南水北调中线工程自2014年12月全线通水以来已运行10个冬季，2020—2021年度冬季为冰情第二严重的冬季，具有较大的研究价值。沿线冬季气温、输水流量和水温是输水渠道冰凌生成的两大关键驱动因子，流量越小、气温越低越易生成冰凌。该冬季沿线闸站输水流量约占其渠段设计流量的40%～52%,并总体保持稳定，其中，陶岔闸输水流量175 m3/s,岗头闸输水流量51 m3/s,北拒马河闸输水流量26 m3/s。该冬季气候具有前期偏冷、后期回暖早的特点，尤其2021年1月6—8日出现历史罕见强寒潮过程，保定站最低气温达-22.0℃,3 d滑动气温为-10.2℃,沿线多个气象站接近建站以来的最低值，导致流冰和冰盖等冰情发生。岗头隧洞至北拒马河暗渠为封冻冰盖渠段，呈非连续冰盖分布，冰盖累计长38 km,最大冰厚16.0 cm,封冻历时10 d。该冬季冰盖具有生成发展速度快，开河时间早，持续时间短的特征。
南水北调中线工程自2014年12月全线通水以来已运行10个冬季，2020—2021年度冬季为冰情第二严重的冬季，具有较大的研究价值。沿线冬季气温、输水流量和水温是输水渠道冰凌生成的两大关键驱动因子，流量越小、气温越低越易生成冰凌。该冬季沿线闸站输水流量约占其渠段设计流量的40%～52%,并总体保持稳定，其中，陶岔闸输水流量175 m3/s,岗头闸输水流量51 m3/s,北拒马河闸输水流量26 m3/s。该冬季气候具有前期偏冷、后期回暖早的特点，尤其2021年1月6—8日出现历史罕见强寒潮过程，保定站最低气温达-22.0℃,3 d滑动气温为-10.2℃,沿线多个气象站接近建站以来的最低值，导致流冰和冰盖等冰情发生。岗头隧洞至北拒马河暗渠为封冻冰盖渠段，呈非连续冰盖分布，冰盖累计长38 km,最大冰厚16.0 cm,封冻历时10 d。该冬季冰盖具有生成发展速度快，开河时间早，持续时间短的特征。
南水北调中线工程自2014年12月全线通水以来已运行10个冬季，2020—2021年度冬季为冰情第二严重的冬季，具有较大的研究价值。沿线冬季气温、输水流量和水温是输水渠道冰凌生成的两大关键驱动因子，流量越小、气温越低越易生成冰凌。该冬季沿线闸站输水流量约占其渠段设计流量的40%～52%,并总体保持稳定，其中，陶岔闸输水流量175 m3/s,岗头闸输水流量51 m3/s,北拒马河闸输水流量26 m3/s。该冬季气候具有前期偏冷、后期回暖早的特点，尤其2021年1月6—8日出现历史罕见强寒潮过程，保定站最低气温达-22.0℃,3 d滑动气温为-10.2℃,沿线多个气象站接近建站以来的最低值，导致流冰和冰盖等冰情发生。岗头隧洞至北拒马河暗渠为封冻冰盖渠段，呈非连续冰盖分布，冰盖累计长38 km,最大冰厚16.0 cm,封冻历时10 d。该冬季冰盖具有生成发展速度快，开河时间早，持续时间短的特征。
为加快构建数字孪生水网工程样板，采用原型观测、机理分析和数值模拟相结合的技术手段，以水温数据驱动、热力-水动力、冰水耦合的水温冰情过程精细模拟等模型为核心引擎，综合分析南水北调中线工程近10年的水温冰情时空分布特征，构建数字孪生南水北调中线工程冰期输水应用系统平台，支撑中线干渠冰水情的实时监测告警、水温冰情智能预报、凌汛风险预警、多场景冰凌生消预演和冬季防凌调度输水预案的智慧水利体系建设。系统成功应用于南水北调中线工程2023—2024年冬季安全输水及冰凌洪水风险评估等冰期运行维护管理，为南水北调中线工程防凌减灾和智能化发展提供有力技术支撑。
为加快构建数字孪生水网工程样板，采用原型观测、机理分析和数值模拟相结合的技术手段，以水温数据驱动、热力-水动力、冰水耦合的水温冰情过程精细模拟等模型为核心引擎，综合分析南水北调中线工程近10年的水温冰情时空分布特征，构建数字孪生南水北调中线工程冰期输水应用系统平台，支撑中线干渠冰水情的实时监测告警、水温冰情智能预报、凌汛风险预警、多场景冰凌生消预演和冬季防凌调度输水预案的智慧水利体系建设。系统成功应用于南水北调中线工程2023—2024年冬季安全输水及冰凌洪水风险评估等冰期运行维护管理，为南水北调中线工程防凌减灾和智能化发展提供有力技术支撑。
