SL 59-1993(条文说明) 河流冰情观测规范.pdf
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1、中华人民共和国行业标准河流冰情观测规范SL 59-93 条文说明目次1 总贝.(49) 2 冰情目测和冰情图测绘.(50) 3 冰厚测量. (55) 4 水内冰观测. (58) 5 冰流量测验. . . (60) 6 冰塞、冰坝的专门观测.(64) 7 冰情资料的整理. . (67) 1 总贝。1.0.1-1. O. 2 北方河流出现的一系列冰情现象,会使水流发生与畅流期截然不同的变化。测取冰情资料,了解和掌握冰情变化规律,对于工程建设、防御凌凯、国防军事和交通运输等都具有重要意义。本规范的第2章、第3章可用于湖泊、水库的冰情观测,而除第6章以外的其余各章可用于渠道的冰情观测。1.0.3 有的
2、冰情观测项目不但工作量大,而且观测难度也较大,为便于根据需要和可能确定冰情观测任务,将冰情观测项目分为基本项目、专用项目及附属项目。基本项目是了解河流冰情现象,需要进行且又易于进行的项目。专用项目是满足工程建设、防御凌汛的专门需要,和进行冰情变化规律分析要求进行的项目。辅助项目仅是为开展某些冰情观测项目而进行的项目。1.0.4 冰情图测绘与河段冰厚测量虽属基本项目,但并非是了解河流冰情现象必须进行的项目。在冰情观测基本项目中,冰情图测绘是为补充冰情目测,河段冰厚测量是为分析固定点冰厚观测地点的代表性。两个项目对于小河一般是不需要的。为此,仅需要在大、中河流上,指定部分水文站进行。由于冰塞、冰坝
3、是在特定的条件下才形成的冰情现象,并不一定在水文站及其附近河段出现。所以,冰塞、冰坝的专门观测除规定在指定的水文站上进行外,还规定了应在指定的河段上进行。49 2 冰情目测和冰情图测绘2. 1 冰情目测2.1.4 本条涉及的冰情现象说明如下z2.1.4.1 初生冰z气温转负后,水流平稳处出现的薄冰,一般呈针状薄片状。首次出现初生冰的日期为初冰日期。初生冰包括以下两种z(1)微冰:在河岸边结成的透明易碎的簿冰,又称冰针。(2)冰淤z漂浮在水面成细针状或极簿片状透明的冰晶。2.1.4.2 岸冰z气温转负后,沿河岸结成的冰带,冰带一侧固结于岸边,另一侧浮于水面。根据形成的时间和条件,岸冰分为以下五种
4、z(1)初生岸冰z最初在岸边就地形成的簿冰带。气温升高,初生岸冰可能就地融化或脱岸漂流。(2)固定岸冰z随着气温的下降,初生岸冰逐渐发展成为牢固的冰带,其宽度和厚度也逐渐增加。(3)冲积岸冰:在风和水流作用下,流动冰花或冰块被冲到岸边并与之冻结而成的冰带。(4)再生岸冰z开河后又骤然降温再次生成的岸冰。(5)残余岸冰z开河后残留在原地的岸冰。2.1.4.3 水内冰z在封冻前的敞露河段和封冻后的清沟内,受水流过冷却的影响而形成。固着在河底的水内冰又叫底冰。水内冰呈多孔隙海绵状,由大小不同的片状、针状、羽毛状、梅花状、粒状等一种或多种形状的冰结晶体聚集而成。2.1.4.4 冰礁z多发生在浅滩、沙洲
5、等处,由底冰或搁浅的冰花团冻结而成。冰礁常成群出现,称为冰礁群。2.1.4.5 冰桥z由河流两岸岸冰向河心延伸互相连接而成,或由50 流冰花、冰块堆积在岸冰之间冻结而成。冰桥常是河段封冻的起点,对于冰塞多发河段常是冰塞的起点。2.1.4.6 封冻z河段封冻的形态与河道地形、水力及热力因素、风向风力等有关,可分为以下两种z(1)平封z封冻冰盖表面较平整,封冻前一般先产生冰桥,流冰花或冰块浩冰桥平铺上溯,导致河段封冻,或两岸岸冰较宽,气温骤降时,敞露水面迅速冻结。平封多发生在水流平绩的河段。(2)立封:封冻冰盖表面极不平整。在封冻过程中,若流速较大,冰块或碎冰易在封冻冰缘前相互插挤,冻结在一起,冰
