陈兵教授脂老虎:甜瓜塑料大棚的设计要点

甜瓜塑料大棚的设计要点         塑料大棚的设计就是要求大棚的棚型结构要合理，可抵御一定的风灾、雪灾及棚顶积水，棚内温度、光照条件优良，通风降湿方便。
　　(1)合理棚型
　　①合理轴线作图法   导致大棚受损的主要原因是风压、雪压，在建造大棚时必须计算雪荷载和风荷载。大棚抗风压、雪压的能力除与建造材料有关外，棚型也是一个主要因素。竹木结构大棚因为有很多立柱支撑，所以抗雪压的能力较强。一般不会被棚面积雪压坏。但大风天气，塑料薄膜破损，大棚“上天”的情况时有发生。其原因是棚型不合理，特别是棚面平坦，常因风压而受损。
　　大棚内外的空气压强，可依据空气动力学的伯努力方程求得，方程式如下：
　　P+P?V2/2＝C
　　式中：P为空气压强，V为风速，C为常数。
　　当风速等于0时，棚内外的空气压强都等于C。风速加大，棚外空气压强减小，棚内空气压强未变，棚内外就出现了空气压强差。棚面覆盖的塑料薄膜，由于棚内的空气压强大于棚外空气压强，就产生了举力，使薄膜向上鼓起。风速越快，空气压强差越大，向上鼓起的力量越大。在膜上有压膜线限制薄膜向上升起，就容易在压膜线间鼓起大包。风速是在变化的，当风速大时薄膜鼓起，风速小时又在压膜线的压力下，薄膜又落回骨架上。风速不断变化，薄膜不断鼓起落下，上下摔打，极易破损。
　　塑料大棚的棚型与局部风速有关。棚面平坦，棚内外的空气压强差大，抗风能力弱。流线型大棚棚面弧度大，可减弱风速，抗风能力加强，一般遇到8级风也不会受害。
　　流线型的塑料大棚，是参照合理轴线原理进行设计的。
　　合理轴线的计算公式：y=(4f/L2)×(L-x)
　　式中：y为弧线各点的高度，f为大棚中间最点高度(矢高)，L为跨度，x为大棚边缘到中部某点的水平距离。
　　首先确定大棚的高度和跨度，为方便操作，大棚的高度要适宜，一般大型大棚高度可达3米，小型简易大棚高度为2米。但不宜过高，否则散热面积大，保温性能差，同时成本也会提高。而后确定棚型。
　　例如，大棚跨度为10米，矢高为2.5米，则每米水平距离的高度为：
　　X1＝1时，y1＝(4×2.5/102)×(10-1)＝0.9米
　　X2＝2时，y2＝(4×2.5/102)×(10-2)＝1.6米
　　X3＝3时，y3＝(4×2.5/102)×(10-3)＝2.1米
　　X4＝4时，y4＝(4×2.5/102)×(10-4)＝2.4米
　　X5＝5时，y5＝(4×2.5/102)×(10-1)＝2.5米
　　完全按合理轴线设计，建成的大棚稳固性最强。但是近底脚处低矮，不适于栽培高棵作物，应适当调整。调整方法是：取1米和2米两位点上的弧线高的平均值作为1米处的高度，取8米和9米两位点上弧线高度作为9米的高度，并将2米和8米处的高度上调。调整后1米和9米处的高度为1.25米，2米和8米处的高度为1.75米。
　　②几何作图法   先画一条线段作为基线，根据跨度在基线上截出AB线段；截取中点C，通过C作AB的垂线，根据设计的高度在这条垂线上截取CD线段；以C为圆心，AC为半径作弧，圆弧与CD的延长线相交于E点；通过A、D、B作两条辅助线AD、BD；以D为圆心，以DE为半径画圆弧，圆弧分别与AD、BD相交于F、G；从AF和BG的中点分别作垂线，垂线和CD的延长先相交于O1，CD、BC分别相交于O2；O3；以O1为圆心，O1D为半径作弧线，分别与O1O2、O1O3的延长线交于H、I；分别以O2、O3为圆心，O2A、O3B为半径作弧，弧线分别终止于H、I点。通过AHDIB的弧线为基础弧线。
　　(2)大棚的高跨比   流线型大棚的高跨比为矢高/跨度，以0.25～0.30比较适宜。小于0.25则棚面平坦，抗风能力低；大于0.30则棚面过于陡峭，风荷载加大。
　　带肩的大棚，高跨比为(矢高－肩高)/跨度。同样跨度和矢高的大棚，高跨比值就小很多。例如，大棚矢高为2.5米，肩高为1米，则高跨比＝(2.5-1)/10＝0.15。
　　(3)大棚的长跨比   大棚的长跨比与稳固性也有关系。同是667平方米的大棚，增加跨度就缩小了长度。如果跨度为14米，则长度为47.6米，周边长为123.2米；跨度10米，长度66.7米，周边为153.4米。周边越长，地面固定部分越多，稳固性越好，特别是无柱大棚的长跨比应等于5或大于5，即长度应为跨度的5倍以上。
　　(4)大棚的方位   大棚的方位分东西延长和南北延长两种。南北向大棚透光量比东西向大棚多5％～7％，光照分布均匀，棚内白天温度变化平缓。东西向大棚则光照分布不均匀，南部光强，北部光弱，因此，大棚多采用南北走向。南偏西角度在15°以内，当建设有后墙的大棚时，应采用东西走向。