负积温推求冰盖厚度的方法研究

本文通过低温模拟渠道结冰试验数据,对两种计算冰盖厚度的斯蒂芬模型和朱波夫模型分别进行了拟合,通过分析发现,拟合出的朱波夫模型计算冰盖厚度与实测冰厚数值更为接近,因此,对于南水北调工程冬季渠道的冰盖厚度,可使用朱波夫模型经验公式进行预测,以进一步计算冰盖膨胀力,防止膨胀力过大对渠道边坡稳定性造成威胁。

黄河冰盖厚度演变数学模型

以物理机制和数学推导为基础 ,建立了黄河初始冰盖形成后冰盖厚度演变计算的数学模型 .利用实测资料率定模型参数 ,可以应用于黄河不同河段冰盖厚度的计算和预报 .

基于远震接收函数的南极大陆冰盖厚度研究

冰盖厚度是研究南极冰盖质量、建立冰盖动力学模型的基本参数,对于冰川均衡调整、冰盖物质平衡及全球气候变化研究具有重要意义.基于地震学的远震接收函数和H-Kappa格网搜索方法可以用于地震台站下方冰盖厚度的可靠探测,不仅能与冰雷达获得的冰盖厚度进行独立对比,还可以与冰雷达方法相互补充,进一步填补南极大陆冰盖厚度探测空白区.本文利用布设于南极大陆冰盖上方的流动地震台阵记录到的远震波形数据,基于接收函数方法对台阵下方的冰盖厚度进行了研究.结果显示:基于远震接收函数方法的冰盖厚度与Bedmap2冰厚格网模型相比,二者差别大多在200 m以内;少数台站差值达到600 m左右,这一差别可能与Bedmap2测线分布空区、冰雷达测深不确定性以及冰盖内部复杂波速结构等因素有关.本文研究结果表明:利用南极大陆冰盖上方的流动地震台阵,基于远震接收函数方法可以获得比较可靠的南极冰盖厚度,为独立验证冰雷达的探测结果并弥补冰雷达探测空白区提供了有效方法.同时,部分台站接收函数波形的复杂性可能暗示了南极大陆数千米厚的冰盖内部结构不是均一的,仍然存在比较复杂的内部结构变化.因此,有必要进一步利用包括接收函数波形拟合、地震面波反演等方法对南极大陆冰盖厚度及其内部精细结构进行更为深入的研究.

水库冰盖厚度及弧门自开启原因的研究

研究了负温度日数和水库冰盖厚度的关系；计及冰下水的温差密度流，数值模拟了闸区的结冰过程；对原型观测的冰压力结果进行了定性分析，说明了闸前的冰应力与库区冰应力的不同的日变化机制；对冰作用下的弧门小开度自开启原因作了说明并对开启量作了近似估计．

黄河内蒙古段冰盖厚度模拟

基于原型观测数据对黄河内蒙古段的冰盖厚度进行模拟,通过引入Colburn类比法计算冰盖下的热通量,在热力学方程中引入河流流量、水流流速、水位河道坡降、冰盖糙率等因素,改进基于Stefan公式的度日法冰厚计算模型。采用巴彦高勒至头道拐河段4个测站的原型观测数据率定该冰厚计算模型的相关参数,并通过气温、水温数据进行冰厚计算。结果表明:改进后的冰厚计算模型在计算结果的精度上达到1.97%,相比于Stefan模型的14.99%、统一度日法模型的4.77%、动水冰厚辐射冰冻度日法模型的14.98%,精度上有所提升,冰厚变化趋势与现场原型观测趋势一致;根据累积气温值与气温序列特征分析2006—2017年的头道拐测站气温数据,提取冬季累积气温值最大的2009—2010年进行冰厚计算,模型计算结果精度为7.34%。改进模型在正常天气条件和极端天气条件下的冰厚计算结果均保持较高的精度,研究结果可为极端天气条件下研究区的冰厚计算提供理论依据。

寒区复式输水渠道冰盖厚度变化特征模型试验研究

随着经济社会的发展,寒区冰盖输水得到广泛运用。利用模型试验研究的方法,对输水渠道冰盖厚度变化规律进行研究。根据研究解困,推荐采用复式断面滩地部分低流速输水,促进冰盖的形成和加厚,以利于渠道运行安全。此外,基于试验数据给出了静水和动水条件下复式断面渠道冰盖厚度的计算公式,具有一定的实际应用价值。

渠道热量交换与冰盖表面温度的计算分析

为了精确计算预测南水北调中线工程冬季输水的冰情,进而确保冬季干渠安全定时定量输水,对热量交换计算和冰盖表面温度两个方面进行了分析,提出了通过强迫边界条件法求冰盖的表面温度.通过模拟表明,准确的气象资料、准确的冰盖表面温度的计算对渠道冰盖厚度的变化过程极其重要,将对渠道冰期输水的控制运行研究有重要意义.

