2022年北京冬奧會造雪關鍵問題研究

朱志強，王 飛，王東海，劉 石，傅 博

（哈爾濱體育學院，黑龍江 哈爾濱 150008）

2022年北京冬奧會是以運動員為中心，以推動冬季奧林匹克運動發(fā)展為宗旨，向世界展現(xiàn)中國負責任大國形象的一次盛會。統(tǒng)籌規(guī)劃冬奧會所需要賽事雪資源，不但涉及為比賽全過程提供優(yōu)質場地，還關系到為運動員取得優(yōu)異成績創(chuàng)造良好條件。目前，國外研究所涉及問題較具體，如冬奧會組織者應根據(jù)冬奧會前冬季的氣候和造雪預測作出決策（Doyle，2014），對于冬奧會滑雪場館，溫暖和陽光會減少場館的積雪（Rosie et al.，2011）；冬奧會期間對降雪密度預測可以有特定方法和模型（Mil‐brandt et al.，2012；Scott et al.，2015）；冬奧會期間對各種相互矛盾的信息整合和控制，以及在困難情況下的決策都極為重要（Rosie et al.，2011）。但國內(nèi)相關研究僅涉及了雪冰物理特征，如密度、融化過程以及化學成分等（劉寶河 等，2017；王明明 等，2016；周揚 等，2017），鮮見滑雪賽事的雪道特征及造雪保障等研究。

由此，本研究考察了2022年北京冬奧會賽區(qū)雪道條件，并對黑龍江、吉林、河北、北京等地滑雪場進行了對比性調研與分析。同時，為解決賽期雪場可能會面臨的各種造雪難題，與國內(nèi)外造雪專家進行了多輪研討和相關論證。研究主要針對賽事期間相關造雪、保雪需求進行重點問題分析，并對賽區(qū)造雪水平衡系統(tǒng)形成規(guī)劃與設計，在實際調研基礎上提出冬奧會賽事雪資源保障建議。

1 2022年北京冬奧會滑雪場地基本概況

1.1 項目設置與場地分類情況

國際奧委會在2018年平昌冬奧會所設的102個比賽小項中，雪上項目61項，雪車、雪橇類滑行項目9項，兩者占比68.6%，彰顯了雪上項目在冬奧會的項目構成中占有重要地位。在2018年平昌冬殘奧會所設的80個比賽小項中，有2個冰上項目（冰橇冰球1項、輪椅冰壺1項），而雪上項目（高山滑雪30項、越野滑雪20項、冬季兩項18項、單板滑雪10項）所占比例達到了97.5%，其地位更為重要。

2022年北京冬奧會將設109個比賽小項，其中滑雪比賽分項設在北京與張家口兩個賽區(qū)。張家口崇禮賽區(qū)所設項目為單板滑雪、自由式滑雪、跳臺滑雪、越野滑雪、冬季兩項、北歐兩項，共6個分項比賽；延慶賽區(qū)所設項目為高山滑雪、雪車、雪橇，3類4個分項比賽。從類別上，2022年北京冬奧會和冬殘奧會的滑雪比賽場地可以劃分為3類：第1類，高山滑雪場地、越野滑雪場地、冬季兩項滑雪場地、單板滑雪場地，這類場地雪道長、面積大、造雪需求量多；第2類，自由式滑雪空中技巧、單板U型場地、自由式滑雪雪上技巧場地，該類場地用雪需要整型，技術標準高，但雪量使用不多；第3類，跳臺滑雪場、雪車及雪橇場地，該類場地需要依靠設備技術，或需要建筑材料整型，如上方鋪設冰面或冰狀雪的場地等。實際上，與前幾屆冬奧會相比，2022年北京冬奧會和冬殘奧會的滑雪場地規(guī)劃建設所面臨的問題有所不同，特別是與各比賽場地的自然條件和地理位置差異性較大，再加上前期建設基礎不同，使得造雪等工作相對復雜。

