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黃河冰凌

 zhuang-jr 2012-08-29
黃河冰凌摘要
隨著氣溫的下降,河水結(jié)成冰花,,逐漸聚集在一起,,如棉絮,似蓮葉,,相互擁擠,,緩緩流淌,漫漫凝結(jié),。黃河干支流冬季都有程度不同的冰情現(xiàn)象出現(xiàn),。這些冰情除對冬季的水運(yùn)交通、供水,、發(fā)電及水工建筑物等有直接影響外,,
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冰凌奇觀編輯本段回目錄

隨著氣溫的下降,河水結(jié)成冰花,,逐漸聚集在一起,,如棉絮,似蓮葉,,相互擁擠,,緩緩流淌,,漫漫凝結(jié),。黃河干支流冬季都有程度不同的冰情現(xiàn)象出現(xiàn),。

冰凌奇觀冰凌奇觀

這些冰情除對冬季的水運(yùn)交通、供水,、發(fā)電及水工建筑物等有直接影響外,,尤其在河流中出現(xiàn)冰塞、冰壩這種特殊冰情以后,,還會導(dǎo)致凌洪泛濫成災(zāi),。

成因編輯本段回目錄

黃河壺口瀑布罕見冰凌奇觀

黃河壺口瀑布罕見冰凌奇觀。

黃河流域東西跨越23個經(jīng)度,,南北相隔10個緯度,,地形地貌相差懸殊,徑流量變幅也較大,。冬春季受西伯利亞和蒙古一帶冷空氣的影響,,偏北風(fēng)較多,氣候干燥寒冷,,雨雪稀少,。流域內(nèi)冬季氣溫的分布是:西部低于東部,北部低于南部,,高山低于平原,。元月平均氣溫都在0℃以下。年極端最低氣溫:上游-25~-53℃,,中游-20~-40℃,,下游-15~-23℃。因此,,黃河干支流冬季都有程度不同的冰情現(xiàn)象出現(xiàn),。這些冰情除對冬季的水運(yùn)交通、供水,、發(fā)電及水工建筑物等有直接影響外,,尤其在河流中出現(xiàn)冰塞、冰壩這種特殊冰情以后,,還會導(dǎo)致凌洪泛濫成災(zāi),。

由于黃河凌洪來勢迅猛,凌峰流量沿程增大,,水位急劇雍高,,天寒地凍,防守困難,,容易決口成災(zāi),。在歷史上凌汛決口曾被隊為是人力不可抗拒的,故有“凌汛決口,,河官無罪”,,“伏汛好搶,,凌汛難防”之說。

在黃河上游劉家峽至鹽鍋峽河段,,寧夏中寧縣石空至棗園河段,,黃河中游龍門至河曲河段,曾因嚴(yán)重的冰寒,、冰壩壅水,,造成過局部的凌洪災(zāi)害。1949年以后,,黃河有關(guān)部門在黨和沿黃各級政府領(lǐng)導(dǎo)下,,對黃河冰情凌汛進(jìn)行了大量觀測研究,取得了內(nèi)蒙古巴彥高勒以下河段自1968年以來連續(xù)10余年,、以及黃河下游河段自1956年以來連續(xù)40余年凌汛期未決口的偉大成就,。

凌情特征編輯本段回目錄

1·黃河沿至蘭州河段

該河段為黃河上游的首端,雖氣候嚴(yán)寒而漫長,,但由于黃河穿行于青藏高原山脈之間,,各河段河道比降相差懸殊,流速變化亦較大,。因此,,有的區(qū)間河段既有流凌又能封凍;有的區(qū)間河段僅能流凌不能封凍,;還有的區(qū)間河段在自然條件不經(jīng)常發(fā)生封凍,,但水庫修建后改變了熱力、水力條件,,使水庫上游發(fā)生過幾次冰塞,,水庫下游變封凍為不封凍。現(xiàn)分述如下: 