冬季引水明渠冰盖生长的数值模拟

冬季寒区引水明渠的结冰问题会影响河道的运行和管理,文章利用热力和水力耦合的数学模型对不同条件下二维渠道内的冰盖生长进行数值模拟,通过改变水流速度、气温、水深以及风速的大小分析形成的冰盖厚度;根据数值模拟结果,得出了寒区引水明渠冰盖厚度的增长规律与冰盖形成后水流速度场和温度场的分布规律,以及不同因素对渠道结冰的影响程度。

河流冰盖热力增长的数值模拟

文章基于多相流理论,建立了河流的热力与水力条件耦合的二维河道模型。模型把河流当作大气-冰体-水体的一个耦合系统,考虑了系统中界面的热量交换,并考虑了冰花在冰盖下堆积对冰盖热量交换的影响。在不同的入口冰花浓度、冰盖上表面温度、入口水流速度的工况下,对冰盖的增长进行了模拟分析,获得了冰盖厚度的增长特征与冰盖形成后水体速度场和温度场的分布特征。模拟结果表明:入口冰花浓度越大、冰盖上表面温度越低、入口流速越小,则形成的冰盖厚度越大;断面上的流速越大,水温越低。

寒冷地区供水工程引水明渠结冰问题数值模拟

以宁夏吴忠金积供水工程为例,对在冬季寒冷地区利用引水明渠从河流或水库引水时遇到的结冰问题进行研究。利用一维非恒定水力热力耦合数学模型对3种典型工况下引水明渠水温分布进行数值模拟,得出不同水深、不同风速时的初始结冰位置。利用冰盖厚度发展数学模型对10 a来冰盖发展情况进行数值模拟,并与经验公式计算结果进行对比,得到了较为一致的结果。根据数值模拟结果,得出寒冷地区引水明渠冬季供水时渠水温度的分布规律,总结出影响水温分布及初始结冰位置的因素。

南极重力场特征及界面的计算与解释

本文根据ＯＳＵ９１Ａ地球重力场模型和地形资料，计算了南极洲的空间重力异常和布格重力异常，分析了空间重力异常变化剧烈的原因及其与高程的相关性，同时根据布格重力异常用两层界面的反演方法计算了冰盖厚度和地壳厚度，冰盖厚度较大的地区位于极区的东南部，而极区周围和西南部地区厚度较小。地壳较厚的地区位于极区的东南部，最大达５６ｋｍ，西南部地区地壳较薄，最小值为８ｋｍ。

宁夏吴忠金积工业园区冬季供水一维结冰问题数值模拟

利用QUICK格式对一维水力热力数学模型中的对流项进行离散,通过模拟结冰点的位置和比较不同温度、水深、风力条件下对结冰点位置的影响,主要改进了冰盖厚度发展模型,利用该模型对冰盖厚度的发展进行了模拟,通过与经验公式及实测结果进行比较,表明改进后的冰盖厚度发展模型是可靠的,可以用于金积引水渠的冰盖厚度模拟。

北冰洋的海冰

北冰洋可以说是世界唯一可以步行通过的大洋,至少在冬季是这样。北冰洋大部分海域被平均厚度3米的冰层所覆盖,据洋底沉积物年代测定表明,这里的海冰年龄已有100万年之久。大部分海区,尤其是北纬70°以北的洋区,存在着永久性的冰盖,在北美洲与欧洲之间形成了一座坚固的“桥梁”。冬季,海冰总面积约1000～1100万平方公里,占整个北冰洋(1478万平方公里)的68～74%。

东方湖:冰雪世界的一大传奇

在3800米深的南极冰盖下,一泓碧水方圆万里,悄然流过那寂静而漫长的岁月……无论如何,南极都是一个神奇的地方——自古不化的冰原、巍峨壮丽的冰山,还有神秘莫测的冰海……这些本足以震撼人心;而那绚丽奇幻如七彩霓虹的极光与千奇百怪的珍禽异兽更引人入胜。如今,在壮观的时代即将结束,新的世纪就要来临的时刻,一个关于冰和水的新故事又在流传。