1.4　主要研究内容

本书研究工作主要包括两大部分内容：一部分为河道中冰情形成及演变机理分析及冰塞和水内冰数值模拟研究；另一部分为河道开河期冰盖断裂机理和判别准则研究。

1.4.1　冰塞形成及演变研究成果的总结和分析

由于冰塞机理研究不够完善，至今没有形成系统的理论体系，一些研究成果散见于各种文献之中，给冰塞的进一步研究和冰塞数值模拟带来了很大困难。在这一部分，本书对冰塞形成及演变的研究成果进行了系统地整理和分析，以求对冰塞机理有一个系统和完善的认识，具体内容涉及冰塞的成因、冰塞的形成过程、冰塞形成的方式、冰塞的稳定性、冰塞厚度的计算、冰塞体的演变，以及冰塞河段糙率的估算等。

1.4.2　冰塞形成及演变的一维动态综合数值模拟研究

在冰塞机理研究成果总结和分析基础上，建立了河道中冰塞形成及演变的一维动态综合数值模型，具体包括非恒定水流模型、敞露河段输冰模型、冰塞河段冰塞下输冰模型、冰盖热力增长消融模型以及水流温度场模型。利用黄河河曲段冰塞的原型观测资料对这一综合模型进行了验证，并分析了黄河河曲段冰塞的冰塞厚度和冰塞水位的变化规律。

1.4.3　水内冰形成及演变的垂向二维紊流数值实验研究

河道中的水内冰是各种冰情现象的基础，但野外观测和室内实验研究难以实现。通过建立水内冰形成及演变过程的垂向二维紊流数值模型对水内冰形成及演变及其在河道中的输运过程进行了实验研究。紊流模型采用标准的k－ε双方程。模型考虑了水温和水内冰浓度间的相互影响。应用模型对河道中水内冰形成及演变过程进行了数值实验，对水内冰浓度和水温的分布规律，以及水表处失热速率、冰晶籽供给速率和流量对水内冰浓度和水温分布的影响进行了分析。

1.4.4　开河期冰盖断裂机理研究

采用弹性地基梁的理论和计算方法，对河道春季开河前期冰盖纵向断裂机理进行分析，确定纵向冰缝的形成位置；以固体力学原理为基础，对开河期冰盖体平面和垂向弯曲导致横向断裂的机理分别进行研究，尝试提出平面弯曲断裂形成横向冰缝间距的定量表达式，并对垂向弯曲形成的横向冰缝间距进行初步分析。

1.4.5　开河期武开河判别准则研究

在上述冰盖体纵、横向断裂机理研究成果的基础上，进一步针对顺直河道和弯曲河道中冰盖体的起动输移条件进行分析，分别建立可用于预测顺直河道和弯曲河道武开河发生的判别准则，并应用黄河河曲段的原型观测数据对两准则进行验证。