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不同种类冰的厚度计算原理和修正

王昕  
【摘要】: 由冰冻引起的冰坝、冰塞及冰凌现象,不仅影响水利设施和水上交通运输的正常营运,而且严重的冰凌决堤往往威胁河流两岸人民的生命财产安全。另外近年来的温室效应引起的全球气温升高,可能导致极地冰雪的大面积融化,造成全球性的水文气象灾害。因此对冰的研究越来越引起人们的关注,对冰的研究既有工程科学问题,也有水文水资源、水文气候等自然科学问题,厚度是其中基础的参数之一。本文的主要工作就是对冰厚的测量和计算进行研究。 本文首先介绍冻冰度日法的基本原理,为后面在不同情况下应用冻冰度日法计算冰厚打下基础,然后介绍了冰厚测量的新设备—接触式磁致位移冰厚测量设备,通过对设备进行实验室和野外测试,得到该设备的精度可以满足高精度计算的需求。经过理论和测量设备的两方面准备,进而可以将冻冰度日法逐步深入地应用到实际情况之中,第一步将冻冰度日法通过修正应用于同冻冰度日法的理想条件最近似的低温实验室静水条件下冰的生长过程和南极湖冰生长过程之中,得到这两种情况下的冻冰度日法冰厚计算公式;第二步将冻冰度日法应用于海水结冰的情况,引入海冰盐度海冰生长的影响,得到符合南极海冰生长的修正的冻冰度日法冰厚计算式;然后进一步将冻冰度日法应用于水体中含有污染物硝基苯时冰的生长过程,通过引入水体中硝基苯浓度影响因子对冻冰度日法公式进行修正,得到这种情况下的冻冰度日法冰厚计算公式;最后将冻冰度日法应用于水体流动的情况下冰厚的计算,以松花江冰厚的计算为例,引入流速对冰生长的影响,得到松花江的冻冰度日法冰厚计算公式,通过对不同种类冰情况下冻冰度日法公式修正,最终得到了计算不同种类冰厚度的冻冰度日法冰厚计算通式。


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