一、        水车温室的构造及技术关键

水车温室是集成温室技术、现代农耕、生态生物、能源科技、可持续耕作、计算机控制等为一体的多学科系统工程。是基于现代科技融合生态理念，关注生态环保与低碳生产生活的新概念新思路及新农业。它的功能复合了农业耕作的基础功能，延伸了污水处理的新功能，又有美学的融合，让它成为一个既有水上景观，又能高额产出及强大水处理功能的可持续人工生态系统。它可以利用太阳光能源及水，实现永续零排放耕作，就如未来的生命支持系统一样，可以独立完成生产生活与生态的三大需求，很有可能成为未来农业发展空间拓展及水质处理的重要技术。

为了让读者对水车温室的构建及垂直化设计有全面了解，以下就667平方米水车温室的构建为例作详细的结构与应用说明。

1、温室部份

温室由水上与水下两大部份组成，水上温室的要求必须符合水面经常会遇到的灾害天气如大风大浪，摆动涨落，对温室的强度有较高的要求，另外由于是水上温室所以还得选择轻型结构，减少承重。另外作为水上漂浮设施，离网供电是其重要的特点，所以温室除了上述要求外，还需结合光伏温室技术，融合太阳能发电，实现电力的自给，最好再结合风力发电进行互补。漂浮温室虽然于水上，但有净水要求的耕作，还可配套取水技术，可以收集雨水或者空气中获水，解决高质量水的需求问题(图11-6)。温室设计围绕上述问题进行创新设计。

（1）温室结构

水车温室外型采用截半的半锥体结构，因为自然界锥体为沙漏的自然落体形态，科学与实践证明，它具有更强的建筑抗性，如埃及金字塔，在狂风及沙暴环境下依然耸立，这与它的自然落体形态有关。但在无任何风障的水面，建筑不宜过高，可以作截半设计，减少风阻，另外再于温室顶处设一倒锥体钢构，用于雨水收集，及安装太阳能发电板。倒锥体收集的雨水可以用于对水质有较高要求的气雾栽培。另外如果建于海上，因为海水的咸度无法满足无土栽培要求，只要在年降雨1000毫米的地区，收集水基本可供耕作需求。所以倒锥的雨水收集设计，于海上或者污染水域，淡水紧缺处特别重要。另外发电板状于倒锥处，比安装温室外围挡光更少，让温室有更好的光效。

钢构建设采用外三角内蜂窝的鸟巢构造，实现双层空间桁架的复合高强度效果，同时也方便冬季覆内膜形成具50厘米的双层膜保温效果。温室基座钢构与甲板平台连为一体，温室半径为15米，占地706平方米，浮体甲板平台半径为17.5米，占地962平方米。采用温室钢构与甲板基座连为一体的方案可以大大提高水上的抗风性。甲板基座同样采用厚0.5米的三角蜂窝式的空间桁架结构，但对于材料选择上，如果建于海上，基座管材必须进的镀铝处理，减少腐蚀。

温室出入口门宽为2米高为2.4米，设为玻璃推拉门，门与连接陆地的筏排对接，筏排宽为5米长为30米（具体尺寸以实际而定），筏排两侧安装平板朝天的太阳能发电板，中间为过道，筏排下方用化工桶制作浮体。

（2）温室功能

总体来说温室建于水体上，环境气候的缓冲性较好，有水体作为保护，能产生类似微海洋气候效果，冬季可以提高环境温度，夏日可以利用大水体及深水进行降温。在温室微环境气候调控上，可以利用水体底层深水抽至温室顶处进行喷淋降温，冬季可以用深水循环至内温室进行加温。水车温室在水的利用上具陆地温室所不可比拟的调控优势，而且是节能低耗的调控措施。

在水体上进行农耕或者湿地公园建设，虽然有丰富的水资源，但如果内部进行立体化的无土栽培，特别是雾培，对水质有较高的要求，所以温室还需增加雨水收集功能及雾收集利用，雨水收集可以于温室顶处的倒锥结构部份作为大的收集漏斗，雨水直接进入温室内直径5米的水体，温室内水体采用钢构建设，立柱顶高5.8米与倒锥回流口连为一体，基座采用水泥喷浆建设成深1.2米的水体。另外于温室外缘基座也可以设收集槽或管，加大集雨面。

除了雨水收集外，建于江河湖泊水塘等水体上的温室，还有一大优势，就是水面常有起雾天气，如果收集雾水，也是解决优质水供应的一种方法，在温室甲板基座上设两环高3米的雾水凝露收集网，内环收集网设于半径15米处，紧贴温室地缘一周，外环收集网设计半径17米处，两环收集网之间留出宽2米的环绕过道，用于观光与管理通道。两环雾收集网总长为188米，高为3米，总面积为564平方米，以每平方米起雾天气收集5公斤水，两环收集网可于夜晚及早晨收集约2.5吨水。空气中的雾通过网变成雾滴，雾滴变大后随网下滴至网基处的收集管槽，然后集中回流至温室内的蓄水池，用于无土栽培所需。

