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黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象

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黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象 水利建设与管理?2005年第5期 黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象 陈洪山 (山东黄河河务局 杨麓 济南250011) 【摘要】冰塞和冰坝是产生凌汛威胁的主要冰情现象.通过对冰塞和冰坝生消机 理,影响因素,产生条件及1950 年以来黄河下游有记载的冰坝要素实例和黄河下游凌汛特性进行分析,总结归纳 出黄河下游凌汛期易造成严重威胁 的冰坝冰情现象产生的相关因素.并对黄河下游凌汛期冰塞,冰坝异同点进行了对 比分析. 【关键词】冰塞冰坝黄河下游 凌汛是河流在冬季因...

黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象
黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象 水利建设与管理?2005年第5期 黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象 陈洪山 (山东黄河河务局 杨麓 济南250011) 【摘要】冰塞和冰坝是产生凌汛威胁的主要冰情现象.通过对冰塞和冰坝生消机 理,影响因素,产生条件及1950 年以来黄河下游有记载的冰坝要素实例和黄河下游凌汛特性进行分析, 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 归纳 出黄河下游凌汛期易造成严重威胁 的冰坝冰情现象产生的相关因素.并对黄河下游凌汛期冰塞,冰坝异同点进行了对 比分析. 【关键词】冰塞冰坝黄河下游 凌汛是河流在冬季因大量流冰下泄遇障碍而形成的一 种水位陡涨现象,其是否形成威胁或威胁的程度如何,决定 于涨水幅度的大小.一般情况下,只有在河道出现冰塞或冰 坝后,才会使河道水位大幅度的上涨,导致严重凌汛威胁.因 此,冰塞和冰坝是产生凌汛威胁的主要冰情现象. 1冰塞 凌汛期冰花,冰屑和碎冰潜入水中,并在冰盖下积聚,导 致冰盖下过水断面阻塞.这种现象叫做"冰塞".因为冰塞多 产生于初封河段冰盖的上缘.黄河下游在封冰期出现的壅水 漫滩现象主要是封河过程中产生冰塞引起的. 冰塞可减小冰盖下过流能力,使其上游水位壅高,下游 水位下降.产生较大水位落差.特别严重的冰塞现象多发生 在水面比降突然变缓的河段上.有的冰塞可使上游水位壅高 达2.0m以上.黄河下游河道的比降较小,冬季经常出现冰塞 现象. 冰塞形成至消融的过程,是组成冰塞的冰量由小到大, 又由大到小的演变过程.在该过程中,冰塞以上河段水位由 低到高,再由高到低;冰花或碎冰在冰塞河段纵横断面上的 分布逐步调整.根据上述变化.可以将冰塞的演变分为形成, 稳定和消融三个时段. 在冰塞形成时段,上游源源而来的冰花或碎冰潜入冰盖 之下.首先于最靠上游的断面处堆积,此时该断面处冰块与 冰盖间的剪应力在某一临界值以下.由于冰块的不断堆积, 使冰盖下过水断面减小.当流速增大到使该断面处冰块间的 剪应力达到临界剪应力时.由上游漂来的浮冰将通过该断面 被冲走.堆积在剪应力低于临界值的下一个断面处,使冰塞 向下游延伸.随着冰塞的发展,进一步增加了水流阻力,冰塞 上游水位逐渐壅高,当流冰流速降到一定程度时,一部分流 冰将沿冰缘向上游平铺,使冰盖向上游发展,同时冰塞也向 上游伸长,直至流冰流速降低到冰块下潜的临界流速以下 时.冰塞便停止发展.在另一种情况下,冰塞河段上游端虽仍 有流冰不断地潜入冰盖之下,但这些冰块均可以从冰盖下顺 利流向下游,不再参与冰塞体的组成,冰塞也就同样不再发 展. 