为加快构建数字孪生水网工程样板，采用原型观测、机理分析和数值模拟相结合的技术手段，以水温数据驱动、热力-水动力、冰水耦合的水温冰情过程精细模拟等模型为核心引擎，综合分析南水北调中线工程近10年的水温冰情时空分布特征，构建数字孪生南水北调中线工程冰期输水应用系统平台，支撑中线干渠冰水情的实时监测告警、水温冰情智能预报、凌汛风险预警、多场景冰凌生消预演和冬季防凌调度输水预案的智慧水利体系建设。系统成功应用于南水北调中线工程2023—2024年冬季安全输水及冰凌洪水风险评估等冰期运行维护管理，为南水北调中线工程防凌减灾和智能化发展提供有力技术支撑。
冰盖糙率是确定渠道冰期输水水位和流量关系的基础参数，一直是明渠冰工程研究的重点之一。鉴于当前大型混凝土渠道冰盖糙率研究成果相当匮乏，以南水北调中线总干渠石家庄以北唯一无输水建筑物的唐河节制闸—放水河节制闸渠段为研究区域，依据全线通水以来唯一生成全渠段封冻冰盖的2016年1—2月逐日水位和流量实测数据，采用伯努利能量方程和谢才-曼宁公式推求渠道糙率，定性定量分析封冻前后渠道糙率变化特征。结果表明：（1）研究渠段畅流期渠道糙率nb为0.016 7,封冻期冰盖综合糙率nc为0.014 6,冰盖下表面糙率ni为0.011 8。（2）由于水力磨蚀作用，封冻期冰盖糙率随时间呈波动减小的趋势。（3）渠道一旦生成封冻冰盖，输水能力大幅降低，仅占渠道设计流量的66.7%。该研究给出了大型混凝土渠道封冻冰盖糙率和输水能力降低的确切数值，以期为冰期输水调度和类似工程设计提供科学依据。
冰盖糙率是确定渠道冰期输水水位和流量关系的基础参数，一直是明渠冰工程研究的重点之一。鉴于当前大型混凝土渠道冰盖糙率研究成果相当匮乏，以南水北调中线总干渠石家庄以北唯一无输水建筑物的唐河节制闸—放水河节制闸渠段为研究区域，依据全线通水以来唯一生成全渠段封冻冰盖的2016年1—2月逐日水位和流量实测数据，采用伯努利能量方程和谢才-曼宁公式推求渠道糙率，定性定量分析封冻前后渠道糙率变化特征。结果表明：（1）研究渠段畅流期渠道糙率nb为0.016 7,封冻期冰盖综合糙率nc为0.014 6,冰盖下表面糙率ni为0.011 8。（2）由于水力磨蚀作用，封冻期冰盖糙率随时间呈波动减小的趋势。（3）渠道一旦生成封冻冰盖，输水能力大幅降低，仅占渠道设计流量的66.7%。该研究给出了大型混凝土渠道封冻冰盖糙率和输水能力降低的确切数值，以期为冰期输水调度和类似工程设计提供科学依据。
南水北调中线总干渠安阳河以北段输水明渠在冬季受寒冷气温影响，会有不同程度的冰情出现，影响输水运行控制和输水效率。为有力推动南水北调中线后续工程高质量发展，缓解冰期输水供需矛盾，基于近年来冬季冰情原型观测数据和冰期输水调度运行实践，对中线总干渠冬季冰情演化特征规律、当前冰期输水调度方式以及保障措施效果进行了系统分析。结果显示：(1)中线总干渠冬季冰情发生范围基本为石家庄以北段，南北渠池冻融状态不同步；主要冰情为岸冰和流冰，发生冰塞风险概率较低；冰期输水时间偏短，较大范围冰盖持续时间一般不超过1个月。(2)目前中线工程冬季采取的小流量、高水位浮冰盖下输水运行模式，具有安全性高、气象条件适应性好的特点，但渠道的输水能力将大幅受限。(3)中线工程采取的以防为主，“拦、扰、融、排、捞”一体化冰凌防控措施和各项管理措施行之有效，可供类似输水工程冰期输水运行借鉴。
南水北调中线总干渠安阳河以北段输水明渠在冬季受寒冷气温影响，会有不同程度的冰情出现，影响输水运行控制和输水效率。为有力推动南水北调中线后续工程高质量发展，缓解冰期输水供需矛盾，基于近年来冬季冰情原型观测数据和冰期输水调度运行实践，对中线总干渠冬季冰情演化特征规律、当前冰期输水调度方式以及保障措施效果进行了系统分析。结果显示：(1)中线总干渠冬季冰情发生范围基本为石家庄以北段，南北渠池冻融状态不同步；主要冰情为岸冰和流冰，发生冰塞风险概率较低；冰期输水时间偏短，较大范围冰盖持续时间一般不超过1个月。(2)目前中线工程冬季采取的小流量、高水位浮冰盖下输水运行模式，具有安全性高、气象条件适应性好的特点，但渠道的输水能力将大幅受限。(3)中线工程采取的以防为主，“拦、扰、融、排、捞”一体化冰凌防控措施和各项管理措施行之有效，可供类似输水工程冰期输水运行借鉴。