安装太阳能发电板的倒锥部份，可覆发电板总面积为166平方米，采用太阳能发电膜覆盖，可达166X60= 9960瓦，约10千瓦，基本可满足温室内各电机的用电需求，实现水车温室的离网（离电网）运行。

该设计在通风上，可以利用底层进风，集雨锥出风的方式，通风距为15米，在自然情况下就可以达到良好的通风效果，无需主动的动力通风配合。

2、甲板基座部份

基座犹如船只的甲板，需有一定的排水量。即系统总吨位，它由温室设施重量、基座甲板自身重要、植物生物量、人员及生产活动过程中变化的重要，在设计时以，实际重要的一倍作为排水量设计，以减少沉落风险。

（1）基座钢构及甲板处理

基座采用三角蜂窝网架结构模式，利用25#热镀锌管为材料，如果海水区，还需进行镀铝处理，以提高耐腐性。基座半径为17.5米的钢构圆盘，面积为962平方米，采用空间桁架结构，上层为三角网架，下层为蜂窝，上层网架铺铁丝网后采用泡沫水泥进行喷浆处理，构建轻型的基座地面。

（2）浮体选择及数量

浮体材料采用废旧化工桶，于基座的窝蜂口内作立式捆绑固定，化工桶浮体作三环布局（图11-7）。第个化工桶的排水量约为200L，三环排化工桶浮体总数量为432只，总计排水量为86.4吨。

（3）沉水阿科蔓生物系统

阿科蔓是一种新型的水质处理材料，它通过纤维高科技的编织，能形成巨大的表面积，维纤材料表面及织物空隙就成为水体中微生物及藻类巨大的滋生与栖息场所，一般每平方米阿科蔓可创250平方米的表面积。通过阿科蔓材料，让水体的微生物形成巨大的生物膜，实现良好的生物转换，把污染有机物矿化分解，促进水生生态的良性循环，同时也为水车温室的耕作提供可吸收的矿质离子。另外阿科蔓也有缓和水流冲击的作用，让水车温室更加稳定。在阿科蔓水草的生物处理下，可以形成富集生物的水下生态环境，硝化反硝化聚磷等细菌在表面积上大量滋生，从而又促进相关藻、软体动物，及鱼的生物群形成，形成水车温室下水体的高效生物滤化与净化效果。

阿科蔓安装于化工桶浮体之间（图11-8），该水需阿科蔓材料500平方米，可创造微表面积125000平方米，发挥其强大的生物处理功能。

3、栽培设施

水车温室栽培设施一般采用轻型栽培模式，所选择的栽培植物可以是农业生产的各种经济作物，也可以是高生物转化率的林业树种及药用等植物，如果水质无重金属污染的可以生产农产品，如果有严重污染的水体可以种植经济林或者花卉园林植物。栽培设施以无土栽培模式集成的方式构建，有陶粒式基质培，立柱式雾培、及立柱式海绵培，还有温室外甲板地缘一周的槽式基质培(图11-9)。以下就各种设施建设作详细说明。

（1）露天人工湿地型的槽式基质培

该区建于甲板基座地缘最外环一周，采用发泡水泥建成宽0.4米深0.4米的种植槽，槽内铺设陶粒或者碎石，最好以陶粒为佳，容重轻减少负载，外环总栽培线长为102米，为露天种植区，主要用于栽培多年生的果树或者园林树种，最好是周年常绿的树种，可以全年发挥生物净化的过滤功能，达到高效的生物转化目的。如南方的枇杷，柑桔等，也可以种植速生紫薇或者杨树。于种植槽表面铺设灌溉管，用太阳能水泵循环灌溉，通过碎石或陶粒基质过滤后回流至大水体（图11-10）。

（2）温室内地缘一周的槽式基质培

该区也为槽式基质栽培，但于温室内可以用于瓜果的种植，于水车温室地缘一周建宽与深0.4米的环弧种植槽，可以用木板也可以用发泡水泥建设，槽内同样铺设陶粒基质，共有栽培线总长为82米，以种植番茄为例，株距0.6米计，可栽培番茄136株，以单株年产量10公斤计，可年收番茄或其它瓜果1360公斤，以栽培高效益的黑番茄为主(图11-11)。循环方式同样采用水体的水经由灌溉管再流经基质形成开放式循环。

（3）海绵基质的立柱式栽培

海绵作为立体栽培基质具有以处几大优点，一是材质轻，方便立体化构建，二是海绵表面积大，更利于有益微生物的滋生，促进硝化与反硝化的过程。三是对作物根系来说又具良好的保水性与透气性(图11-12)。采用开槽PVC方管，用海绵条折叠式卡入栽培，作物种苗卡于海绵缝中即可，操作方便。海绵立柱培同样采用大水体的水进行开放式循环种植，类似于鱼菜共生模式(图11-13)。每柱高度为1.8米，作二环排布局，排距为1.2米，柱间距为0.8米，柱顶处环状布设灌溉管即可。外环共95柱，内环为85米，总栽培线长为324米，海绵基质柱式培，以种植小株型的农作物叶菜为主（图11-14），以间距0.2米计，可栽培叶菜1620棵。