趙路佳 萬(wàn)小瓊

摘要：設(shè)計(jì)了雪窖作為一種針對(duì)雪水資源的貯存系統(tǒng)，主要應(yīng)用于我國(guó)北方地區(qū)。通過(guò)對(duì)農(nóng)田地下空間加以利用，于冬季對(duì)雪水資源進(jìn)行收集、貯存，于春季耕種期將雪水資源拿來(lái)利用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雪水資源的跨時(shí)空充分利用，在一定程度上緩解地區(qū)水資源短缺的情況。

關(guān)鍵詞：雪窖;雪水資源;農(nóng)田;貯存系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TS205 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）18-0179-02

1引言

我國(guó)北方大部分地區(qū)四季分明。冬季溫度較低，降水以降雪的方式為主。根據(jù)相關(guān)資料，我國(guó)西北地區(qū)的北部、東北地區(qū)的北部和東部以及青藏高原地區(qū)東北部降雪量較大，平均年降雪量超過(guò)30mm;東北及內(nèi)蒙地區(qū)東部、新疆地區(qū)北部、青藏高原地區(qū)東部和南部邊緣、山東半島地區(qū)北部、秦嶺地區(qū)存在常年多雪帶;青藏高原地區(qū)中西部、西北地區(qū)東部、南疆地區(qū)大部、華北地區(qū)大部、秦嶺一淮河地區(qū)存在常年降雪帶;阿拉善地區(qū)、塔里木盆地地區(qū)大部、黃河下游地區(qū)、南方山地丘陵地區(qū)存在偶爾降雪帶。

北方森林地區(qū)由于樹(shù)枝遮擋、陽(yáng)光直射較少，在氣溫回升階段雪水融化較慢，植被以針葉林為主，四季常青、生長(zhǎng)旺盛，融化的雪水可以被充分利用;農(nóng)田等平原地區(qū)由于缺少遮蔽物減緩陽(yáng)光的直射。當(dāng)氣溫升高時(shí)，雪水迅速融化，但此時(shí)農(nóng)田并未開(kāi)始耕作，田中無(wú)農(nóng)作物等植被吸收、利用這部分雪水資源。

上述大部分存在雪帶的地區(qū)擁有大量農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。其中，以東北地區(qū)為例，東北地區(qū)是我國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)春季播種期常存在水資源匱乏的現(xiàn)象，導(dǎo)致其春季農(nóng)業(yè)用水資金投入較高，另一方面，其冬季降雪量較大，但由于冬季溫度并不適宜耕作，導(dǎo)致這部分雪水資源無(wú)法得到充分利用;以內(nèi)蒙等草原地區(qū)為例。其冬季降雪量較大且部分存在雪帶，但該地區(qū)春季嚴(yán)重缺水，對(duì)當(dāng)?shù)匦竽琉B(yǎng)殖、種植業(yè)等影響較大。因此設(shè)法將類似冬季存在大量降雪但春季干旱地區(qū)的冬季雪水資源進(jìn)行貯存，并將其貯存水資源應(yīng)用于春季耕種是十分必要的。

2雪窖貯存系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1雪窖設(shè)計(jì)

考慮到我國(guó)水資源總量短缺、人口總量大、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)分布廣等特點(diǎn)，結(jié)合工程學(xué)、水文學(xué)、氣象學(xué)等原理，雪窖貯存系統(tǒng)旨在利用地下空間，將農(nóng)田區(qū)域無(wú)法及時(shí)利用的雪水資源進(jìn)行貯存，作為春耕等干旱時(shí)期的水資源儲(chǔ)備，完成雪水資源的跨時(shí)空利用，以緩解小區(qū)域的缺水狀況。

