張家口市區(qū)河道最大冰厚預(yù)測(cè)

□張良

張家口市區(qū)河道最大冰厚預(yù)測(cè)

□張良

分析最大冰厚的影響因素及計(jì)算方法，以累積日平均負(fù)氣溫為基礎(chǔ)，對(duì)張家口市區(qū)河道最大冰厚進(jìn)行預(yù)測(cè),計(jì)算成果與實(shí)際觀測(cè)資料相比精度較高，可以作為張家口市區(qū)河道最大冰厚推求的依據(jù)。

張家口市區(qū)；最大冰厚；預(yù)測(cè)

冰厚的影響因素主要是由氣溫、輻射、水溫、積雪、流速、污染物以及人類(lèi)活動(dòng)的影響等組成。氣溫是影響冰厚的重要因素之一，且容易獲得，可以通過(guò)對(duì)氣溫的分析研究對(duì)冰厚進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1.冰厚的計(jì)算方法

德國(guó)科學(xué)家Stefan于19世紀(jì)80年代，在提出冰層表面溫度與大氣溫度相等的假設(shè)基礎(chǔ)上建立了冰厚的熱量平衡方程:

式中：

ki—冰的傳導(dǎo)系數(shù)，W/(m·K)；

Ta—?dú)鉁兀妫?/p>

t—時(shí)間，s；

hi—冰厚，m；

Li—結(jié)冰潛熱，J/kg；

ρi—冰的密度，kg/m3。

由熱量平衡方程可以推導(dǎo)出冰厚的計(jì)算公式：

式中：

α-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，W/(m·K)；

Ta(t)-氣溫，℃；

式中：

k—系數(shù)，可以通過(guò)實(shí)測(cè)冰厚與實(shí)測(cè)的日累積負(fù)氣溫得出；

-T—自秋季日平均氣溫穩(wěn)定轉(zhuǎn)負(fù)之日起的累積日平均負(fù)氣溫，℃。

這與《冰情觀測(cè)規(guī)范》中冰厚計(jì)算公式是一致的。

2.張家口市區(qū)河道最大冰厚預(yù)測(cè)實(shí)例

表1 張家口水文站實(shí)測(cè)最大冰厚與推求冰厚誤差表

以張家口市區(qū)內(nèi)清水河代表站張家口水文站觀測(cè)的氣溫和冰厚為例，推算張家口市區(qū)河道斷面處的最大冰厚。

張家口水文站自2008年1月將測(cè)驗(yàn)斷面遷至通泰大橋上游，2009年9月張家口水文站測(cè)驗(yàn)斷面處橡膠壩運(yùn)行蓄水，自此測(cè)驗(yàn)斷面位于橡膠壩內(nèi)，近幾年封凍期橡膠壩蓄水水深一直保持著1.5m以上。……