欢迎您来到全国水雨情信息网站! 2021年1月28日 星期五
 
  当前位置: 首页--水利百科--水文与水资源--应用水文学

冰情预报

2020-04-09 21:00

应用气象、水文、冰情历史资料、现时信息和河道特征,根据热力学和水力学原理,对各种冰情要素进行预报。它对结冰的河流、湖泊、水库的防凌,水运,冰上运输,水利工程的施工和运行管理,工农业生产和国防建设,都有重要的意义。

河流、湖泊、水库冰的形成和解冻过程,与气象条件密切相关,是大气与水之间热交换作用的结果。影响冰情变化的自然因素可分为3类:①热力因素,主要有太阳辐射、大气与水的热量交换和凝结等;②动力因素,主要是水位、流量、流速、风速和风向等;③河道特征,指河道的形态、走向、宽狭变化、弯曲和滩地等。此外,还有人类活动的影响,例如河道修建水利工程后,水库调蓄引起水情和冰情变化,改变了库区和库下游封冻过程及形态。

冰情预报方法,可分为以热量平衡原理为基础的分析计算法和建立在冰情、气象水文观测资料基础上的经验相关法两大类。冰情预报方法以经验相关法为主,也建立了封冻预报,冰盖下流量过程演算的数学模型。

预报内容

包括封冻、解冻、冰厚、冰塞和冰坝等项目。

封冻预报

预报项目包括流冰开始日期、封冻日期、冰塞、冰厚及其承载力等。流冰开始日期预报就是预报河流水温下降到0°C的时间,以此近似地作为流冰开始日期。可先由热量平衡方程式用气温等因素来推求水温,再结合失热量的计算来预报流冰开始日期。封冻日期预报,首先要作出封冻趋势预报,再用气温转负日期等指标反应冰凌的数量和冻结力,用封冻前水位(流量)反映水流的曳引力,再考虑河流的水力因素作用,而与封冻日期建立相关图来预报。冰塞预报主要预报冰塞壅水高度,冰塞主要与冰流量有关,或与气温、流量有关,而流量又与流速有关,所以通过预报(计算)冰流量或气温、流量来预报冰塞壅水高度。一般用经验相关法和水力学计算法。冰厚预报常用累积负气温等反映河流水体的失热情况。中国应用黄河、辽河、松花江、黑龙江的资料,建立了累积负气温与冰厚的关系公式:

式中,dg为冰厚;∑T-为累积负气温。冰的承载力是冰厚和气温的函数,预报冰厚和气温后,考虑荷载种类,就可预估冰盖的允许荷载能力。

解冻预报

通过分析太阳辐射与水内热量交换的热力因素和水位上涨的抬升力的水力因素,预报冰盖变形、裂缝等解冻现象。它包括解冻形势、解冻日期、冰坝、解冻最高水位(最大流量)及其出现日期等项目。

解冻形势预报是依上游冰盖解冻时形成的冰水来量,预报下游封冻河段能否安全通过,主要从冰情和冰盖下河道的过水能力来判断。如能安全通过,即可形成“文开河”,否则造成“武开河”。解冻日期预报是分析冰塞表面与大气间的热交换,冰盖下与河床、水流间的热交换及解冻的水力因素的指标,与解冻日期建立经验关系进行预报。冰坝预报是预报冰坝出现地点、时间、冰坝壅水高度以及冰坝溃决时的下游水位等。

水库冰情预报

水库的地理位置、库容、调节方式、流域水文特性等因素,可引起水库水情和冰情的显著变化。水库冰情预报内容主要是预报水库回水末端冰塞壅高水位和预报大坝下游零温断面位置及封冻前缘位置。冰塞壅高水位预报同前。由于水库调蓄了水量和热量,下游有相当长的河段不封冻。零温断面位置预报依热量平衡方程,计算进入水库下游河段和散失的热量来预报零温断面至坝址的距离。封冻前缘位置预报可建立封冻前缘至坝址的最短距离(即最小不封冻距离)与某时期最小旬单宽流量、单宽热流量和出库水体水温的经验公式。

发展过程

中国古籍《易经》中就有冰情方面的记载。后来有些流域和地区流传有冰情预报含义的谚语。例如黄河下游,有“一九封河,三九开,三九不开等春来”之说。1949年以后,中国北方一些流域机构和水文总站相继开展了冰情预报。1959年水利电力部编写了《河道冰情预报方法》。1978年成立了全国冰情研究工作协调组,进行实验研究和国际交流。19世纪中叶,俄国、加拿大学者发表了封冻、解冻和春汛灾害的报告。20世纪20~30年代,法国、苏联学者提出封冻、解冻和春汛的预报方法。70年代以来,由国际水力学研究协会发起召开多次国际性冰情学术会议,促进了冰情预报的理论和方法的发展。

责编: system