雪窖貯存系統(tǒng)由雪水儲(chǔ)存單元、貯存取用通道、連通管道、控制閘門等部分構(gòu)成（圖1）。雪水儲(chǔ)存單元與貯存取用通道為本系統(tǒng)主體，作用為雪水資源儲(chǔ)存的直接作用對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)雪水資源跨時(shí)空利用的關(guān)鍵組成部分;連通管道與控制閘門為輔助裝置，其中連通管道作用于各個(gè)資源儲(chǔ)存單元間，旨在增加雪水資源的流通性，控制閥門作用于地表蓄水單元（池塘、小型水庫(kù)等傳統(tǒng)蓄水裝置）及地下雪窖貯存系統(tǒng)間，實(shí)現(xiàn)人為宏觀調(diào)控。

田埂作為農(nóng)田的重要組成部分，連續(xù)且均勻地分布在農(nóng)田間。將雪窖沿田埂修筑于其下方，可便捷貯存與取用雪水資源，同時(shí)借助田埂的連續(xù)性、廣泛分布性，構(gòu)成農(nóng)田小區(qū)域地下水資源貯存網(wǎng)絡(luò)。雪窖的具體分布及數(shù)量需根據(jù)區(qū)域地形地貌、種植模式及農(nóng)業(yè)工作者分布的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

2.2雪水資源貯存與取用的工作模式

雪窖貯存系統(tǒng)的主要工作過(guò)程可分為貯存和取用兩部分。

降雪之后，在氣候適宜的情況下雪資源會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)，以固體狀態(tài)存在于地表，其保持固態(tài)的時(shí)間在不同自然環(huán)境背景下存在差異。固態(tài)雪資源的流動(dòng)性較差，無(wú)法像雨水等液態(tài)水一樣形成地表徑流，因此在雪資源貯存的階段需要人為干預(yù)，如人工和機(jī)械設(shè)備推運(yùn)、傾倒等，將雪資源存入地下雪窖。

在春季播種等需要大量用水且干旱的時(shí)期，對(duì)雪窖中的雪水資源進(jìn)行提取，用于農(nóng)業(yè)播種、果樹(shù)灌溉、畜牧飲用等，對(duì)于干旱情況較為嚴(yán)重的地區(qū)，還可配套加入凈化系統(tǒng)，將其作為人類生活用水，實(shí)現(xiàn)對(duì)雪水資源的跨時(shí)空充分利用，從而緩解小區(qū)域內(nèi)水資源短缺的情況。

3應(yīng)用前景

除對(duì)冬季雪水資源進(jìn)行貯存外，雪窖貯存系統(tǒng)還可對(duì)夏季過(guò)剩雨水進(jìn)行收集貯存，防止洪澇災(zāi)害，蓄積雨水資源。

雨水可以通過(guò)兩種方式進(jìn)入雪窖貯存系統(tǒng)：一是通過(guò)雪窖貯存取用通道匯人雪水儲(chǔ)存單元;二是傳統(tǒng)雨水收集方式，通過(guò)地表徑流匯集至地表儲(chǔ)水單元，再通過(guò)控制閘門，經(jīng)連通管道，匯入儲(chǔ)存單元。

雪窖貯存系統(tǒng)主要應(yīng)用于我國(guó)冬季降雪量較大的北方地區(qū)，也可推廣至具有相似氣候、社會(huì)特征的其他地區(qū)?，F(xiàn)階段，我國(guó)北方地區(qū)存在較為嚴(yán)重的水資源短缺現(xiàn)象，同時(shí)，由于氣候條件、地區(qū)農(nóng)耕習(xí)慣等原因，雪資源這一重要的固態(tài)水資源長(zhǎng)期難以得到充分利用，導(dǎo)致大量冬季雪水資源浪費(fèi)，造成地區(qū)水資源時(shí)空分布不均勻的現(xiàn)象。雪窖貯存系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以使雪水資源得到跨時(shí)空充分利用，還可以節(jié)約更多的社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源，緩解因水資源短缺造成的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)壓力，促進(jìn)地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)解決自然與社會(huì)問(wèn)題，促進(jìn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然的共同發(fā)展。