6、盖表面形成大量冰堆。立封多发生在水流较急且多浅滩、弯道的河段。有时,大风也能使宽阔的平原河流形成立封。2.1.4.7 连底冻:常发生在宽渝的小河上,一般是由于地表、地下水补给量很少或停止等原因所致。2.1.4.8 封冻冰缘z局部河段封冻后即可出现封冻冰缘。2.1.4.9 清沟z清沟多出现在流速较大的河段,如急流、浅滩等处。在泉水、工业废水及市水汇入的地点也常形成清沟。清沟可分为两种:(1)初生清沟z在封冻初期形成的清沟。(2)再生清沟z封冻河段受气温回升或封冻后受泉水、工业废水、活水汇入影响部分冰盖融化消蚀再次形成的清沟。2.1.4.10 冰堆z在封冻过程中,流动冰块或冰花团在局部范围互相挤压
7、,横竖交错堆积冻结在一起而形成。2.1.4.11 冰上复雪z由降至或吹至冰盖上面的雪形成。2.1.4.12 悬冰:发生在小河上。初冬水位较高时,在河面形成坚固的冰盖,以后水位下降,冰盖架空于水面之上。2.1.4.13 冰缝z冰盖受冻胀压力、水位涨落和冰滑动的影响均可产生冰缝。2.1.4.14 冰脊z冰脊多发生在清沟封冻后形成的冰盖上。清掏封冻后的冰盖较四周的冰盖薄,当气温急剧变化时,受四周冰体膨胀挤压,破裂并隆起,呈沿原清掏走向的垄状冰带。51 2.1.4.15 冰丘z封冻期,在冰盖较薄、冰质尚不坚硬的部位,因水流受阻而水压力增大,致使冰盖膨胀鼓起或破裂形成冰包。2.1.4.16 冰变色z气温
8、回升,消融的冰雪水渗入和冰下水流侵入冰盖孔隙内,使冰盖表面变色。2.1.4.17 冰上冒水z多发生在较小河流上。形成原因一是封冻冰盖加厚,或部分断面发生连底冻,阻水严重;二是下游河段发生冰塞$三是在解冻期局部河段冰盖融化缓慢,使冰盖阻水作用增大。2.1.4.18 融冰s根据融冰位置可分为岸边融冰和河心融冰。2.1.4.19 冰上有水:消融的冰雪水大面积积于冰面。2.1.4.20 冰上流水:发生在解冻前。冰面上和流域上的积雪融化,汇集在冰面上流动。冰上冒水也会形成冰上流水。2.1.4.21 层冰层水z当封冻冰盖表面的积水、冰上流水较深时,受气温下降影响,在水的表面又结一层冰,形成层冰层水。2.1
9、.4.22 冰层塌陷z河流稳定封冻后,由于水位显著下降,使冰盖发生凹陷折落。2.1.4.23 冰层浮起:开河前,由于岸边融冰或水位上涨,使整片的封冻冰盖不再受两岸冻结的束缚,浮于水面。2.1.4.24 冰滑动:解冻期局部河段冰盖脱岸解体发生大面积滑动,但由于动力条件不足,或受未充分解体冰盖阻挡或受河道形态影响,冰盖滑动后又停滞。2.1.4.25 解冻z俗称开河,分为以下三种形式:(1)文开河z主要是热力因素作用的结果,其特点是水位、流量无急剧变化,冰盖大部分就地融化,流冰较少,通常持续时间较长。(2)武开河z主要是水力因素作用的结果,其特点是水位变化急剧,冰质坚硬,流冰多而集中,易于形成冰坝,
10、开河过程在较短的时间内完成。(3)半文半武开河z其特点介于以上两种形式之间,是常见的开河形式。52 2.1.4.26 流冰堆积:多发生在弯道、浅障和束窄河段。流冰时,冰块互相插挤、堆叠,束窄过水断面,毫高上游水位。在秩季或冬季,流冰堆积易导致封冻;在春季,流冰堆积往往是冰坝的雏形。2.1.4.27 残冰堆积:开河时,由于流速较大,冰块被水流推向两岸堆积起来。武开河时,残冰堆积较为严重。2.1.5 对流冰花、流冰和流冰疏密度说明如下:2. . 5.1 流冰花:冰花是浮于水面的冰陆、棉冰、水内冰、冰珠和碎簿冰的总称,其主要成份是水内冰。流冰花依其主要成份,可分为以下三种:(1)一般流冰花:主要由水
11、内冰组成,常呈长条状、片状和圆盘状况t花团流动,以圆盘状居多。(2)流棉冰:棉冰是落到水中未晦结的雪,为松软无定型的冰体。(3)流冰珠:冰珠是坚硬透明的珠状冰体。在流速较大的河流,水内冰在长途漂流中磨撞、聚积,即形成冰珠。冰珠多呈团状流动。2.1.5.2 流冰:开河时,冰盖破裂成冰块随水流动。文开河时,流冰和缓;武开河时,流冰迅猛,冰质坚硬,易形成流冰堆积或冰坝。秋季或冬季,冰花团因气温下降逐渐密实坚硬,变为冰块,此时流冰花即转为流冰。2.1.5.3 流冰疏密度:河段内流冰或流冰花的占有面积与该河段敞露水面总面积的比值,以小数计。按流冰疏密度大小,将流冰或流冰花分为三级z疏密度小于或等于0.3