冰塞形成的条件主要有两点:一是上游河段具有相当面 积的敞露水面,能够提供足够的冰花来源;二是在水面比降 发生明显转折的河段. 冰塞形成的后一种水流条件常用两种临界流速来 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示: 一 是封冻冰盖前缘冰花下潜流速或称第一临界流速1301二是 冰花在冰盖下发生堆积的流速或称第二临界流速.据 对黄河下游艾山以下河段的研究:1301--0,60,0.50m/s,约为 0.4m/s. 冰塞的形成不仅与封冻冰盖前缘的两种临界流速有关, 还与河道边界条件,断面的几何形态有密切关系,国际上常 用Froude(佛汝德数)来表示.其计算式为 t)01 ,/ 式中——佛汝德数: 1301——冰盖前缘平均流速.m/s; ^——断面平均水深.m; g一重力加速度,取9,81m/s2. 研究表明,丹愈小产生冰塞的几率愈小,反之则大.它 的临界值依据各个河流的特性有所不同,其范围在0.05,0,12 之间变化.特殊情况也可能超出此范围. 在黄河下游防凌调度工作中,多以流量作指标来判别冰 塞生成条件.经分析,下游各河段发生冰塞的条件是不同的: 孙口以上河段,河道宽浅,当封河流量超过400m3/s时就有可 能产生冰塞;孙口,艾山河段为宽浅到窄深过渡性河段,当封 河流量超过450m3/s时有可能产生冰塞;艾山,利津河段,封 河流量500m3/s以上可能产生冰塞;利津以下河段封河流量 与孙口以上河段接近. 冰塞形成后向三个方向发展,即沿垂向增厚,沿纵向加 长.沿横向展宽.冰花潜入冰盖下后以类似推移质的形式沿 冰盖下表面运动,当来冰量大于冰盖下的输冰能力时,冰花 70陈洪山等/黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象 滞留并与冰盖冻结成一体增厚冰盖.否则继续沿冰盖向下游 滚动或在下断面处滞留冻结.冰塞前缘的冰花并非全部下潜 到冰盖下,而是一部分下潜,另一部分在冰盖前缘上端平铺 上延.与此同时,冰塞体在横断面方向也发生一系列的调整. 因冰盖下主流区水比较深,流速大,冰量多,冰塞体增厚快. 因此,冰花的堆积具有向水深较大的方向集聚的趋势.当主 流区冰盖增厚后.主流逼向浅水区.冰花也随之向浅流区转 移,使浅流区冰盖亦增厚. 天然河道河床比降是非均匀的.反映到水面上和水面比 降也是不一致的.当河道形成冰塞后,冰塞的厚薄能调整水 流的比降,这是因为冰盖前缘在较陡的水面比降处容易形成 冰塞增加冰塞厚度,而冰塞的形成反过来又壅高了上游的水 位,平缓了水面比降.因此,在冰塞以上河段水面比降较平 缓,以下河段水面比降变陡. 在冰塞稳定时段,其河段流速,比降和过水断面面积等 将维持一个变化较小的相对稳定状态.冰塞体的最大冰量和 最高壅水位多出现在这一时段.稳定时段长短,随当地负气 温持续的时间而定.一般情况下,纬度越高的地区,冰塞稳定 时段亦长. 随着气温的上升,河水温度亦渐增高,待水温稍高于O~C 时,冰塞即进入消融时段.随后河水位开始下降,河心冰因水 位的降低而下塌.最终导致主流部分首先开河.冰塞即告解 体. 黄河下游冬季气温变幅较大,稳定负气温时间较短,所 以冰塞演变的各个时段并不十分明显,但亦有冰塞演变三时 段的趋势. 2冰坝 冰坝是河流凌汛开河期,大量流冰在河道内受阻堆积. 冰水下泄严重不畅,上游水位急剧上涨,从而出现威胁堤防 安全的严重灾害现象.但由于它的形成和溃决时间很短.演 变过程剧烈,产生的地点又不固定,往往难以测到较完整的 系列资料.目前多借助于冰坝溃决后的残迹进行分析和判 断,所以对它的研究,认识还不够充分.黄河下游,受气象,水 文,河道形态的影响,凌汛开河时,容易形成冰坝,造成严重 的凌汛灾害,特别是山东河段20世纪70年代以前.此种现 象尤为突出. 2.1冰坝的生消过程 冰坝的形成是水力,冰量以及河流边界条件综合作用的 结果. a.需要具有集中而又有足够数量和强度的冰量.这是组 成冰坝的物质条件.这种集中来冰是由以水力因素为主的武 开河造成的. b.需要有阻止流冰顺利渲泄的河道边界条件.