(1)黃河沿至瑪曲河段 該河段911.6公里,,河道比降0.72‰—1.12‰,。初冰開始門期,一般發(fā)生在10月中旬至11月下旬,,最早在8月21日(1960年),。終冰日期一般在翌年4月上旬至5月下旬,最晚在6月29日(1956年),。是全河中封凍期最長的河段,。如黃河沿站歷年平均封凍歷時為160天,最長達(dá)193天,,最短也有 128天,,最大河心冰厚為1.28m,平均冰厚為0.93m;瑪曲站歷年平均封凍歷時為105天,,最長為118天,,最短為95天。

空軍排查黃河冰凌



(2)瑪曲至循化河段 該河段長726km,,河道比降為1.42‰—3.22‰,。,,由于水流的動力作用大,,只能流凌而不能封凍。初冰日期一段發(fā)生在11月下旬,,終冰日期發(fā)生在2月下旬至3月上旬,。歷年最大岸冰的平均冰厚,唐乃亥為0.5m,,貴德為0.35m,,循化為 0.38m。 

(3)循化至蘭州河段 該河段長21lkm,,比降較緩為1.06‰一1.9‰,。初冰日期一般發(fā)生在11月下旬,終冰日期為2月下旬,。冬季常因氣溫驟降使流凌密度迅速增加,,在蘭州以上有局部的卡凌封凍,蘭州斷面附近經(jīng)常封凍,。60年代初,,鹽鍋峽水庫建成蓄水至劉家峽水庫建成前,劉鹽河段曾出現(xiàn)過幾個年度的巨大冰塞災(zāi)害,。在鹽鍋峽水庫以下蘭州河段已開始不封凍,,但有稀疏流凌。 1968年劉家峽水庫蓄水運(yùn)用后,,由于它調(diào)節(jié)了熱量和水量,,導(dǎo)致上游流入庫區(qū)的冰被融化,水庫冬季下泄的水溫高達(dá)3~5℃,,蘭州河段已不再出現(xiàn)流凌和封凍,。 

劉家峽至鹽鍋峽河段的巨大冰塞 1961年冬,鹽鍋峽水庫回水末端至劉家峽河段曾發(fā)生巨大的冰塞,,冰塞體長 35km,,冰蓋厚近1m,最大冰花厚14~15m,,冰塞體積約4 000萬m3,。巨大的冰塞造成了嚴(yán)重的壅水,小川最高壅水位達(dá)1 628.86m,比起漲水位高9.25m,,劉家峽導(dǎo)流洞出口處最高壅水位達(dá)1 630.7m,,比起漲水位高10.26m,此水位接近千年一遇洪水位,,超過了下游圍堰頂6.4m,,歷時70多天。冰水不僅淹沒了施工工地,、公路和橋梁,,而且水源地和居民區(qū)的房屋也遭到了破壞。1962~1963年,、1963~1964年該河段仍產(chǎn)生了冰塞,,其壅水高度略低于1961一1962年。 

成災(zāi)成因 
一是上游有充足的冰花來源,。在天然條件下,,劉家峽以上黃河干流有較長的不封凍河段,冬季平均流冰量為2 246萬m3,,1958~1959年度曾達(dá)3 327萬m3,,1961~1962年度約為4 000多萬立方米。來冰量的多少與未封河段長度,、流量的大小,、負(fù)氣溫的高低密切相關(guān)。 

二是下游是阻止流冰下泄的鹽庫末端,。劉家峽水庫1958年9月開工,,1960年1月1日全斷面一次性截流,截流后局部改變了河道的水流條件,,由原來全河寬70m過流,,變?yōu)榧杏?3m寬、13.5m高的導(dǎo)流洞過流,,經(jīng)過1960~1961年度冰期的泄水排冰,,證明導(dǎo)流洞過流暢通,沒有發(fā)生冰凌堵塞壅水現(xiàn)象,。但1961年冬由于下游32公里處的鹽鍋峽水庫蓄水運(yùn)用,,回水末端流速銳減,致使劉庫導(dǎo)流洞下泄的冰花堆積下潛在鹽庫末端,,而上游流來的冰花源源不斷,,從而形成了劉鹽河段35公里長的巨大冰塞。 