1.2 場地優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

場地優(yōu)勢上，2022年北京冬奧會和冬殘奧會雪上項目所在區(qū)域適合開展滑雪運動，并且滑雪周期長，雪質較好，大部分雪上項目所在賽區(qū)的小氣候有利于造雪。其中，北京延慶高山雪場為新建場地，延慶小海坨山山脈海拔2 000 m以上，落差較大，山形地勢有利，能夠設計出符合賽事需求的高山滑雪賽道。此外，高山雪場臨近水庫，具備造雪水源條件。張家口賽區(qū)的雪上項目主要集中在已建的云頂樂園和新建的古楊樹兩個區(qū)域。由于張家口賽區(qū)已建設運營了6家大型滑雪場，因此滑雪場建設的地域優(yōu)勢突出，造雪氣象條件合適。特別是在云頂樂園所建設的單板滑雪和自由式滑雪場地，基礎條件較好，前期場地建設經(jīng)驗和造雪經(jīng)驗豐富，易于進行冬奧會相應滑雪項目的比賽。張家口古楊樹賽區(qū)將建設北歐中心，其地勢起伏，適合進行越野滑雪與北歐滑雪比賽。整體上，2022年北京冬奧會與冬殘奧會的滑雪場地具有山形地勢優(yōu)勢，部分場地能夠借鑒前期相關雪場的建設和造雪經(jīng)驗，新建雪場區(qū)域條件適合，水源條件具備。

2022年北京冬奧會和冬殘奧會雪上項目場地還應預先明確其所存在的挑戰(zhàn)。2022年北京冬奧會及冬殘奧會將從2月4日持續(xù)到3月14日，根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)，這一期間可能存在溫度高、風速大等不利氣象條件。而冬奧會滑雪比賽場地因所需雪質、雪量特殊，僅依靠自然降雪將無法滿足賽事要求，為保障賽事順利舉辦，各滑雪場地必須進行人工造雪。因此，一方面，溫度提升條件下，特別是冬殘奧會期間，會對滑雪賽道的雪質條件提出更高要求，相應前期造雪、后期保雪會形成挑戰(zhàn)；另一方面，小海坨高山雪道因海拔較高，造雪的水資源運輸及所面臨的風向條件也會對場地造雪形成挑戰(zhàn)。由此，進行統(tǒng)籌規(guī)劃，在比賽場地合理鋪設造雪設施、提前造雪、保雪和賽時補雪等都非常關鍵。綜上，為了有效降低賽事期間風險，應對不利因素的挑戰(zhàn)，保障賽事順利舉辦，對賽事雪資源的保障問題應積極應對。

2 相關調研結果

從2016年末，通過實地調研，針對2016—2017雪季、2017—2018雪季分別收集整理并比較分析了黑龍江、吉林、北京和張家口地區(qū)12家雪場的數(shù)據(jù)，同時全面考察了賽區(qū)雪道建設條件，重點對賽區(qū)雪場雪情、水資源情況、造雪設施、人員配置等內(nèi)容進行調研。在此基礎上，還通過對比性區(qū)域調研對雪場泵站、水資源進行了詳細勘察，獲取了雪道造雪面積、水資源儲備、泵站能力、造雪設備及造雪時數(shù)、造雪天數(shù)、造雪厚度和雪期結束時間等重要數(shù)據(jù)。

2.1 區(qū)域性造雪能力存在的共性問題

在對比性區(qū)域調研中，發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域在造雪設備、設施及造雪涉及的水循環(huán)系統(tǒng)設計上存在一定共性問題。

1）絕大部分雪場由于存在水庫容量過小或水源補充不足（因補水系統(tǒng)能力不足或水源問題，水庫容量充分但水庫內(nèi)存水過少）導致暫停造雪等待補水問題。調研的12家滑雪場中8家滑雪場存在水庫總容量低于造雪耗水量問題，北京和張家口地區(qū)尤為突出（6家滑雪場水庫總容量均低于造雪耗水量）（表1）。

表1 對比性區(qū)域滑雪場水庫總容量與造雪耗水量比較Table 1 Comparisons of Total Capacity and Snowmaking Water Consumption of Regional Ski Resort Reservoirs 萬m3

2）沒有備用電源，雪場受到因停電導致造雪暫停問題的困擾。在所調研的12家滑雪場中，僅哈爾濱亞布力滑雪場、帽兒山滑雪場及吉林北大壺滑雪場有備用電源，其他9家滑雪場均沒有備用電源，極易出現(xiàn)因停電導致造雪暫停問題。

3）泵站能力不足，導致造雪機使用效率降低。調研的12家滑雪場在主水泵全部工作（包括備用主水泵），不計設備效率、管線損耗等因素的情況下，主水泵全負荷工作達到造雪總耗水量至少需要200 h以上，最多達到1 000 h以上（表2），若考慮其他影響因素，相關雪場造雪時數(shù)甚至會翻倍。同時，由于泵站能力不足，使得造雪機難以獲得充足水量，進而造成造雪機使用率降低。

