黑龙江红旗泡水库冰生长过程现场观测数据的剖析

为了认识水库冰生长过程和冰对水库护坡的影响,于2008年12月中旬至2009年4月中旬在黑龙江红旗泡水库进行了冰面基本气象要素及冰内和水内温度测量、冰生长过程测量以及冰物理性质的观测,获得了水库淡水冰表面总辐射、反射、气温以及冰内晶体、气泡、密度、温度和冰厚度、水温等系列数据,并综合分析了每10 m in自动记录的气象水文要素和冰生长数据。分析结果表明：近冰面冰温同冰面总辐射呈现相同的变化趋势,但每日近表面冰温与气温比值峰值发生时间比辐射峰值发生时间滞后1.4 h;积雪影响冰厚度在水库内的一致性,但总体满足热力学生长规律;冰下水温在冰融化期间快速升高。     

寒区水库淡水冰导温系数的优化辨识

为探究接近冰点的天然淡水冰导温系数依赖于温度的非线性变化关系,利用分布参数系统参数辨识方法,建立了以淡水冰导温系数依赖于温度函数的参数辨识模型,数值求解该模型辨识计算出淡水冰导温系数的非线性关系.并用该辨识结果数值模拟了山西太原汾河二库淡水冰温度变化过程,模拟结果表明:辨识得到的水库淡水冰依赖于冰温变化的导温系数关系式是有效的.     

考虑气温变化影响的引水渠道水内冰演变数值模拟

高寒地区冰害问题是关系到引水式水电站能否正常运行的关键问题.为此,建立了三维非稳态Euler-Euler两相流k-ε紊流模型,在动量方程中考虑了相间曳力、升力、虚拟质量力,在热量传递方程中考虑了冰水之间的热量传递以及太阳辐射、有效辐射、蒸发热损失和水面对流热损失等.以新疆某水电站引水渠道为例,模拟分析了气温变化条件下流速、水温、冰温及冰体积分数的沿程分布.结果表明:水温沿程先降低后增大,沿程出现最低点,冰温沿程逐渐增大;冰体积分数沿程存在突变点,且突变点在水温最低点附近;随着气温降低,最终的产冰量和冰体积分数逐渐增大.讨论了太阳辐射、有效辐射和蒸发热损失对水内冰分布的影响,并通过与吴剑疆等的黄河上游河道中水内冰演变计算结果及经验公式计算产冰量的对比分析,验证了模型的可靠性.     

以气温为边界条件的水库冰盖厚度的数值模拟研究

针对寒区水库冰盖厚度增长的数值模拟问题,依据黑龙江省红旗泡水库2008年、2009年2个冬季现场观测的气温、冰温等实测数据,应用最小二乘法进行参数辨识,改进前人关于冰面温度与气温关系的表达形式,确定了黑龙江省大庆地区水库冰盖冰面温度依赖于大气温度的线性变化关系.分析了前人对寒区水库冰盖热力模式及冰厚增长数值模拟研究的方法,对其一维热力学模型和单相Steften问题所采用的数值解法进行了改进,用已给出的转换关系将大气温度转换后的冰面温度作为边界条件,对黑龙江省红旗泡水库2008、2009年2个冬季冰盖厚度的增长情况进行了数值模拟,数值模拟结果与现场实测数据吻合良好.     

黑龙江地区水库雪/冰表面温度特征分析

根据雪/冰表面热平衡方程以及黑龙江大庆红旗泡水库2009年冬季现场观测数据和在中国气象数据共享网上下载的安达气象站有关气象数据,模拟计算出红旗泡水库2009年冬季的雪/冰表面温度,发现雪/冰表面温度、气温和净辐射之间存在明显的周期性变化,分析研究了雪/冰表面温度的特征及规律,在此基础上得到雪/冰表面温度最低和最高设计值.统计现场观测气温得到谷值气温一般出现在凌晨,且大多集中在7:00~8:00之间,是以往选取凌晨6:00气温作为最低设计冰温的一个佐证.     

淡水冰导温系数参数识别的应用

利用识别得到的淡水冰导温系数依赖于冰温的变化关系式,模拟山西太原汾河二库淡水冰温度场的变化情况.使用导温系数经验常数模拟同一水库温度场的变化情况.经过比较得出:依赖于冰温变化的淡水冰导温系数更符合实际.     

