Page 107 - 水利学报2021年第52卷第3期

布，但每日不同时刻的垂向分布趋势略有差异。
对比冰盖生长期和消融期的水温变化：生长期水温持续降低且变化速率较为缓慢，主要是受气
温变化的影响；消融期水温先是缓慢回升，随后快速升高且变化速率高于同期的气温回升速率，因
此，消融期水温的升高应是受到气温转正、地温升高以及太阳辐射增强等多个作用的综合影响。

5 结论

（1）通过分析静冰生消的各热力要素，考虑大气-冰面对流传热、冰面辐射（短波辐射、长波辐
射）、水体-冰传热过程，建立了生长期和消融期静冰冰盖厚度计算热力学模型，并给出了模型中相
关参数的取值。（2）针对黑龙江省青花湖 8 号水塘，分别选取不同的水体-冰传热热通量 Q 进行了冰
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厚计算，实测资料显示生长期和消融期的最佳 Q 值分别为 10 和 12 W/m ，这比湖冰研究中的取值更
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大，是因为水塘的面积和水深更小，导致岸边和塘底对水体的热交换作用和水体向冰的传热作用更
为显著，从而使得其 Q 值更大。（3）采用参数优化后的冰厚计算模型对 2018—2019 年的冰厚历程进
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行 了 计 算 ， 计 算 值 与 观 测 值 吻 合 良 好 ， 生 长 期 和 消 融 期 的 斯 皮 尔 曼 等 级 相 关 系 数 分 别 为 0.96 和
0.92，表明本文提出的冰厚计算模型可以较为精确地预测静冰厚度的生消过程。（4）对观测到的表面
冰温数据作方差分析，结果表明，表面冰温 T 与气温 T 和风速 V 均显著相关；通过多元回归分析得
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到了 T 随 T 和 V 变化的关系表达式。（5）冰层内的冰温变化与气温的波动存在一定的响应关系，且上
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层冰温变化与气温变化趋势较为一致，随着冰深增加，冰温波动幅度减小；黑龙江省青花湖 8 号水塘
的观测资料表明，气温对冰温的影响深度至多可达 30 cm，冰温与气温最小值出现于每日 6 时—7
时，冰温比气温大约滞后 1 h，最大值出现在下午 12 时—16 时，冰温滞后约 2 h。（6）冰下水体温度在
垂向上呈逆温分布；在冰盖生长期，冰下水体持续降温，随着水深的增加，水温变化速率逐渐减
小；在冰盖消融期，水体温度先缓慢随后快速回升，最大升温速率可达 0.13 ℃/d。
致谢：感谢通威股份有限公司王小平在冰型观测中给予的帮助。

参 考 文 献：

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