3.2.1 大风掀棚试验
3.2.1.1 大风掀棚试验设计
（1）时间地点选择
时间为春季4—5月和秋季9—10月。地点选择辽宁省喀左县2～3个新型日光温室（钢架结构）大棚。尽量选择能够造成损害的地区，以达到试验目的。
（2）试验仪器
手提式风速风向仪、米尺、照相机、梯子等。
（3）放风口开启大小
针对实际情况，春季一般只开上放风口，因此选择上放风口开启大小进行大风破坏力测试，放风口开启为20cm、40cm、60cm、80cm和100cm。
（4）风速测点选择
放风口出口前部3个点，放风口温室内部3个点（位置在放风口温室内部2m处），温室前部2m高处和3m高处各3个点，总计12个测点，具体见图3.7、图3.8。
图3.7 温室侧面
图3.8 温室上面俯视图
（5）试验前准备
租用当地农户的没有作物的大棚，收听当地天气预报，当预报未来24h有大风天气时，准备试验用具，去当地大棚待命。
（6）测量方法
当风速达到6级（10m/s）以上时开始测量。分别在温室上放风口开启20cm、40cm、60cm、80cm和100cm时测量12个测点的风速和风向。放风口前部在10cm处测量，温室内部在2m处测量，防风口前和内部测点需同时测量，温室前部在距离温室底部边线上方2m和3m处测量，观测时测点号固定。
（7）观测项目
每10min观测1次风速和风向，棚内作物，作物所处发育期，被损毁面积，占总面积比例及大棚受灾情况、受害程度及损失情况。
3.2.1.2 大风掀棚试验过程
通过对12次大风的系统观测，找出风损棚膜的指标：风速16.5m/s时，可刮坏棚膜；风速25.1m/s时，可刮坏大棚棉被。辽宁省喀左县为保险部门赔付提供了科学依据（由8级大风赔付变为7级大风赔付）。
2012年4月至2014年共进行11次大风掀棚试验，初步得出：当极大风速在16.5m/s时，可刮坏棚膜；极大风速19.6m/s时，可出现大风掀棚现象；极大风速25.1m/s时，可刮坏大棚棉被。
（1）2012年测风情况
对2012年喀左县风灾进行统计，当极大风速达15.0m/s，最大风速在9.5m/s以上，在棚膜压线不紧的情况下，出现棚膜被风刮破现象。具体见表3.15。
表3.15 2012年喀左县冷暖棚风灾统计
（2）2013年测风情况
①2013年2月28日大风观测情况
受东北地区冷涡和低空西南急流的共同影响，2月28日至3月1日，喀左县出现大风天气。2月28日14时起，县气象局8人前往恒胜农业园区（1000亩）测风。16—17时出现大风掀棚、棚膜被风刮破现象。13—18时出现大棚棉被被风刮乱、棚膜部分破碎现象。水泉乡农业园区29号棚（棚长100m，宽8m，高4.5m，钢骨结构）于16时左右棚膜被风掀开。大风持续时间为13—18时，此期间最大风速在10.2～12.8m/s（平均11.1m/s），极大风速在16.0～21.1m/s（平均18.5m/s）；大风掀棚时间在16—17时，此期间最大风速10.9～12.8m/s，极大风速分别为19.4m/s、19.8m/s和21.1m/s。
②2013年3月1日测风情况
受东北冷涡和低空西南急流的共同影响，3月1日大风天气继续。6时30分至16时40分，县气象局技术人员再次到恒胜农业园区进行测风。测得6时30分至7时瞬时风速为10.6m/s，极大风速为18.1m/s，最大风速为9.4m/s。大棚棉被被风刮起。7时30分至8时瞬时风速为13.4m/s，极大风速为16.6m/s，最大风速为10.2m/s。大棚棉被被风刮开刮落。7时50分瞬时风速为14.6m/s，极大风速为19.0m/s，最大风速为10.2m/s。棚膜被刮破。9时至9时30分瞬时风速为10.2m/s，极大风速为16.2～17.3m/s，最大风速为9.6m/s。9时38分2min平均风速为7.6m/s，瞬时风速为12.6m/s，极大风速为17.3m/s。棉被被风刮落。14时10分至15时2min平均风速最大为7.0m/s，极大风速为15.9m/s，瞬时风速为6.3m/s。对棚膜和棚被影响不大。16时瞬时风速最大为8.5m/s，极大风速为14.0m/s，最大风速为7.5m/s；16时30分瞬时风速为7.9m/s，极大风速为12.5m/s，最大风速为6.9m/s。均没出现风灾。
3月1日8时40分至9时，平房子镇马家窝铺村3组大棚区出现风灾。大风将9栋大棚（钢骨结构，长120m，宽7m，高4.5m）棉被刮落，棚膜局部被刮坏，有2栋棚膜被大风掀开。当时极大风速为23.8m/s，最大风速为10.0m/s，9时50分至10时，极大风速为18.9m/s，最大风速为10.0m/s。
