水内冰、冰花和碎冰等潜入水中,并积聚在冰盖底面,阻塞了河道过水断面,壅高上游水位的现象。冰塞通常发生在清沟下游的封冻河段,严重的冰塞多发生在动力清沟以下,水面比降突然变缓的河段上。冰塞多由冰花和碎冰组成,冰塞的特点是减小了冰盖下的过流能力,使其上游水位上涨。冰塞的持续时间一般较长,甚至存在于整个封冻期。冰塞的生消演变,大体可分为形成、稳定、和消融三个阶段:①形成阶段。
水内冰、冰花和碎冰等潜入水中,并积聚在冰盖底面,阻塞了河道过水断面,壅高上游水位的现象。冰塞通常发生在清沟下游的封冻河段,严重的冰塞多发生在动力清沟以下,水面比降突然变缓的河段上。冰塞多由冰花和碎冰组成,冰塞的特点是减小了冰盖下的过流能力,使其上游水位上涨。冰塞的持续时间一般较长,甚至存在于整个封冻期。
冰塞的生消演变,大体可分为形成、稳定、和消融三个阶段:①形成阶段。自上游河段流来的冰花、碎冰,潜入冰盖之下,首先堆积于冰盖的前缘,此时冰塞体与冰盖间的剪应力,如在允许剪应力的临界值以下,则冰塞体继续不断发展,使冰盖下过水断面缩小,当冰塞下流速增大到使该断面处冰塞体与冰盖间的剪应力达到临界剪应力时,由上游段继续流来的冰,将通过该断面而被冲走,并堆积在剪应力低于临界值的河段,使冰塞向下游延伸。随着冰塞的发展,进一步增加了水流的阻力,冰塞上游的水位逐渐壅高。当
表1 静冰压力表
静冰压力。
动冰压力的大小与建筑物暴露面积的大小和形状、表面的粗糙度、冰厚、冰块流速、流冰的抗碎强度等有关。中国重力坝设计规范规定:当冰的运动方向垂直或接近于垂直铅直坝面(指运动方向与坝轴线的交角为80°~90°)时,作用于坝面的动冰压力为:
冰塞
式中 K为系数,决定于流冰的抗碎强度R值(当R=100吨/米2时,K=4.3;R=50吨/米2时,行近流速降低到一定程度时,一部分流冰将沿冰盖前缘向上游平铺,使冰盖向上游发展,同时冰塞也向上游伸长,直至行近流速降低到冰块下潜的临界流速以下时,冰塞便停止发展。②稳定阶段。冰塞河段的流速,比降和过水断面等,均维持一个变化较小的相对稳定的状态。组成冰塞体的最大冰量及最高壅水位也多出现在这一时段。③消融阶段。春季随着太阳辐射的增强和气温的升高,水温上升到0℃以上时,冰塞即进入消融阶段。随后河水位开始下降,河心冰因水位的下降而下坍,最终导致主流部分首先开河,冰塞即告解体。
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