南水北调中线2014～2015年度冬季冰情原型观测.pdfVIP

第46卷 第22期 人 民 长 江 Vo1．46，No．22 2015年 11月 Yangtze River NOV．， 2015 文章编号 ：1001—4179(2015)22—0099—04 南水北调中线2014～2015年度冬季冰情原型观测 温 世 亿 ，杨 金 波2，段 文 刚2，黄 国兵2 (1．南水北调 中线干线S-程建设管理局，北京 100038； 2．长江科学院 水力学研究所 ，湖北 武汉430010) 摘要 ：2014年底 ，南水北调 中线干线工程全线正式通水，冬季冰期输水面临渠道结冰 问题 。为研究中线干线 冬季冰期安全输水问题，于2014～2015年度冬季开展了冰情原型观测，获得 了冬季冰期输水的水力参数、气 象参数和冰情特征等第一手现场数据，掌握 了暖冬气候条件、小流量输水工况下中线干线结冰、封冻和开河过 程的基本规律。为中线工程冬季安全输水运行积累了经验，可为制定冰期调度方案和编制防凌减灾措施提供 依 据 。 关 键 词 ：冰期输水；冰情原型观测 ；冰塞 ；冰坝 ；南水北调 中线工程 中图法分类号 ：TV67 文献标志码 ：A DOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．22．023 2014年底 ，南水北调中线干线工程 (简称 中线干 中线干线冰期输水气象参数、水力参数和冰情特征演 线)全线正式通水，中线干线为跨流域、长距离调水工 变等第一手宝贵资料，分析了中线干线结冰、封冻、冰 程 。水流 自南向北流动 ，沿程损失热量，冬季在经过北 盖下输水的基本过程 ，总结 了中线干线冰情生消演变 方寒冷地区时易冻结成冰 ，干渠全线将处于无冰输水 、 基本规律。 流冰输水和冰盖输水等复杂工况下运行 ，可能发生冰 1 观测范围和项 目 塞 、冰坝等危害 ，尤其是倒虹吸、隧洞、渡槽 、闸门、局部 束窄断面和曲率半径较小的弯道附近等处。如何解决 本次观测于2014年 12月31日入场 ，2015年2月 中线干线冬季冰期输水 的安全 问题 ，对发挥南水北调 17日结束 ，观测期为49d。 中线工程 的社会、经济作用具有重要意义。 (1)观测范围。观测范围从安阳倒虹吸至北拒马 目前 ，通过原型观测、物理模型和数值计算 ，对中 河暗渠 ，全长480km。本年度古运河暗渠以北为主要 线干线冬季冰期输水问题开展 了大量研究 ¨一 ，董耀 结冰段 ，布置放水河渡槽和北拒马河 暗渠两个 固定观 华等基于中线干线附近大清河开展 了两个冬季冰情原 测渠段 ，此外结合流动巡视 ，观测了典型断面冰情发展 型观测 ，通过类比建立了中线干线一维冰情数学模 与时空分布 ，主要观测位置如图 1所示。 型 ；练继建等基于物理模型试验 ，利用辐射冰冻度 (2)观测项 目与方法。观测项 目包括岸冰 、水 内 一 日法预测冰厚增长过程 ；郭新蕾等利用冰塞计算模 冰、表面流冰、冰盖 、冰盖厚度和开河方式等冰情特征 ， 型，对 中线干线的冰塞冰坝问题进行 了计算预测 ； 以及气温 、风速风向、地温 、水温、流量、水位 、流速等气 刘孟凯等分析了热量交换和冰盖厚度的计算方法 ，建 象和水力参数 ，观测项 目和方法见表 1。 立了渠道冰期输水模 型 。由于冰冻 问题和 中线干 2 水力和气象观测 线长距离输水的复杂性 ，现有成果多依赖于模型试验、 工程类 比和理论概化，实际应用中存在一定的问题 。 冰情发展主要受水力和气象条件影响，其 中流量、 通过开展中线干线 2014—2015年度冬季输水冰