设施农业工程学.doc

1．设施农业工程的概念及作用
设施农业工程是改善设施农业生产手段、生态环境和农业生产设施的各种工程技术、工程管理、工程理论的总称。
其任务是进行农业设施的各项工程规划、设计、施工和运行管理。
目的在于提高设施农业的生产力。
作用主要体现在：
⑴ 实现设施农业生产的集约化。以工程技术为设施农业生产创造优良环境，获取高效益。
设施蔬菜可必露地增产1～2倍；工厂化饲养肉鸡只需8周时间即可增重2kg，饲料报酬提高到2：1。
⑵ 改善劳动条件，提高劳动生产率。
设施农业增加设备，调节（土地与大气）环境条件，投入较大的能量，带来高的生产能力。并将农业从自然生态中脱离出来，产生更高的生产能力。
⑶ 提高设施农业的决策和管理水平。
2.设施农业工程的历史、现状与发展
1. 设施园艺（Protected Horticulture） 是指露地不适于园艺作物生育的季节或地区（寒冷或者炎热），利用温室等特定设施（以及保温、防寒或降温、防雨设施设备），人为地创造适宜园艺作物生育的小气候环境，根据人们的需要，不受或少受自然季节的影响而有计划地生产园艺产品的一种环境调控农业。
2. 发展历史
3. 园艺设施内的设备
4. 国外园艺设施发展现状与趋势
4.1 设施面积较大、发展程度不同
4.2 设施结构与建筑材料多样化
4.3 温室管理发展方向为电子化、机械化、专业化，基本实现自动化
4.4 温室的科研成果不断转化，推动着生产迅速发展
4.5温室生产产业化体系已完整运行
5.2我国设施栽培面临的问题及对策
数量较大，质量较差；设施种类齐全，内部功能较差；种植种类较多，栽培技术不规范；
生产面积较大，社会化服务体系和市场发育不健全；
5.3我国园艺设施的发展趋势
⑴ 开发新型温室结构，制定设施标准体系
⑵ 开发设施内环境控制技术与设备
⑶ 新品种引进与配套栽培技术研究
⑷ 开发与应用设施生产机械作业技术
⑸ 开展设施生产产业化体系及经营管理模式的研究
⑹ 开展无公害园艺（蔬菜）生产技术研究
⑺ 培养设施农业工程专门人才
第二章 设施农业工程的设施类型
1. 简述设施农业的特点与作用。
设施农业是指有一定设施能在局部范围内改造和创造最优的动植物生长发育的环境条件而进行高产、优质、高效生产的农业。
其内容，包括两方面：⑴设施栽培：用各类塑料棚、各类温室、人工气候室等设施及配套设备进行蔬菜、花卉、瓜果类的设施栽培。⑵设施养殖：用类保温遮荫棚舍、现代集约化饲养的畜禽舍及配套设备进行畜禽、水产品及特种动物的设施养殖。
特点：⑴ 设施农业是系统工程，必须使设施设备和技术、管理紧密联系，才能达到预期效果。⑵ 设施农业是一种新的生产技术体系，和传统的不完全相同，有的相差甚远，品种及其管理技术有很大不同。⑶ 它属于高投入、高产出，资金、技术、劳动力密集型的产业。
⑷ 是当今世界最具活力的产业之一，也是世界各国用以提供新鲜农产品的重要技术措施，涉及人们生活水平和质量的提高。
主要作用是： ⑴ 土地利用率大大提高。由于环境条件优越，可发展立体种植，充分利用空间。⑵ 充分利用光照，热利用效率较高，室温均匀，地温温差小。⑶ 增强抗自然灾害(大风、干热、冰雪等)的能力。⑷ 空间较高大宽阔、便于机械化作业和自动控制，农艺条件优越等。因此，便于工厂化生产。可以一年四季有优质农产品满足市场需求，还可大量生产反季节、无公害的名、优、特食品。
第三章：土方工程
2. 试述土的最佳含水量的概念，土的含水量和控制干密度对填土质量有何影响？
4. 场地平整施工机械有哪些？如何提高它们的生产效率？
2.土的最优含水量：
在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水量，称为土的最佳含水量。
影响：土的压实效果与压实时的含水量有关。土在最佳含水量(wop)时压实填料，可以获取最经济的压实效果和达到最大密实度。最佳含水量是一相对值，压实功能的大小和土的类型而异，所施加的压实功越大，压实土的细粒含量越少，则最佳含水量越小，而最大密实度越高。因此，最优含水量指的是对特定的土在一定的夯击能量下达到最大密实状态时所对应的含水量。
一般影响土压实的因素有这几种：压实力，含水量和土的厚度。
那么含水量对压实质量有直接影响，干燥的土，颗粒之间的摩擦力较大，不易压实，含水量大了，那么土的压缩性就大,强度就低了。
在最优含水量的条件下，土可以获得最大的重力密度。