表2 對比性區(qū)域滑雪場達到造雪耗水量造雪時數(shù)Table 2 List of Snow-making Hours to Achieve Snow-making Water Consumption in Contrastive Regional Skiing Grounds

4）造雪機配置不合理，影響造雪能力和進度，在所調研的12家滑雪場中，造雪機配置不合理，如在風速較大的山頂區(qū)域采用射程更遠的塔式造雪機會影響造雪效果、造雪能力和造雪進度。

5）融雪后水回收率較低，水資源浪費嚴重。所調研的12家滑雪場中僅北京石京龍滑雪場有截水設施，但儲水池僅為2 000 m3，其他滑雪場均沒有雪融化后水的回收裝置或系統(tǒng)，造成了水資源嚴重浪費。

6）造雪等進口設備配件采購周期過長，影響設備維護、維修、使用。所調研的12家滑雪場中，所采用的水泵、造雪機、纜車、壓雪車等設備一半以上為進口設備，相關配件采購周期嚴重影響了其維護、維修和使用。

此外，調查還顯示，古楊樹賽區(qū)作為冬季兩項、越野、跳臺的比賽場地，地處1 600 m高海拔地區(qū)，植被與水資源相對短缺，需要對其所處環(huán)境的植被、水系統(tǒng)等進行改造。

2.2 區(qū)域性造雪環(huán)境差異對造雪效果的影響

由于不同雪場所處地理位置與氣候環(huán)境有所區(qū)別，因此造雪過程中涉及的氣溫、風向及濕度等直接性環(huán)境因素會影響各區(qū)域的造雪效果，即使是在同樣的造雪設備和造雪供水系統(tǒng)保障下，不同區(qū)域的最終造雪效果也會不同。造雪過程中，溫度、濕度和風力的影響最為關鍵。一方面，造雪溫度的特定限制使合適的氣溫成為主要影響因素，而風力及風向會決定造雪的散落方向，濕度則會影響造雪的最終質量。因此，通過不同區(qū)域的調研對比發(fā)現(xiàn)，造雪最終結果受地理及氣候環(huán)境因素影響較大。另一方面，造雪過程中，雪道與陽光的直射角度也有密切關系，即造雪后的積雪停留時間會因雪道的方向不同而不同，最終的保雪效果也會有所差異。由此，不同區(qū)域的雪場都在探索與具體造雪氣候條件及所擁有的造雪設備相結合的設計合理的造雪方案。

另外，即使是同一區(qū)域，不同時間、不同氣候條件下也會產(chǎn)生不同的造雪效果，特別是極端氣候條件下，同一區(qū)域的造雪效果會有顯著差別。調研中發(fā)現(xiàn)，河北區(qū)域各雪場所處地理位置普遍風速較大，因此造雪中針對風速對造雪效果的影響需要額外關注，包括及時調整造雪機位置，以保障不同氣候條件的造雪效果。而延慶區(qū)域一些雪場由于融雪后水流失嚴重，因此還需針對性形成融雪的水回收措施，以保障下個雪季造雪對用水的循環(huán)性利用。

3 賽區(qū)雪道量化標準與技術方案設計

3.1 雪質雪量分析

對于同區(qū)域雪道，平均造雪厚度與滑雪結束時間呈正相關，根據(jù)前期相關調研得出不同雪場雪道平均造雪厚度和雪道結束時間（表3）。

表3 各調研區(qū)域雪場平均造雪厚度與營業(yè)結束時間Table 3 Average Snow-making Thickness and End-of-business Time of Snow Resorts in Different Regions

1）延慶高山賽道以1 m的造雪厚度作為基礎造雪量，主要是因為八達嶺滑雪場與石京龍滑雪場往年平均累計造雪厚度約為1 m，營業(yè)結束時間同為3月初，為保障延慶賽區(qū)比賽效果，初步判斷高山賽道造雪厚度應累計達到1.35 m以上，通過實地調研結合2020年高山雪道現(xiàn)有融雪情況后，建議高山賽道厚度可增至約1.50 m，以克服氣溫上升形成的融雪損失（圖1）。