③2013年3月9日测风情况
500hPa欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊型，贝加尔湖有极地冷空气沿脊前南下，受槽底部偏西气流影响，3月9日13—16时，恒胜农业园区出现大风天气，12时30分，县气象局技术人员测风开始。
13—14时瞬时风速为15.5、13.2、13.8、14.1、16.1、17.1、16.9、12.9m/s；极大风速分别为21.0、16.2、16.3、17.5、19.8、21.1m/s；最大风速分别为9.1、9.3、9.5、11.1m/s。棉被被风鼓起、刮乱、刮掉、撕坏，未出现大风掀棚现象。
14时30—50分，瞬时风速为12.4、12.0、11.0、11.9、12.2、13.0、11.3、12.0、14.6m/s，极大风速为18.2m/s；最大风速为14.1m/s。棉被被风吹起，棚膜被鼓起。
14时50分至16时，瞬时风速最大为11.9、12.7、10.1m/s；极大风速为15.1、16.1、17.3m/s；最大风速为10.2m/s。棉被被风吹起，棚膜鼓起，但均未成灾。
④2013年3月11日测风情况
500hPa欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊型，受槽后西北气流控制，3月11日喀左县出现大风天气。9时至16时30分县气象局技术人员第4次到恒胜农业园区进行测风，6人分两组，测风仪器分别在棚顶（距离地面5m和7m）同时测瞬时风速，测得风速如下：
9时20分瞬时风速最大8.4m/s，影响不大。10时05分瞬时风速最大9.0m/s，影响不大。10时20分瞬时风速最大9.8m/s，棉被被风鼓起。11时05分瞬时风速最大9.4m/s，棚膜被风鼓起。11时30分瞬时风速最大8.4m/s，影响不大。12时55分瞬时风速最大8.8m/s，影响不大。13时25分瞬时风速最大9.2m/s，影响不大。13时30分瞬时风速最大9.4m/s，棉被被风稍微鼓起。13时50分瞬时风速最大10.2m/s，棚膜被风鼓起，棉被也鼓起。14时50分瞬时风速最大10.9m/s，棚膜被风鼓起，棉被也鼓起。14时55分瞬时风速最大9.8m/s，棚膜被风鼓起，棉被也鼓起。15时10分瞬时风速最大8.5m/s，影响不大。15时40分瞬时风速最大9.4m/s，棚膜被风鼓起。
此期间最大风速7.4m/s。棚被在瞬时风速大于9.4m/s时稍微鼓起，在瞬时风速9.8m/s以上时，棚膜被风鼓起。没有出现其他灾害现象。测得5m处比7m处风速大0.2～2.0m/s，平均1.1m/s。
⑤2013年3月21日测风情况
500hPa欧亚大陆中高纬度为多槽脊活动，受西北气流影响，3月21日喀左县出现大风天气。县气象测风人员分2组分别在棚下（距离地面2m）和棚顶（距离地面5m）同时测风。测得当天棚顶处最大风速为10.3m/s，地面最大风速为8.8m/s，没有出现大风掀棚现象。当风速大于9.4m/s时，出现棉被被风鼓起现象。此期间测得棚上风速平均大于棚下1.2m/s。
⑥2013年3月26日测风情况
500hPa欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊型，受贝加尔湖高压脊前西北气流影响，3月26日喀左县出现大风天气。13—16时县气象测风人员6人在恒胜农业园区分2组分别于棚下和棚顶同时测风。当天棚顶最大风速12.1m/s，地面处最大风速9.8m/s，出现棉被被风鼓起现象，没有出现风灾。此期间测得棚顶的风速平均大于地面风速2.1m/s。
⑦2013年4月25日测风情况
500hPa欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊型，受高脊影响和短波槽共同影响，喀左县出现大风天气。4月25日10—16时，在恒胜农业园区测风棚下和棚顶同时测风速，测得当天棚顶处最大风速11.6m/s，棚下最大风速为11.6m/s，没有出现大风掀棚现象。此期间测得5m高处的风速平均大于2m高处风速1.1m/s。
4月25日16时10分至17时，公营子乡出现大风掀棚现象。从加密站数据分析当时最大风速11.9m/s，极大风速18.6m/s，瞬时风速最大10.3m/s。
