黄河宁蒙河段凌情特性研究

统计分析了黄河宁蒙河段1950-2004年流凌、封河、开河日期特征值,并对河道最大槽蓄水增量作了初步分析。研究表明宁蒙河段开河时一般从上游向下游解冻,河槽蓄水量沿程不断释放并加入,使开河时凌峰流量沿程增大;凌情的发生、发展及消失演变的过程,主要取决于河道形态(地理位置、走向及边界特征)、水文条件和气象条件以及人类活动等因素;水库的运用对凌情的演变有重要影响。     

武开河的边壁阻力判别准则

春季河道武开河可能导致冰坝形成, 但至今仍缺乏以力学机制为基础上的开河预测方法. 根据水动力学及固体力学基本理论, 提出了以河道纵向冰缝处冰层残余抗剪强度为基础的边壁阻力判别准则, 可用于武开河的开河预测. 应用黄河河曲段1987年和1988年冬季原型观测资料对纵向冰缝处的残余抗剪强度进行了分析研究, 并进而提出了其临界值. 观测资料包括开河日期, 河道宽度, 流量及冰盖厚度. 结果表明, 初始开河期冰缝处的剪切应力年际变化不大.     

海勃湾水库的防凌作用及对凌情的影响

分析了海勃湾水库运用对黄河内蒙古河段的防凌作用及对凌情的影响。结果表明:海勃湾水库的运用使内蒙古河段流量适时调节能力增强,封河流量控制得更加精准,开河关键期进一步控制下泄流量,减少"武开河"风险;出库水温提高,海勃湾-巴彦高勒河段成为不稳定封冻河段,冰量减少,凌情减轻。受出库水温影响,内蒙古河段流凌和封河条件改变,同等动力及河道条件下,流凌封河要求的累积负气温更低,降温强度更强。分析成果可以为该河段冰情预报和黄河防凌决策提供参考。     

黄河内蒙古段头道拐断面冰期水流特征及其对气候变化与人类活动的响应

利用最新冰凌观测数据,分析了1960年以来黄河内蒙古段头道拐断面冰期流量特点及其影响因素.结果表明：头道拐断面小流量持续时间的年际变化具有明显的阶段性特征,1960-1967年、1968-1985年和1986-2010年小流量平均持续天数分别为68 d、17 d和37 d.气候变化和人类活动是影响小流量过程的主要因素,气候变化通过影响冰盖厚度和冰花堆积来影响封冻河段流量过程;河道冲淤演变则是冰期流量过程和槽蓄水增量长期变化的重要原因;刘家峡水库调度直接影响着内蒙古河段的流量过程. 最近10 a来,凌汛期气温变化剧烈,上游来水有所减少,河道淤积更加严重,河道工程增多是黄河头道拐断面小流量持续天数延长的主要原因.     

黄河干流头道拐河段凌汛期小流量过程变化及其影响因素研究

黄河干流内蒙古段河道冬季流凌封河期, 河道水量除一部分转化为冰量外, 很大一部分转化为槽蓄水量而贮存在河道中, 导致下游头道拐河段出现小流量过程, 上游河道流量转化为槽蓄水量和贮存的冰量越大, 小流量持续时间越长, 开河期发生凌汛洪水风险越高。通过对1998 - 2016年头道拐站凌讯期流量变化过程分析, 重新界定了小流量上限阈值为330 m³·s^-1, 并且以此值为标准进行小流量过程研究, 分别采用R/S极差分析法、 Fourier变换分析法对近年来小流量过程变化特征进行分析; 结合非线性概率Logit模型和Probit模型对小流量过程的影响因素进行讨论。结果表明： 小流量持续天数变化呈现缩短趋势; 同时, 小流量过程与上游相对来水之间变化关系显著且过程同步, 而滞后于河道槽蓄水量变化过程; 通过Logit模型和Probit模型分析各影响因素变化时相应小流量持续时间变化的响应概率大小, 明确河道冰流量是小流量过程第一影响因素, 气温条件是小流量过程的决定因素, 首封位置和相对来水量是小流量过程重要影响因素。     

我国江河湖海的冰情研究

我国北纬25度以北的江河湖海,冬季都有冰情现象发生。每年经常出现冰情的地区,主要在北纬30度以北16个省(区)和渤海、黄海北部。江河冰情的出现日期,南北相差很大,大约初冰日期相差三个月,终冰日期相差四个月。冰期南部一个月,北部长达八个月。封冻开始日期相差两个月。解冻日期相差四个月。封冻历时南部不到一个月,北部长达六个月。冰盖的厚度与封冻历时有关,历时最长的大兴安岭地区,一般在1.5m,黄河内蒙河段为0.8m左右,黄河山东河段只有0.4m左右。 河冰危害是多方面的,可以阻碍航运、发电、供水、破坏桥梁和沿岸建筑物,而最     