三是有冰花下替的水流條件,。在鹽庫回水末端封凍邊緣處,,若冰花不能下潛,,則上游流來的冰花只能溯源而上形成封凍冰蓋,而不能形成冰塞,,但劉家峽以上為峽谷河段,,比降大、流速快,。因此,,當(dāng)大量冰花流至鹽庫回水末端時,必然下潛形成冰塞,,然后向上,、下游發(fā)展,成為巨大的冰塞體,。

2·寧夏河段

黃河自中衛(wèi)縣南長灘入境至石嘴山麻黃溝出境,,全長 397km,,流向自南向北,,緯度增加2度。黑山峽至棗園135km為峽谷河段,,河面寬200~300m,,比降0.8‰~1.0‰。,,因坡陡流急,,只有冷冬年份才能封河;稱為不常封凍河段,。棗園以下260多公里,,河面寬500~1 000m,比降0.1‰~0.2‰,,因坡緩,、流速小、氣溫低,,為常封凍河段,。該河段封凍日期自下而上,解凍日期自上而下,。冷冬年最上封至下河沿,,暖冬年則封凍不超過棗園。

黃河壺口瀑布罕見冰凌奇觀



青銅峽,、劉家峽水庫相繼運(yùn)用后,,因冬季流量增大,水溫增高,,不封河段由棗園下延20多公里到新田,;青銅峽壩下有40~90km的不封凍河段,,潘昶以下100多公里仍為封凍河段。根據(jù)石嘴山水文站的凌情觀測成果,,該站水庫運(yùn)用前多年平均開始流凌日期為11月24日,,封河日期為12月27日,開河日期為3月7日,,其日期的多年變幅分別為38天,、55天、38天,。劉,、青水庫運(yùn)用后與水庫運(yùn)用前相比,流凌日期推遲5天,,封凍日期推遲 11天,,解凍日期推遲8天,凌峰流量減小210m3/s,。 

寧夏河段凌洪災(zāi)害 寧夏河段一般年份凌洪災(zāi)害不大,,但劉家峽水庫1967年12月初曾因?qū)Я鞫撮l門失靈而使泄流突然增大,水鼓冰開,,使局部河段產(chǎn)生冰塞壅水造成凌洪災(zāi)害,。位于青銅峽水庫壩上45km處的中寧縣石空至棗園河段, 1967年冬至1968年春,,發(fā)生連續(xù)3次冰塞壅水,。冰塞體長16km,冰蓋厚0.4m,,冰蓋下冰花最厚達(dá)lm多,。冰塞最高壅水位,比暢流期5240m3/s的相應(yīng)水位還高1.3m,,造成康灘,、城關(guān)、東華,、長灘,、棗園64個生產(chǎn)隊、1 556戶,、9 840人受災(zāi),,淹沒十地0.11萬hm2,房屋364間(其中22間倒塌),,部分林場,、棗園、枸杞子園被淹,。 

成災(zāi)原因 

(1)上游來冰量多 從中寧站的氣溫觀測成果看出:1967~1968年的11~3月累積氣溫達(dá)-737.4℃,,是40年來最冷的一年,,封凍上首達(dá)石空附近,石空以上有400公里的未封河段,,因此,,有源源不斷的流冰自上而下在石空河段形成冰塞。 

(2)封河后,,上游來水猛漲 1967年12月6日,,黃河上游劉家峽水庫導(dǎo)流洞閘門失靈,下泄流量比封河時流量增大300~750m3/s,,致使石空以上水鼓冰開,,大量冰花冰塊下潛在棗園上下,形成嚴(yán)重的冰塞,。 