如未解体 的冰盖,河流走向自南向北高纬度地区河流,急弯或连续弯 曲河段,多支分叉河段等都是冰块下泄的障碍,当冰量集中 时容易在这些河段发生堵塞形成冰坝. c.冰坝形成和发展的机理和冰塞有相同之处,即冰块在 一 定水力条件下在冰坝头部不断下潜,使冰坝规模不断发 展,冰块下潜的临界流速与冰块尺寸大小有关,由于冰块的 尺寸,容重比冰花大,所以下潜的临界流速也较冰花为大.根 据对黄河下游9次冰坝资料的统计,冰块的下潜流速为 0.68~1.31m/s. 冰坝的形态分为头部和尾部两部分,头部是冰块堆积部 位,多由不规则多层冰堆积组成,且向两岸扩展,冰坝主要由 冰盖体支撑.头部的高度能反映上游壅水位的高度.堆积的 冰块之间能渗漏水流.在头部的上游方向漂浮密集的单层冰 块,形成冰坝的尾部.冰坝的头部一般高出水面3m以上,也 有高出5m以上的.冰坝的长度多为10余km,长的可达20 余km. 冰坝生消演变分三个阶段,即形成,稳定,溃决阶段.从流 冰受阻堆积至出现最高壅水位前为形成阶段.冰块一旦被卡 塞后,上游源源下来的冰块,使冰堆积体加大,密实.堆积最 多的地方是在未移动的冰盖边缘或开始卡冰块的地方.它由 密实的较小冰块组成,厚度很大,形成了冰坝的头部.这些密 实的冰块缩小了过水断面,壅高上游水位;上游水面比降减 缓,流速减慢,后继冰块依次平铺于上缘,形成了冰坝的尾 部.由于冰坝头部比降大,水流挟冰能力强,冰块被继续卷入 冰底,使冰坝头部的厚度进一步加大,并导致上游河段的更 高壅水,比降重新调整.平铺一下潜—堆积一壅高水位.往复 循环,冰坝逐渐加高,头部上缘和尾部水位相应上涨.头部比 降渐增,尾部比降渐减,冰坝的规模越来越大.冰坝壅水达最 高时,坝体的各种受力达到相对平衡(水流推动力,冰坝重 力,冰坝上下水位压力,冰块间和坝岸间的摩阻力,惯性力等 合力等于零时)时,为稳定阶段.当上游的冰水压力超过冰坝 自重和坝体支撑摩擦力时.坝体则因受力平衡遭到破坏而溃 决. 冰坝从形成到消失历时很短.一般是1,3d.短的只有几 个小时.冰坝生消时间比冰塞要短得多,是因为冰塞在封河 阶段形成,而冰坝在解冻开河期形成,气温上升,冰质变酥, 冰块间有流水起滑润作用.槽蓄水增量的释放,较高的水头 压力加剧了冰坝溃败. 对黄河下游窄深河槽来说.冰坝头部一般不致堆积到河 底.但在黄河下游某些宽浅河段,由于水浅,冰坝头部插入河 底,堵塞局部河槽的现象是存在的.但待上游水位壅高到一 定程度后,水流即可绕滩地泄入下游. 2.2黄河下游冰坝分析 通过对黄河下游1950年以来有记载的冰坝要素和黄河 下游凌汛特性分析可得出如下认识: a.冰坝的生成与强冷空气活动关系密切.黄河下游河道 是一个不稳定封河河段,河道封冻,解冻往往由冬季的强冷 空气所决定. b.冰坝的产生与河道形态有关.黄河下游冰坝形成的河 陈洪山等/黄河下游产生凌汛威胁的主要冰情现象71 段大体有两种类型:一是河道狭窄,河弯曲率半径小的v,s, u形弯等,河道两岸工程对峙,过流宽度小,上游开河时大块 流冰由于陨性力,离心力作用,不能顺利下排,堆积后形成冰 坝;二是有鸡心滩河段,河道宽浅的弯曲河道过渡河段,河道 主流分散,同样的临界流速该河段产生冰坝几率增大. c.冰坝的产生与河道冰量有关.凡冰坝形成的年份,均 为封冻期长,冰量多,封冻长度较长的年份.发生冰坝年份 中,封河长度均在400km以上,河道总冰量900,10330万in,. 冰坝河段的冰量为240,2160万in. d.冰坝产生的规模与冰坝河段的积冰量,凌峰流量,河 道特性等有密切关系.总体而言,凌峰流量大,积冰量多,多 发生在第一种河型河段,冰坝规模较大,壅冰量较多,回水影 响河段亦长. e.冰坝的产生与封冻期河道槽蓄增量有关.相同气温条 件下.封冻期河道槽蓄增量愈大,形成冰坝的几率愈高.根据 _ - i+-i峡水库运用以来的资料分析,当下游河道槽蓄增量超过 2.0亿m,时,如气温回升较J陕,封冻河段就有产生冰坝的可能. 3冰塞,冰坝对比分析 冰塞,冰坝都是一种冰凌堆积现象,在黄河下游由于影 响冰塞,冰坝的河道形态条件相类似,出现严重冰塞的地方 也往往是容易产生冰坝的地方.