Page 83 - 2021年第52卷第8期

流速/（m/s）
0.27 0.31 0.31 0.32 0.41
35 0 0 0 0 0
冰塞顶部 冰塞底部 水面线
30
距河床底高程/cm 15
25

10
5
0
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0
上游至下游冰塞累积长度/cm

图 3 冰塞剖面及冰盖下垂线流速分布
下，水流流速越大。
天然河道中冰塞的形成需满足一定的河道条件、水力条件和气温条件，受气温影响的冰量体积
是冰塞形成的主要物质基础 ［32-33］ 。相比方案 1 较少的冰块数量而言，方案 3 足够的冰量体积保证了
冰 塞 形 成 的 长 度 和 厚 度 ， 且 同 等 流 量 和 河 床 坡 降 条 件 下 ， 冰 量 体 积 越 大 ， 冰 塞 头 部 最 大 冰 厚 越
厚、孔隙率越小，同一工况下上下游垂线流速分布差异越显著（方案 1 和 3）。河床坡降较陡工况
下 ， 难 于 形 成 冰 塞 剖 面 ， 其 陡 缓 程 度 决 定 了 冰 盖 前 缘 的 弗 劳 德 数 ， 进 而 影 响 冰 塞 剖 面 及 水 流 特
征，方案 1 和 2 同等流量及来冰量条件下，河床坡降越大，冰塞长度和孔隙率越小，而冰厚和冰塞
下最大流速相对较大。总体而言，冰塞形成后，河道内水流因湿周和阻力增大，过流能力降低而
造成上游水位壅高，同一工况下，冰塞厚度与冰盖下最大流速呈一定的正相关，冰塞厚度较小位

置的流速差异不大，小于 0.03 m/s，流速差异较大的区域主要集中在冰塞头部和距冰塞头部 80 cm
范围内。水流流速在冰盖底部 0.3H 到 0.5H 区间内分布较为均匀（H 为冰塞底部以下水深），最大流
速与最小流速的变化率 2%～10%（图 3（a））。不同工况恒定流条件下，水流流速受流量的影响较

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