(3)青銅峽水庫蓄水位較高,,阻礙流冰下泄 該庫1967年12 月下旬至1968年1月中旬,蓄水位達(dá)1 151m,,比天然情況下水位抬高13m,。因此,冰塞體不能下移,,故在石空至棗園河段造成冰塞雍水災(zāi)害,。

3· 內(nèi)蒙古河段

(1)凌情特征 黃河內(nèi)蒙占河段,,地處黃河最北端,,從寧夏的石嘴山市和內(nèi)蒙古伊克昭盟的拉僧廟入境,至伊克昭盟準(zhǔn)格爾旗馬柵的榆樹灣出境,,干流全長840km,,總落差僅162.5m。泫河段河寬坡緩,,逶迤曲折,,雖地處上游,但在昭君墳至頭道拐的河道比降僅為0.09‰~0.11%,。,。已接近黃河河口的比降。河道流向從石嘴山至巴彥高勒為由西南流向東北,,巴彥高勒至包頭市為自西向東,,包頭市至清水河縣的喇嘛灣為由西北流向東南,喇嘛灣至出境為由北向南,。

黃河在內(nèi)蒙古河段,,區(qū)間的支流較少而且均為雨洪產(chǎn)流的時令河,冰期幾乎無水補(bǔ)給,,故內(nèi)蒙古河段冰期來水絕大部分來自蘭州以上,。

壺口河槽的冰凌壺口河槽的冰凌

黃河內(nèi)蒙古河段,,冬季嚴(yán)寒而漫長,元月月平均氣溫-10~-12℃,,極端最低氣溫達(dá)-34℃,,自上游蘭州至包頭緯度差 4°37ˊ,致使上下河段溫差也較大,。由河道特性和水文氣象條件決定了流凌,、封凍日期溯源而上,開河日期自上而下,。三湖河口河段的流凌,、封凍日期比蘭州早1個多月,開河日期晚1個月左右,。在流凌封凍期,,因濕周明顯增加,阻力增大及部分過水?dāng)嗝姹槐瓒氯?,因而水位上漲,,部分水量轉(zhuǎn)化為槽蓄水量儲存在河道內(nèi)。當(dāng)翌年春季開河時,,上游來水,、融冰水加槽蓄水挾帶著大量破裂后的冰塊向下游流動,沿途水鼓冰,,冰阻水,,節(jié)節(jié)卡冰結(jié)壩,形成越來越大的凌洪向下游推進(jìn),,雖然凌峰流量和歷時都較伏汛洪水小而短,,但因過水?dāng)嗝娲蟛糠直槐瓒氯粤璺逅粎s比伏汛同流量的相應(yīng)水位高得多,。如1958年三湖河口斷面開河時凌峰流量僅1 020m3/s,,水位卻達(dá)1 020.68m,相當(dāng)于伏汛通過5 000m3/s的相應(yīng)水位,。冰壩阻冰雍水,,有些年份1~2天內(nèi)可堆積起長達(dá)數(shù)公里長的冰壩,導(dǎo)致下游河段水位猛漲,,冬季天寒地凍,,防守困難,極易造成大堤決門,。

(2)劉家峽水庫運(yùn)用后對冰情的影響 劉家峽水庫距內(nèi)蒙占三湖河口1 140多公里,,1968年冬水庫開始凋節(jié)運(yùn)用,由于水庫冬季泄水發(fā)電,,增大了下泄流量,,水溫也顯著增高,。因此,對下游的水情,、冰情都有不同程度的影響,,主要有以下四個方面:

①水庫下游水溫增高。蘭州河段在天然條件下封河機(jī)率為 70%,,但劉家峽水庫運(yùn)用后,,由于冬季下泄流量增大,水溫增高,,該河段1,、2月的水溫達(dá)2℃左右,因此,,再沒有封凍過,,有些暖冬年份不封凍河段可達(dá)青銅峽水庫末端。