冰膨胀力作用下混凝土面板坝止水盖板的仿真分析

为了研究冰温度膨胀力对混凝土面板堆石坝橡胶止水盖板的作用,以便探讨其造成止水系统破坏的主要原因。结合中西部寒冷地区气温日较差较大的特点,采用ANSYS APDL参数化有限元分析技术对冰的温度膨胀力进行计算,并对外露橡胶盖板进行应力应变仿真分析。结果表明:在冰的温度膨胀力为最大值0.269 MPa情况下,橡胶盖板所受的最大主应力为31.8 MPa,仅冰的温度膨胀力的作用很难造成橡胶盖板的拉伸破坏,但在膨胀螺栓松动或失效的情况下,橡胶盖板在拉拔力的作用下很容易沿坝面方向发生撕裂破坏;在冰温度膨胀力极值作用下,橡胶盖板沿X、Y方向的拉伸长度分别为0.83 mm和0.80 mm左右,并且不会因为拉伸长度超过其极限而产生拉伸破坏。     

冬季海水养殖水域环境因子的变化对养殖海参的影响

2016年和2017年两个结冰期内对渤海某海水人工养殖池塘冰厚度的变化和冰盖下水体的温度、盐度、p H和溶解氧进行连续观测。冰厚采用超声测距仪定时测量,冰温、水温、盐度、溶解氧和p H分层观测。研究发现,盐度的变化与冰的生长密切相关,而冰厚度的变化主要受气温的控制,p H和溶解氧的变化与水温和光合作用相关,冰融化时p H和溶解氧变化浮动较大,冰融水起到了稀释作用,溶解氧浓度降低。可见,气温影响冰厚和水温,进而间接影响了盐度、p H和溶解氧。观测的养殖池塘水体溶氧含量一直大于8 mg·L-1,没有出现缺氧的情况。p H范围在7. 7～9. 0之间,没有出现异常。养殖池塘内的海参对盐度的耐受范围是20～35,而其栖息的水体底层的盐度,主要是在29. 022 7～34. 028 6间,仅当冰融化时,盐度最低值降到21. 074 8,但在之后再3～5 d内上升至29,可见,盐度的变化是在其可承受范围内。综上分析,温度是决定冬季海水养殖生物存活率的限制因素。     

冬季海水养殖水域环境因子的变化对养殖海参的影响研究

2016年和2017年两个结冰期内对渤海某海水人工养殖池塘冰厚度的变化和冰盖下水体的温度、盐度、p H和溶解氧进行连续观测。冰厚采用超声测距仪定时测量,冰温、水温、盐度、溶解氧和p H分层观测。研究发现,盐度的变化与冰的生长密切相关,而冰厚度的变化主要受气温的控制,p H和溶解氧的变化与水温和光合作用相关,冰融化时p H和溶解氧变化浮动较大,冰融水起到了稀释作用,溶解氧浓度降低。可见,气温影响冰厚和水温,进而间接影响了盐度、p H和溶解氧。观测的养殖池塘水体溶氧含量一直大于8 mg·L-1,没有出现缺氧的情况。p H范围在7. 7～9. 0之间,没有出现异常。养殖池塘内的海参对盐度的耐受范围是20～35,而其栖息的水体底层的盐度,主要是在29. 022 7～34. 028 6间,仅当冰融化时,盐度最低值降到21. 074 8,但在之后再3～5 d内上升至29,可见,盐度的变化是在其可承受范围内。综上分析,温度是决定冬季海水养殖生物存活率的限制因素。     

热源塔盐溶液冷冻再生特性研究

针对热源塔冬季运行时的溶液再生问题,提出一种基于冷冻法的溶液再生方式,进行盐溶液冷冻再生特性试验研究,得到了含冰率、冰内盐浓度、剩余溶液浓度随冷冻时间的变化规律,探讨过冷度、冷冻温度和初始溶液浓度对盐溶液冷冻脱盐特性的影响.试验结果表明:随着过冷度的增大,瞬间结冰量越多,结冰速率越快,含冰率和冰内盐浓度均增加;随着冷冻温度的不断降低,含冰率、冰内盐浓度和剩余溶液浓度均不断升高;随着初始溶液浓度的变化,溶液含冰率存在先升高后降低的趋势,当初始溶液浓度达到10%时出现最佳值,此时含冰率约为80%.     

基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网覆冰自动检测

提出了一种基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网线路与塔架覆冰厚度自动检测的新型覆冰厚度传感器及其检测方法.空气与冰的电阻值具有明显的数值差异,将被检测物体表面空间划分为空气、冰两种具有不同物理特征的区域并将其切割为多层空间,对各分层的电阻值进行检测,并根据其数值差异来综合测定电力输电线路与塔架表面覆冰厚度,从而实现在恶劣的野外工作环境下对电力输电网覆冰厚度变化进行自动连续监测的目的.     

