架空输电线路覆冰类型、冰害类型及影响因素

1.1.2形成机理与条件

雨凇和雾凇的形成机制差不多，通常出现在阴天，多为冷雨产生，持续时间一般较长，日变化不很明显，昼夜均可产生。雨凇是在特定的天气背景下产生的降水现象。形成雨凇时的典型天气是微寒（0-3℃）且有雨，风力强、雾滴大，多在冷空气与暖空气交锋，而且暖空气势力较强的情况下才会发生。在此期间，江淮流域上空的西北气流和西南气流都很强，地面有冷空气侵入，这时靠近地面一层的空气温度较低（稍低于摄氏零度），1500至3000米上空又有温度高于零摄氏度的暖气流北上，形成一个暖空气层或云层，再往上3000米以上则是高空大气，温度低于摄氏零度，云层温度往往在－10℃以下，即2000米左右高空，大气温度一般为0℃左右，而2000米以下温度又低于0℃。也就是近地面存在一个逆温层。大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态，自上而下分别为冰晶层、暖层和冷层。

从冰晶层掉下来的雪花通过暖层时融化成雨滴，接着当它进入靠近地面的冷气层时,雨滴便迅速冷却，成为过冷却雨滴(大气中有这样的物理特性：气温在零下几十度(℃)时，仍呈液态，被称为“过冷却”水滴，如过冷却雨滴、过冷却雾滴)。形成雨凇的雾滴、水滴均较大，而且凝结的速度也快。由于这些雨滴的直径很小，温度虽然降到摄氏零度以下，但还来不及冻结便掉了下来。

当这些过冷雨滴降至温度低于0℃的地面及树枝、电线等物体上时，便集聚起来布满物体表面，并立即冻结。冻结成毛玻璃状透明或半透明的冰层，使树枝或电线变成粗粗的冰棍，一般外表光滑或略有隆突。有时还边滴淌、边冻结，结成一条条长长的冰柱。就变成了我们所说的"雨凇"。如果雨凇是由非过冷却雨滴降到冷却得很厉害的地面或物体上及雨夹雪凝附和冻结而形成的时候，即由外表非晶体形成的冰层和晶体状结冰共同混合组成，一般这种雨凇很薄而且存在的时间不长。

一般情况下，雨凇导致线路覆冰的气象条件主要有：空气相对湿度在85%以上、风速大于lm/s、气温及导线表面温度为-2℃至0℃。

1.1.3时空分布

雨凇以山地和湖区多见。中国大部分地区雨凇都在12月至次年3月出现。中国年平均雨凇日数分布特点是南方多、北方少（但华南地区因冬暖，极少有接近零度的低温，因此既无冰雹也无雨凇）；潮湿地区多而干旱地区少（尤以高山地区雨凇日数最多）。中国年平均雨凇日数在20～30天以上的台站，差不多都是高山站。而平原地区绝大多数台站的年平均雨凇日数都在5天以下。

雨凇大多出现在1月上旬至2月上、中旬的一个多月内，起始日期具有北方早，南方迟，山区早、平原迟的特点，结束日则相反。地势较高的山区，雨凇开始早，结束晚，雨凇期略长。如皖南的黄山光明顶，雨凇一般在11月上旬初开始，次年4月上旬结束，长达5个月之久。据统计，江淮流域的雨凇天气，沿淮的淮北地区2～3年一遇，淮河以南7～8年一遇。但在山区，山谷和山顶差异较大，山区的部分谷地几乎没有雨凇，而山势较高处几乎年年都有雨凇发生。

在60年代里，广州没有出现过雨凇，上海、北京、哈尔滨平均每年仅分别出现0.1、0.7和0.5天。中国雨凇日数最多的台站是峨眉山气象站，平均每年出现141.3天（最多年份167天），其次是金佛山70.2天（最多年份93天），第三位是湖北巴东的绿葱坡61.5天（最多年份90天）等，都出现在南方高山地区。北方的雨凇既不多也不严重，干旱地区尤少。北方雨凇日数最多的地方就是甘肃省通谓的华家岭、华山和长白山天池，它们平均每年分别出现29.6、19.8和18.5天，也都是高山台站。

雨凇最多的季节，冬季严寒的北方地区以较温暖的春秋季节为多，如长白山天池气象站雨凇最多月份是5月，平均出现5.7天，其次是9月，平均雨凇日3.5天，冬季12月至3月因气温太低没有出现过雨凇。而南方则以较冷的冬季为多，如峨眉山气象站12月雨凇日数平均多达26.4天，1月份也达24.6天，甚至有的年份12月、1月和3月都曾出现过天天有雨凇的情况。

雨凇的危害程度与雨凇持续时间也有关系。上海市1957年1月15～16日曾出现一次雨凇，持续了30小时09分钟；北京最长连续雨凇时数是30小时42分钟，发生在1957年3月1～2日；哈尔滨最长持续28小时29分钟，发生在1956年10月18～19日。中国雨凇连续时数最长的地方也发生在峨眉山，从1969年11月15日一直持续到1970年3月28日，即持续3198小时54分钟之多。其次是衡山南岳1370小时57分钟（1976年12月24日～1977年2月19日），第三是湖南的雪峰山1192小时09分（1976年12月25日～1977年2月12日）。

雨凇积冰的直径一般为40—70毫米，也有的几百毫米，中国雨凇积冰最大直径出现在衡山南岳，达1200毫米，其次是巴东绿葱坡711毫米，再次为湖南雪峰山的648毫米。

气象站观测雨凇积冰直径用的方法是：由于雨凇在结冰的过程中，导线变得越来越粗，但当雨凇积累到一定直径时，“雨凇冰棍”必然逐渐碎裂，这时气象观测人员就干脆全部清除残冰，让雨凇重新在导线上冻结。在高山上，也许要连续清除几次以至十几次，雨凇过程才告停止。按气象部门规定，各次碎裂时最大直径之和就是全部雨凇过程的最大积冰直径。

1962年11月24日发生在衡山南岳的一次雨凇积冰，每米导线上积了16872克，即16.872公斤的重量，是中国全部记录中的冠军。其他重量较大的纪录有：湖南雪峰山15616克，黄山12148克，庐山5468克和金佛山5440克等。河南省商丘县1966年3月5～9日的一场雨凇，最大直径160厘米，最大积冰直径1400克/米，则是60年代平原气象站中的罕见记录

下图为我国历史雨凇平均分布图统计图，可以发现：北起黑龙江，南至广东，西起新疆，东至山东、浙江都有不同程度的雨凇现象。中纬度地区的四川、重庆、贵州、云南、湖南、湖北、江西等地区的雨凇尤为突出。

图 全国雨凇分布统计图

1.2

雾凇

1.2.1特征

雾凇俗称树挂，是在严寒季节里，空气中过于饱和的水气遇冷凝华而成，是非常难得的自然奇观。

雾凇非冰非雪，而是由于雾中无数零摄氏度以下而尚未凝华的水蒸气随风在树枝等物体上不断积聚冻粘的结果，表现为白色不透明的粒状结构沉积物。雾凇形成需要气温很低，而且水汽又很充分，同时能具备这两个形成雾凇的极重要而又相互矛盾的自然条件更是难得。

“雾凇”一词最早出现于南北朝时代宋˙吕忱（公元420年—479）所编的《字林》里，其解释为：“寒气结冰如珠见日光乃消，齐鲁谓之雾凇。”这是最早见于文献记载的“雾凇”一词。