冰塞成因与预测研究进展

冰凌堆积问题因危害严重、难以治理、成因复杂等原因成为我国冬季江河中极为突出的自然灾害.本文整理了近几十年来的河冰基础理论、冰情模型模拟、冰情观测方法、冰情预报方法的部分研究成果,并在此基础上探讨了冰凌研究亟待解决的技术与科学问题,初步展望了今后冰凌研究的发展趋势.     

典型长距离调水工程冬季冰凌危害调查及分析

以某长距离调水工程为研究对象,基于原形观测资料分析渠道冬季冰情发展规律和存在的冰凌问题。介绍了渠道和建筑物布置特点、不同冬季气象特点和冬季输水运行方式,分析了流冰期、封冻期、开河期的冰情现象,不同年份和空间上的冰情分布特征,总结了长距离输水渠道冰情生消演变的基本规律。基于典型冬季渠道出现的特殊冰凌灾害,列举了冰塞、泵站前池水位下降、分水口流量降低、仪器设备读数失真、渠道衬砌冻胀等冰凌影响事件,分析了气象条件、水力条件和工程布置特点对冰凌危害出现的影响。从调度、工程措施出发,在不同冰期阶段,针对不同渠道和建筑物位置,提出集防、拦、扰、捞、排一体化的冰凌防护措施,为长距离输水工程冬季冰期安全高效运行提供技术保障。     

寒冷地区河流凌情特征成因分析及防凌对策

本着除害兴利结合、防汛抗旱并举的原则,分析研究了流域干流河道的防凌问题,从全流域出发,结合国内外防治河流冰凌灾害的经验教训,提出解决干流冰凌灾害的主要措施和对策。主要介绍了流域河流冰情的基本特点、规律及应对冰凌洪水的防御措施,对干流灾害的成因、机理进行了分析,对冰凌防治的目标、原则、水库防凌调度方案进行了论述。     

关于我国河流冰情分类、名称和定义的讨论

合理地编制我国河流冰情的分类、名称、定义和图象,是发展河流冰情观测研究的一项基础工作。对此,我国早在五十年代就进行了大量工作,1955年在制定《水文测站暂行规范》时,确定了29种冰情名称、定义,同时规定了25种冰情图例。1962年编制《水文测验暂行规范》(冰凌观测)时,又进一步按冰情出现大致顺序,确定了34种冰情的名称、定义和     

冰凌输砂初探

冰凌输砂是河流泥沙运动的一部分.凡结冰河流都有冰凌输沙现象.本文是根据黑龙江省北部河流观测到的冰凌输砂资料,说明冰凌输砂的存在、形成、分类和研究冰凌输砂的意义. 北方河流每年都经历秋季结冰流凌到冻结盖面冰;春季解冰流凌到畅流两个时期,即冰期和畅流期.随着河流的地理位置和季节变化,又出现不同机理的冰情现象.伴随     

南水北调中线冬季冰情变化特征及输水能力提升策略研究

南水北调中线工程冰期输水能力受限已成为制约工程安全运行和社会效益发挥的巨大障碍。认识和辨析通水以来中线干渠冬季水温冰情演变规律及影响机理,是中线干渠冬季输水能力提升亟需解决的关键问题。本文基于2011—2023年中线干渠连续12个冬季的气象、水力、冰情等原型观测资料,分析了中线干渠水温冰情时空分布本底和特征规律,明晰了影响中线干渠冰凌生消的关键因素,针对性提出了冬季输水能力提升的相关应对策略。分析表明：通水以来冰情发生的范围和时间相比理论预想偏小、偏短,冰凌影响区为七里河倒虹吸至北拒马河暗渠段,冰塞风险区为滹沱河倒虹吸至北拒马河暗渠段,多年平均冰厚15 cm,历史极端冰塞厚2.9 m,冰凌壅水最高值0.73 m;干渠冬季水温由南向北递减,依次出现岸冰、流冰和冰盖,日均气温转负后相应的断面平均测量水温在2.5、1.0和0.25 ℃左右,且沿程水温下降速率与流量和气温呈负相关,即增大输水流量可减缓水温下降速度;影响冰凌生消的关键因素是气温、流量、太阳辐射和风速,典型年如2016年的严重冰情与1月低累计负积温、大输水流量和短时寒潮叠加有关,漕河等渡槽失温快产冰量大与风速密切相关。基于上述分析,未来可考虑结合气象、水情、冰情实时监测和智能预警预报,建立水温-水量-水力协同调控和动态调度技术体系,重点从缩短冰期输水时长、降低冰情影响范围、优化关键控制指标和挖潜渠道防冰塞性能等多方面全面提升南水北调中线工程冬季输水能力。     

