用机打土墙的方式，就是用挖掘机、配合链轨式推土机进行机械化建造墙体，墙基放线宽度大于墙体实际宽度2.0 m。首先把温室耕地表层40～50 cm耕作层的熟土取出来，堆放到温室南侧，待墙体建完后回填；然后用挖掘机取土筑墙，每增加50～60 cm用链轨式推土机反复碾压多次，不留缝隙，确保压紧夯实，一直建设到预定的高度，再用挖掘机切削成上窄下宽的形状；山墙和后墙连接处采用山墙包后墙的方式。为了保护土墙不受雨水的侵蚀，山墙和后墙外侧全部覆盖棚膜和棉毡。

3.1.3 平整地面 在日光温室墙体建成之后，首先应及时平整温室内地面，然后浇大水，利用大水沉实温室的地面，特别是温室前圈梁基础位置必须浇水沉实。

3.2 拱架制作及安装

3.2.1 前屋脚圈梁和后墙圈梁 在温室前屋脚设置C25混凝土圈梁，规格为300 mm×300 mm。在后墙顶设置C25混凝土圈梁，规格为250 mm×250 mm，并埋设预埋件用于固定梁架。

3.2.2 屋面拱架与安装 前后屋面主拱架采用Q235B热浸镀锌高频焊管，拱架上弦选用直径50 mm（壁厚2.75 mm）热镀锌钢管，下弦为直径25 mm（壁厚2.0 mm）热镀锌钢管，中间用12 mm钢筋作为腹杆拉花。温室前屋面拱架长15.6 m，后屋面骨架长3.9 m。后屋面两主骨架中间布设1根直径 50 mm（壁厚2.75 mm）热镀锌钢管作为檩条，长度3.9 m。主拱架加工好后就可以安装，将拱架的前端和温室前底脚圈梁上的预埋件相焊接，后端和后墙圈梁上的预埋件相焊接，主拱架间距3.6 m。前屋面再布设2～3道直径32 mm（壁厚2.5 mm）镀锌钢管东西向连通每一根主拱架。前屋面两主拱架中间均匀布设5 道直径32 mm （壁厚1.4 mm）镀锌钢管副拱架，贯通连接前后屋面，副拱架的前端和温室前底脚圈梁上的预埋件相焊接，后端和后墙圈梁上的预埋件焊接。在屋脊处用50 mm×50 mm、壁厚5 mm的角铁做温室横梁，角铁焊接纵向相联贯通，长度与温室整体长度（包含山墙）一致，角铁缺口朝向后屋面。安装时要保证所有拱架的高度、角度一致，焊接要牢固（图4）。