两者区别如下: It.冰塞产生于封河初期,存在的时间可达数月;冰坝则 产生于解冻开河期,存在一般为1,3d,短的仅几小时. b.冰塞由冰花,冰屑和碎冰组成;冰坝则由较大冰块组 成. c.冰塞壅高水位的时段远较冰坝长,而冰坝壅高水位的 涨率远较冰塞为大.对黄河下游来说,冰坝壅高水位的幅度 较冰塞大的多. 通过以上分析有以下几点认识: a.封河期出现严重冰塞的地方,也往往是开河期容易产 生冰坝的地方:冰坝形成过程远比冰塞剧烈,其危害远比冰 塞严重. b.类似于南北展宽工程窄河段河弯狭窄处容易产生冰 坝,形成的冰坝较宽浅河段冰坝威胁更大. c.封冻期槽蓄增量是黄河下游产生冰坝威胁主要水源. 夺 (上接第57页)问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,一直是影响该站安全运行的隐患. 电气设备的老化主要表现为:开关的接触点不紧密,接触 面小,弹簧热性能降低,母排的铜铝过渡面氧化,电机绕 组绝缘降低等.这些现象有时可以通过试温片(纸)反映 出来,有时就反映不出来.如DW15--1600/3开关触头发 热,热到什么程度时,设备还能继续运行?以前发现试温 片熔化后,就停机检修,检修时发现并不影响正常运行. 现在利用测温仪可以随时掌握设备温度,运行人员只要将 触头温度控制在120~C以内(并且温度不再升高时),设备 就可以继续运行.因此,做好设备运行温度监测工作是保 证该站安全运行的前提. 3.3利用测温仪判断设备的发热状况 利用红外线测温仪可以准确及时地判断出设备运行时 的发热状态,提高设备运行的可靠度,给设备检修提供必 要的依据.2003年7月淮河大水,石港站正在全力抽排白 马湖,宝应湖地区的涝水,20日下午,值班人员发现一台 开关上的三相母排上的试温片已熔化脱落(9O?试温片), 即向值班长汇报.值班长到现场后并没有向以前那样停机 检测,而是将该开关的灭弧罩全部拆下,用红外线测温仪 对三组触头进行测温,三相温度分别为103?,ll0~C, 105?,并每隔15min测温一次.在测量4次(1h)后,发 现该开关的温度没有明显的变化.值班长判断该设备可以 继续运行.实践证明,该开关一直运行到7月28日抗洪排 涝结束,始终保持在这个温度,未出现任何故障,由此减 少了停机损失和维修量. 3.4利用测温仪寻找设备的故障点 利用红外线测温仪可以查出设备发热的故障点.2005 年石港站在运行时发现有一台开关经常发热,试温片熔化, 停机检查后未发现异常情况.投入运行后时间不长,又发 生同样情况,故障现象仍不能排除.于是采用红外线测温 仪对开关触头进行测量,温度只有85?,并未超过9O?. 那么开关上部的试温片为什么会熔化呢?显然问题不出在 此处.于是测量开关上部与母排铜铝接头处,该处的温度 达到145?,再向上测量,温度为正常的室温.判断出故障 点发生在母排的铜铝接头处.停机检修,拆下母排的铜铝 接头,发现铜铝接触面有一层粉状氧化物,清除氧化物, 涂上导电膏,安装完毕,投入运行后正常,该故障消除. 3.5利用测温仪监测lOkV等级电气设备的温度 石港站1O台主变和高压开关柜的电压等级为lOkV,主 变的温度用变压器温度计监控,而高压桩头和高压开关柜 则没有监测温度的可靠措施.在值班巡视时只能远距离观 察试温纸的变化.凭借经验来判断运行是否正常.现在利 用红外线测温仪,能准确地反映出主要接点的温度和油开 关上,下接头的温度.使巡视人员有了可靠的数字记录, 对设备的运行状态有了准确的反映,提高了设备运行的安 全系数. 4结语 红外线测温仪的应用使泵站运行时电气设备的温度数 字化,并且可以监测到工作点的温度变化过程.运行值班 人员可以及时发现故障部位以及故障的发展趋势,避免将 故障扩大.能够帮助检修人员更加科学地分析故障发生的 原因,部位,同时提高值班人员的自身安全.该测温仪使 用方便,操作简单,具有广阔的推广前景.
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