3.2.2 暴雪垮棚试验
2012—2013年，在黑龙江省双城市温室进行了4次暴雪垮棚试验。结果表明，暴雪对钢架结构新式（钢骨架、建成时间短、温室的倾斜角度较大）温室和大棚影响不大；对倾斜角度较小的木架老式温室和大棚的影响较大，易出现棚架塌陷、棚膜破损，甚至大棚整体倒塌现象。棚上积雪深度达到16cm，棚膜开始下沉；棚上积雪深度达到23cm，棚上的裂口逐渐加大；棚上积雪深度达到33cm，裂口达到5cm；棚上积雪深度达到35cm，裂口达到12cm，温室大棚的钢筋支架没有变化。棚架塌陷的主要原因是：棚下积雪过深，有的达到1～2m，使大棚两侧受力较大，致使棚架向两侧拉伸，加之棚上积雪作用，导致棚架垮塌。
综合试验数据得出结论：过程降雪量在29mm以上，积雪深度达29cm以上，如果棚上清雪不及时或棚室不稳固，大棚易受灾。
3.2.2.1 暴雪垮棚试验方案设计
（1）时间、地点选择
时间为冬季12月至翌年3月。地点在黑龙江省双城市的一栋新型日光温室。尽量选择降雪量较大、容易造成损害的地区，以达到试验目的。
（2）试验仪器
直尺、电子秤、手提式风速风向仪、照相机等。
（3）积雪和风速测点选择
①积雪分布测点选择
温室前部地面选7个点，温室上放风口附近（在温室的上部棚膜上），左右方向分成4等份，取中间及分区线上部位，共选择7个测点，总计14个测点。
②风速测点选择
在温室前部对应底边缘线上方2m高度处和5m高度处各取3个点（平均分布），总计6个测点。
具体见图3.10、图3.11。
图3.10 温室侧面
图3.11 温室上面俯视图
（4）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有暴雪天气时，准备试验用具，去当地大棚待命。
（5）试验测量方法
当地面积雪达到10cm以上时开始试验测量。
雪深测量方法：用直尺测量地面上和棚面上14个测点的积雪深度，观测时测点号固定。
积雪密度测量方法：分别在雪深为10cm、20cm和30cm时，取地面1cm3的积雪用天平称重，计算得积雪密度（单位：g/cm3或kg/m3），3次重复。
风速测量方法：在距离温室前部底边线上方2m处和5m处测量，总计6个测点，观测时测点号固定（有条件的可以同时测量，没有条件的按顺序测量）。
受损程度测量方法：当大棚棚膜开始受损或钢筋支架开始弯曲时测量此时雪深、风向、风速等气象数据，记录大棚棚膜受损或钢架弯曲的时间。如果出现棚膜和钢架继续破损和弯曲的现象，可间隔10min测量损毁程度，测量记录雪深、风速和风向。
（6）观测项目
积雪深度、积雪密度、风速和风向、大棚受损情况、受损程度及损失情况，棚内作物及所处发育期。
（7）观测间隔
当棚膜没有破损和钢架没有出现弯曲时，半小时观测1次；当出现棚膜开始受损及钢架弯曲时，10min观测1次。
3.2.2.2 暴雪垮棚试验过程
2012—2013年，在黑龙江省开展了多次暴雪跨棚试验，如图3.12所示。
图3.12 暴雪垮棚试验
（1）2012年3月28—29日降雪
2012年3月28日，黑龙江省气象台发布大风、雨雪和强降温预报：受较强冷空气影响，预计29—30日黑龙江省将出现明显的大风、大范围雨雪和强降温天气。
预报后，在预报降雪量较大的地区选择鹤岗市、双城市作为实施试验点，没有采取任何防护措施。
①鹤岗市：29日08时至30日08时降雪量为9.6mm，29日20时之前是雨夹雪，之后转为雪，当地大棚在没有防护措施的情况下，没有受害。
②双城市：降雪量太小，29日08时至30日08时降雪量不到1mm。
（2）2012年11月11—14日暴雪
2012年11月11—14日受强冷空气影响，黑龙江省出现一次全省性雨雪天气过程，此次降水南部以雨或雨夹雪为主，北部以雪为主，中东部雪量较大。11日08时至14日08时大部县市降水量在10mm以上，哈尔滨大部、三江平原西部及庆安、绥化、肇州、绥芬河市降水量为25～64mm。积雪深度北部多在10～18cm，南部多在0～13cm，最大的鹤岗市为53cm。此次降水过程范围大、持续时间长，温室大棚上积雪量最大达到45cm，致使360栋温室大棚受损（表3.19），其中25栋倒塌，受害的蔬菜主要为蒲公英。