冰区海洋平台静态冰载荷概率特性分析

基于Monte Carlo法 ,对冰区海洋平台静态冰载荷的概率特性进行了分析。在平台设计评估载荷的计算中引入广义冰载荷“当量冰力”的概念 ,并用此概念对冰厚和冰强度的联合作用进行了评估。以渤海辽东湾 4个典型台站为例 ,分析了静态冰载荷主要影响因素的概率特性 ,给出了这几个台站附近海域当量冰力的概率分布参数 ,并定量分析了冰厚和气温对当量冰力的影响。模拟结果表明 ,应用Weibull分布描述概率当量冰力是可行的。此外 ,采用多年一遇的极值条件下冰参数组合求得的当量冰力值比Monte Carlo模拟结果保守得多 ,在工程应用中 ,可采用当量冰力作为平台设计载荷的基础。     

GMS红外通道实时资料遥感海冰的研究

利用１９９４年１，２月的ＧＭＳ－４的红外亮温和可见光反照率资料，以辽江湾海冰为对象，得到了海冰参数的提以方法和冰厚遥感数字分布。根据冰水物理特性的差异，建立了冰水识别的判据，发现用亮温可以较好地识别冰水，由此和到了冰水区分的亮温疮阀值。     

冰球式封装蓄冰槽蓄冷过程理论分析及实验研究

通过对冰球式封装蓄冰槽蓄冷时的传热过程进行分析,建立了数值传热方程,对蓄冷过程进行了理论计算,得到了蓄冰槽蓄冷过程中乙二醇溶液出口温度及蓄冰球温度的变化趋势.同时,设计搭建了冰球式封装蓄冷空调系统实验台,分析了冰球式蓄冷系统中蓄冰槽和蓄冰球的结构与性能,对蓄冷过程进行了实验测试,并将测试结果与理论计算进行了对比分析,提出了优化冰球式蓄冷系统的方法.     

冷冻浓缩水处理工艺中冰晶纯度影响因素分析

冷冻浓缩水处理工艺的核心是制备颗粒大、纯度高的冰晶.以尿液为试验水样,通过试验研究,分析了冷冻温度、冰晶形态、溶液初温、溶液浓度、种冰、再结晶过程和结晶时间对冰晶纯度的影响,并在此基础上提出了制备高纯度冰晶的途径.     

基于实测冰芯数据的南极海冰厚度的数值模拟

根据我国第22次南极科学考察现场观测数据以及现场采集的冰芯分析数据,考虑太阳辐射、云量等因素对南极海冰厚度变化的影响,利用最小二乘法辨识气温与冰表面温度之间的关系,并以辨识结果所得到的冰表面温度作为上边界条件,依据实测情况取结冰点-1．81℃作为下边界条件,对一维热传导方程采用Crank-Nicolson格式进行离散,对南极中山站内拉湾附近海域海冰厚度变化进行了数值模拟,并与现场观测的海冰厚度数据进行了对比。     

鱼抗冻多肽溶液中冰晶生长习性

分析了鱼抗冻多肽分子的结构特点和鱼抗冻多肽溶液中抗冻多肽分子（ＡＦ（Ｇ）Ｐ）与冰晶表面的相互作用机理．提出了鱼抗冻多肽溶液中的冰晶生长理论．合理地解释了冰晶生长的各向异性习性．并给出了周期性键链理论的一个定量形式．     

Variations in air temperature during the last 100 years revealed by δ~(18)O in the Malanice core from the Tibetan Plateau

By comprehensive analyses,it was found that the variations in δ^18O recorded in Malan ice core from the Kekexili Region on the Tibetan Plateau could represent the changes in air temperature during the summer half year (from May to October) over the Kekexili Region and the northern margin of the Tibetan Plateau.The general increase trend in δ^18O in the ice core during the past century indicated climate warming,and it was estimated that air temperature during the summer half-year rose about 1.2℃ over there then.However,this ice core record documented that the study area has been cooling while most of the world has been dramatically warming since the late 1970s. A tele-connection was found between the variations in δ^18O in the Malan ice core and the North Atlantic Oscillation.Moreover,the variations in δ^18O in this ice core were similar to that in the summer half-year air temperature over the southern Tibetan Plateau on the centurial time scale,but opposite on the multidecadal time scale.     

冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系

利用1957-2001年冬季的北极海冰资料、中国160站气温资料以及NCEP再分析的大气环流资料分析了冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系.过去44年来,北极海冰面积总体上具有减小趋势(鄂霍次克海是例外,那里海冰面积有增加趋势),相应地北极涛动趋于增强,我国大部分地区趋于增暖.叠加这种趋势变化之上的是年际变化.在年际时间尺度上,冬季海冰变化的主要空间型表现为格陵兰海和白令海的海冰异常总是和鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常符号相反,并且与500 hPa高度场上的EU和WP型遥相关对应.当冬季格陵兰海和白令海的海冰异常偏少,而鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常偏多时,西伯利亚高压和阿留申低压都偏弱,冬季风减弱,东亚西风增强,我国冬季大部分地区温度升高;反之亦然.