冰波運動特性及蓋移質輸冰能力研究

羅紅春，冀鴻蘭，牟獻友，郜國明，張寶森

(1.內蒙古農業大學 水利與土木建筑工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；2.黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003)

冰塞是寒區河流一種常見的水力現象，也是引發凌汛洪水的主要致災因子，易形成于水庫回水末端、彎道、比降由陡變緩的河段等位置[1]。自龍羊峽、劉家峽水庫聯合調度以來，黃河寧蒙河段冰壩的出現頻次顯著降低，冰塞事件反而頻發，凌汛致災模式主要轉變為冰塞洪水[2-3]。目前已開展了大量關于冰塞形成、堆積演變的模擬及試驗研究[4-9]，這些代表性成果有力地推動了江河冰塞的研究進展，然而，當前卻鮮有相關研究關注水內冰顆粒的運動特性及輸冰能力。河流冰蓋形成后，流動的冰花通過下潛會浮在冰蓋底部，逐漸發展穩定，形成特殊的類似于沙波形態的現象——冰波，這是冰塞的另一種體現。早在20 世紀60 至70 年代，Pariset 等[10]便提出冰蓋下的水內冰顆粒（蓋移質形式）與河床表面的泥沙顆粒（推移質形式）具有相似的運動特性；Starosolszky[11]建議使用類似泥沙的推移質公式描述冰蓋下的輸冰，之后，部分學者基于此設想開展了相關的討論與試驗[12-14]，并在室內發現了該試驗現象；Shen 等[15]通過推移質泥沙輸移理論，首次提出了“輸冰能力”的概念。但真正利用泥沙輸移理論對冰下蓋移質輸移進行具體分析的研究仍非常少見，更缺乏對蓋移質群體運動特征的研究。冰波運動過程與冰塞的形成演變及輸冰能力息息相關，對封、開河預報及凌汛預防具有重要意義[16-17]。……