黃河(内蒙段)流凌封冻預报方法

前言流凌和封冻在我国北方河流上是一种普遍现象,这一現象的发生和变化,对沿河的經济建設和安全有很大影响,因此摸清流凌和封冻的变化規律,并准确地預报出其出現日期,目前日益感到迫切需要。为此,我們共同試作了“黄河內蒙段流凌封冻預报方法”。这一工作主要是为有关建設部門直接服务,但对冰情預报方法的研究以及开展羣众性的預报服务工作,也有一定的参考价值。     

海勃湾水库用于黄河内蒙古河段防凌作用的研究

黄河内蒙古河段冰期一般在冬季封河期和春季开河期０容易出现严重凌情,造成灾害。故良好的封河形势和开河形势是避免凌灾发生的重要条件,自１９６８年刘家峡水库运用以来,黄河内下河段凌情已大有缓解。但是,由于有峡水库距黄河内下河段较远。对河道凌情变化反应不够灵敏。因此,一些年份仍有较为严重的凌灾发生。在分析黄河内蒙古河段封、开河形势特点的基础上,深入研究了海勃湾水库用于该段春季防凌调度的作用和能力,为黄河内     

黄河内蒙古段凌洪灾害及防凌减灾对策

黄河内蒙古段由于特写的地理位置和水文气象条件，决定了每年都发生凌汛。流凌封冻溯源而上，解冻开河则由上而下，冰水汇流，卡冰结坝而造成凌洪灾害。１９６８年上游刘家峡水库建成，调节了水量，热量，内蒙古段河床逐年淤积抬升。过流能力明显下降，凌洪灾害逐年增加。因此防治凌害，主要应采取加固提防，整治河道，加强冰情预报，合理运用水库调度和局部破冰措施，并尽快在内蒙古段修建海渤湾水库，才能有效地减轻凌洪灾害。     

基于适体坐标变换的二维河冰模型

为精确模拟流动边界条件,克服边界形状复杂、长宽尺度相差悬殊及由于水位变化引起计算边界变化等困难,针对天然河道边界弯曲复杂等特点,应用水动力学和热力学等原理,建立了适体坐标下的二维河冰数值模型,模型主要包括流速场,水温沿河道变化,水内冰浓度分布,面冰输移,冰盖推进、稳定和消融,冰盖下冰的输移、堆积和冲蚀等,考虑了冰盖底部水中冰堆积和冰盖前沿形状对封冻过程的影响。采用MacCormack步进格式计算方法,并应用黄河河曲段实测资料对数值模拟结果进行了验证。验证结果表明,提出的数值模型能较好地体现河道的封冻过程。     

封河预报数学模型研究

分析了河冰水力学、封河机理及影响封河的因素，并根据封河机理和影响封河的因素，建立了封河预报数学模型，以黄河内蒙古河段为例，率定封河预报数学模型的函数形式进行检验，证明预报模型精度高且使用方便。     

乌梁素海湖泊冰生长过程中总氮的迁移规律

为研究湖泊冰封期总氮的污染特征,测定了冰厚分别为0 cm、2.5 cm、9.5 cm、21 cm、31 cm、41 cm、50 cm和 59 cm时总氮在冰体和水体中的垂向分布,阐明湖泊冰生长过程中总氮在冰-水-沉积物体系的迁移规律。结果表明:冰生长过程中总氮由冰体向冰下水体迁移,水体的总氮含量随着冰厚的增加而升高,冰厚为59 cm时其含量为冰体的2.85倍,冰生长速率决定总氮在冰-水界面处的迁移通量;总氮在冰层内的迁移主要发生在冰体形成初期(0~21 cm),之后几乎不再迁移而与冰内气泡融合并转化为独立于冰体的稳定氮胞;冰下水体总氮的实测值小于其计算值,表明冰生长过程中总氮由水体向沉积物迁移。     

Drainage beneath ice sheets: groundwater–channel coupling,and the origin of esker systems from former ice sheets

