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表 1 2014 年冰期头道拐断面不同时刻流量、冰花面积等物理量变化情况

1 月 4 日 1 月 19 日 2 月 22 日 2 月 28 日
流量/m 3 300 363 599 529
冰花面积/m 2 236.6 386.3 200.1 159.6
冰花平均厚度/m 0.85 1.38 0.71 0.57
2
断面面积/m 733.6 930.2 1083.6 1048
净过水面积/m 2 497 543.9 883.5 888.4
断面平均流速/（m/s） 0.60 0.67 0.68 0.60

的流量、冰花面积、冰花平均厚度及断面面积等情况，见表 1。
从表 1 可知，冰期内冰花面积及平均厚度从 1 月 4 日到 1 月 19 日增大，而后到 2 月 28 日减小；断
面面积从 1 月 4 日到 2 月 22 日增大，而后到 2 月 28 日减小。二者增减的时间并不完全一致，说明断面
面积的增减与冰花面积及厚度的增减并非是同步的，断面面积的增减相对冰花厚度的增减有一个响
应和滞后的过程。冰花厚度的增减与冰下断面面积的增减存在正相关关系，冰花厚度的增加引起断
面发生冲刷面积增大，冰花厚度的减小引起断面发生淤积面积减小。这与前文的分析，形成冰塞后
可起动最大泥沙粒径将增大，冰塞所在断面将产生冲刷是一致的。Zabilansky 认为在冰盖作用下水流
受到压缩，床面切应力增大从而加剧了床面的冲刷 ［30］ ，本质上是相同的。
从表 1 同时可知，冰期内断面平均流速变化幅度很小，这是由于流量及净过水面积几乎也在同步
增减。从 1 月 4 日到 2 月 28 日，断面面积及净过水面积均逐渐增大，冰花面积从 1 月 4 日到 1 月 19 日
逐渐增大而后逐渐减小（见图 8）。1 月 4 日到 1 月 19 日，净过水面积增加了 46.9 m ，冰花面积增加了
2
149.7 m 。冰花面积的增加会使净过水面积减小，但实际上净过水面积却增加了，净过水断面面积的
2
变化是由冰花面积及河床冲淤面积的变化共同引起的，则河床应冲刷了 196.6 m ，河床冲刷对净过水
2
面积的增加为正贡献，冰花面积增加为负贡献。1 月 19 日到 2 月 28 日冰花面积减小了 226.7 m ，净过
2
水面积则增加了 344.5 m ，净过水断面的增加面积大于冰花的减小面积，差值 117.8 m 应由河床冲刷
2
2
所贡献，冰花面积的减小对净过水断面的增加的贡献率约为 2/3，河床冲刷对净过水断面的增加的贡
献率约为 1/3。总体来说，流量及净过水面积几乎同步增减导致断面平均流速变化不大，冰花面积先
增后减，净过水面积不断增加，使河道断面整体上始终处于冲刷状态。

1100
1000
900
800
面积/m 2 700 断面面积
600
净过水面积
500
冰花面积
400
300
200
100
1/1 1/11 1/21 1/31 2/10 2/20
日期
图 8 2014 年冰期头道拐断面不同时段断面面积、净过水面积、冰花面积变化
冰塞在右岸附近形成，冲刷在左岸附近形成，二者形成的位置在断面上的分布刚好是相反的。
由于是天然河道断面，流速及冰花厚度在横向上分布不均，导致可起动最大泥沙粒径在横向上分布
不均，从而断面各处的冲淤变形有很大差异。形成冰塞后冰下断面整体上以冲刷为主，可能发生局
部小范围淤积。

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