冰河融水迳流指冰河冰和冰河表面雪融水汇入河道形成的迳流。多数为季节性迳流,少数大冰河末端为常年性迳流,是寒冷地区的重要水资源。
简介冰河融水迳流通过冰河末端河道测验的断面总迳流,包括冰河融水、季节性积雪融水和冰河区的雨水迳流。冰雪融水迳流占总迳流量的比重与水文站控制流域中的冻结系数(流域中冰河面积与流域总面积之比)有关。冻结系数越大,冰雪融水迳流所占比例愈大。冰河融水迳流的变化具有年、日变化的周期性,季节分配很不均匀,日平均水温终年保持稳定,矿化度低,硬度小,是工农业和生活用水的优质水源,也是河流的重要补给来源。1
形成原因由0℃的冰转为0℃的液态水需要消耗的热量为335j/cm3。其热源主要来自太阳辐射,其次是冰面与近地面层大气湍流交换热和水汽凝结释放热。大陆性冰河的热量收支中,太阳辐射平衡值占80~90%以上,乱流交换热值占不到10%,凝结释放热值约占5%。海洋性冰河的热量收支中,太阳辐射平衡值仅约占60%,而乱流交换热值约占30%,凝结释放热值约占10%。
冰河融水迳流多为季节性迳流。在北半球每年春季融雪时,山区河流开始出现春汛(4~6月初)(冰面才开始消融,迳流十分微小。6~8月为冰面的强烈消融期,形成大量迳流。迳流一部分沿冰面向河道下泄,一部分渗入冰内,通过冰下河道注入河流。冰内和冰下河道主要发育于冰温较高的海洋性冰河和大陆性的大山谷冰河的下段,如欧洲的阿尔卑斯山、北美的阿拉斯加以及中国西藏东南部、天山、喀喇昆仑山、喜马拉雅山等大冰河区。小规模的大陆性冰河则以冰面迳流为主。冰面消融的情况通常用消融深度(A)表示,即以气温每增高1℃,冰河每日的消融深度计算。
公式:A=cΣT或 A=φ(T b)m
式中c为度、日因子;ΣT为累积正气温;φ为地理参数;T为夏季平均气温;b、m为系数。
不同地区的冰河,由于太阳辐射量等条件的不同,冰面的消融深度也不同。如在中国,西藏东南部的海洋性冰河的消融深度最大,约5000~6000毫米/年,大致向西、西北方向递减,祁连山东部冰河约1200毫米/年,祁连山西部冰河减为600~700毫米/年,天山东段冰河为700毫米/年,帕米尔、珠穆朗玛峰地区冰河为500~600毫米/年。2
特征日变化大如天山乌鲁木齐河源Ⅰ号冰河水文断面的最低水位出现在8时左右,最高水位出现在17~18时,迳流量的峰、谷之间的最大差比可达1:10以上,这是其他迳流很少见到的现象。3
季节变化大由于冰河消融深度受气温变化的制约,冰河融水的流量峰谷与气温峰谷是相对应的,但流量峰谷滞后于气温峰谷。在冬季,小规模的大陆性冰河无论是冰面或冰内都无迳流。而海洋性冰河因冰层内处于压力融点,冰内、冰下河道相当发育,冬季一般不断流。春、夏两季为冰河消融期,在北半球大陆性冰河一般为5~9月,海洋性冰河则为4~10月,因此冰河融水迳流高度集中于6~8月,约占年迳流总量的70~90%。
年际变化大冰河融水迳流与一般河流迳流的年际变化呈相反趋势:在高温干旱年份冰河融水迳流为丰水年,因为高温干旱,冰河消融强烈,冰河支出量大于积累量。在低温湿润年份,冰河融水迳流量则变小,因为低温湿润,冰河消融减弱,冰河的积累量大于支出量。因此,冰河融水迳流对河川的补给作用,一方面加剧了河川迳流年内分配的不均匀性,另一方面又缩小了河川迳流的年际变化。得到冰河融水迳流补给的河流,具有干旱年不缺水、多雨年河流水量小的特点,缓和了河流丰枯水年水量的变化。如中国天山西段台兰河,由于有冰雪迳流的补给,在降水量比常年少19.6%的1962年,河水迳流量却比常年大23.2%;在降水量比常年大46.5%的1971年,河水迳流量却比常年小9.9%。
模数有海陆性差异冰河融水迳流模数是指单位时间内单位面积的冰河融水迳流强度,以升/秒·平方公里 (1/sec·km2)表示。
大陆性冰河海拔高,气候干冷、降水稀少,冰河融水迳流的单位面积流量小;海洋性冰河海拔与纬度较低,气候温和,降水充沛,其冰河融水迳流的单位面积流量大。如属于大陆性冰河的帕米尔冰河融水迳流模数为15~50升/秒·平方公里,西藏东南部的海洋性冰河为110~190升/秒·平方公里。迳流模数还具有垂直地带性分布特点,随着海拔高度的增高而递增。
高寒冰河作用区是迳流的高值区,因此中国西部山岳冰河是河流重要的源泉。如冰河融水迳流对河川的补给比量在青藏高原腹地占30~40%,有的可达50%以上。3
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郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学