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河冰

发布人:admin   发布时间:2019-07-09   作者:   资料来源:

       黄河流域是中华民族的摇篮,孕育了我们五干年古国的灿烂文化。为了与黄河洪水和冰害作斗争,远在公元前四百多年,对于黄河的冰情,已有详细的记载:“孟冬之月,水始冰,地始冻。仲冬之月,冰益坚,地始垢。季冬之月,冻方盛,水泽腹坚,命取冰,冰以入。孟春之月,东风解冻,蛰虫始振,鱼上冰。”这是世界上最早的有关结冰、封冻和解冻的冰情文字记录。
  

      冰情观测
      对冬季河流冻结作冰情观测,是水文工作者的日常工作。河水在冻结过程中会出现多种多样特殊的冰情,记载并研究这些冰情,对于防治河冰灾害有重要意义。一条河流,从开始结冰,河面封冻,一直到解冻,有哪些主要的冰情呢?
     冰淞一漂浮在水中的针状或薄片状透明的冰晶,在水面或水中形成。冰晶多半聚集成松散易碎的团块。
     棉冰一落在水面的雪聚集而成,好象浸湿了的棉花,一点点或一片片漂浮着。

 冰淞


     岸冰一河流两岸冻结成的固定冰带,分为初生岸冰,固定岸冰和冲积岸冰三种。
     水内冰一水中生长的冰,可以在水面、水中和水底同时生成,是一种海绵状或饭团状多孔而不透明的冰体,有些近似于浸透了水的水湿雪。
     冰花一浮在水面的水内冰。
     冰礁一固结在河底的小冰岛,由水内冰堆积,或者与棉冰,冰淞和冰花等结合而形成,能迅速地从河底增长到水面。水内的冰礁不结实,长到水面后就冻结得很紧密。
     流冰一河中漂流着的冰块,春季流冰对水工建筑物威胁很大。
     冰坝一流冰在河道狭窄或浅滩处堆积起来,阻塞住整个河流断面,象一座用冰块堆成的堤坝。冰坝往往使河流发生严重阻水,抬高水位,对河堤造成威胁。冰堆--由冰挤压而冻结在一起的冰块,有时分布在冰层表面,有时出现在岸边。


流冰


流冰


     冰裂一气温和水位的剧烈变化,使冰盖上出现的裂隙。
     冰塞一封冻冰层下面的河道,被冰花和碎冰临时阻塞。冰塞缩小了河流过水断面,使上游水位被迫提高,甚至高于,洪水位,也会造成严重事故。
     清沟一是没有冻结的河段。清沟是由于暖的地下水或污水排人、或急流处不易封冻而形成的。小的清沟好象裸露的洞穴,所以也称为冰穴,清沟下能生成大量的水内冰。
     冰丘(冰锥)一封冻冰层中发生裂缝,河水从缝中冒出来冻结而成,冰丘的冰也叫冒水冰。

冰锥

冰丘


      连底冻一河流断面全部冻缩。冰层浮起,岸边融冰或水位暴涨时,封冻冰层不碎裂而浮于水面。
      冰滑动一封冻河流开河前冰层向下游滑动,一段距离后又停滞下来,往往给河床堤岸以很大的破坏。
      冰凌堆积一春季淌凌时河道断面被冰凌局部阻塞。冰凌堆积严童,往往形成冰坝,对河堤有相当危害。
      根据一条河流的冰情观测资料,就能够绘制出该河的冰情图来,这是河流水文的基本资料之一。
      水内冰一河流结冰
     《宋史.河渠志》说:“十一月、十二月断冰杂流,满河淌凌”。初冬时节河流淌凌是河流开始结冰的最初阶段。
      河水是汹涌流动的,流水结冰过程与静水很不相同。静水结冰需要较甚的过冷,实验室里曾经记录到蒸馏水过冷到-20℃还不见冰晶出现的数据。一般静水冷却到4℃后,水面继续降湿,仅能使表层发生冷却,底层在较长时间里还是维持在4℃的温度,所以静水冻结是从水面开始的。
      流水由于处在流动状态,紊流扰动强,不仅表层冷却迅速,就是底层也同时降温,水面和水内几乎可以同时结冰。温度恰好在0.01℃时,河水是不会结冰的。因为结冰时放出的潜热很大,如果正好是冰点,刚生成的冰晶又会很快融化掉。一般温度在-0.01℃到-0.05℃,河水才出现冻结现象。
      到目前为止,大多数研究者认为,河流结冰是同时在水面和水中发生的。理由是河流混合作用强,在结冰前河水上下都能达到大体相同的温度,只要有结晶核,就可以在任何地方开始结冰。底冰的存在证明了这种理论的可能性。但是,话又得说回来,这并不排除水面先结冰的可能性。因为水面散热条件好,结晶核特别丰富,还可得到落人水面的冰晶雪花的帮助。因此可以认为最初的冰晶胚胎是在水面形成的,随即被紊流带人过冷水中继续生长。这二个过程较为短暂,以致分辨不清到底是水面还是水中先结冰。
      不管是从河面坐长还是从水内生长,水中生长的冰概称水内冰。河流封冻以前,水中满布水内冰,变得象流动的稀粥一样。
      水内冰对于水工建筑物,特别是进水口,造成许多操作上的困难。水电站和自来水厂的进水口如被冰封闭,会迫使电站停电,水厂停水。因此,北方河流有水内冰患的地方,都采用预防措施,例如把水造的拦污栅安设在凹人河岸的斗槽内,以防水内冰粘附冻结。
      盖面冰一河流封
      冻冰冻三尺,非一日之寒。
      河流封冻有二种情况。一种是从岸边开始,先结成岸冰,向河心发展,逐渐汇合成冰桥,冰桥宽度扩展,使整个河面全被封冻。还有一种是流冰在河流狭窄或浅滩处形成冰坝后,冰块相互之间和冰块与河岸之间迅速冻结起来,并逆流向上扩展,使整个河面封冻。
      把河面封住的冰叫做盖面冰。河流被盖面冰封锁后,水内冰停止生长,因为盖面冰隔断了河水与空气的直接的热交换,水的过冷难于发展,此时河水只能靠冰盖的热传导降温,速度很是缓慢。盖面冰形成后,随着气温继续降低,盖面冰靠底部冻结而增厚。盖面冰的厚薄,表示了当地冬季寒冷的程度。
      盖面冰对于水工建筑物危害较大。冰的膨胀系数在0℃到-18℃时,平均每度为0.000054。盖面冰温度如果变化15度,那么每公里实际上就能膨胀0.45米。冰体膨胀对于河岸和水工建筑物产生的静压力是十分强大的,往往能将冰体接触的拦河坝、桥墩等物体推动位移,甚至倾复。

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