②封河期流量不穩(wěn)定,。石嘴山至巴彥高勒河段,,河道大致是由西南流向東北,其下游三湖河口為每年的首封河段,,封河日期由下而上,,封河初期由于冰蓋尚未凍實,如遇封河時小流量,,封河后上游來水增大易形成水鼓冰開,,產(chǎn)生冰塞造成危害。如1988年12月 9~11日,,三湖河口以下河段先后封河,,流量515m3/s,28日封至巴彥高勒河段,。從12月11日以后上游來水不斷增大,流量達(dá)800~900m3/s,,26 日石嘴山最大流量達(dá)1 080m3/s,,形成水鼓冰開,凌峰向焉游傳播,,在三盛公閘下形成嚴(yán)重冰塞,,致使巴彥高勒壅高水位達(dá)1054.33m,比千年一遇洪水位還高0.13m,,水面距左岸大堤頂僅0.17m,,巴彥高勒水文站右岸鋼架傾倒,過河索拉斷,,測船被沖跑,,觀測房進(jìn)水墻壁裂縫,,巴彥高勒至五原段淹沒耕地0.21萬hm2、林地0.15萬hm2,,39個村莊被水圍困,。

③封凍期流量大、槽蓄水量增多,。劉家峽水庫汛期蓄水,,冬季發(fā)電增大泄量,致使寧蒙河段封凍期水位較建庫前水位明顯抬高,,雖然冰蓋下過流能力增大,,但由于上游水庫增加的泄水量大于冰蓋下增大的泄水量,所以槽蓄水量仍明顯增多,。據(jù)統(tǒng)計寧蒙河段流量比劉庫運(yùn)用前增多150~200m3/s,,水位抬高0.1~0.4m,其中巴彥高勒水位平均抬高0.3~0.5m,。

④文開河年份增多,,武開河年份減少。劉家峽水庫運(yùn)用以前,,寧蒙河段開河前水位常呈上升趨勢,,形成水鼓冰開的武開河年份較多。據(jù)統(tǒng)計從1950~1968年的18年中,,文開,、武開、半文半武開河年份各占三分之一,,開河過程中卡冰結(jié)壩數(shù)達(dá)236個,,平均每年13個,最多一年達(dá)42個,。1968年水庫運(yùn)用以后,,由于在開河前控制蘭州流量不超過500m3/s,寧蒙河段開河時水位流量大都呈下降趨勢,,文開河年份顯著增多,,據(jù)統(tǒng)計在水庫運(yùn)用后的22年中,文開河15年,,半文半武開河7年,,在開河過程中共卡冰結(jié)壩84個,平均每年4個,,最多一年為13個,,其中8年每年只有1個。總的來看,,凌洪災(zāi)害有所減輕,。

壺口河槽的冰凌

內(nèi)蒙古河段凌洪成災(zāi)情況 例如1966年冬至1967年春,當(dāng)時劉家峽水庫尚未建成運(yùn)用,,青銅峽水庫在開河前減少廠下泄流量,,推遲了石嘴山的開河日期,但由于3月15日以后氣溫回升快,、幅度大,,導(dǎo)致開河期節(jié)節(jié)卡冰結(jié)壩,凌峰流量沿程增加,,水位猛漲,,致使大部分堤段上水,局部堤段水面與堤頂平,,在伊克昭盟達(dá)拉特旗的柳林圪梁大隊民堤,、杭錦旗的史三河頭牧業(yè)壩決口成災(zāi);準(zhǔn)格爾旗的榆樹灣,,也因卡冰結(jié)壩,,河水上漲淹沒村莊。該年度共計淹沒麥地 110hm2,,損失籽種1.6萬kg,。

成災(zāi)原因

一是降溫強(qiáng)度大,流凌封凍早,。1966年11月中旬寒潮入侵,,降溫強(qiáng)度大,包頭日平均氣溫達(dá)-8℃,,月末再次降溫,,氣溫達(dá)-18℃,致使內(nèi)蒙古各河段流凌,、封凍日期均早于常年,。 

