黄河河道冰层雷达波特征图谱的现场实验研究

2013年-2014年冬季,利用RIS K2型探地雷达在内蒙古头道拐水文站黄河河道断面开展冰层厚度探测试验。试验使用不同频率天线探测冰厚,并与钻孔实测冰厚对比。结果显示200 MHz频率天线可探测到冰下更深部位的状况,并能够识别出冰花层。利用雷达探测图谱中电磁波传播时间和实测冰厚得到盛冰期雷达电磁波在冰内的实际传播速度为16.3cm/ns;而融化期雷达电磁波在冰内的实际传播速度小于15.0cm/ns。雷达探测结果还显示垂直于河道断面方向的冰层厚度分布不均匀。主流区是以热力学生长的颗粒冰和柱状冰为主,最大冰厚约为60cm;而非主流区是以冰花冰为主,最大冰厚约为70cm。另外,雷达图谱也可以确定冰层裂缝的具体位置、走向。     

用气温和冰厚修正黄河冰内雷达波速的物理机理和参数化

黄河平封冰和立封冰中冰晶体间以水膜形式存在有未冻结的自由水和非自由水,其含量随冰温变化。理论上冰内雷达波速取决于冰体自身的晶体结构和组分,但冰内未冻水含量可对其产生明显的影响;冰内未冻水含量取决于冰温,冰温又受控于气温、辐射和冰厚。分析了黄河什四份子2020—2021年冬季气温和雷达探测冰厚数据,发现气温主导的未冻水含量变化是影响雷达准确探测平封冰厚度的首要因子。通过确定黄河冰-水界面热通量,并引入含有气温、辐射、风速、云量的一维冰热力学模型,结合13个钻孔实测冰厚,计算了与雷达探测冰厚时刻一致的1251个热力学模拟冰厚。在此基础上,分别获得了气温升高过程和降低过程中粒状冰、柱状冰内雷达波速受气温影响以及受气温和冰厚联合影响的统计关系。最终确定将气温和冰厚对雷达波速联合影响的统计关系作为平封冰雷达波速动态修正的参数化方案,依此将固定式雷达冰内雷达波速由常数更换为函数,从而提高了平封冰雷达冰厚探测的精度。根据黄河存在非冻结冰花和堆积碎冰块,建议开展不同类型冰厚探测研究。     

土工合成材料在黄河河道工程抢险中的应用

根据多年工程出险资料统计，在现状河道与来水条件下，河道整治工程在涨峰阶段，洪峰阶段和落峰阶段均会发生险情，更为严重的是黄河河道整治工程险情不仅易在大水时期发生，小流量，非汛期也会发生。抢险试验研究以及土工合成材料在实际抢险中的应用表明，利用土工合成材料进行防汛抢险与根石加固技术上是可行的，经济上是合理的。     

光学式平行度检定仪的研制

研制了一种光学式平行度检定仪，它适用于检定大型千分尺（３００￣１００００ｍｍ以上）等的平行度误差，实用结果表明，该仪器克服了钢球式检具的测量结果发散性大，受热传导影响大等特点，是一种较理想的平行度测量工具。     

宁蒙河段冰凌监测技术试验研究

通过现场试验研制出了黄河河道冰、水情数据与图像远程连续自动监测系统,该系统可以对河道冰层厚度、冰下水位、气温、冰温、水温等参数同时进行连续自动监测,并可获取冰凌图像,流冰速度、流凌密度等;另外,还进行了无人机航拍应急监测和雷达探测冰厚试验。根据冰层厚度传感器及其监测系统的技术特点,其可以对黄河河道的结冰及冰层消融全过程进行定点连续监测。通过选择合适的监测点,对河道冰情水情进行连续不断地监测、同时配合图像远程监测,雷达探测、无人机航拍等先进技术,可以实现对黄河冰凌形成过程的自动测报和应急监测。     

100t/h步进梁式加热炉的特点及结构分析

介绍100t／h步进梁式加热炉的主要特点并对加热炉的工艺结构进行分析。     

黄河河道整治工程险情分析

分析了黄河河道工程险情发生的原因，重点论述了丁坝附近的水流结构特性及丁坝主要险情的机理；依据历年来工程出险资料统计分析了现状河道工程险情的特点，即现状河道条件下，河道工程重大险情基本上集中在控导工程一类，从险情的时间分布上，有涨峰阶段，洪峰阶段和落峰阶段；更为严重的是黄河河道工程险情不仅易在大水时期发生，小水时、非汛期也可能发生；在1000-2000m^2／s流量下出险的频率最高，可达到33．7％。     

ADCP技术在黄河河道冰下流速监测中的应用

为提高封冻期冰下流速测验效率,在黄河头道拐河段,利用ADCP开展了黄河封冻期冰下流速野外监测试验,获取了大量的断面冰下流速有效数据。结果表明:ADCP可以完成对黄河封冻期冰下流速的监测;与走航式ADCP相比较,H-ADCP不存在上、下各50 cm的测量盲区,可以完整地采集到断面冰下垂线流速数据;在冰期人工测流非常困难的情况下,ADCP冰下测流是一种值得尝试的新方法。     

冰坝溃决条件试验研究

以黄河宁蒙段凌汛期的险工险段为原型,在国内首次建立了模拟黄河上游凌情的冰坝实体模型,并通过对冰坝实体模型的多次爆破试验,获得了破除冰坝的最佳爆破点位置与实现一次爆破使其自行溃决的炸药用量。研究结果表明,一旦形成冰坝,宜在2 h内迅速使其爆破溃决,当冰坝长度小于5倍冰坝宽度时,一般可通过一次爆破作业使其自行溃决,爆破部位为距坝头1/6坝体宽度位置,冰坝爆破所用单位体积炸药当量为65 g/m3,药包应置于冰坝底部;当冰坝长度大于5倍冰坝宽度时,可通过多次爆破作业方法使其自行溃坝。研究成果可用于指导黄河冰坝爆破作业,对防凌减灾意义重大,具体参数有待在实际破除冰坝作业中作进一步验证与修正。