王 涛，郭新蕾，陈玉壮，刘吉峰，佘云童，潘佳佳

（1.中国水利水电科学研究院 流域水循环与调控国家重点实验室 北京 100038；2.阿尔伯塔大学，阿尔伯塔省 加拿大； 3.黄河水利委员会水文局，河南 郑州 450004）

1 研究背景

北半球较高纬度的地区约有60%以上河流在冬季会经历冰凌过程，我国北纬30°以北占四分之三的国土面积上都有冰凌现象发生。河冰发展演变包括流凌、冰盖形成、冰盖热增长和封河、冰盖的热衰减和消融开河等过程，是复杂的水文、气象、水力学、热力学和动力学交互作用的结果。为了准确模拟和预报河渠冰凌发展全过程，国内外学者在该领域做了大量工作。较为系统的模型可从Shen的RICE模型算起，提出的模拟河冰过程的双层解析框架，考虑了水温分布和冰的浓度分布以及冰盖热力增长和消退。Beltaos［1］研制了RIVJAM模型计算宽河型冰塞所引起的水位升高，该模型可以较好的模拟非平衡的冰塞或接地冰塞。类似的模拟模型还包括ICEJAM［2］，HEC-RAS，ICEPRO，ICESIM［3］，River 1D［4］和RIVICE［5］等。Shen等［6-8］建立了具有世界水准的一维、二维DynRICE模型（CRISSP）来模拟冰凌发展过程，并考虑了河床变化和泥沙运动，该系列模型已成功应用于世界多条河流的冰情研究中。最近Wazney等［9］在上述模拟冰盖形成演化时提出了新的公式以尝试建立热力学和动力学之间的联系并得到验证。国内杨开林［10］、王军［11］、茅泽育［12］、穆祥鹏［13］、李润玲［14］等也建立了冰塞形成及演变发展动态数学模型、河道冰塞堆积厚度的数值模型及其冰厚增长度日法等，计算了典型河道中的冰塞堆积厚度，郭新蕾等［15］针对长距离明渠-闸门-泵站系统冬季正、反向输水可能出现的冰问题，开发了调水工程冬季输水冰情过程模拟平台并在南水北调、密云水库调蓄工程中取得较好模拟效果。……