郭新蕾：中国河冰水力学的研究进展及未来研究方向

正郭新蕾教授首先介绍了河冰问题的背景和需求。全球较高纬度的地区约有60%以上河流在冬季会出现冰凌过程,冰塞冰坝是北方寒冷地区江河渠库中较常出现的冰情现象,极易导致凌汛洪涝灾害。与此同时,冰凌灾害还严重威胁大型引调水工程的安全运行。河渠冰期的安全及减灾是水旱灾害防御领域和相关部门迫切需要解决的重大问题,总结凝练现有河冰水力学研究成果及当前科学研究和工程应用研究中存在的难题,对于解决上述问题具有重要指导意义。     

冬季河流冰流量测验初探

冰凌现象是冬季河流出现的特殊冰情现象,一般多出现在北方河流中,准确掌握河道冰流量总量及其变化规律,对于防治冰情灾害,并在水利水电建设、工农业生产、交通运输等方面具有重要的意义.本文通过冬季测验总结的经验,探讨适合冬季河流冰流量测验的有效方法,供各位同仁参考,并提出宝贵意见.     

山西省首次冰凌工作讨论会在河曲召开

1982年黄河河曲段发生罕见冰灾之后,山西省防汛抗旱指挥部遵照水电部的指示精神,组织地、县有关部门开展了连续三年的冰情观测、预报和防凌工作。为掌握本河段冰情,分析冰塞成因,采取有效措施,积累了大量资料,取得了初步成果。为进一步做好这项工作,山西省黄河河曲段防凌指挥部于1985年3月18日至24日,在河曲县召开了首次冰凌工作讨论会。     

黄可防凌工作50年

黄河冰凌洪水突发性强、涨势猛、持续时间长，产生的灾害有时更甚于暴雨洪水。人民治黄以来，经过５０年的努力，初步建成了黄河防凌体系。以干流水库、堤防、分凌工程组成的工程体系，是防凌体系的主体；非工程措施主要包括人民防凌队伍、冰情测报预测和防凌调度系统、分析凌区管理等，是防凌体系的重要组成部分。５０年来，对黄河冰凌运行规律、水库防凌调度及防凌决策支持系统的研究有了较大进展，为做好黄河防凌工作奠定了基础。     

关于冰凌厚度、颜色、硬度的观测

冰情的严重程度,直接关系到河防的安全,所以观测它的变化规律,对战胜凌汛起着重要作用。由于影响冰凌变化的因素很多,又缺乏必要的资料,因而目前还很难对这一问题进行全面的探讨。兹就下列三个方面提出个人在实际工作中的一些体会。     

双缆网式拦冰索布设间距研究

南水北调中线工程自丹江口水库向北京、天津方向输水,冬季南北冻融不同步将可能会导致严重冰情的出现。同时,南水北调中线工程由串联渠池组成,为降低下游渠池发生冰害的可能性,实现南水北调中线工程各渠池冰凌"自产自销",在物理模型试验的基础上,研发了双缆网式新型拦冰索。现重点在新型拦冰索拦冰效果研究的基础上,结合冰水力学相关理论,对新型拦冰索有效拦冰距离的计算方法进行探讨,并结合南水北调中线工程的特点,研究了新型拦冰索的布设间距。研究认为:拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度以及有效拦冰距离均随锚固位置与水面距离的增大而减小、随加厚冰盖糙率的增大而减小、随冰凌厚度的增加而减小;当冰凌厚度较大时,冰凌不再下潜,形成平铺冰盖,此时拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度与有效拦冰距离相等。对于南水北调中线工程总干渠典型渠段,在极端气候条件下,拦冰索的布设间距以4～6km为宜。     

泛议黑龙江省冰情预报研究的意义

介绍了黑龙江、松花江冰坝凌汛突出特点、灾害情况以及冰情发展水平,剖析了冰情研究的重要意义和技术方法,并提出了冰情预报研究的建设目标。     

黄河内蒙古河段典型凌情过程模拟

近十几年受人类活动和气候变化等影响,黄河内蒙古河段冰情出现新的特征,突发凌情频繁出现,原有的内蒙古河段冰模拟方法已不能满足当前凌情防治的需要,亟待建立能反映凌情物理特性变化规律的河段冰情动态发展数学模型。在实测资料基础上,研究了黄河内蒙古河段冰情时空变化规律,以及河道资料不完整、支流流量资料缺乏及冰桥位置的确定等问题。应用一维冰情数学模型模拟2012—2013年凌汛期黄河内蒙古河段冰情发展过程,并对水温、冰盖厚度、冰盖前沿发展和流量的模拟值和实测值进行了对比分析,模拟值和实测值吻合较好。本研究为黄河防凌提供科学依据和方法支撑,也为天然江河、人工渠道冰情全过程模拟提供了研究思路和技术手段。     

