【摘 要】
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我国各地形成冰的地形地势、气象条件和水动力的不同，造成冰在某些性质上的差异，所以研究冰自身的基本物理参数和力学性质等对于冰冻圈的环境和工程都具有重要意义。本文以2016
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我国各地形成冰的地形地势、气象条件和水动力的不同，造成冰在某些性质上的差异，所以研究冰自身的基本物理参数和力学性质等对于冰冻圈的环境和工程都具有重要意义。本文以2016年12月至2017年3月冬季对乌梁素海湖冰开展了现场的原型观测和室内晶体及力学试验为基础，分析了湖冰生消过程和光学、热学等对湖冰的影响。 首先，介绍一下冰的原型观测所用到的一些仪器:主要有气象塔、冰-水-泥温度链、光学监测塔、冰下超声测距仪和热电阻丝冰厚测量装置。然后，分析和研究这些仪器所监测的数据:针对乌梁素海湖冰变化历程，确定冰生消阶段的生长期、稳定期和融化期;降雪能够有效的阻碍气温与冰层之间的热量交换，相当于在冰层上面覆盖了一层保温层;超声、电阻丝和钻孔三种测冰厚的方法差值很小，表明三种方法在测冰厚方面的可行性和一致性;冬季期间太阳总辐射有不断增大的趋势，降雪对阳光具有很强的反射作用，是影响反辐射的决定性因素;一天中太阳辐射最强的时刻在13:00左右，此外冰层对红外线有很强的吸收能力;在冰的整个生消期间对冰-水温度剖面曲线进行分类，统计每种类型出现的时间和次数。最后对采集的冰试样进行断裂韧度试验，用费氏台观测冰的晶体结构，计算冰晶粒的平均等效圆直径;在7cm×7cm×60cm和切口深度2cm的标准试样下，分析断裂韧度与温度和应变速率的关系，研究表明在试验温度-2～-10℃下，冰试样的极限断裂韧度在8.87～12.33KN/m3/2区间内。 本文给出的分析结果有助于湖冰生消变化和湖冰力学性质的发展，并能为冬季湖泊和水库的经营等提供科学的参考价值。
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