Page 74 - 水利学报2021年第52卷第6期

失热 表面热交换 蒸发、降雨、
辐射、热传导
水热循环机理 河床热交换 地热、地下水补给
水体热交换 机械能转换

流冰形成输移 过冷却水 上浮
扩散规律 水内冰 悬浮
下沉
产冰
锚冰过程 生长、消融、
锚冰岸冰形 释放、锚冰水波
成发展释放
岸冰过程 静态/动态增长
薄冰层 水内冰/过冷却
初生冰盖 热力-动力-地形驱动
平封 平铺上溯
封河
水力加厚
封河冰塞机理 封河冰塞
冰盖动 力学加厚
河冰水力学 态发展 坚冰层热增长
理论
冰结构变化
阻力变化
冰盖下的 浮冰下潜输移沉降 悬冰坝
浮冰输移
吸热变薄
热力消融
内部消融
开河
局部径流增加
开河冰坝机理 动力破坏 冰盖撞击
开裂破坏
文开河
开河过程
武开河
水内冰吸附
水工建筑物 流冰撞击刮擦 疲劳破损
冰塞机理
结构物前的
冰塞冰坝 漫堤溃决
综合糙率系数
影响 水冰作用
横纵向流速分布
水冰沙互馈
作用机理 影响泥沙运动 输沙率
水冰沙互 刮擦侵蚀岸滩 侵蚀、崩塌
馈作用
河床变形 河道演变

图 1 河冰水力学理论框架
面的温度，℃； T 为空气的温度，℃。针对长期大尺度的河冰数值模拟，式（1）可简化为 ［27-28］
a
ϕ = α ′(T - T a ) （2）
s
)
式中 α ′ 为考虑太阳辐射和其它热损失的综合热传导系数，W/( m ℃ 。
2
2.2 产冰 当河流水面温度降到 0℃后，水体开始产冰。随着水面的持续失热，水体温度能出现一定
的过冷却到达-0.01℃的量级，大量的水内冰产生并释放潜热以弥补水体热量损失，接着水体温度回
升并维持在结冰温度 ［18，29-30］ 。湍流下水体过冷却和水内冰产生计算的理论公式相对完善，具体见文献
［18，30-31］。然而，水内冰上浮、悬浮和下沉的运动机理尚不明确，有待研究 ［32］ 。
［33］
在河流的低流速区如河岸附近易形成静态的岸冰，进而促进断面冰盖的产生。Matousek 总结了

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