水库结冰对取水有影响吗
2016-01-24
北京密云水库有多深？最高水位 152.81m，库水最深达 60 多米。假设我们在 50m 处取水，在那个位置要到摄氏几度才会结冰？湖水结冰原理请参考拙作，跟家里冰箱结冰原理不同，一般都是从上往下结冰。
为什么水面结冰都是从边缘向中间结？问题出在密云水库库容 43.8 亿立方米，要结冰的条件必须低于冰点，但是如果上层已经有结冰的湖面，便会阻隔热的传导，让整个散失热量的速率变的极为缓慢，又因密云水库水体量本来就比较多，要完全结冰所需要散失的热量就更大。而地表有其基本温度，在没有足够的时间下，自然无法完全结冰。
若湖泊的水很深，湖水是不会被冻透的，湖泊中生存的动植物就可以在靠近湖底的 4℃ 的水中安然过冬，免遭冻死的厄运。我们知道，如果物体所受外界压力不变，大多数物体的体积都随温度的升高而增大，即「热胀冷缩」。与大多数物质的性质相反，在 0-4℃ 的温度范围内，水的体积却随温度的升高而减小，这就是说，水在 0-4℃ 之间是「冷涨热缩」。水的这一反常性质，对江河湖泊中的动植物的生命有着重要的影响和意义。
当寒冷的冬天来临后，随着气温的降低，江河湖泊中的水温也随之下降。考虑某一湖泊，设其全部湖水处于某一温度如 10℃，再设湖面上空气的温度为 -10℃，于是湖表面的水就会变冷，这部分水因变冷而收缩，其密度比底下较暖的水为大，因而沉入下面密度较小的水中，下面的 10℃ 的水上升。冷水的下沉引起一个混合过程，此过程一直持续到湖泊中的所有水冷却到 4℃ 为止。但是表面的水还要被冷空气继续冷却降温，表面水的温度进一步降低，又比如降到 3℃，这部分水的体积不但不缩小反而膨胀，即表面水的密度比下面小，因而就浮在水面上不再下沉。此时对流和混合都停止了（当然扩散不会停止），表面下的水基本上靠热传导散失内能。水是热的不良导体，这样散热是比较慢的。
表面水的温度，先于下面的水降至 0℃、开始结冰，冰的密度比水小，所以一直浮在水面上而不下沉。冰下面的水，从上到下温度为 0-4℃，从上到下逐渐结冰。由于通过热传导而向上散热，比较慢，并且有地热由底下向上传导，因此冻结的速度是缓慢的。若湖泊的水很深，湖水是不会被冻透的，湖泊中生存的动植物就可以在靠近湖底的 4℃ 的水中安然过冬，免遭冻死的厄运。
【水库结冰对取水有影响吗】 湖水每年冰封或遇强烈冷空气影响偶尔出现岸冰或冰封的湖泊，受湖泊所在地理位置、气候条件、湖盆形态、湖水化学成份、水流状况等因素影响，湖水的结冰过程、封冻情况、封冻期、结冰厚度等均有很大差异。达里湖是中国北方寒旱区典型的高原内陆湖泊，每年拥有长达 4-5 个月的冰封期，冰厚不超过 1.21m，我无法计算出密云水库水下 50m 的温度，但我绝对相信那个位置不可能会结冰。因為我剛看到一篇结冰的实验，通常冷却速度在 0.01-0.03g╱sec，我想要让 43.8 亿立方米的水结冻不是个简单事吧。
