Page 24 - 2023年第54卷第9期

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北拒马河闸届时将生成冰盖。③当午河闸水温 Ｔ≤ ５．０℃时，石家庄和保定站预报未来 ７ｄ气温链即
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７ｄ
Ｔ ≤ － ６．０℃时，北拒马河闸届时将生成冰盖。
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３．２ 冰盖生成关键驱动因子分析 根据南水北调中线总干渠 ８个冬季冰情观测结果分析，寒潮和输水
流量是渠道冰盖生成的关键驱动因子。
３．２．１ 寒潮强度与时机对冰盖生成的贡献 寒潮是指高纬度的冷空气大规模地向中低纬度侵袭，造成
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３ｄ
剧烈降温的天气活动。本文寒潮强度以保定站最低日平均气温 Ｔ 、最低 ３ｄ滑动平均气温 Ｔ 、石家
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６ｄ
３ｄ
庄－ 保定 ２站最低 ６ｄ滑动平均气温 Ｔ 等 ３项指标来表征，并将 Ｔ ≤ － １１．０℃或 Ｔ ≤ － １０．０℃定义为
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强寒潮。寒潮出现时机以月旬来表征，将一个完整冬季 ３个月划分为 ９个旬。在这通水的 ８个冬季中，
出现了 ３次强寒潮，均促进了冰盖生成或大范围扩展。①２０１６年 １月下旬强寒潮，上述 ３项指标分别
为－ １２．４℃（出现概率为 ７％）、－ ９．９℃（出现概率为 ２６％）和－ ７．３℃（出现概率为 ３３％）。由于当年冬季
输水流量较小，北拒马河闸已于中旬先期形成零星冰盖，但长度不足 １０ｋｍ，在此轮寒潮作用下 ２ｄ之内
迅速向南扩展至午河闸，冰盖长度达到极大值 ２８０ｋｍ。②２０１８年 １２月下旬强寒潮，３项指标分别为
－ １１．２℃（出现概率为 ２４％）、－ １０．７℃（出现概率为 １８％）和－ ８．１℃（出现概率为 ２４％）。这轮寒潮特点是
低温时间较长，保定站日平均气温低于－ ８．０℃持续了 ７ｄ。致使北拒马河闸水温快速降低，在 １０ｄ内由
３．５℃降至 ０．０℃，最终驱动生成冰盖，这是 ８个冬季中最快生成冰盖的。应该指出的是，这轮强寒潮还
有一个特点，就是来得有点早，若推迟一个月至 １月下旬降临，岗头闸以北渠段水温届时将降至 ２℃以
下，生成冰盖的长度将大幅增加，势必超过 ２０２１年 １月冰盖。从此可以看出，寒潮的强度和时机均对冰
盖生成有贡献。③２０２１年 １月上旬强寒潮，３项指标分别为－ １２．０℃（出现概率为 １５％）、－ １０．２℃（出现
概率为 ２４％）和－ ７．１℃（出现概率为 ３８％）。此轮强寒潮前 ８天预先降临了一波 “小寒潮”，将岗头闸水温
降至 ２．５℃以下。故而，当 １月 ７日强寒潮猛烈来袭时，水温在 １０ｄ内由 ２．９℃降至 ０．０℃，北拒马河闸
第二快速地生成冰盖，长度 ３８ｋｍ。图 １０给出了保定站 ３个典型冬季日平均气温过程线，可直观看出这
３次寒潮强度和出现时机的差异。表 ８给出了北拒马河闸渠段初封日期与寒潮极值的响应关系。

图 １０ 保定站 ３个典型冬季日平均气温过程线
３．２．２ 输水流量对冰盖生成的贡献 中线工程输水调度采用闸前常水位控制方式，即不论渠段输水
流量如何变化（设计流量及以下），其下游 端节 制闸闸 前水 位均 保持 在 稳 定状 态 基 本不 变。冬季渠
道水面与大气的日平均净热通量 Φ＝－ Ｋ（Ｔ － Ｔ），式中：Ｋ为热交换系数，Ｔ 为水温，Ｔ 为气温。
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冬季输水流量越小，则渠道流速越缓慢，水流从渠首陶岔闸输移至北拒马河闸的历时（ｔ）越长，单
位水体失热总量（ ｔ·Φ）越大从而易生成冰盖，２０１４—２０１５年冬季即为此明证。当年冬季为工程首
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次全线试通水，输水流量特别小。渠首陶岔闸流量 Ｑ 为 ５９ｍ ?ｓ（相应断面流速 Ｖ＝ ０．２０ｍ?ｓ ），午
ｔ ｔ
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河闸流量 Ｑ 为２４ｍ ?ｓ（Ｖ ＝ ０．１２ｍ?ｓ），岗头闸流量 Ｑ 为 ２２ｍ ?ｓ（Ｖ ＝ ０．１８ｍ?ｓ），北拒马河闸流量
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Ｑ 为 １５ｍ ?ｓ（Ｖ ＝ ０．２２ｍ?ｓ）。即便当年冬季气温最暖 （为 ８个 冬季 唯 一 的强 暖 冬），但 是仍不可避
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免地生成冰盖 ７３ｋｍ，居第 ２位。反之，２０２１—２０２２年冬季输水流量大幅放大，陶岔闸和午河闸流
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