Page 103 - 水利学报2021年第52卷第3期

法求得。

3 塘冰原型观测

3.1 观测场地概况 静冰原型观测地点位于黑龙江省大庆市青花湖西侧，地处东经 124°45′ ，北纬
45°56′ ，湖区总面积 28 km 。青花湖每年 10 月下旬至 11 月初开始结冰，冰盖到翌年 4 月中下旬融
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化，最大结冰厚度 1.2 ~ 1.3 m。每年 7—8 月份给湖内补水，冬季结冰期停止补水，基本没有水位变
动，因此青花湖的冬季环境接近静水水域，提供了静冰冰情观测的理想条件。青花湖西端的部分水
域被人为地以浆砌石挡墙划分为若干水塘，本次观测选取塘底高程起伏较小的青花湖 8 号水塘为研究
目 标 。 青 花 湖 8 号 水 塘 呈 东 西 长 度 120 m、

南北宽度 82 m 的长方形布置，塘内水深 2.4 ~
2.6 m。
3.2 观测装置与方法 根据对当地以往多
年气温和冰情资料的分析，选择观测时段为

2017 年 10 月 1 日—2018 年 5 月 1 日，和 2018
年 10 月 20 日—2019 年 4 月 29 日。观测地点
的 气 象 数 据 由 A753 WS 无 线 自 动 气 象 站 提
供，包括气温、空气湿度、风速和风向、气
压等；冰温及水温测量采用罗汉姆公司生产
的 RH-8068 热电阻 PT100 铂热电阻温度传感
器测定，测温精度±0.05 ℃；温度数据采集
至 CR1000X 数 据 采 集 仪 ， 数 据 采 集 频 率 为 图 1 冰情原型观测
10 min/次。
温度测点位于水塘中心处，从冰面至冰下布设一条温度观测链，观测链上安装有 18 个 PT100 温
度传感器探头，以记录冰温和冰下水温，冰下温度探头随冰生长会冻结到冰内以记录冰温。温度探
头的垂向布设位置为：冰盖上表面处（观测冰盖表面冰温 T）；冰面以下 10、20、30、40、50、60、
s
70、80、90、100、120、140、160、180、200、220 和 240 cm。观测链采用木质框架固定，选择木质
材料的原因是木头的导热系数低，对冰层的热影响较小。观测链导线连接在支架上，支架固定于预
先埋设的混凝土管桩之间，温度观测链布置如图 1 所示。冰厚采用冰钻穿孔后用塔尺于每日 12 时进
行测量，在温度测点附近选择 3 个冰厚测点，采用 3 个测点的平均值作为每个采集日期的冰盖厚度。

4 结果与分析

4.1 气象条件及冰厚历程 分析青花湖以往多年气象数据，青花湖每年 10 月份至次年 4 月份的日平

均气温的多年平均值在-18.9 ~ -12.3 ℃之间，冬季累积负气温在 1458 ~ 2053 ℃之间，风力级别多年
平均集中在 0 ~ 5 级范围内。图 2 展示了 2017—2018 年观测期间的日平均气温、风速和云量数据。观
测期间的日平均气温的平均值为-14.97 ℃，低于同期多年平均值-2.26%。平均风速 3.1 m/s，属 3 级风
力（微风）；云量主要集中在 0（晴空）~ 3 级之间。

青花湖冰封期持续约 5 ~ 6 个月，地面平均冻深 1.63 m，最大冻深 1.86 m，最大结冰厚度 1.2 ~
1.3 m 之间。在观测的 2017—2018 和 2018—2019 两个年份：结冰起始日期分别为 10 月 27 日和 10 月 22
日；最大冰厚日期分别为 3 月 16 日（冰厚 114 cm）和 3 月 9 日（冰厚 106 cm）；冰盖消失日期分别为 4 月
21 日和 4 月 15 日。2017—2018 年冰期时长为 176 d，其中生长期 139 d，平均生长速率 0.82 cm/d；消
融期 37 d，平均消融速率 3.08 cm/d。2018—2019 年冰期时长为 174 d，其中生长期 137 d，平均生长
速率 0.77 cm/d；消融期 37 d，平均消融速率 2.86 cm/d。

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