圖1 延慶高山賽道融雪損失Figure 1.Pictures of Snow-melt Loss in Yanqing Alpine Track

2）張家口崇禮賽區(qū)冬季兩項、越野滑雪、跳臺滑雪和北歐兩項場地為新建場地，因賽道用雪厚度少于高山雪道厚度，在結合比賽項目特點的基礎上，該賽區(qū)平均造雪厚度累計應達到1 m以上即可；3）對于崇禮云頂樂園，往年平均累計造雪厚度為1 m，因該場地具備一定比賽滑雪經(jīng)驗，因此為保證比賽效果，建議該賽區(qū)造雪厚度達到1.25 m以上即可。

根據(jù)場地調研所得賽道數(shù)據(jù)，結合賽道設置、造雪過程及造雪密度等專家訪談結果，通過計算，對各賽區(qū)具體雪質雪量分析如下。

1）延慶賽區(qū)高山雪場雪道及熱身與連接雪道主要包括6條，分別為：速降雪道、超級大回轉雪道、回轉雪道、大回轉雪道、連接雪道和熱身雪道，結合賽道適宜寬度，可以形成雪道造雪主區(qū)域面積和延展區(qū)域面積的統(tǒng)計（表4）。

表4 延慶高山賽區(qū)雪場雪道造雪面積Table 4 Statistics of Snow-making Area in Alpine Snowfield of Yanqing Competition Area

當雪道長度為9 814 m，在雪道造雪厚度大于1.50 m，延展區(qū)域平均厚度大于0.6 m時（造雪密度依據(jù)國際單項聯(lián)合會對賽道鋪設的要求進行調整），考慮賽道基底層雪質和賽道表面雪質有所差別等因素，得到高山雪場雪道造雪量（表5）。

2）崇禮冬季兩項、越野、跳臺、北歐兩項場地的雪質雪量。調研得出，該區(qū)域雪道主要包括冬季兩項場地、越野場地、跳臺場地，雪道總長度22.2萬m。通過計算，雪道基本造雪量約為7.55萬m3，基本造雪用水量約為3.4萬m3，延展區(qū)域面積約為13.58萬m3（表6）。

表5 延慶高山賽區(qū)雪場雪道造雪量Table 5 Snow-making Statistics of Alpine Snowfield in Yanqing Competition Area

表6 崇禮冬季兩項、越野、跳臺、北歐兩項場地造雪面積Table 6 Statistical Snow-making Area of Chongli Biathlon，Cross Country Skiing，Ski Jumping and Nordic Combined

該賽區(qū)雪場雪道的造雪厚度應依據(jù)國際單項聯(lián)合會對賽道鋪設要求進行調整（表7）。

表7 崇禮冬季兩項、越野、跳臺、北歐兩項場地造雪量Table 7 Statistical of Snow Production in Chongli Biathlon，Cross Country Skiing，Ski Jumping and Nordic Combined

3）調研得出，崇禮云頂賽區(qū)雪道總面積約73.16萬m2；延展區(qū)域總面積約7.31萬m2（表8）。相對而言，云頂賽區(qū)雪場雪道的造雪面積較大。

表8 崇禮賽區(qū)云頂滑雪場雪道造雪面積Table 8 Statistics of Snowmaking Area of Yunding Ski Resort in Chongli Competition Area

崇禮云頂賽區(qū)的造雪量和用水量主要應依據(jù)國際單項聯(lián)合會對賽道鋪設的要求進行調整。但需要注意的是，云頂賽道位于陽坡，歷年造雪厚度達1 m，雪期在3月中旬結束，考慮冬奧會對雪質的特殊要求，并為保障冬殘奧會需要，估算得到雪道造雪量（表9）。

3.2 相關技術方案設計

冬奧會與冬殘奧會期間，雪務保障主要應對的氣象風險集中在自然降雪不足、高溫、降雨、大風、沙塵等情況。極端天氣的出現(xiàn)對造雪、保雪、運雪和囤雪等技術環(huán)節(jié)提出了更高要求，為保障賽事期間用雪需求，必須針對可能出現(xiàn)的氣象風險作出可操作技術預案，為賽事用雪安全提供必要支持。根據(jù)造雪流程、保雪原理及實地調研中不同雪場的實地操作經(jīng)驗，結合專家建議可以針對雪務保障技術形成相應方案（表10）。

表9 崇禮賽區(qū)云頂滑雪場雪道造雪量Table 9 Snow-making Capacity of Yunding Skiing Ground in Chongli Competition Area

表10 雪務保障相關技術方案及具體應用Table 10 Snow Safeguard Related Technologies and Their Specific Application

