冰情预报

更新时间:2022-08-25 11:33

也称冰凌预报, 对于有冰期的江河湖库或其他水体, 根据有关热力、 水力等因素和冰情资料, 分析冰情的形成和变化规律, 对未来的冰情作科学的预测, 为防凌、发电、灌溉、 航运、 供水、 施工和国防等提供依据。利用历史和现时水文、气象资料,根据河流、水库和湖泊等水体的封冰和解冻的规律,预测未来冰情。

简介

冰情预报 ice regime forecasting

主要指河流的冰情预报。按河流冰情的发展阶段,分为封冻预报和解冻预报。影响冰情变化的因素有:热量因素,主要有太阳辐射,水体与大气、河床的热交换,蒸发与凝结等;动力因素,主要有水位、流量、流速、波浪、风速和风向等;河道特征对冰情也有重要影响。根据历史资料采用若干指标反映上述诸因素,建立这些指标与预报要素之间的经验关系,即可进行冰情预报。冰情预报的预见期一般要借助气象预报确定。

封冻预报

包括流凌开始日期、封冻日期、冰厚和承载能力等预报项目。

①流凌开始日期预报

水温略低于0℃时河道开始流凌,因此,流凌日期预报即推求水温降到0℃以下的日期,常以日平均气温转负日期、降温强度、河水热流量指标(水温与流量乘积)等作为热量因素指标,根据历史资料建立相关图。下图是中国黄河石嘴山水文站流凌开始日期预报图,图中以气温转负日热流量作参数,反映当时河水热状态。

②封冻日期预报

流凌开始后,气温继续下降,流凌密度增加,凌块之间的壅塞凝聚加强,当冰凌之间的冻结力大于水流对冰凌的牵引力时,河流开始封冻。一般用气温转负日期,流凌开始日期,累积负气温,降温强度等指标反映水凌的数量和冻结力;封冻前期的水位和流量反映水流的牵引力;根据历史资料建立这些指标与封冻日期的预报相关图。

③冰厚预报

河流封冻后,河水通过冰盖继续失热,冰盖不断加厚。常用累积负气温ΣT_、封冻历时等反映河水失热情况。利用中国黄河、辽河、松花江和黑龙江的资料建立的冰厚(d)经验公式为:

根据气温预报,即可利用此式作出冰厚预报。在冰面有积雪情况下,冰厚增长速度减低,此时可建立包括起始冰厚、封冻历时、冰上积雪深度等与冰厚的多因素相关图(称合轴相关图)进行冰厚预报。根据冰厚预报和气温预报,并考虑冰的物理性质和荷载形式,可预测冰盖允许承载的能力。

解冻预报

包括解冻日期,解冻时最高水位、最大流量、它们的出现日期,解冻形势等预报项目。

①解冻日期预报

冰盖与大气的热量交换,冰盖与河水的热量交换是融冰的热量来源。预报中,常用气温转正日期、气温转正至河流解冻时期内的累积正气温作指标,反映来自大气的热量;用上游水文站水温、河水热流量、上游解冻日期作指标,反映来自河水的热量。促使解冻的水力因素主要是水流对冰盖的抬升和牵引作用,通常用解冻前水位或流量、上游解冻日期作指标。冰厚影响解冻快慢,常用气温转正日的冰厚、封冻期累计负气温、封冻日期、开始封冻时的水位作指标。根据历史资料建立这些指标与解冻日期的经验关系,即可进行解冻日期预报。

②解冻时最高水位预报

河流解冻同时或解冻后几天内,河水迅速上涨,出现最高水位。在一般河段,造成解冻时最高水位的因素有,解冻前期河槽蓄水量、冰雪融化的水量及解冻期的降水量等,通常以封冻期水位作为前期河槽蓄水量指标与解冻时最高水位建立相关图进行预报;在由低纬度地区流向高纬度地区的河段,上游先解冻,河槽蓄水下泄,形成洪峰(称凌峰)向下游传播,可根据上、下游凌峰水位相关关系进行预报;在河弯、浅滩或河段束窄处,流冰受阻堆塞,容易形成冰坝,使河水位急剧壅高,有时可出现一年中最高水位。在这种情况下预报解冻时最高水位,尚需预估冰坝能否出现。

