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水 利 学 报

２０２４年 ４月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ４期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０４ － ０３８９ － １４

南水北调中线冬季冰情变化特征及输水能力提升策略研究

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郭新蕾 ，潘佳佳 ，苑希民 ，王 军 ，罗秋实 ，苏 霞 ５
（１．流域水循环模拟与调控国家重点实验室，中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８；２．天津大学，天津 ３０００７２；
３．合肥工业大学，安徽 合肥 ２３０００９；４．黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 ４５０００３；
５．中国南水北调集团中线有限公司，北京 １０００３８）
摘要：南水北调中线工程冰期输水能力受限已成为制约工程安全运行和社会效益发挥的巨大障碍。认识和辨析通
水以来中线干渠冬季水温冰情演变规律及影响机理，是中线干渠冬季输水能力提升亟需解决的关键问题。本文基
于 ２０１１—２０２３年中线干渠连续 １２个冬季的气象、水力、冰情等原型观测资料，分析了中线干渠水温冰情时空分
布本底和特征规律，明晰了影响中线干渠冰凌生消的关键因素，针对性提出了冬季输水能力提升的相关应对策
略。分析表明：通水以来冰情发生的范围和时间相比理论预想偏小、偏短，冰凌影响区为七里河倒虹吸至北拒马
河暗渠段，冰塞风险区为滹沱河倒虹吸至北拒马河暗渠段，多年平均冰厚 １５ｃｍ，历史极端冰塞厚 ２．９ｍ，冰凌壅
水最高值 ０．７３ｍ；干渠冬季水温由南向北递减，依次出现岸冰、流冰和冰盖，日均气温转负后相应的断面平均测
量水温在 ２．５、１．０和 ０．２５℃左右，且沿程水温下降速率与流量和气温呈负相关，即增大输水流量可减缓水温下降
速度；影响冰凌生消的关键因素是气温、流量、太阳辐射和风速，典型年如 ２０１６年的严重冰情与 １月低累计负
积温、大输水流量和短时寒潮叠加有关，漕河等渡槽失温快产冰量大与风速密切相关。基于上述分析，未来可考
虑结合气象、水情、冰情实时监测和智能预警预报，建立水温－ 水量－ 水力协同调控和动态调度技术体系，重点从
缩短冰期输水时长、降低冰情影响范围、优化关键控制指标和挖潜渠道防冰塞性能等多方面全面提升南水北调中
线工程冬季输水能力。
关键词：水温冰情；时空分布；南水北调中线；冬季防凌；输水能力
中图分类号：ＴＶ９１
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０４１４

１ 研究背景

南水北调中线工程是支撑我国 “四横三纵” 国家水网的重大战略性基础设施，是水资源调配的重
要手段。显著的纬度差和南北冻融特殊气象条件，使得中线干渠冬季运行经历流冰输水、冰盖输水等
复杂工况 ［１］ 。工程运行之初，冬季输水采用 “小流量、高水位、冰盖下输水” 的设计方案，安阳河倒
虹吸以北渠池冬季输水流量仅为设计值的 ３０％～４７％，总体运行安全，但也出现了 ２０１６年 １月寒潮中
局部渠池分段冰塞发展、岗头隧洞拦冰索断裂、西黑山进口闸封冻、北拒马河暗渠拦污栅冰花堵塞等
问题 ［２ － ４］ 。相关单位于 ２０１１年 １２月至 ２０２３年 ２月在安阳河倒虹吸至北拒马河暗渠约 ４８０ｋｍ的渠段开
展了连续 １２个冬季的原型观测，详细采集了典型渠池的气温、风速、气压、相对湿度、土温等气象
参数和水温、流量、水位、流速等水力参数，并沿线巡测了岸冰、流冰、冰盖分布、流凌密度等冰情
参数变化过程，为中线工程冬季安全运行积累了气象、水力、冰情等大量观测资料和运行经验 ［５ － ６］ 。
进一步充分认识和辨析通水以来中线干渠冬季水温冰情演变规律及影响机理，是中线干渠冬季输水能

收稿日期：２０２３ － ０７ － １０；网络首发日期：２０２４ － ０１ － １８
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０１１６．１７２３．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划项目 （２０２２ＹＦＣ３２０２５００）；国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （Ｕ２２４３２２１，Ｕ２２４３２３９，５２００９１４４，５１９７９２９１）；
中国水科院科研专项（ ＨＹ０１４５Ｂ０３２０２１）
作者简介：郭新蕾（１９８０ － ），正高级工程师，主要从事水力学研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｇｕｏｘｉｎｌｅｉ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
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