对于干密度，就是土的孔隙中完全没有水时的密度；是指土单位体积中土粒的重量，即：固体颗粒的质量与土的总体积之比值。 干密度反映了土的孔隙比，因而可用以计算土的孔隙率，它往往通过土的密度及含水率计算得来，但也可以实测。
在工程上常把干密度作为评定土体紧密程度的标准，以控制填土工程的施工质量。在土方填筑时，常以土的（干密度 ）来控制土的夯实标准。
场地平整土方量调配：
原则：⑴ 力求挖填平衡，就近调配的原则，使挖方量与运距的乘积之和尽可能最小，即土方运输量或费用最小； ⑵ 考虑近期施工和后期利用相结合的原则、分区与全场相结合的原则，以避免重复挖运和场地混乱； ⑶ 合理布置分区线，选择恰当的调配方向和运输路线的原则，使土方机械和运输车辆的性能得到充分发挥； ⑷ 好土用在回填质量要求高的地区的原则。
4.常用土方施工机械
2.1.1 推土机施工 推土机是在拖拉机上安装推土板等工作装置而成的机械。
2.1.2 铲运机施工 铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。
2.1.3 单斗挖土机
2.1.4 装载机
它具有操作灵活、轻便、运转方便、快速的特点。
⑴ 提高生产效率的方法 生产效率主要决定于推土刀推移土的体积及切土、推土、回程等工作的循环时间。
为了提高推土机的生产效率，缩短推土时间和减少土的失散，常用的施工方法：
① 下坡推土 在斜坡上，推土机顺下坡方向切土与推运，借助机械本身向下的重力作用切土，增加推土能力和缩短推土时间。一般可提高生产效率30%～40%，但推土坡度应在15°以内，以免后退时爬坡困难。
② 并列推土 平整场地的面积较大时，可用2～3台推土机并列作业。铲刀相距15～30cm，以减少土体漏失量。一般采用两机并列推土可增大推土量15%～30%，但平均运距不宜超过50～70m，不宜小于20m。适合于大面积场地平整和运送土用。
③ 槽形推土 重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽，以减少土从铲刀两侧流散，可以增加推土量10%～30%。槽深1m左右为宜，土埂宽约50cm。当推出多条槽后，再从后面将土推入槽中运出。适合于运距较远，土层较厚时使用。
④ 多铲集运 在硬质土中，切土深度不大，可以采用多次铲土，分批集中，一次推送的方法，以便有效地利用推土机的功率，缩短运土时间。堆积距离不宜大于30m，推土高度以2m内为宜。可提高生产效率15%左右。适合于运送距离较远，土质坚硬或长距离分段送土时采用。
⑵ 推土机生产效率计算
① 推土机小时生产效率Ph（m3/h），按式Ph＝3600q/(Tv*Ks) 计算。式中，Tv——从推土到将土送到填土地点的循环延续时间（s）；q——推土机每次的推土量（m3）；Ks——土的可松性系数。
② 推土机台班生产效率Pd（m3/台班），按式Pd＝8Ph*KB 计算。式中，KB一般在0.72～0.75之间。
第四章：桩基础工程
1. 何谓地基、基础？地基处理的目的是什么？2. 试述桩基础的作用与分类。
地基是指在建筑物或构筑物荷载作用下，基底下方产生的变形不可忽略的那部分地层。
基础则是指将建筑物或构筑物荷载传递给地基的建筑物的下部结构。
目的：地基处理就是按照上部结构对地基的要求，对地基进行必要的加固或改良，提高地基土的承载力，保证地基稳定、减少建筑物或构筑物的沉降或不均匀沉降、消除湿陷性黄土的湿陷性，提高抗液化能力等。
桩基础是一种常用的深基础形式，由桩和桩顶的承台组成。
桩的作用：将上部建筑物或构筑物的荷载传递到地基深处承载力较大的土层上；或将软弱土层挤密，以提高土壤的承载力和密实度，从而保证建筑物的稳定性和减少地基沉降。
桩基础的特点：具有承载力高，沉降速度缓慢、沉降量小而均匀，并能承受水平力、上拔力、振动力，抗震性较好等特点。
按材料不同，桩可分为：木桩、钢筋混凝土桩、钢桩；
按使用功能不同，可分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩或复合受荷桩；
按制作工艺不同，可分为：预制柱和现场灌注桩。
第五章：钢筋混凝土结构工程
4. 混凝土施工配制，如何根据砂、石的含水率换算施工配合比？
1.1 模板工程的作用、意义
模板及其支架组成模板系统；模板系统是一个临时架设的结构体系，模板是使混凝土结构或构件成型的模具，它与混凝土直接接触使混凝土构件具有所要求的形状；支架是指支撑模板、构件及施工中各种荷载的作用，并使模板保持所要求的空间位置的临时结构。