二是封凍期流量大,槽蓄水量多,。流凌期流量比較大,,尤其三湖河口以上都在850m3/s以上,因而封河水位也較常年偏高,,封河流量、河槽蓄水量都較常年偏多,。封凍以后氣溫低,,包頭日平均氣溫達(dá)-22℃左右,冰蓋厚度比歷年均值厚0.3~0.4m,,河道內(nèi)清溝少,,冰凍結(jié)實,,冰量多。 

三是解凍期氣溫回升晚,,但上升幅度大,。3月上旬旬平均氣溫仍較常年偏低3~7℃,青銅峽水庫在開河期減少了下泄流量,,使水??后,,氣溫回升幅度大,融冰加速,,石嘴山斷面于3月17日開河,,這是解放后開河較晚的一年,此時融冰水,、槽蓄水向下匯流,,使石嘴山凌峰流量高達(dá)1700m3/s,致使沿河水鼓冰開,,造成節(jié)節(jié)卡冰結(jié)壩,,沿河兩岸大堤普遍上水,三盛公水利樞紐處,,因卡冰壅水使水位高達(dá)1053.28m,,比歷年開河最高水位高出0.3lm,該河段水面與大堤頂平,,導(dǎo)致該河段以下為武開河,,卡冰結(jié)壩20余處,大堤3處決口成災(zāi),。 

再如1980年冬至1981年春,,劉家峽水庫在解凍期運(yùn)用較好,但內(nèi)蒙古部分河段仍為武開河形勢,,不僅彎道河段卡冰結(jié)壩,,而且在順直河段也發(fā)生卡冰結(jié)壩,為歷年罕見,??ūY(jié)壩大的有七處,以貢格爾,、大樹灣,、九股地、李三壕的冰壩壅水最為嚴(yán)重,,河水偎堤水深1. 5~2.0m,,局部堤段水面距堤頂0.3m左右,其水位超過 1964年伏汛5 400m3/s洪峰的水位,大樹灣高出歷史最高洪水位半米多,,致使貢格爾,、李三壕防洪大堤串漏決口成災(zāi)。據(jù)統(tǒng)計,,這次成災(zāi)共淹地0.3萬hm2(其中耕地0.16萬hm2),,倒房914間,受損房屋400余間,,損失糧食15.5萬kg,,化肥7.5萬kg,并沖毀渠道,、橋,、涵、閘交叉工程11座,,排水站1座,,小學(xué)2所等。 

成災(zāi)原因 
一是槽蓄水量多且分布不均勻,。11月末,,較強(qiáng)寒流入侵,三湖河口以下封河流量小,、冰蓋低,、槽蓄水量少于常年,三湖河口以上封河流量大,、冰蓋高,、槽蓄水量較常年偏多1.5億m3,冰面寬3km,,由于河道流量迅猛增大,,在磴口縣東地林業(yè)隊附近,原有兩岔河道,,流凌時主流被凌塊全部堵死,,堆冰厚3m以上,長 600m,、寬200m,,迫使主流改走岔河。 

河槽蓄水量有78%集中在三湖河口以上,,河道水位形成上高下低的臺階,。封河以后上游來水變幅較大,使水位漲落差也大,,昭君墳站封凍后,,水位升降變幅達(dá)2.5m,,為歷年的最大值,,使冰面抬升,,河槽蓄水量相應(yīng)增多。河段封凍后,,氣溫低于常年,,冰蓋厚0.7--0.9m。 

二是解凍期氣溫回升迅猛,,局部武開河,。1981年2月以后氣溫較常年偏高,進(jìn)入3月份氣溫回升迅猛,,上旬高于均值1.3~1.5℃,,中旬高于均值4~4.6℃,為歷年同期最高值,。 