表3.19 大棚垮塌记录
注：降雪开始时间为2012年11月11日17时10分，降雪结束时间为2012年11月14日14时30分。
（3）2013年2月28日至3月1日降雪
根据暴雪垮棚计划内设计的要求，试验在哈尔滨双城市选择一栋大棚（表3.20）进行，观测记录如表3.21～表3.24所示。
表3.20 暴雪垮棚试验点基本信息
注：大棚中栽种的作物为苦苣、生菜。
表3.21 双城市2月28日至3月1日气象要素
①2月28日降雪开始前，试验人员将两个雨量筒安放在了大棚外1.5m的地方，试验的温室上面棉被保持掀开状态。
②3月1日9时以后降雪逐渐减小，此时过程降雪量累积至5mm，试验开始。
③积雪测量：温室前部地面3个点，温室中部3个点，共6个测点。
表3.22 雪深记录
④风速测量：在温室前部对应底边缘线上方2m高度处取3个点，共3个测点。
表3.23 风速记录
⑤积雪密度测量：雪深为5cm时，在温室上面选择2个点，分别利用2个量杯取定量的雪。
a.量杯直径4cm，高20cm，取满杯积雪，拿入屋中将其融化，融化后的水量为3.2cm。积雪密度ρ=m/v，m为质量，v为体积，水的密度为g/cm3，积雪密度为其体积比，积雪密度值为0.16g/cm3。
b.量杯容量为200mL，取满杯积雪，拿入屋中将其融化，融化后的水量为40mL。积雪密度为0.2g/cm3。
⑥降雪量测量：将安放在温室外的雨量筒拿到室内，取100mL水倒入雨量筒中，使筒中的雪全部融化，测量融化后的水的体积，之后减去倒入的水的体积，便是此次降水量。雨量筒的降水量为5mm。
⑦人工补雪的选择：实验开始前选择没有人为破坏的积雪，积雪深度为35cm，长和宽分别为4m、2m。
⑧试验过程说明：9时30分左右，温室上积雪深度达4cm，利用人工模仿降雪，往温室上面扬雪，尽量使雪覆盖均匀。9时38分，棚上积雪深度达到16cm；至9时43分，棚上积雪深度达到20cm；10时02分，积雪深度达到23cm，棚上方出现2cm左右裂口，开始漏雪；至10时07分，积雪全部从温室上滑下来。
由于温室大棚的棚膜比较滑，积雪在棚上积不住，在滑下来的积雪上面铺上草帘，增大摩擦力，至10时13分，棚上积雪深度达到14cm；10时14分，棚上积雪深度达到16 cm，棚膜开始下沉；10时17分，棚上积雪深度仍为16cm；10时18分，棚上积雪深度达到23cm，棚上的裂口逐渐加大；10时25分，棚上积雪深度达到33cm，裂口达到5cm；10时27分，棚上积雪深度达到35cm，裂口达到12cm。此时温室大棚的钢筋支架没有变化。
表3.24 大棚受损时观测记录
（4）2013年11月16—21日降雪
2013年11月16日08时—21日08时，黑龙江省大部出现暴雪、局部大暴雪天气。有55个县（市）降水量在10mm以上。三江平原中部、哈尔滨大部、牡丹江部分地区、乌伊岭以及绥化市积雪深度在30～64cm，其他地区为0～30cm。与上年同期相比，中东大部偏多，1～55cm；其他地区偏少或持平。
本次降雪部分地区可达大雪量级，局部地区达到暴雪量级，降雪同时气温较高，导致积雪黏度较大，温室、大棚棚顶积雪不易滑落，且夜间持续降雪导致人工清理不及时，造成膜破、顶塌甚至整体倾倒，使内部种植作物遭受雪压和冻害。
通过此次降雪过程得出经验：①降雪对钢架结构且新式（建成并投入时间短，温室的倾斜角度较大）的温室大棚影响不大；对木架结构（老式温室大棚，建成并投入时间长，温室的倾斜角度较小，且薄膜老化）的影响较大，出现棚架塌陷、棚膜破损，甚至大棚整体倒塌现象。②从此次降水过程及大棚垮塌的情况来看，棚架塌陷的主要原因是：棚下积雪过深，有的甚至达到1～2m，使大棚两侧受力较大，致使棚架向两侧拉伸，加之棚上积雪作用，导致棚架垮塌。③温室大棚受灾严重地区降水量在29～66mm，积雪深度在29～64cm。因此可以得出，过程降雪量在29mm以上，积雪深度达29cm以上，如果棚上清雪不及时，或棚室不稳固，大棚易受灾。