冰凌

作者：王文才 李久昌   来源：中国水利百科全书/第1卷/111页/1990.12/水利电力出版社   发布时间：2018-04-23

冰凌（ice run） 水在零摄氏度或低于零摄氏度时，凝结成的固体称为冰。流动的冰称为凌。有时冰、凌通用，没有严格区别。

　　当气温低于河流中的水温时，水体开始失热。当气温继续下降，水温达到和稍低于零摄氏度时，河流开始在岸边和水内结冰。河流结冰是在动水中结冰，与湖泊结冰不同。湖水结冰仅限于水体表面，深层水体仍保持高于零摄氏度的温度。河流由于水流的紊乱混合作用，水体失热几乎是整个水体同时进行。所以，河流不仅在水的表面形成薄冰和岸冰，而且在水内、河底形成水内冰。

　　河流冰情的演变过程　 按照冰量的增减，可分为成冰、融冰两个阶段。从开始结冰到最大冰厚出现，称为成冰阶段；冰从开始消融直至春季河流中流冰终止，称为融冰阶段。按照冰的形态变化，可分结冰、封冻、解冻3个时期。从河流开始结冰日到冰花、冰块流动停止日，称为结冰期；从流冰停止日到冰盖融解开始日，称为封冻期；从冰盖消融开始流动日到流冰终止日，称为解冻期。主要冰凌状态和要素如下：（1）冰凇。漂浮于水面成细针状或极薄片状的冰晶，在流动中常聚集成松散的小片或小团。（2）微冰。多在岸边出现的透明易碎的薄冰。（3）岸冰。沿河岸冻结的冰带。因形成的时间和条件不同，又分初生岸冰、固定岸冰、冲积岸冰、再生岸冰和残余岸冰等形式。（4）冰花。浮于水面或水中的水内冰、棉冰和冰屑等。（5）流冰花。冰花随水流流动的现象。（6）流冰。冰块或兼有少量冰凇、冰花等随水流流动的现象。（7）水内冰。在水面以下任何部位存在的冰。（8）疏密度。测验河段内，冰块与冰花的平面面积与敞露水面面积的比值。（9）敞露水面宽。测验断面上，固定岸冰以外的自由水面宽度。（10）冰盖。横跨两岸覆盖水面的固定冰层。（11）封冻及封冻日期。测验河段内出现冰盖，且敞露水面面积小于河段总面积的20%时为封冻。其开始出现的日期，为封冻日期。（12）冰上雪深。冰面上未受扰动的积雪厚度。（13）层冰层水。冰层中央夹有水层。（14）锚冰。水面以下冻结于河底或建筑物上的冰。（15）清沟。封冻期间，河流中未冻结的狭长水沟。（16）连底冻。从水面到河底全断面冻结成冰。（17）冰塞。冰盖下面因大量冰花堆积，阻塞了部分过水断面，造成上游水位壅高的现象。（18）冰坝。在河流的浅滩、卡口或弯道等处，横跨断面并明显壅高水位的冰块堆积体。（19）岸边融冰。封冻冰层自岸边发生明显融化，出现冰上积水或敞露水面的现象。（20）冰滑动。整片或被分裂的封冻冰层顺流滑动一段距离后，又停滞不动的现象。（21）解冻及解冻日期。测验河段内，已无冰盖，或敞露水面面积已超过河段总面积为20%时为解冻。其开始发生的日期为解冻日期。在较长河段内有上下贯通敞露水面者，俗称开河。（22）残冰堆积。春季解冻后，沿河两岸堆积的冰块。（23）冰期。河流中出现冰情现象的整个时期。（24）封冻期。河流中出现封冻现象的整个时期。

　　由于地形地貌的差异，河流形态及水量变化不一。因此，并非所有河流都会出现上述的冰情演变过程。譬如，在黄河下游，有的年份冷空气活动频繁，在零摄氏度上下变幅亦大，一个冬季可有多次封冻、解冻过程。又如黄河上游某些河段及新疆部分河流，河道很陡，水流湍急，冬季只有流冰而不封冻。

　　影响河流冰情变化的因素　 大体上可归纳为热力、动力、河道特征3个方面。（1）热力因素：第一种情况是水体得到热量，如太阳直接辐射和散射辐射，地下水加入的热量，水流运动产生的热量。第二种情况是使水体失去的热量，如水面或冰面的有效逆辐射。第三种情况是在一定条件下使水体得热，在另一种条件下使水体失热，如蒸发时失热，凝结时得热；降雪时失热，降雨时得热；大气与水流的热交换；河床与水流的热交换等。对于一个河段，单位时间内水体总热量的变化，可列水体热量平衡方程式进行计算。一般情况下，在成冰阶段，水流为失热过程，在融冰阶段，水流为得热过程。（2）动力因素：主要包括水位、流量、流速、风向、风速及波浪等。在封冻期，同样的热力条件下，如果流量大、流速快、顺流方向的风速大，则水流的输冰能力强，冰块很难静止下来，就能推迟封冻日期甚至不封冻；反之，则容易封冻。在融冰期，同样的热力条件下，如果流量大、流速快、涨差大、顺流方向的风力强，则容易形成“武开河”；反之，则容易形成“文开河”。（3）河道特征：主要包括地理位置、河流走向及河道边界条件等。在同样热力和动力条件下，有些河段先封冻，有些河段后封冻，有些河段容易形成冰塞、冰坝，有些河段则不容易形成冰塞、冰坝。一般来说，在陡弯、多弯处及沙滩较多处，先开始封冻，解冻时也容易形成冰坝。

　　普通冰的一些性质　 （1）水的结晶潜热或冰的融解潜热为80cal/g(=335J/g)；（2）纯冰在零摄氏度和一个标准大气压的条件下，密度为0.91689克每立方米（常取0.917）；（3）在零摄氏度和1013.25hPa(=1 atm)的条件下，冰的线膨胀系数为52.7x10(-6)K(-1);体积膨胀系数为120x10(-6)K(-1)；（4）比热为2.06J/g.k；（5）导热系数一般为21mw/(cm.k)；（6）强度受温度、冰结构、加荷速度及试验方法影响较大，尚无公认的计算公式和数据。抗压强度范围在0.3~5.5MPa/cm(2)；抗剪强度约为抗压强度的1/2；抗弯强度约为抗压强度的1/5。

　　（王文才 李久昌）　中国水利百科全书/第1卷/111页/1990.12/水利电力出版社。