Page 23 - 2024年第55卷第4期

３ 中线工程水温冰情特征规律

３．１ 水温特征规律 为分析寒潮与累计负积温对水温和冰情的影响，图 １０给出了保定气象站 １９５６—
２０２１年的 １２月—次年 ２月冬季 ３个月的平均气温、１月平均气温和最低寒潮 ７日的平均气温，保定对应
中线干渠的桩号约为 １１００ｋｍ。近 ６５年保定气象站冬季平均气温整体呈现升高趋势，从－ ４．０℃升至－ １．５℃，
与中线干渠气候变暖总体趋势一致。２０１５—２０１６年中线大范围冰塞对应的冬季平均气温为 － １．６℃，
对应重现期 ２年；１月平均气温－ ４．９℃，对应 ７年一遇冷冬；最低寒潮 ７日平均气温－ ７．４℃，为 ３年
一遇寒潮。２０２０—２０２１年冬季中线无冰塞，冬季平均气温 － １．７℃，而 １月平均气温 － ３．８℃，对应 ３
年一遇冷冬，寒潮平均气温－ ７．５℃。对比可知，２０１５—２０１６年冰塞对应的冬季平均气温为 ２年一遇，
而 １月累计负积温比 ２０２０—２０２１年低，为 ７年一遇，重现期更长。进入冬季后，中线干渠水体持续失
热，如 １月累计负积温较低，极端突发寒潮易导致降温并大量产冰，叠加大流量高弗劳德数条件易引
发类似 ２０１５—２０１６年局部冰塞的情况。这表明中线干渠 １月累计负积温比冬季平均气温对水温的衰减
影响更大，更能作为冰塞发生与否的指标。
图 １１对比分析了滹沱河倒虹吸 ２０１７—２０１８年和 ２０１９—２０２０年两个冬季的水温、气温和流量过程。
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结果显示，１月中旬前的两个冬季气温相似，２０１７—２０１８年输水流量为 ４９．２ｍ ?ｓ，比 ２０１９—２０２０年偏低
１０．８％，对应前者水温比后者低 １．５℃。２０１７—２０１８年的 ２—３月水温比 ２０１９—２０２０年同期偏低更多，超
过 ２．５℃，主要是因为前者气温更低，且输水流量更小。因此，中线干渠水温由南向北递减，气温越低
水温下降越快，而冬季输水流量越大，沿程水温则下降越慢，这与杨开林等 ［２２］ 的研究结果一致。

图 １０ 中线桩号 １１００ｋｍ保定气象站 １９５６—２０２１年 图 １１ 滹沱河倒虹吸两个冬季实测水温、
冬季月平均及最低寒潮 ７日平均气温 气温和流量对比

自然河流湍流强度大，水体混合均匀，一般水温分层不明显，水温降至 ０℃后开始产冰 ［３５］ 。中线
干渠冬季目前采用小流量、高水位运行方式，各渠池冰期闸门开度较小，因此可判断局部断面水温存
在一定的分层现象，一般岸边和表面水温略低于主流区水温，如图 １２所示。该处水温观测设置在北
拒马河渠池。沿断面取 １２条测线，每条测线每隔 ０．３ｍ布置一个测点，各测点平均值计算的断面平均
水温为 ０．２５℃，岸边和水面附近水温接近 ０℃时断面已出现薄冰盖。综合其他断面观测结果发现，日
均气温转负后，当断面平均水温降至 ２．５℃时，干渠可出现岸冰；水温降至 １．０℃时，干渠表面可出
现流冰；当水温进一步降至 ０．２５℃时，可形成冰盖。上述形成条件也与负气温强度有关，这也表明小
流量输水渠道水温可能出现分层，若增大输水流量可以增加水流紊动掺混强度，打破分层现象，有助
于断面整体平均水温的提升。
３．２ 冰情分布及防凌重点区域 表 １统计了中线工程连续 １２个冬季的冰情时空分布。多年平均初冰
日期为 １２月 １６日，前后波动约 ９ｄ；多年平均终冰日期为 ２月 １９日，前后波动约 ９ｄ；平均冰期时长
６５ｄ，均方差 １２ｄ。多年平均岸冰为主的渠长 １９８ｋｍ，流冰和冰盖影响渠长 １８７ｋｍ，平均冰厚 １５ｃｍ。
结合 １１年来冬季调度和沿线气温、水温分析，中线干渠冰凌风险期为 １月中旬至 ２月中旬，该时间段

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