逐日氣溫升降變幅達(dá)12℃以上,,21日包頭最高氣溫達(dá)21℃,為歷年同期的最高值,。開河期上游劉家峽,、青銅峽水庫泄流量不大,自2月20日至3月4日子均流量多在500 m3/s左右,,最大740 m3/s,,3月5日石嘴山開河時最大流量為930 m3/s,16日開河到巴彥高勒時,,流量為650 m3/s,,開河水位基本不漲,流量逐減,。由于中旬的高溫天氣及上游開河后水溫升高3~5℃,,封凍冰蓋上融下化,加速冰蓋融消破裂,,熱力因素轉(zhuǎn)為動力因素,,河冰破裂,槽蓄水一涌而下,,巴彥高勒以下河段17~21日逐段開河,,流量遞增很快,三湖河口凌峰流量為1 000m3/s,,昭君墳為2 200 m3/s,,流量大,水位高,,節(jié)節(jié)忙冰,,流冰塊大質(zhì)堅,,一般冰塊面積為100mX 200m,最大的冰塊面積達(dá)300mX 600m,,除彎道阻冰外,,在順直河段也發(fā)生卡冰結(jié)壩,這是歷年少見的,。

通過上述分析可以看出,,因為上游水庫離下游凌洪嚴(yán)重河段距離過遠(yuǎn),上游水庫的調(diào)節(jié)運(yùn)用,,并不能從根本上解除內(nèi)蒙占河段的凌洪威脅,,根據(jù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需水要求,不可能在解凍期完全斷流,;而且水庫防凌庫容有限,,也不可能較長時間蓄水。因此,,在現(xiàn)階段,,多種防凌措施還需綜合運(yùn)用,才能減輕或免除凌洪災(zāi)害的發(fā)生,。

4·下游河段

河段全長786km,,兩岸筑有大堤,是中外馳名的地上“懸河”,。 

黃河下游是一個不穩(wěn)定的封凍河段,,凌情變化復(fù)雜,在歷史上曾以決口頻繁難以防治而著稱,。該河段兩側(cè)是黃淮海大平原,,是我國重要的工農(nóng)業(yè)基地,城鎮(zhèn)密集,,人口眾多,,公路鐵路交通發(fā)達(dá),是溝通全國連接內(nèi)陸與海洋的經(jīng)濟(jì)大功脈,。因此,,凌汛決口必將給國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)造成重大損失。 

黃河下游自1951~1990年的40個冰情年度中,,有小4年未封,,其余36年均有程度不同的封凍,在36個封凍年度中,,一次封河一次開河的有24年,,二封二開的有11年,三封三開的有l(wèi)午,。河段的首封日期,,最早12月12 日,,最晚2月16口,變幅67天,;封河歷時,,最長86天,最短6天,,變幅80天,;河道封凍長度,最長703km,,最短25km,最長是最短的27倍,;全河段冰量最多1.42億m3,,最少僅0.011億m3,最多是最少的128倍,;河槽蓄水增量最多8.85億m3,,最少為零。在40年中,,封凍期因冰塞壅水而漫灘成災(zāi)的有16年,,占總年數(shù)的40%;解凍期因冰壩雍水形成大堤決門的有2年,,漫灘成災(zāi)的有9年,,占總年數(shù)的28%。 

(1)凌情特征 1951~1960年是干流上未建水庫的階段,,黃河下游冬季的來水,,主要受內(nèi)蒙古河段流凌封凍的影響。內(nèi)蒙古河段棸一般于12月初先后開始封河,,這時部分水量轉(zhuǎn)化為冰,,部分水量因過水?dāng)嗝娴目s小而轉(zhuǎn)化為槽蓄水量,因而,,封凍河段的下游使出現(xiàn)流量為100~200 m3/s的小流量過程,,此過程約15天左右,爾后隨著過水?dāng)嗝娴脑龃罅髁恐饾u增加,。當(dāng)此小流量過程傳播到黃河下游河段時,,往往遇到降溫而形成封河,小流量封河后,,冰蓋低,,冰下過流能力小,當(dāng)大流量到來時,,易形成水鼓冰開的武開河,,此時,,上游來水、槽蓄水,、融冰水便帶著大量冰塊向下游推進(jìn),,而下游河段還往往處于天寒地凍的固封狀態(tài),冰蓋厚,,冰質(zhì)堅,,易形成冰壩壅水造成凌洪災(zāi)害。 