4 2022年北京冬奧會造雪水系統(tǒng)保障

4.1 水資源保障與區(qū)域水平衡保障

造雪水系統(tǒng)保障的前提是形成區(qū)域水系統(tǒng)平衡，目前很多雪場的區(qū)域水資源面臨用水緊張的嚴峻考驗，由于全球變暖的影響，人工造雪系統(tǒng)已成為滑雪場正常運營的必要條件，也是提升雪道品質的重要保證。但人工造雪用水量大，如何保證水源的可靠性，以及采用了何種節(jié)水措施來減少用水量，實現(xiàn)用水高效和生態(tài)良好，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，成為滑雪場區(qū)域水系統(tǒng)平衡研究的重點。實際上，水平衡無論對水源保障、水域治理，還是對地表土壤的影響都非常重要（潘興瑤 等，2008；沈百鑫 等，2016），而區(qū)域水平衡是質量守恒原理在水文學上的應用，指地球上任一區(qū)域或水體在一定時段內(nèi)，輸入水量與輸出水量之差等于該區(qū)域水體的蓄水變量。實際上，區(qū)域水平衡研究對雪場的建設具有重要意義：一方面，區(qū)域水平衡可以從環(huán)境上降低資源負荷，提高用水安全和用水保證率，如把雨雪、生活污水收集起來用在最需要的地方；另一方面，區(qū)域水平衡能夠在經(jīng)濟上降低運營成本等。

4.1.1 延慶高山滑雪場地

根據(jù)調研與專家研討，延慶賽區(qū)應形成三級水資源保障系統(tǒng)（圖2）。其中，一級必備蓄水池：建造6～9個蓄水池，總容量約達20～30萬m3；二級儲備蓄水池：建造2個蓄水池，每個25～35萬m3左右；三級備用水庫：形成白河堡水庫、佛峪口水庫作為賽事的保障性水庫，以滿足賽事區(qū)域各種用水需求。此外，在崇禮賽區(qū)冬季兩項、越野、跳臺和北歐兩項場地的3個區(qū)域內(nèi)，分別設置3個約12萬m3的蓄水池，相互聯(lián)通形成供水保障網(wǎng)絡；但還需要形成對3個蓄水池的補水保障，如區(qū)域內(nèi)補充水源，包括來自地表徑流量約30 m3/h的自然溪流、供水保障管線鋪 設或由太舞滑雪場管網(wǎng)末端引入供水管線等。

圖2 三級供水系統(tǒng)Figure 2.Water Supply SystemⅢ

水循環(huán)設計非常重要，涉及徑流、水資源配置及地下水涵養(yǎng)等（陳慶秋等，2004；孫波揚等，2013；孫素艷等，2006）。具體應用中，該系統(tǒng)應由區(qū)域的水源、供水、用水和排水四大要素組成（圖3）。這四大要素的相互聯(lián)合構成了雪場區(qū)域水資源開發(fā)利用和保護的一個循環(huán)系統(tǒng)，每個要素都對循環(huán)系統(tǒng)起著一定的促進或制約作用。

圖3 區(qū)域水平衡系統(tǒng)Figure 3.Regional Water Balance

其中，區(qū)域水源是區(qū)域水系統(tǒng)的基礎要素，雪場的區(qū)域水源主要為降雨、地表水、地下水和循環(huán)水。區(qū)域供水是區(qū)域水系統(tǒng)的開發(fā)或生產(chǎn)要素，它是在水源和用水要素之間架起的一座“橋梁”，雪場主要從周邊區(qū)域水庫抽水。區(qū)域用水是區(qū)域水系統(tǒng)的消費要素，雪場的區(qū)域用水主要分為造雪用水和生活用水等部分。區(qū)域排水是區(qū)域水系統(tǒng)中最敏感的要素，具有良性和非良性兩方面，雪場需要形成良性的排水，即經(jīng)凈化處理后排放，該過程可增加水源的補給量，以避免不良排水污染水源、水質。

另一層面，針對延慶高山雪場的內(nèi)部水循環(huán)，需要依據(jù)造雪用水量的大小，設備數(shù)量、位置等因素建造適合的蓄水池，并通過在春夏秋季儲備足夠水量以保障冬季滑雪場造雪用水。事實上，這種內(nèi)部水循環(huán)的設計可以節(jié)約大量水庫水資源。對于延慶高山雪場蓄水來源，可以通過春季雪道融雪和雨季降水收集，即經(jīng)過山體、溝渠的地表水匯集、積累、沉淀后，保證水質達到造雪要求。如果延慶高山雪場水土保持條件較好，在每年的溫暖季節(jié)河床表面均有溪流，也可設計引流至此；對于另一部分生活用水，經(jīng)過污水處理系統(tǒng)，可以終水回用，進一步補充水源（圖4）。

