Page 26 - 2024年第55卷第4期

体热容量和水温由正转负的临界长度。有必要突破单一的水量调度，采用水量－ 水温－ 水力协同调度的
思路，探索冬季大流量非冰盖输水的新模式，即从水量上满足用水需求，从水温上延缓冰盖形成，从
水力上控制凌情过程，降低受影响渠段长度和分水口数量，进而延长输水时间和提高输水水量。如通
过合理配置在线调蓄库群补水入干渠、采取渠首取水水温提升的调度方式和阈值区间等，构建冬季大
流量非冰盖安全输水的协同调控新模式。
（ ２）冬季输水动态优化调度与输水模式切换。中线京石段冬季存在无冰输水、流冰输水和冰盖输
水等多种状态，动态调度和水温、冰情的互馈作用明显。目前来看，影响中线冰情发展的关键因子为 １
月累计负积温、输水流量、太阳辐射和风速，而突发的极端寒潮是诱发高风险冰塞的重要原因。目前寒
潮预报的预见期为 １周左右，实际调度中接预报预警后，可在 ２～３天内降低输水流量至安全范围。因此，
有必要根据在线监测和短期气象预报，优化冰期动态判断阈值、动态调试模式和冰期大流量到现有模式
的快速切换方法，通过模式切换分段进入冰期等科学调度技术来实现冬季输水能力提升。
（ ３）新设备、新模型、新技术、新材料应用后的辅助提升。中线干渠水温冰情在线监测难度大，
单一预报模型精度偏低，突发寒潮应对困难，也制约了冰期大流量输水。应新增站点，研究全线水温
冰情新型监测和智能集合预警预报技术，支撑水温、冰情、冰害的高精度监测和预报。气温、水体的
对流－ 扩散、床温、水量等是影响水温的关键因素，现有线性简化模型忽略部分参数，难以满足主动
提升技术的需要，有必要结合水温冰情的控制阈值范围研究水温冰情过程精细化的模拟技术，在提升
模拟精度的基础上优化水力控制指标，支撑平冬、暖冬和寒冬输水能力的提升。同时，中线工程目前
的拦－ 扰－ 破－ 除－ 排冰综合防治技术体系已取得良好效果，建议进一步针对渡槽等局部重点风险区加
强排、捞、联合扰冰、增保温等工程措施研发，挖潜渠道防冰塞性能。此外，建议加强超疏水、降糙
的防冰涂覆材料研发与推广应用，进一步提升全时段输水能力。

５ 结论

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，认识和辨
析了通水以来中线干渠冬季水温冰情演变规律及影响机理：（１）空间上，南水北调中线干渠水温由南
向北逐渐降低，水体沿程失热，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。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。（ ２）发生冰情的范围和时间比理论和设计之初预想偏小、偏短，冰凌影响区为七里河倒
虹吸以北，冰塞风险区为滹沱河倒虹吸以北。现有年份较大范围冰盖持续时间一般不超 １个月。（３）
影响中线冰凌生消的关键因素是气温、流量、太阳辐射和风速；累计负积温是冰情强弱的关键判断指
标；高风险冰情与 １月累计负积温、输水流量和短时寒潮叠加有关，放水河、漕河等渡槽失温快、产
冰量大与风速较大密切相关。（４）现有冰期输水调度方案下，冰期输水时间、关键水力学控制阈值偏
保守，通过动态调度和完善防凌措施预案，部分重要断面冰期输水实际流量已有所突破并是安全的。
在确保中线工程安全运行前提下，从基于水量－ 水温－ 水力协同调控的中线冬季输水能力主动提升、冬
季输水动态优化调度与输水模式切换以及新设备、新模型、新技术、新材料应用后的辅助提升三方面
提出了中线冬季输水能力提升的应对策略。下一步将研究策略的定量化，以供研究和运行调度参考。

参 考 文 献：

［ １］ 付辉，郭新蕾，杨开 林，等．南 水 北 调 中 线 工 程 典 型 倒 虹 吸 进 口 上 游 垂 向 流 速 分 布 ［Ｊ］．水 科 学 进 展，
２０１７，２８（６）：９２２ － ９２９．
［ ２］ 韦耀国，赵海镜，杨国华，等．神经网 络 在 南 水 北 调 中 线 冬 季 水 温 预 测 中 的 应 用 ［Ｊ］．水 利 水 电 技 术，
２０２１，５２（Ｓ２）：３３５ － ３３８．
［ ３］ 李程喜，段文刚，卢明龙，等．南水北调中线冰 情 演 变 水 温 与 气 温 阈 值 研 究 ［Ｊ］．水 利 科 学 与 寒 区 工 程，

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