考虑冰盖生消和冰-结构-冻土协同作用的渠道弹性地基梁模型

葛建锐，牛永红，王正中，，谭志翔，张春洋，王 羿

（1.西北农林科技大学 旱区寒区水工程安全研究中心 旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 712100；2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；3.南京水利学科学研究院 岩土工程研究所，江苏 南京 210024）

1 研究背景

在我国北方广大季节性冻土区，水资源短缺且时空分布不平衡的问题长期制约着社会经济的发展。针对此，我国已修建了一系列长距离输水、跨流域调水的渠道及配套工程措施[1]。为了挖掘渠系工程供水系统潜力、解决人口承载量增加与水资源供需矛盾等问题，诸多调水工程已采用常年输水或冬季输水形式[2]。冬季输水主要采用运行方式为：无冰输水、冰水两相流和冰盖下输水等运行工况[3]，其中明渠在冰盖下输水被认为是一种高效且经济节能的输水运行方式，即当寒潮来临前通过对水力条件进行人工调控形成稳定的平封式冰盖，利用冰盖对其下部水体的保温作用进行安全输水。但我国季冻区河渠冰冻破坏现象严重[4]，对寒旱区冬季输水渠道抗冰-冻设计方法及相关措施研究亟需完善。

目前，针对河冰形成、发展和消亡过程相关机理研究已有一定基础。Shen 等[5]基于冰凌生消演变规律和传热传质理论，构建了天然河道全周期冰情演变的数学计算模型，为实现河冰演变过程数值模拟提供了理论基础。杨开林[6]通过综合考虑Einstein公式[7]、Belokon-Sabaneev公式[8]及Larsen公式[9]的计算适用条件，建立了流冰过程的通用糙率公式和冰情演变模型。……