4.1.2 其他賽區(qū)滑雪場地

崇禮冬季兩項、越野滑雪、跳臺滑雪和北歐兩項場地內(nèi)部水循環(huán)需要建立3個約12萬m3的蓄水池，形成初期造雪用水保障，主要可以通過太舞滑雪場方向引來的供水管線形成賽事初期供水來源。另外，還需要在春夏秋季及賽后對雪道融雪和雨季降水進行收集，特別是收集徑流量約為30 m3/h的自然溪流，以進一步補充水源，從而形成區(qū)域內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)。

圖4 區(qū)域內(nèi)部水循環(huán)Figure 4.Internal Water Cycle Map of Area

4.2 多模式網(wǎng)絡化造雪水系統(tǒng)保障

多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)是根據(jù)場地線路布局以及海拔與氣象的具體差異，對場地整體進行劃分從而形成不同區(qū)域和多個相互獨立的造雪子系統(tǒng)。概括而言，多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)可以適應不同海拔、溫度和濕度的變化，能夠提高造雪系統(tǒng)的運行能力和效率，滿足不同項目滑雪場地的造雪需求。多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)具有突出的功能：1）多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)單獨運行與聯(lián)合運行相融合；2）泵站造雪供水與區(qū)間調水相結合；3）各造雪子系統(tǒng)能夠適應不同造雪條件。

4.2.1 延慶高山滑雪場地

1）構建延慶高山雪場多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)的線路分類。該系統(tǒng)線路分類是根據(jù)延慶高山賽區(qū)具體比賽項目所設計，主要包括5個主線路：第1類，大回轉和超級大回轉線路；第2類，回轉線路；第3類，大回轉線路；第4類，熱身線路；第5類，連接線路。在此基礎上應形成延慶高山雪場多模式網(wǎng)絡造雪“7+9系統(tǒng)”，即根據(jù)各線路比賽需求，設計包括7個造雪系統(tǒng)泵站，9個儲水池，總容量約為75萬m3，并包含相應的造雪管線與供水管線的造雪系統(tǒng)（圖5）。

圖5 多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)Figure 5.Multimodal Network Snowmaking System

2）多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)還需包括冷卻系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)。其中，冷卻系統(tǒng)是為提高造雪效率，使造雪用水水溫降低到適宜范圍而采取的人工干預系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)主要包括風冷式冷卻塔和冷凝劑式水冷卻設備，需要根據(jù)多模式網(wǎng)絡造雪系統(tǒng)的具體設計要求進行選擇。過濾系統(tǒng)主要可以通過兩級過濾完成，具體包括初級過濾和終極過濾。初級過濾主要控制進入蓄水池的造雪用水，以保證初級用水的潔凈度；當造雪用水從蓄水池進入泵站時，進行終極過濾以精確達到造雪用水的潔凈標準。

4.2.2 其他賽區(qū)滑雪場地

其他賽區(qū)中，崇禮賽區(qū)越野滑雪和冬季兩項場地可以根據(jù)需要采用場地散點式或沿雪道線鋪設管線的系統(tǒng)布局，以保障對全部線路進行人工造雪；跳臺場地可以采用單線式管線布局。同樣，該賽區(qū)場地的造雪系統(tǒng)也需包括冷卻系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)，以保障造雪用水的標準并提高造雪效率。

而對于云頂賽區(qū)，該賽區(qū)造雪量已形成全線路管線布局網(wǎng)絡，泵站目前為“七用一備”，總功率（220×7）kw，揚程536 m，流量（85×7）m3/h，泵站總效率65%，造雪供水能力為386.75 m3/h；現(xiàn)有蓄水池3個，蓄水池總容量約為13.8萬m3，造雪時數(shù)約為1 116 h。因此，根據(jù)造雪時數(shù)可以得出造雪期為3個月以上，為滿足賽事需求，建議該賽區(qū)應提高1倍以上的造雪能力。

4.3 特殊項目水系統(tǒng)保障

冬奧會雪車、雪橇項目需在人工制冷冰面場地進行，場地制冰體系的構建是雪車、鋼架雪車、雪橇比賽的前提和基礎。各雪車雪橇場地的長度、彎道數(shù)量、彎道形狀不盡相同，就奧地利因斯布魯克的場地而言，線路全長1 270 m，制冷管線總長度80 km，制冷面積5 500 m2（圖6）。

