黄河小型清沟封冻过程现场模拟实验与实测数据分析

作者：张红彪; 韩红卫; 张宝森; 张瑞峰; 李志军

来源：数学的实践与认识, 2014, 44(23): 134-139.

• 黄河
• 清沟
• 冰花冰
• 水流
• 非对称冻结

利用黄河封冻阶段的冰层,开16m2敞流水面模拟清沟,通过雷达测冰厚的方法,观测敞流水面因冰花封冻过程,并测量敞流水面封冻后冰盖厚度分布,并用费氏台观察冰晶体结构.通过将实测冰厚数据绘成等高线图以及冰厚剖面图,证实封河过程中,由周边向中间封冻的清沟除了与冰冻度日有关外,还与清沟下水流速度和方向以及冰花含量有关.水流携带冰花流至清沟时,冰花会漂浮在清沟中.由于水的粘性作用,水流使清沟中的水起动,然后冲击下游冰壁引起涡旋.涡旋场在清沟上游形成较平静区域,可以积累大量冰花;而在下游冰壁处水体运动活跃,冰花无法堆积.经过长时间冻结,上游处冰花被冻结成为较厚的冰花冰,而下游逐渐冻结成较薄的冰花冰.之后,柱状冰在冰花冰下开始生长.最后经过1个月的冻结,形成了敞流水面下游处冰较薄,上游处冰较厚的非对称冻结厚度分布,并在与水流垂直的方向表现为对称冻结厚度分布.

• 单位
  黄河水利科学研究院; 海岸和近海工程国家重点实验室; 大连理工大学; 黄河水利委员会宁蒙水文水资源局