Page 21 - 2024年第55卷第4期

图 ７ ２０１１—２０１５年放水河渡槽冬季观测的流量、水位、流速和水温（虚线为每 ６ｈ值，实线为日均值）
－ ２１．９℃，为同期最低，但 １月累计负积温最低为 ２０１６年，达到 － １４０．９℃（２０２１年为 － ８５．１℃），对应
２０１６年 １月局部出现冰塞。结合冰厚估算的经典度日法可知，中线干渠冬季累计负积温是冰情强弱的
关键判断指标 ［３４ － ３５］ 。图 ８（ｂ）观测的风速结果表明，七里河倒虹吸以北的中线干渠冬季多年平均风速
为 １．２ｍ?ｓ，最大日均风速约 ５．０ｍ?ｓ，对应的均方差为 ０．６ｍ?ｓ。需要指出的是，２０１５—２０１６年冬季平
均风速为 ２．１ｍ?ｓ，较正常年份高 ７５％。风速越大，对应的冬季水体蒸发失热和水气热传导通量越大，
干渠沿程水温降低速率也越大。可见冬季风速、输水流量和累计负积温的综合作用是导致 ２０１５—２０１６
年中线干渠冰塞的原因，而累计负积温偏低是主因，冬季大的风速导致渠道水体更快的失热和产冰，
也不容忽视。
图 ８（ｃ）中干渠 ４个测点冬季相对湿度年内和年际变化规律一致，七里河倒虹吸以北干渠平均相对
湿度为 ５２％，均方差 １９％，多年平均最低相对湿度 １０％，表明相对湿度对水温冰情的影响较小。图 ８
（ｄ）显示，４个测站冬季平均气压为 １０２１．０ｈＰａ，均方差 ６．７ｈＰａ，年际波动幅度小于 ２％，其对水温冰
情的影响也较小，结果与 ２０１１—２０１５年观测分析一致。图 ８（ｅ）中 ４个典型测站冬季土温变化结果显
示，各测站地下 ４０ｃｍ处土温冬季先减小后增加，最低土温出现在 １月中旬至 ２月初，其主要受冬季
气温或累计负积温的影响。７个冬季的观测均表明，漕河渡槽的土温最低，七里河倒虹吸的土温最高，
这主要因为漕河渡槽附近渠池多为填方土体，且位于风口，冬季土体失热快，而七里河地处偏南端，
气温较其它测站高。可见最低土温也是低气温的一个指示性参数。
４个典型测站 ２０１５—２０２２年冬季日均水温分布如图 ８（ｆ）所示。空间上，干渠水温由南向北逐渐降
低，主要是受冬季低气温影响，水体沿程失热。时间上，各渠池水温总体先下降后回升，水温在 １月中
旬至 ２月中旬达到最低，与冰塞风险期一致。２０１６年滹沱河倒虹吸以北的渠池水温均降至 ０℃左右，为
７个冬季最低，该年度多渠池发生了冰情；２０２２年京石段干渠水温均高于 ３．０℃，该年度未形成连续冰
盖。这也反映出水温是各渠池冰凌生消与否的关键因子，其变化过程与输水流量和累计负积温密切相关。
图 ９给出了中线干渠 ４个典型测站 ２０１５—２０２２年冬季流量、水位变化过程。其中，２０１９—２０２０
年惠南庄泵站正常停水检修。干渠沿程分水，由南向北流量梯级减小，２０１６年 １月下旬漕河渡槽和滹
沱河渡槽出现流量突增，与当年多渠段的冰塞过程有关。漕河渡槽冬季平均流速为 ０．６９ｍ?ｓ，高流速
低气温下渡槽虽不会形成冰盖，但会产生流冰，对下游岗头产生冰塞威胁。此外，中线干渠关键渠池
冰塞的形成与热力因素、水动力条件和渠池地形特征密切相关，弯道、收缩断面和水工建筑物影响的
渠池易导致断面输冰能力降低。７个冬季滹沱河渠段、漕河渡槽、北拒马河渠段平均流量分别为 ６４．７、
３
５０．７和 ２５．６ｍ ?ｓ，分别占设计流量的 ３８．０％、４０．６％和 ４２．７％。作为对比，北拒马河渠段 ２０１５—２０１６
年冬季流量为设计值的 ６１．４％，较其它年份偏高，断面弗劳德数为 ０．０８５，也高于水力加厚的临界值，
在现有渠道拦冰索拦冰能力下，一旦寒潮来临产冰量突增，极易迅速堆积发生冰塞事故。

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