圖6 因斯布魯克雪車、雪橇場地Figure 6.Bobsleigh，Luge Track of Insbrooke

調研表明，一般情況下，雪車、鋼架雪車、雪橇賽道為1 200～1 500 m，男子1 000～1 400 m，女子800～1 200 m，上坡長度約占冰道總長度的12%，整個賽道起點-終點高度差為100～150 m，滑道兩側的護墻均需澆冰。此外，全程約設13～16個彎道，道寬1.30～1.50 m，平均坡度4°～11°。比賽中，選手在賽道上時速可高達155 km/h，因此賽道用混凝土或木材建造，兩側設護墻。護墻的內(nèi)側高1.40 m（滑道的護墻最少不得低于0.50 m），外側高2.00～7.00 m（以單項協(xié)會最新調整規(guī)則為準）。此外，通過對奧地利、德國、北美地區(qū)的場地實地調查，得出雪車場地（圖7，圖8）、鋼架雪車場地（圖9）和雪橇場地建設的水系統(tǒng)參照內(nèi)容（表11）。

圖7 雪車場地1Figure 7.Bobsleigh Track 1

具體保障設計：1）雪車、鋼架雪車、雪橇場地滑道及兩側護墻均需澆冰，因此要鋪設100 km以上的制冷管線，可以保證在30℃制冰；2）建議單項組織協(xié)會聯(lián)系并引進技術支持或派出專門人員學習受國際雪車、雪橇聯(lián)合會承認可用于訓練競賽賽道的相關技術；3）雪車、鋼架雪車、雪橇場地應建容量1萬m3蓄水池，保障場地制冰用水需求。

圖8 雪車場地2Figure 8.Bobsleigh Track 2

圖9 鋼架雪車場地Figure 9.Skeleton Track

表11 雪車、鋼架雪車和雪橇場地水系統(tǒng)建設參考Table 11 Water System Construction References for Bobsleigh and Skeleton Track

5 高海拔造雪與高溫氣象條件下雪道保障

5.1 高海拔造雪保障

高海拔造雪是冬奧會及冬殘奧會期間延慶賽區(qū)造雪保障的重要組成。高海拔造雪是在不同海拔地區(qū)，根據(jù)造雪“窗口期”并及時進行造雪，以最大化保障賽事需求的一種特殊造雪方式。高海拔造雪的核心是把造雪“窗口期”與海拔高度相連接，并針對賽區(qū)海拔跨度逐漸由高向低過渡性造雪。由于高山滑雪項目具有明顯梯度特點（表12），因此，針對賽區(qū)具體海拔梯度，在造雪“窗口期”選取高海拔區(qū)域優(yōu)先造雪，然后梯度性下降，逐漸向低海拔地區(qū)進行過渡性造雪。

5.1.1 高海拔造雪方式

高海拔造雪可以選擇3種方式：1）山頂區(qū)域造雪，山頂區(qū)域海拔較高并且最先進入造雪“窗口期”，當溫度達到適宜造雪溫度時，首先選擇此處進行造雪；為保障在此區(qū)域造雪，還需要形成匹配的泵站、管線、蓄水池和造雪設備構成的網(wǎng)絡系統(tǒng)；造雪量分配上，雪道上中段部分用雪由該區(qū)域造雪系統(tǒng)實現(xiàn)，既利于在造雪最適合的時間及時造雪，也有利于完成競賽用雪的儲備，從而達到盡早、多量儲雪的要求。2）梯度造雪，利用賽區(qū)海拔落差，選取合適的造雪梯度點造雪；一般情況下，海拔每升高1 000 m，溫度降低6℃，因此，根據(jù)不同梯度點的溫度選擇造雪的合適時間并準備隨時啟動造雪。3）造雪子系統(tǒng)分配主要應發(fā)揮多模式網(wǎng)絡化造雪的優(yōu)勢，突出該網(wǎng)絡中各子系統(tǒng)在不同海拔梯度的造雪能力，為海拔低的地區(qū)做適當用雪儲備；其中，7個泵站需分別位于不同的海拔高度，以控制不同海拔的區(qū)域造雪并實現(xiàn)區(qū)域造雪效率最大化。

