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水 利 学 报

2025 年 10 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 10 期

文章编号：0559-9350（2025）10-1267-13

南水北调中线工程冰期输水气温寒潮指数研究

王 涛 ，孙泽朝 ，郭新蕾 ，陈晓楠 ，付 辉 ，潘佳佳 1
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（1. 中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室，北京 100038；
2. 中国南水北调集团中线有限公司，北京 100038）
摘要：南水北调中线工程线路局部突遇寒潮易引发冰情，严重时可导致凌情灾害，这增加了南水北调中线工程冬
季输水调度运行的复杂性，科学精准评估工程沿线局部寒潮对冰情的影响，确定冰情发生发展的气温阈值和寒潮
等级，可为缩短冰期时长、降低冰期影响范围、挖潜输水能力提供技术支撑。本研究建立了基于 3 参数 Log-
logistic 分布的气温寒潮指数法（TCI），以保定站为例定义了基于累计负气温、降温幅度和降温连续性为指标参数
的南水北调中线典型站点寒潮等级 TCI 分类法。通过冰情原型观测对比表明：新的气温寒潮指数法对寒潮等级的
分类在发生强度和次数上均能体现南水北调中线冰情的严重程度；初冰时间均发生在第一次寒潮或 T 第一次达
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到寒潮阈值区间时。该气温寒潮指数法提出的 T 阈值和寒潮等级分类方法可为北方河流和长距离明渠调水工程
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冬季气温和冰情预测提供参考。
关键词：3 参数 Log-logistic 分布；气温寒潮指数；寒潮等级；南水北调中线；冬季输水；气温阈值
中图分类号：TV143 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20250221

1 研究背景

尽管 IPCC 报告、Nature 文献显示过去 30 年气温升高趋势明显，全球河冰过程减弱 ［1-2］ ，但突发寒
潮伴随降温、大风、雨雪等极端天气过程仍可能发生，进而易引发冰冻、凌情、暴雪等灾害，给河流
［3］
防凌减灾及长距离明渠冬季输水带来严峻挑战 。南水北调中线工程由低向高跨越 8 个纬度输水，且
不同河段气温梯度变化大、冻融程度也不相同。近年来局部寒潮使冰情过程和防控变得更为复杂，如
2016、2021 年冬季都出现过极端低温，导致局部渠段封冻，冰塞引发拦冰索超负荷工作发生断裂破坏
［4］
等事件 。南水北调后续高质量发展提出中线“增源、挖潜、扩能”总思路，在当前北京、天津、郑
［5］
州等特大城市已将南水北调水源作为主力水源的迫切需求下，提升冬季输水能力刻不容缓 。中线工
程 2008—2014 年为京石段临时通水，自 2014 年 12 月总干渠全线正式通水，通过十余年运行经验积累，
冬季输水流量相比早期有所突破，但输水能力整体提升尚缺乏关键控制指标阈值和理论依据，如何进
［4］
一步缩短冰期时长、降低冰情影响范围是挖潜冬季输水能力的关键。郭新蕾等 提出，未来结合气
象、水情、冰情实时监测和智能预警预报，建立水量-水温-水力协同调控和动态调度技术体系，可有
效提升南水北调中线工程冬季输水能力，但这一过程中要注意防范寒潮对冰期输水安全的影响。同
时，南水北调中线管理部门也迫切需要掌握气温、水温变化和寒潮，尤其是突发寒潮的关系。因此，
研究评估工程沿线地区冰情发生发展对应的气温阈值和寒潮等级，并提出实用评价方法显得尤为迫切。

收稿日期：2025-04-14；网络首发日期：2025-09-02
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20250901.1750.001
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基金项目：国家重点研发计划项目（2022YFC3202500）；国家自然科学基金项目（U2243221，52479080）；水利技术示范项目（SF-
202509）；流域水循环与水安全全国重点实验室资助项目（SKL2025RCPY04）
作者简介：王涛（1975—），博士，正高级工程师，主要从事河冰水动力学及冰情预报研究。E-mail：wangtao@iwhr.com
通信作者：郭新蕾（1980—），博士，正高级工程师，主要从事水力学研究。E-mail：guoxinlei@iwhr.com
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