预报类型

一般来说冰清预报可以分为短期预报和长期预报两种。

短期预报

短期预报项目主要有封河日期、开河日期、 冰厚、 冰量、 冰塞、 冰坝最高水位、凌洪流量等,预报方法主要以热量平衡为基础, 应用热力、 水力等因素与冰情建立关系, 建立冰情预报方法时一般只应用主要的热力因素, 并用流量表示水力因素。

长期预报

长期预报的项目有封河日期、冰量、冰厚、 开河日期等; 预报方法主要是水文气象法和数理统计法,前者为以前期大气环流特征或有关气象因素和冰情建立经验关系,如大气环流法。后者为以冰情演变的统计规律建立预报方法,如概率统计法。

预报方法

预报方法分为经验和成因两类, 经验方法又分为完全经验法和有物理基础的统计法。 完全经验法以大量观测资料为依据, 建立纯经验关系, 如河段上下游站的封河(开河)日期相关图, 同一站(或河段)的流冰开始日期和封冻日期相关图等, 统计法是在物理成因分析基础上建立的统计方法, 如相应流量和相应水温为参变数的气温转正日期与开河日期相关图等。 成因方法是根据热量平衡原理和水力学理论建立的计算方法, 如应用热量平衡方程式预报见冰日期。

预报内容

冰情预报的内容,一般指预报流凌、封冻、解冻的日期,封冻期的冰厚以及凌汛的最高水位等。

流凌日期预报

水流产生水内冰时就开始流凌。水内冰产生的迟早由水流本身的热量及其失热强度的大小来定。水流的热量可用水温表示,其失热强度常用气温转负日期表示。因为气温转负日期早,当时的太阳辐射强度较大,水流得热较多,失热强度就小,从气温转负日期至开始流凌所需的时间也较长。以气温转负日期为参数的气温转负日水温与气温转负到开始流凌天数的

封冻日期预报

河道开始流凌后,随着气温继续下降,凌块不断增加,就可能封冻。在有足够产凌量时,河道封冻决定于两种因素:一是凌块间的冻结力,即热力因素;二是水流对凌块的牵引力,即水力因素。只有当冻结力大于牵引力时,河道才能封冻。制作方案时,常用气温转负日期、流凌日期、累积负气温,降温强度等因素反映产凌量和冻结力,以封冻前的水位或流量反映水流的牵引力。

冰厚预报

河流封冻后,水体继续失热,冰盖不断加厚。黄河、黑龙江、松花江、辽河等地,以累积负气温作为水体失热量的指标与冰厚建立经验公式。高纬度地区,冰上积雪减缓了水体失热强度。因此,积雪愈深,冰厚增加也愈慢。

解冻日期预报

河流解冻俗称开河,需要热力和水力条件。冰盖与大气的热量交换是融冰热量的主要来源。来自大气层的热量主要是太阳辐射,常以气温转正日期、气温转正至河流解冻期间的累积正气温等作指标。对于流向自南向北的河流,上游来水带来的热量是使冰盖下层受热融化的原因,常以上游站水温,上游站流量与水温的乘积(称热流量)及上游站解冻日期等为指标。水力条件是指水位对冰盖的抬升作用与水流对冰层的牵引力,常用解冻前的水位或流量、上游站解冻日期为指标。河流解冻日期的早晚与气温转正时的冰层厚度有很大关系。冰层愈厚,融冰时所需热量愈多。

凌汛最高水位预报

河流解冻后的最高水位与封冻时的河槽蓄水量有关,且是由下游冰坝壅水或上游解冻使河槽水量增加造成。河流的冰坝一般形成于河弯、浅滩或河段束窄处,各年形成的地点变化不大。但是形成冰坝条件比较复杂,各年冰坝的长度、高度以及壅水高程等各不相同,使得凌汛水位预报比较困难。

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