表12 高山滑雪比賽場地Table 12 List of Alpine Skiing Places m

5.1.2 高海拔囤雪

高海拔囤雪是高山滑雪賽道保障的另一種有效方式。1）山頂和賽道旁囤雪，高海拔造雪需在山頂和賽道旁邊選擇合適區(qū)域隨造隨囤。2）陰坡囤雪，選取非陽光照射區(qū)域進行囤雪，以避免雪與陽光直接進行熱量交換；也可以在指定位置囤雪，但要考慮囤雪的具體運輸條件和場地適宜情況，可以通過專項調查與論證形成囤雪及運雪的方案。

5.1.3 高海拔運雪

高海拔運雪可以及時對賽道用雪進行補充，主要可以選擇機械運雪。實際上，通過機械設備能夠提高運雪效率，如使用壓雪車、揚雪機、螺旋輸送機（鉸龍）、運輸管道和傳送帶等機械設備來提高單位時間運雪能力。但是，特定情況下仍需要人工運雪，主要是由于高海拔地區(qū)容易受山形地貌限制，個別情況機械運雪難以進行，因此需要采取人工運雪。但是，人工運雪必須提前形成人力資源儲備并對具體運輸區(qū)域及運雪量形成規(guī)劃和設計。

5.2 高溫氣象條件下雪道保障

高溫氣象條件下，為使雪道仍然能夠滿足舉辦賽事的要求，每年在冬殘奧相應期間（2月4日—3月14日）應于延慶、崇禮賽區(qū)（包括石京龍和云頂滑雪場）等區(qū)域，對賽事各時間節(jié)點的雪情，如降雪厚度、濕度、融雪情況及風向等氣象情況進行實地觀測，并形成視頻、圖片等數(shù)據(jù)記錄。此外，冬殘奧會期間會涉及景觀區(qū)域用雪，具體用雪量可以根據(jù)組委會規(guī)劃計算，核心目標是確保溫度升高但景觀雪依然存在。對于冬殘奧會所涉及的滑降賽道、緩沖區(qū)、停止區(qū)和連接區(qū)等區(qū)域，則可以采用旱雪相關技術應對溫度突發(fā)性升高。

6 結論

1）2022年北京冬奧會滑雪場地因所屬延慶和張家口兩個不同區(qū)域，自然條件與地理位置不同，相應場地的造雪條件與要求也不同。場地整體上具有滑雪周期長，自然降雪雪質較好的優(yōu)勢，但也存在場地類型復雜、可能應對溫度高、風速大等不利氣象條件的挑戰(zhàn)。

2）通過對比性區(qū)域調研發(fā)現(xiàn)，雪場建設中水源補充、水庫容量、造雪機配置、泵站能力、融雪后水回收等是重要影響因素，在2022年北京冬奧會滑雪場地建設中應加以重視；根據(jù)調研數(shù)據(jù)可以確定累計造雪厚度1 m作為滑雪賽道的基礎造雪量，并根據(jù)不同賽道和需求進行調整；還可以根據(jù)賽道長度等指標綜合計算得出賽道造雪量和用水量。

3）造雪保雪過程中需要考慮到極端天氣情況，可以根據(jù)不同氣候情況采取覆蓋、排水、截水、噴淋、刮除雪道表層或靈活應用旱雪技術，采用特殊制冷保雪技術等手段形成應對方案，保障雪道符合競賽要求。

4）造雪過程復雜，最關鍵的保障是造雪水系統(tǒng)設計，而前提應實現(xiàn)賽區(qū)區(qū)域內(nèi)水平衡；不同場地區(qū)域水平衡設計會不同，主要區(qū)別在于海拔高度、造雪用水量及水源來源等，共性是應充分利用地表徑流、雨雪回收等區(qū)域內(nèi)水源進行補充。

5）多模式網(wǎng)絡化造雪系統(tǒng)可以保證不同海拔和氣象條件下，不同區(qū)域競賽項目的造雪需求，但需要為其配備冷卻系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)；延慶賽區(qū)冬奧會期間可以針對賽區(qū)競賽的線路差異，在造雪適宜時間選擇高海拔區(qū)域先行造雪，然后梯度性下降，逐漸向低海拔地區(qū)過渡性造雪。

6）囤雪是造雪后保障雪量的關鍵措施，應按照相應時間結點盡早進行，可以使用“點式”囤雪、山頂區(qū)域囤雪和雪道延展區(qū)域囤雪等多種方式進行；也可以進行囤雪實驗，以對囤雪的經(jīng)濟性和可操作性進行評估；景觀區(qū)域用雪量需要根據(jù)組委會規(guī)劃計算得出。