采用先进的模板技术，对于提高工程质量、加快施工进度、提高劳动生产率、降低工程成本和实现文明施工，都具有十分重要的意义。
4.混凝土的施工配料
组成混凝土的材料是胶结料（水泥）、细骨料（砂）、粗骨料（碎、砾石）及水。
正确确定混凝土配制强度，以保证混凝土工程质量。考虑到现场实际施工条件下的差异和变化，混凝土的试配强度应比设计的混凝土强度标准值予以提高，即：
ƒcu,o＝ƒcu,k＋1.645σ
当混凝土为C20或C25，如计算所得的σ小于2.5 MPa时，则取σ＝2.5 MPa；
当混凝土为C30及其以上时，如计算所得的σ小于3.0 MPa时，则取σ＝3.0 MPa。
混凝土的配合比是在实验室根据初步计算的配合比经过试配和调整而确定的，称为实验室配合比。
假定实验室配合比为 水泥：砂：石＝1：x：y； 水灰比为W/C
现场测得砂、石含水率分别为Wsa、Wg
则：施工配合比为 水泥：砂：石＝1：（1＋Wsa）：（1＋Wg）
水灰比W/C不变（但用水量要减去砂石中的含水量）。
第六章：砌体工程
1. 何谓砌体？常见的砌筑方法有哪些？
2. 什么叫皮数杆？如何布置？
用砖、石块、砌块及土坯等各种块体，以灰浆（砂浆、粘土浆等）砌筑而成的一种组合体称为砌体。
砖砌体的砌筑方法有“三一”砌砖法、挤浆法、刮浆法和满口灰法四种。
“三一”砌砖法：即是一块砖、一铲灰、一揉压并随手将挤出的砂浆刮去的砌筑方法。
优点是：随砌随铺，随即挤揉，灰缝容易饱满，粘结力好，同时在挤砌时随手刮去挤出墙面的砂浆，使墙面保持整洁。实心砖砌体应采用“三一”砌砖法。
皮数杆，是指在其上划有每皮砖和砖缝厚度，以及门窗洞口预埋件等标高位置的一种木制标杆。用于砌筑时控制砌体竖向尺寸的标志，保证砌体的垂直度。立于四大角、交接处、洞口多处，以两个方向斜撑和铆钉固定。
第七章：给排水工程
2. 何谓给水工程、排水工程？结合温室简述给水系统和排水系统的一般组成。5. 给排水工程施工的主要内容有哪些？管道安装施工中应注意哪些问题？

1. 给水工程 供给符合标准的生产、生活和消防用水的管路系列工程，称为给水（上水）工程。
室外给水系统由取水（水源）工程、净水工程和输配水工程组成；室内给水系统则包括管道、器具、设备等内容。
在设施农业生产中，室内给水系统一般由进户管（引入管、水表、闸阀）、配水管（干管、立管、支管）、配水龙头（用水设备）等基本部分，以及水泵、水箱、水池等设备所组成。因性质和规模，对水质、水压和水量要求不同，而采取不同的供水方式。
2. 排水工程 排放生产废水、生活污水和雨雪水的管路系列工程，称为排水（下水）工程。
室内排水系统由污水收集器、排水管路、通气管、排出管、清通装置及特殊设备组成。排水工程的安装施工，要依据施工图、按施工规范要求进行。
5.1. 管道施工图
2. 室内（设施内）给水工程施工图
3. 室内（设施内）排水工程施工图
4. 设施农业工程给排水安装工程量的计算
4. 管道安装施工中应注意的问题：
⑴ 必须按设计图施工，预先做好预埋、留孔、测线、配管等工作；
⑵ 不同介质的管路排列在一起时，必须按规范规定处理好水平、垂直（上下、内外）两个方向上的管道排列关系。
⑶ 管道与墙柱、管道与设备、两条管道之间、管与地面的净间距，必须符合设计要求（图纸无规定时，按规范和维修标准确定）；
⑷ 下水（排水）的水平管，禁止倒反坡度。
第八章：电气安装工程
3. 列举设施农业工程中所常见的电气设备并进行分类。
4. 什么是电气施工图？在设施农业工程电气安装中电气施工图起何作用？
3.材料与电气设备
2.1 导线 是输送电能的金属材料，有裸线和绝缘线（绝缘材料为橡胶和聚氯乙稀）两类。
一般室内外配线有铜芯、铝芯两种。
2.2 电缆线
按导电材料分为铜芯、铝芯两种；按绝缘材料分为纸绝缘、塑料绝缘、橡胶绝缘；
按用途分为电力电缆（高压、低压）和控制电缆两类。
2.3 绝缘材料；2.4 电线管材；2.5 电气仪表；2.6 变压器；2.7 互感器；2.8 高压断路器
2.9 高压隔离开关；2.10 高压负荷开关；2.11 熔断器2.12 自动空气开关
2.13 低压开关；2.14 插座；2.15 配电箱；2.16 用电设备
4。电气施工图 电气施工图是表示电力系统中的电气线路及各种电气设备、元器件、电气装置的规格、型号、位置、数量、装配方式及其相互关系和联结的安装工程设计图。
它是指导施工、编制预算的主要依据。
为了正确、全面、简明地表达电气设计内容，有利于提高图纸设计速度，电气施工图根据专业特点，制定了一整套电气设计的图例、符号、标注的规定。
5