石佛寺水库和乌梁素海冰温剖面的调查分析

论文摘要

高纬度地区的河流、湖泊和水库冬季均会发生冰冻现象。我国地处中纬度,受西伯利亚寒流的控制,我国西北、东北、华北内陆水体和渤海均会发生季节性冰冻。其中冰厚是冰工程领域的重要物理参数,也是冰生消过程的重要产物,因此对冰厚的评估具有重要意义。斯蒂芬模型作为评估冰厚的简单热力学模型之一,可以建立冰厚和负积温之间的统计关系。其重要假设之一是冰内热传导只沿深度方向发生,且呈单向线性分布。事实上在中国中纬度地区的结冰情况中,符合斯蒂芬模型理想条件的冰温剖面比较少。为探究冰温剖面究竟如何分布,本文以辽河石佛寺水库动态水体的河冰和黄河乌梁素海静态水体的湖冰现场原位观测试验数据为基础,对各冰温剖面类型发生时对应气温、辐射和风速等外界环境要素进行了调查统计,并对各冰温剖面情形发生时间和不同气温的关系以及斯蒂芬方程的应用效果进行了分析。首先将冰温剖面划分为六种类型,统计观测期间各冰温剖面类型的线性拟合系数k、相关系数r、发生时间和所占比例,统计各冰温剖面类型发生时对应气温、辐照度和风速的分布。然后计算各冰温剖面情形发生时间与日出时间或日落时间的时间差,并分析时间差和日平均气温、日出时气温、日落时气温、各冰温剖面情形发生时气温的关系以及它们的线性拟合系数k、b和相关系数r,发现各冰温剖面情形发生时间与日出时间、日落时间的时间差和日出时气温（或日落时气温）的线性拟合程度相对较好。最后将所有冰温剖面情形的斯蒂芬方程拟合系数A0和各冰温剖面情形的斯蒂芬方程平均系数A0的加权平均值进行对比分析,发现两者较为接近,说明通过计算得到的各冰温剖面情形斯蒂芬方程平均系数A0结果合理。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.1.1 河冰灾害的研究

1.1.2 水库冰灾害的研究

1.2 国内外研究现状

1.2.1 冰温的国内外研究现状

1.2.2 冰厚的国内外研究现状

1.3 本文的主要内容

2 冰生消过程观测地点和测量方法

2.1 观测地点的地理环境概况

2.1.1 辽河石佛寺水库的地理环境概况

2.1.2 黄河乌梁素海的地理环境概况

2.2 基本气象要素的测量方法

2.3 冰温的测量方法

2.3.1 冰温钻测量冰温的方法

2.3.2 自制温度链测量冰温的方法

2.4 冰厚和雪厚的测量方法

2.4.1 人工钻孔测量冰厚的方法

2.4.2 热电阻丝装置测量冰厚的方法

2.4.3 超声测距仪测量冰厚的方法

2.4.4 人工直角尺测量雪厚的方法

2.5 本章小结

3 各冰温剖面类型的统计

3.1 各冰温剖面类型的划分

3.2 各冰温剖面类型的统计

3.2.1 各冰温剖面类型线性拟合系数k和相关系数r的统计

3.2.2 各冰温剖面类型的逐时刻统计

3.2.3 各冰温剖面类型所占比例的统计

3.3 不同深度处冰温相对气温滞后时间的统计

3.4 各冰温剖面类型发生时对应气温、辐照度和风速的统计

3.4.1 各冰温剖面类型发生时对应气温的统计

3.4.2 各冰温剖面类型发生时对应辐照度的统计

3.4.3 各冰温剖面类型发生时对应风速的统计

3.5 本章小结

4 各冰温剖面情形发生时间和气温的关系

4.1 各冰温剖面情形发生时间与日出时间、日落时间时间差的计算

4.2 时间差和气温的关系

4.3 时间差和气温的线性拟合系数k、b和相关系数r的分析

4.4 本章小结

5 斯蒂芬方程应用效果的分析

5.1 斯蒂芬模型的基本原理

5.2 观测地点气温和周围气象站气温的关系

0'> 5.3 斯蒂芬方程拟合系数A₀

0'> 5.4 斯蒂芬方程平均系数A₀

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卢志明

导师: 李志军

关键词: 冰温剖面,气温,辐射,冰厚,斯蒂芬方程

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 大连理工大学

基金: 国家自然科学基金(51579028),科技部全球变化研究国家重大科学研究计划项目(2015CB953901)

分类号: P731.1

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.000754

总页数: 80

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