4月25日13时30分至16时，在小河湾出现大风天气。当时区域自动站9时10分至11时10分最大风速为12.6m/s，极大风速为18.3m/s，瞬时风速为13.3m/s时，棚膜被风鼓起，棚膜压线被风刮断。
14时20分至16时，最大风速为11.1m/s，极大风速为18.3m/s，瞬时风速为11.1m/s时，棚膜被风鼓起，棚膜压线被风刮断。
⑧4月29日测风情况
500hPa欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊型，受偏西气流控制，4月29日喀左县出现大风天气。9—16时，在恒胜农业园区气象测风人员分2组分别在棚下和棚上同时测风速，当天观测到棚膜多处被大风刮破、撕坏，棉被被风刮掉。测得当天棚顶处最大风速为17.4m/s，棚下最大风速为15.5m/s，没有出现大风掀棚现象。此期间测得棚顶风速平均大于地面风速1.9m/s。
⑨2014年4月4日测风情况
2014年4月4日恒胜园区测风情况：当时测得恒胜园区棚上瞬时风速最大为12.7m/s。棚下瞬时风速最大为7.1m/s，棚膜被风鼓起。结合棚外区域加密站风速，当天极大风速为17.7m/s，风向NW，最大风速为8.0m/s，出现个别棚膜被风刮开小口现象。
⑩2014年5月3日测风情况
3日下午开始出现大风，气象局7人去恒胜园区测风。当时人工测得棚上最大风速为12.4m/s，瞬时风速平均为8.8m/s，棚下瞬时风速最大为9.1m/s，棚膜被风鼓起。结合棚外区域加密站风速，当天极大风速为18.2m/s，最大风速为9.8m/s，风向NNW，出现个别棚膜被风刮开现象。
⑪2014年5月4日测风情况
4日11时后出现大风天气，气象局4人去恒胜园区测风。当时人工测得棚上最大风速为14.0m/s，棚下瞬时风速最大为10.7m/s，风向NNW。膜被风鼓起，没有出现掀棚现象。
喀左县2014年除人工测风外，还统计了出现风灾区域加密站风速（表3.16）。统计分析当极大风速平均为19.6m/s时，会出现大风掀棚现象。
表3.16 2014年日光温室风灾区域加密站风速统计
续表
⑫2015年3月9日测风情况
喀左县气象局3人在恒胜园区测风，风速小，无明显结果。
⑬尘卷风造成大风掀棚概率高
从喀左县设施农业出现风灾统计，尘卷风对设施农业损害很大。2013年4月13日平房子村5组任艳福大棚区出现尘卷风，将6栋大棚草帘全部刮落，部分棚膜刮碎，损失较重。2013年3月21日，4月6日、14日、19日、23日，2014年4月24日、28日，水泉乡、坤都营子乡、平房子镇、尤杖子乡、大城子镇出现尘卷风，大风将棚膜全棚掀起、刮碎。尘卷风出现无规律、不定时，无法及时测得风速。
从测风数据并结合当地区域自动站风的数据分析，喀左县测得大风掀棚风灾的风速分级标准见表3.17。
表3.17 喀左县测得大风掀棚风灾的风速分级标准 m/s
从测风数据分析可知，出现大风掀棚时除了风速达到一定的数值外，并且风的持续时间在20min以上时，才有可能出现大风掀棚现象（图3.9）。
图3.9 大风掀棚试验
3.2.1.3 试验结论
从几次测风过程看，大风天气日光温室出现风灾有各种原因，主要原因分析：①突然出现大风时，大棚放风口没及时关闭，导致棚膜被掀开。②当出现大风天气时，棚膜压线没压紧或夜间棉被没压严压实，出现棚膜被吹开，棉被被风刮掉、刮乱情况。③棚膜局部出现小漏洞、磨薄时，遇到大风天气容易被吹撕。④棚架不牢固，支撑能力差，大风天气时出现棚体被吹倒倾斜，甚至垮塌。
2012年4月至2014年，喀左县共进行11次大风掀棚试验和致灾风力监测，结果表明，极大风速在16.5m/s以上可使棚膜破损；极大风速在19.6m/s以上可致棚膜掀翻；极大风速在25.1m/s以上可导致温室棉被破损。对2012年喀左县的几次风灾进行统计，当极大风速的最大值达15.0m/s、最大风速在9.5m/s以上，在棚膜压线不紧的情况下，可出现棚膜被风刮破现象。
2014年除人工测风外，还统计出现风灾区域的加密站风速，当极大风速平均为19.6m/s时，会出现棚膜掀翻事件（表3.18）。
综合分析认为，日光温室出现风灾的主要原因，一是突然出现大风时，大棚放风口没提前关闭，导致棚膜被掀开。二是当出现大风天气时，棚膜压线没压紧或夜间棉被没压严压实，出现棚膜被吹开，棉被被风刮掉、刮乱情况。三是棚膜局部出现小漏洞、磨薄时，遇到大风天气容易被吹撕。四是棚架不牢固，支撑能力差，大风天气时出现棚体被吹倒倾斜或垮塌。
表3.18 2014年日光温室风灾区域加密站风速统计
