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河流冰情,河水因熱量變化所產生的結冰、封凍和解凍現象,這種現象常導致建築物和護坡的破壞,冰塞和冰壩常釀成嚴重水災。

1 河流冰情 -河流冰情

 

2 河流冰情 -正文

  河水因熱量變化所產生的結冰、封凍和解凍現象。當河水溫度降至0°C並略呈過冷卻時,河水表面和水內迅即出現冰象,經過淌凌,達到全河封凍。春季當太陽輻射增強,氣溫高於0°C時,河冰迅速融化,經過淌凌,直至全河解凍,冰情終止。自古人們就取河冰消暑和儲存食品,利用河冰作為渡橋,方便交通。河冰也給人類帶來危害。河道封凍,航運中斷;河道冰花含量增多,會堵塞水庫引水口攔污柵;冰層的膨脹常導致建築物和護坡的破壞;冰塞和冰壩常釀成嚴重水災。
  結冰過程  當氣溫下降到0°C以下,水面蒸發的水分子凍成冰晶,落回水面,水中出現凝結核,產生水面或水中冰晶。河流凍結過程包括薄冰、岸冰、水內冰的形成和流冰等過程。薄冰:河水溫度冷卻至 0°C時,水面形成冰晶。初成的冰晶體被釋放的潛熱融化,河水紊動使凍結放出的熱量(結冰熱)逸出河面,河水出現過冷卻狀態,水面又產生冰晶體。繼續過冷卻,至零下百分之幾度時,較多的冰晶體聚集在一起,形成鬆散易碎的薄冰。岸冰:或稱冰凇,河岸因岩土失熱較快,岸邊河水流速較低,冰晶體生成較早。初生岸冰呈薄而透明的冰層,固定在岸邊,如河水冷卻較快,厚度和寬度迅速增長。河中冰花因水流和風的作用,在岸邊聚集,凍結成沿岸冰帶,稱沖積岸冰。水內冰:發生岸冰的同時,如流速降低,河水內存在低於零度的過冷卻水,便在過冷卻水的任何部位產生冰晶體,結成多孔而不透明的海綿狀冰團,稱為水內冰,或稱深冰。在河底附著的稱為底冰或錨冰。懸浮狀態的冰屑,稱為冰花。水內冰的數量由水面向河底遞減。中國東北和西北的一些河流,由於坡陡流急,含沙少,冬季氣溫低,河水處於過冷卻狀態,只在河底礫石間流速最低,故最先結成底冰。底冰增大露出水面的稱冰礁。流冰(又稱流凌):水內冰的體積不斷增大,浮至水面,與河面冰晶等順流而下稱流冰,或秋季淌凌。(見彩圖)

  

  封凍過程  河流封凍經歷冰蓋形成與冰蓋增厚兩個階段。當流冰冰質較硬,呈圓盤狀,而且寬度大於整個水面寬約70%時,在排泄不暢的狹窄段、陡彎和淺灘等處,凌塊受阻,互相凍結,逆流而上,形成冰蓋,出現封凍。封凍冰面較平整的稱平封,若凌塊受水流或風力作用呈傾斜疊置的稱立封。封凍初期,有些仍敞露的自由水面稱清溝(見圖)。清溝與冷空氣接觸,不斷產生過冷卻水和冰晶體,成為下游冰花的來源。當封凍冰層下有足夠數量的冰花時,河道被冰花和細碎冰阻塞,稱冰塞。在一定條件下,可形成長距離的冰塞段,影響水流排泄,使上游水位上漲。冰蓋主要是在冰下增厚,也可以從冰面增厚。冰厚增長一般與負累積氣溫值有較好的線性關係。在中、小河流上,冰蓋增厚直至河底,稱連底凍。
  解凍過程  在氣溫回升至 0°C以後,河冰迅速融化。冰面如有極薄的一層塵土,會加速冰的融化。河岸土壤吸熱較冰層多,沿岸冰層首先消融,出現自由水面,稱脫岸。如果上游來水溫度較高,會加速冰蓋下部融化,由於水流或大風作用,產生冰層滑動,甚至斷裂。碎冰順流而下稱春季淌凌。河流解凍期間,如氣溫升高很快,或上游來水突然增加,可使河冰突然破裂,迅速解凍,此稱武開河解凍形勢。如上游適時運用水工建築物,控制下泄流量,分段解凍,冰凌暢流而下,此稱文開河解凍形勢。流冰有時在河段堆積卡塞,形成冰壩。冰壩多發生在自南向北的河段上,如黃河山東、內蒙河段,松花江依蘭河段等。冰壩形成后,上游水位猛烈抬升,極易造成淹沒。冰壩潰決時,河水迅速下泄,流冰多而密集,對沿河水工建築物的威脅很大。(見彩圖)

  冰情預報  包括流凌日期、封凍日期、冰厚、冰蓋承載能力、解凍形勢、解凍日期、解凍最高水位、最大流量及出現日期、水庫調蓄后冰情預報等項。預報方法有熱力因素指標法、水力因素指標法、上下游冰情相關法、熱量平衡法等。

 

3 河流冰情 -配圖

 

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