边传伟

南水北调中线干线工程建设管理局河北分局，中国·河北 石家庄 050035

明渠；冰期运行；控制条件

1 引言

高纬度地区渠道在冬季运行过程中，会出现结冰现象，冰块聚集和堆积形成的冰盖、冰塞和冰坝会导致渠道阻力增加，引起水位上涨，严重时阻塞过水断面，并可能引发冰凌洪水。由于冰盖具有一定的隔热效果，冰盖的存在可以防止冰凌的不断生成，因此，冰盖下输水是高纬度地区渠道冰期输水的主要方式之一。为此，论文以南水北调北拒马河节制闸前渠池为例，分析了冰盖上溯推进模式的控制条件和冰块下潜的控制条件，给出了明渠冰期运行的控制因子，以期为明渠冰期运行提供技术支撑。

2 冰盖上溯控制条件分析

进入冰期，渠道内首先产生流冰，如果拦冰索前的水流条件不致引起流冰下潜，那么流冰就会在拦冰索前堆积，拦冰索前的渠道断面首先形成冰盖，并由此逐渐向上游推进。影响冰盖稳定的水力学因子有水流弗汝德数和冰盖前缘的水流流速。

2.1 水流弗汝德数

研究发现冰盖前缘水流佛汝德数的大小决定了上游来冰是否会在冰盖前缘下潜以及冰盖向上游的推进模式。当冰盖前缘水流弗汝德数小于第一临界弗汝德数时，冰块不发生翻转、下潜，冰盖以平铺上溯的模式发展（又称平封），冰盖的厚度约等于冰块的厚度。沈洪道等通过对Saint Lawrence河和上游的现场观测建议第一临界弗汝德数为0.05～0.06。当冰盖前缘的弗汝德数大于临界弗汝德数时，单一冰块的并列推进将不可能维持。……