赵水霞，SHEN Hung Tao

（1.水利部牧区水利科学研究所 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010020；2.美国Clarkson大学 土木与环境工程系，波兹坦 纽约 13699-5710）

1 研究背景

冰塞现象影响世界上众多河流安全，北半球约60%的河流均受不同程度季节性冰塞洪灾的威胁［1-2］。由冰塞引起的极端事件对水资源管理、内陆航运、水力发电运行、河岸结构稳定及生态环境等均产生不利影响。天然河道内冰塞的形成受水力学，热力学及冰水动力学等综合影响，机理较为复杂，使得数值模拟和室内模型试验多被用来探究冰塞的形成和溃决机理［3-5］。冰塞形成后，河道内湿周增加，水力半径减小，流速分布受阻力及能量损失变化的影响区别于明水流时的对数结构，进而导致水流形态发生改变［6-7］。茅泽育等指出冰盖下水流流速在流动核心区域较为均匀，并不遵循对数分布规律［8］，冰盖下冰花堆积与悬浮冰花运动间存在动态平衡关系，属于相变的液-固两相流，类比于河床推移质和悬移质泥沙运动［9］。当河道内水流含冰率一定时，冰盖下水流弗劳德数越小，冰塞糙率越大，当冰盖前缘水流的弗劳德数大于临界值0.09时，冰塞厚度将呈一定的下降趋势［10］。受沿程冰厚及水力条件等影响，冰塞河段水流的动能损失增加，河道过流能力下降，上游水位受冰体阻碍壅高而形成槽蓄水量［11-12］，严重时冲毁河堤，形成洪水灾害。

冰塞内水流阻力是随时间和空间不断变化的函数，也是造成河道上下游水位差异的主要因素。……