洮河上游水电站冬季水库排冰与发电方案研究——以大庄、多松多水电站为例

在我国北方,冬季河流经常出现凌汛灾害。在天然条件下,洮河冬季不封冻,冰凌危害不大,由于洮河上游水电站的建设改变了河道水流特性和水文情势,冰凌灾害频频发生。根据洮河上游大庄水电站两年来冬季水库实际运行资料,用封河不等式验算了洮河天然条件下的封河流冰疏密度,预测多松多水电站冬季冰情,分析确定了多松多水电站冬季发电的蓄水高程,提出了多松多水电站冬季排冰发电方案。对改善洮河上游水电站冬季运行条件的措施进行了分析,提出"多频次排冰,低水位运行"的单个电站冬季运行模式。青走道水电站是洮河干流上规划的第一级水电站,具有多年调节功能的水库,若能够建成发挥作用,能够改善冰情减轻洮河上游冬季冰害。     

黄河防凌工作50年

黄河冰凌洪水突发性强、涨势猛、持续时间长，产生的灾害有时更甚于暴雨洪水。人民治黄以来，经过５０年的努力，初步建成了黄河防凌体系．以干流水库、堤防、分凌工程组成的工程体系，是防凌体系的主体；非工程措施主要包括人民防凌队伍、冰情测报预报和防凌调度系统、分凌区管理等，是防凌体系的重要组成部分。５０年来，对黄河冰凌运行规律、水库防凌调度及防凌决策支持系统的研究有了较大进展，为做好黄河防凌工作奠定了基础．今后，小浪底等干流水利枢纽工程建成后，将为黄河的防凌安全提供更大的保证．     

河流水文学若干研究领域的回顾与展望

就 2 1世纪的产汇流理论、流域定量地貌、河流洪水、河流泥沙、河流热状况与冰情、河流资源利用、河流水质与河流生态环境等河流水文学主要研究领域的发展前景作了初步的展望 :要进一步揭示不同气候和下垫面条件下的产汇流规律 ,研制预测功能强的流域水文模型 ,发展和应用数字流域 ,深入揭示复杂条件下的洪水运动规律 ,提出高精度的分析计算方法 ;水流动力学与泥沙动力学相耦合的产沙计算方法将得到实际应用 ,河流输沙机理将进一步被揭示 ;继续探索河冰形成及河流冰情变化的热力学和水力学机理 ,完善冰凌数学模型 ,进一步揭示河流水流挟带污染物质的运动机理 ,完善水质模型 ,提高计算精度 ;要采用多学科综合的手段 ,深入探讨人类活动对河流生态系统的影响     

河冰水力学研究进展

近几十年来,随着经济的发展,河流冰情灾害引起的损失越来越大,因此很多专家、学者投入到河冰问题的研究,使得河冰水力学得到了很大的发展。分别从天然河道、水库、人工输水渠道等原型观测研究,新型冰情观测仪器的研发和使用,冰塞演变机理、冰盖下的流速分布和泥沙输移等实验研究,冬季河道冰情发展演变过程、冰塞的形成、冰塞溃决时的洪水波等河冰动力学数值模拟研究,以及基于神经网络技术的冰情预报等方面,综述了国内外学者在冰情研究中最新的研究进展,重点介绍了其中一些具有代表性的成果,并对目前河冰工程研究中仍未解决的问题和以后需要进行的工作进行了尝试性地分析。     

黄河宁蒙河段冰凌预报方法研究

黄河不仅源远流长而且纬度跨度大(介于32°N~42°N之间)。在特殊的地理环境作用下,加之受水流、气温和变动河床等因素的影响,黄河封开河期常会出现冰凌灾害。黄河冰凌预报是黄河水文预报的重要业务内容之一。近年来受气候变化、河道冲淤变化和人类活动等影响,黄河宁蒙河段冰凌特点发生了明显变化,对冰凌预报提出了更高要求,冰凌预报技术不断得到改进和发展。介绍了中短期气温预报模型、指标法和经验相关法预报、人工神经网络预报、水文学和热力学预报模型、冰水动力学模型等黄河主要冰凌预报模型与技术方法及其存在问题;提出在充分冰凌观测的基础上,加强河道冰凌冻融规律研究,开发具有冰凌物理机制和实际预报能力的冰水动力学模型等建议。     

基于气温特征值的三湖河口断面冰期预报模型

宁蒙河段是黄河冰凌灾害最严重的河段,三湖河口断面是黄河宁蒙河段防凌防汛的重要控制断面,也是宁蒙测区凌情的首发和频发断面。基于龙羊峡和刘家峡水库联合运用以来三湖河口断面水文、气象、冰情等资料,研究分析河道形态、动力条件等对凌情的影响,统计三湖河口水文断面冰期气温特征值,利用多元线性回归法建立了冰期预报模型。结果表明:1在目前三湖河口断面相对稳定、上游来水变化不大的情况下,气温是影响河道冰凌过程的主要因素;2冰期预报模型的预报合格率均在70%以上,封河日期预报的合格率达到82%,符合相关规范要求。