冰塞

冰塞

冰塞,是指封凍冰蓋下面堆積大量冰花、冰塊,阻塞部分過水斷面,造成上遊河段水位壅高的現象。冰塞縮小了河流過水斷面,使上游水位被迫提高,甚至高於洪水位,也會造成嚴重事故。

演變過程

冰塞多發生在河流封凍初期。冰塞分為形成、穩定、消融三個階段:

①形成階段:上游流來的冰花、冰塊,潛入冰蓋之下,首先堆積於封凍前緣處附近,當冰塞體與流來的冰花、冰塊的摩阻力大於水流動力時,冰塞體繼續發展,過水斷面面積繼續縮小,同時有部分冰花、冰塊通過該斷面使冰塞體向下游發展。隨著冰塞體的不斷發展,阻水程度越來越嚴重,冰塞體上游的水位逐漸壅高,水面比降變緩。當封凍邊緣處的流速小於冰花下潛的流速時,冰花冰塊不再下潛而平鋪上溯,冰塞即停止發展。

②穩定階段:冰塞河段的比降、流速、過水斷面面積和冰塞體積,均保持在相對穩定的狀態。組成冰塞體的最大冰量及最高壅水水位就出現在此階段。

③消融階段:春季,隨著氣溫的升高,冰塞河段水溫轉至O℃以上,冰塞體不斷上融下化,冰塞體減小,過水斷面面積增大,槽蓄水量逐漸釋放,河水位下降,冰塞塌陷解體消融。

形成條件

冰塞的形成需具備下列3個條件:①一定的河道形態。冰塞的形成多在河道比降由陡突然變緩的河段,水庫回水末端,河流入海、入湖或支流入幹流的河口地區,河流的急彎段、狹窄段,這些河段的共同特點是輸冰能力顯著降低。②充足的冰花、冰塊。冰塞處上游未封凍河段,有大量的冰花、冰塊向下游流動,這是形成冰塞的物質條件。③封凍冰蓋前緣處的流速需大於某臨界值,即

冰塞 冰塞

式中,Fr為弗勞德數:V為冰蓋前緣處的平均流速,m/s;g為重力加速度;H為冰蓋下平均水深,m。當Fr>0.08時,冰花、冰塊能潛入冰蓋下,形成冰塞。當Fr<0.08時,冰花、冰塊不能潛入冰蓋下,而是在冰蓋前緣平鋪上溯,使冰蓋向上游發展。

特點

冰塞由冰花、冰塊組成,形成後持續時間較長,有的可達數月。冰塞消失時,一般無明顯的凌峰產生,與冰壩相比,危害較小。

冰塞的影響

一般冰塞 河道封凍初期,冰蓋下堆積的大量冰塊和絮冰,堵塞部分過水斷面,程度不同地影響水流暢通。

嚴重冰塞 河道封凍後的冰蓋下過水斷面,為流冰和冰絮堵塞的面積達70%以上,上游來水來冰不能下泄,壅高上游水位,甚至造成漫灘。

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