12、时,称为稀疏流冰或稀疏流冰花F疏密度为0.4.0.6时,称为中度流冰或流冰花;疏密度大于或等于0.7时,称为密集流冰或流冰花。2.1.6 冰塞常发生在水面比降由陡变缓且上游有大量下潜冰花的河段。当冰盖前缘的流速大于冰花下潜流速时,则冰花下潜并聚积在下游比降平缓河段的冰盖下面,逐渐发展成冰塞,童高上53 游水位.2.1.7 冰坝多在武开河或半文半武开河情况下形成,冬季大量流冰时也可能形成冰坝。冰坝的形成是水力、热力、冰量和河流边界条件综合作用的结果。冰坝的形成需要有集中而又足够数量和强度的流冰块,以及未解体的冰盖。冰坝多发生于河道束窄、连续弯道和浅滩等处。冰坝发展到一定规模,承受不了上游水压力时
13、,即突然攒决,冰水俱下,使下游水位急剧上涨。冰坝的形成和攒决往往造成灾害。冰坝的形态可分为头部和尾部。头都是冰块下潜、堆积的部位,培塞最严重,蕴水也最高。尾部冰块平铺上溯,噩水影响越来越小。2.2 冰情固测绘2.2.2 1962年规范规定z冰情图测绘河段长度一般不少于枯水河宽的5倍,且不少于300.S00m,虽然在其附注中提到当河宽很宽时,河段长可适当减少,这样规定不易掌握,且下限用300. SOOm亦不够恰当。这次规定了可适当缩短的分界为河宽200m,并给出两个确定的下限。2.2.6 应用普通相机拍摄冰情照片,已在测站广泛应用,但其有较大的局限性,不能用于河段地形复杂或河段长度大的冰情拍照。
14、这次规定可采用航空摄影照片,和机载侧视雷达或卫星遥感信息获取河段地形复杂或大范围的冰情资料。54 3 冰厚测量3.1 一般规定3. 1. 1 固定点冰厚测量的目的是为了系统地了解冰厚及有关因素的变化过程。3.1.2 1962年规范曾规定在拟选的圈定点冰厚测量地点进行三孔对比测量,即在每次测量后,如发现三孔平均冰厚与中间冰孔冰厚相差不超过10%-15%.或不超过2-3cm时,可自该时起停止上下两个冰孔的测量。实践证明,上述规定容易达到,且增加了测站工作量,必要性不大,故本次修订取消了这项规定。3.1.3 更换冰孔的目的在于保持冰盖的天然状态,提高冰厚测量精度。3.1.4 河段冰厚测量的目的是了解
15、冰厚分布情况及固定点冰厚对河段平均冰厚的代表性。河段冰厚测量的最少断面数和断面内最少冰孔数,是根据内蒙古水文总站在阿彦浅等5个站河段冰厚试验结果确定的。按此指标计算的河段平均冰厚与用多断面、多冰孔算出的河段平均厚误差不大。3.1.5 封冻初期和解冻前测量冰厚时,应注意安全。可根据当时的冰厚和气温确定封冻后第一次和解冻前最末一次的冰厚测量时机,并采取必要的安全防范措施。3.2 单点冰厚的测量3.2.1 有效水深的大小与冰厚的增长有一定关系,特别是在有效水深较小时,抑制冰厚增长的现象较明显,故在单点冰厚测量中要求进行水深测量。3.2.2 冰上积雪深度对冰厚的影响较大,所以测量冰厚的同时应测量冰上雪
16、深。量雪尺可因地制宜,未做规定。55 3.2.3 制作量冰花尺时,建议采用图3.2.3-1和图3.2. 3-2的型式。 r4 -4-3V - 2 f -30cm-叫民主 11 10 图3.2.3-1道布兰斯基量冰花尺图3.2.3-2折叠叉式量冰花尺1 尺杆;2一横叉1一尺杆;2一折叠叉;3一拉线3.2.4 制作量冰尺时,建议采用图3.2.4-1、图3.2.4-2和图3.2.4-3等型式。3.2.5 因为测量冰厚的先进仪器,尚未在测站普遍使用,所以未做具体规定,但可以使用。3.3 河段冰厚测量3.3.1 河段冰厚测量由单点冰厚测量组成,所以各冰孔冰厚测量按单点冰厚测量程序进行即可。3.3.5 1
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