肖长坤石文学项阳李权辉李海燕安顺伟

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温室膜面集雨新型材料应用效果研究

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针对传统砖砌混凝土膜面集雨系统存在的施工速度慢、防渗效果差、雨水易滋生绿藻、使用寿命短等问题，引进了温室膜面集雨新型材料，具有安装方便省工、对耕地属性破坏性小和可回收利用等优点。全年共收集雨水284.3m3，全年平均集雨率为83.7%。收集的雨水与井水相比，呈弱酸性，电导率降低了28.5%，总硬度（以Ca-CO3计）降低了41.9%，溶解性总固体降低了28.2%，水质较好，适宜采用滴灌施肥设施进行高效利用。

温室膜面；集雨；新型材料

北京市水资源极度紧缺，目前人均水资源量不足100立方米，大大低于国际公认的人均1000立方米的缺水警戒线。据统计，近10年来北京市水资源总缺口约100亿立方米，水资源供需矛盾日益尖锐，已成为北京市可持续发展的主要瓶颈。

农业是用水大户，2013年农业用水总量9.1亿立方米，占社会用水总量的25%（水资源公报2013）。因地制宜地在设施农业区发展雨水利用技术，可在一定程度上减少地下水的开采，对当前北京都市型现代农业的发展有着重要的意义[1]。根据雨水集蓄方式，北京市农村雨洪利用工程主要采取了坑塘、沟道、塘坝、庭院和设施农业等五种模式[2]。据不完全统计，北京市现有设施农业膜面集雨示范区3460亩，集雨窖（池）总容积9.7万立方米，主要以砖混结构加水泥衬砌为主，存在施工速度慢，用工多、对耕地属性破坏性大及不能回收利用等问题。因此，项目组引进了温室膜面集雨新型材料，开展了新型材料雨水收集率、雨水水质等研究，以期为安装温室膜面集雨新型材料提供相关技术参数。

1 温室膜面集雨新型材料的组成

温室膜面集雨新型材料主要由PP（聚丙烯塑料）模块、防渗土工膜、透水软管、进水井、供水井和沉淀池等组成。其中PP模块材料为聚丙烯，单个体积0.2立方米，储水容积0.19立方米，空隙率95%；透水软管是一种具有倒滤透（排）水作用的新型管材，内衬高强力弹簧钢丝，外覆PVC，规格DN150。供水井材料为高密度聚乙烯，规格φ600x2500mm；进水井材料为低密度聚乙烯，规格φ600x1000mm。以上材料为环保型材料，均可回收再利用。新型集雨材料由北京泰宁科创雨水利用技术股份有限公司提供并负责安装。

集雨窖安装时首先由pp模块组装成骨架，四周铺防渗土工膜而成。集流槽采用砖砌，内宽400mm，内高350mm，垫层为C10素混凝土，厚度100mm，铺设防渗土工膜后放入透水软管，上面铺5～30mm大小的碎石，厚度约60mm。

2 温室膜面集雨新型材料的优势

（1）安装方便省工：集雨窖主体结构采用pp模块组装而成，四周铺设土工膜进行防渗处理，施工简单快速。以75方的集雨窖为例，只需用工4个，比传统砖砌、混凝土结构的集雨窖省工12个左右。

（2）三级过滤水质好。温室膜面承接的雨水先后经过碎石（规格5～30mm）、透水软管和过滤网进行三级过滤，去掉了水中的杂质、雨水水质好。同时，整个系统密闭，不滋生蚊蝇和藻类。

（3）承重压力大，安全性能高。集雨窖体底部铺设厚度100mm的混凝土垫层，主体结构采用pp模块拼接，完成后每平方米能够承载20吨的重力，农机操作时安全性能高。

（4）使用寿命长。预计无人为损伤正常使用年限大于30年。

（5）对耕地属性破坏性小。所用材料均为环保型，地表覆土后不影响耕作。并且能够拆除迁移到其他地区继续使用。

3 温室膜面集雨新型材料的集雨效果研究

采用单棚单窖模式（一个日光温室膜面收集的雨水汇集到一个集雨窖内）。试验所用日光温室长70m，宽8m，有效集雨膜面面积560m2，建有集雨窖容积75 m3。在水窖（温室内蓄水池）和沉沙池之间的进水口装置水表来测定每次降水后的集水量，降水量用量雨筒测定，集水效率按照下列公式计算：RCC=CRA(m3)／[CA(m2)×R(ram)／1000]×100%。式中，RCC为集水效率；CRA为集水量；CA为集水面积(560 m2)；R为降水量。

2012年1月～12月共降水607mm，但是降水量分布不均，降水主要集中在2012年的6月和7月份，两个月共降水368mm，占12个月降水总量的61%。2012年1月～12月共收集雨水284.3m2，主要集中在6月和7月份，2个月共收集雨水182.5 m2，占总集雨量的64.2%。随着降水量的增加，雨水收集率提高，全年平均集雨率为83.6%。

4 温室膜面集雨新型材料收集雨水的水质研究

2012年10月15日对集雨窖内的水和井水各取样3个，检测了pH、电导率、总硬度、溶解性总固体等指标。检测结果表明：与井水相比，雨水的pH减少了0.34，碱性降低了5%，呈现弱酸性，有利用土壤中铁离子等营养元素的释放，增加了土壤肥力；电导率减少了184 us/cm，降低了28.5%；总硬度（以CaCO3计）减少了132 mg/L，降低了41.9%；溶解性总固体减少了122 mg/L，降低了28.2%。悬浮物比井水有所增加，可能由于雨水将部分散落在集流槽内的泥土、枯叶等杂物带进了集雨窖内；铁、锰等元素均未检出。综合以上指标，雨水呈弱酸性、电导率和总硬度低，降低了滴头堵塞的风险，适宜采用滴灌施肥设施进行高效利用。

表1 雨水与井水（灌溉用水）水质对比

5 结论与讨论

（1）结论

温室膜面集雨新型材料具有安装快速省工、三级过滤水质好、可回收利用、对耕地属性破坏性小等优点。当全年降水在607mm，单个温室膜面为560m2时，能够收集雨水284.3m2，并且当降雨量在45mm以上时，集雨率能够达到80%以上。

收集的雨水与井水相比，呈弱酸性，电导率降低了28.5%，总硬度（以CaCO3计）降低了41.9%，溶解性总固体降低了28.2%，水质较好，适宜采用滴灌施肥设施进行高效利用。

（2）讨论

北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月。北京市设施蔬菜生产，7月和8月由于高温，大部分日光温室此时为休闲期不灌溉。当修建的单个集雨窖容积较小时，就会出现集雨窖集满雨水无法再收集的现象，导致雨水白白流走。针对上述问题，可以尝试修建大型集雨窖，收集园区温室膜面收集的雨水供园区生产使用，而不局限于设施蔬菜生产。

[1]田金霞,肖华,姚少龙.北京市设施农业雨水利用模式分析[J].节水灌溉,2007(03):60～61.

[2]宋卫坤,魏恒文,周嵘王等.北京市农村雨洪利用总结与思考[J].农村水利,2014,24(13)：76～80.

肖长坤，男，1983年出生，本科，农艺师，研究方向：蔬菜节水灌溉。

果类蔬菜产业技术体系北京市创新团队项目。