The nature of the drainage system beneath ice sheets is crucial to their dynamic behaviour but remains problematic. An experimentally based theory of coupling between groundwater and major channel systems is applied to the esker systems in the area occupied the last ice sheet in Europe, which we regard as a fossil imprint of major longitudinal drainage channels. We conclude that the large-scale distribution and spacing of major eskers is consistent with the theory of groundwater control, in which esker spacing is partly controlled by the transmissivity of the bed.It is concluded that esker patterns reflect the large-scale organisation of the subglacial drainage pattern in which channel development is coupled to groundwater flow and to the ice sheet's dynamic regime. The theory is then used to deduce: basal meltwater recharge rates and their spatial variability from esker spacing in an area in which the ice sheet was actively streaming during its final retreat; patterns of palaeo-groundwater flow and head distribution; and the seasonally varying magnitude of discharge from stream tunnels at the retreating ice sheet margin. Major channel/esker systems appear to have been stable at least over several hundred of years during the retreat of the ice sheet, although major dynamic events are demonstrably associated with major shifts in the hydraulic regime.Modelling suggests: that glaciation can stimulate deep groundwater circulation cells that are spatially linked to channel locations, with groundwater flow predominantly transverse to ice flow; that the circulation pattern has the potential to create large-scale anomalies in groundwater chemistry; and that the spacing of channels will change through the glacial cycle, influencing water pressures in stream tunnels, subglacial hydraulic gradients and effective pressure. If the latter is reduced sufficiently, it could trigger enhanced bed deformation, thus coupling drainage to ice sheet movement. It suggests the possibility of distinctive phases of sediment deformation and drumlin mobilisation during a glacial cycle.     

新疆额尔齐斯河南湾水文站开河规律探讨及武开河成因分析

1997年3月29日额尔齐斯河南湾水文站发生了有记录资料（1985年12月至今）以来唯一一次特殊“武开河”解冻冰情现象,冰情极其特殊且影响后果严重,有必要全面分析其特殊冰情现象、特征及其影响因素。利用“1997·3·29”推冰前后的实测冰情、气温、水位等资料,对特殊“武开河”推冰现象、特征及其主要影响因素进行分析,结果显示：相较于其他年份解冻期气温缓慢稳定上升,这次“武开河”推冰现象发生前气温偏低;受气温转正时间短,气温偏低和冰厚较厚因素制约,“武开河”冰情发生前整个河流断面无推冰迹象,岸边无融冰,只有冰上流水现象;上游开河略早,来水量增加迅猛。“武开河”发生与最大冰厚间无必然因果关系,但上游来水量的急剧增加,水位快速上涨对于“武开河”解冻冰情现象的发生起了决定性作用。新疆阿勒泰地区发生冰凌溃坝型洪水的风险较低,对冰凌灾害的研究与预防方面应主要加强对推冰现象及过程的研究与预警方面。     

Cryospheric Changes and Their Impacts on Water Resources in the Belt and Road Regions

“Belt and Road” regions include Asia, Europe and eastern and northern Africa, with a wide spatial distribution. The cryosphere is undergoing rapid changes in the Belt and Road regions with global warming, and has an important impact on water resources, ecosystems and Arctic waterways in these regions. This article reviewed recent cryospheric changes and associated impacts on water resources in the Belt and Road regions during the last decades. The main cognitions are as follows: \mathrm{①} Most glaciers are shrinking and glacier mass balances are most negative, but there are regional differences in the changes of glaciers. \mathrm{②} Global temperature rise has resulted in permafrost degradation, including a rise in permafrost temperature and decreasing permafrost thickness as well as an increase in active layer thickness. \mathrm{③} There is a significant decrease in snow cover extent and an increase in snow depth. Snow cover duration has shortened, the onset of snow cover has delayed, and the end of snow cover has advanced. However, there are still obvious regional differences in the changes of snow cover. \mathrm{④} Arctic sea ice has declined precipitously in both extent and thickness in summer, and multi-year sea ice has decreased,indicating the precipitous retreat of sea ice. The freeze-up date of some lakes has been delayed, the break-up date has advanced, and the ice cover duration of river/lake ice has significantly shortened. \mathrm{⑤} Glacial runoff has increased significantly in China. Snowmelt and permafrost degradation have also increased the basin runoff, which indicates the important impact of cryospheric changes on runoff. This study will provide a baseline and important scientific support for addressing climate change and regional sustainable development.     

冰盖下的输冰量计算分析

冰塞或冰盖下输冰受热力、水力以及边界条件等影响,计算河道在稳封期的冰流量对计算冰塞厚度及冰期水位具有重要的意义。根据对实验室试验数据的分析,提出平衡输冰形式的回归公式。同时对比了黄河河曲段稳封期的实测资料,结果显示这一计算输冰量公式的结构形式是合理的,可为天然河道稳封期输冰流量计算提供参考。