【摘 要】
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冬季静水冰盖的形成易造成鱼类冻死和水库水工建筑物冰推破坏,基于冰情防灾减灾目的,本文于2014年-2015年、2015年-2016年两年冬季对内蒙古托县南湖水塘结冰期、稳封期、消融
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冬季静水冰盖的形成易造成鱼类冻死和水库水工建筑物冰推破坏,基于冰情防灾减灾目的,本文于2014年-2015年、2015年-2016年两年冬季对内蒙古托县南湖水塘结冰期、稳封期、消融期不同水深、不同时段进行原型观测试验。根据试验的结果,对冰厚、水温、冰温等试验数据进行分析,结合气温变化,解释冰情参数变化规律,进而总结出静水冰生消及冰盖演变规律和机制,并结合热力学基本方程,建立静水冰盖生消及水温耦合的数学模型,通过实测值和模拟值对比对模型模拟结果进行分析。取得了以下主要成果。(1)冰盖的生消主要受气温影响,冰盖不稳定变化期和消融后期冰厚受时间段气温影响明显,日内变化较大,冰盖的稳定增长期冰厚主要受累积日均负气温影响,日内时间段气温对其影响较小。在冰盖增长期,日内不同时段的冰盖增长斜率不同,日内时段气温越高,冰盖增长斜率越低,14时的冰盖增长斜率比8时的低。(2)水深对冰盖演变过程影响较小,对最大冰厚和冰完全消融时间有所影响,水深越深,冰厚相对越大,冰融化至消失时间越长。(3)在冰盖生长过程中,水体垂向上呈逆温分布,气温对水体的分层结构有所影响,表层水温受气温变化影响较大,深层受其影响相对较小,14时与8时相比,同深度的水温偏高,且整体水温分布抬升。融冰期随着气温升高,水体升温呈先慢后快的趋势,各层水温变化幅度较大,14时的水温变化较8时的剧烈。(4)冰盖生消过程中,冰面温度受时段气温影响明显,随气温波动同步变化,气温越高,冰面温度越接近0℃,气温越低,冰面温度越低。(5)以热力学理论为基础,建立了水温和冰厚变化的模型方程。将水温模型和冰盖生消模型进行耦合求解,模拟野外水体结冰和融化过程,对模拟结果和实测结果进行对比分析,发现水温、冰厚模拟结果与实测结果基本吻合,此模型在模拟静止水体结冰和融化方面具有较高的精度。此结果预计为研究静态水域冰盖生消过程及冰盖下水温时空分布提供理论基础和参考依据。
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