三門峽水庫于1960年建成后,,就開始為下游防凌運(yùn)用,,對緩解下游凌情起了重要作用。為不增加庫區(qū)淤積,,不影響潼關(guān)高程,,防凌蓄水一般情況水位不超過326m,相應(yīng)庫容18億m3,,特殊情況經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn),,水位不超過328m,相應(yīng)庫容20億m3,。1973年開始水庫防凌全面調(diào)節(jié)運(yùn)用后其下游的水情,、冰情主要有下列變化: 

一是封河流量增大,首封日期推遲,。由于水庫在下游封凍前進(jìn)行補(bǔ)水,,使封河流量由414 m3/s s增加到514 m3/s,封河水位升高 0.4m,,平均首封日期由12月29日推遲至1月10日,。流量增大,水位抬高,,冰蓋下過流能力增加,,河槽蓄水增量平均減少2.4億 m 3。

山西臨汾黃河壺口三百多米寬,,四公里長的壺口河槽被十幾米厚的冰凌全部覆蓋



二是封河長度縮短、冰量減少,。黃河下游是不穩(wěn)定的封凍河段,,氣溫不像內(nèi)蒙古那樣嚴(yán)寒而漫長,當(dāng)封河日期推遲后,,一般封河長度相應(yīng)縮短,,冰量相應(yīng)減少,據(jù)統(tǒng)計,,三門峽水庫全面調(diào)節(jié)后,,平均封河長度由386km縮短為223km,,平均冰量由0.476億m3減少到0.255億m3,冰情狀況大為減輕,。 

三是文開河年份增加,,武開河年份基本消失。如前所述,,由于封河日期推遲,,冰下過流能力增加,槽蓄水量減少,,封凍長度縮短,,冰量減少,加之開河前三門峽水庫控制下泄流量,,使水位呈下降趨勢,。因此,三門峽水庫凌期全面調(diào)節(jié)后的17年中,,文開河有13年,比全面運(yùn)用前增加了50%,,半文半武開河有3年,,比全面運(yùn)用前減少了2l%,還有1年未封河,,沒有再發(fā)生全河段的武開河情況,。 

四是封凍期冰塞年份增多。三門峽水庫進(jìn)行全面調(diào)節(jié)后,,由于封河流量增大,,流速增快及與氣溫的不利組合,發(fā)生冰塞的年份增多,,壅水漫灘的機(jī)率大大增加,。據(jù)統(tǒng)計,在水庫全面調(diào)節(jié)后的17年中,,封凍期發(fā)生冰塞的有8年,,出現(xiàn)機(jī)率為47%,在水庫全面調(diào)節(jié)前的23年中封凍期僅發(fā)生5年冰塞,,出現(xiàn)機(jī)率22%,。所以,水庫全面調(diào)節(jié)后封凍期出現(xiàn)冰塞的機(jī)率增加了25%,。這說明封凍期進(jìn)行補(bǔ)水既有有利的一面也有不利的一面,。上述僅是三門峽水庫全面調(diào)節(jié)后與凋節(jié)前的冰情平均情況的比較。事實上,,冰情的減輕與氣溫也密切相關(guān),,七八十年代的氣溫顯然比五六十年代要高這也是水庫全面調(diào)節(jié)后,,凌情減輕的重要原因之一。 

(2)凌洪災(zāi)情 如利津河段1955年1月五莊決口: 

①凌情,、災(zāi)情概況 該年度河口河段12月15日首先封凍,,封凍日期較常年偏早20天,封河流量610 m3/s,,封凍上首達(dá)鄭州以上的汜水河口,,封凍全長623km,總冰量1億m3,。艾山以上冰厚0.2m,,艾山至利津冰厚0.3~0.4m,河口附近局部冰厚達(dá)lm左右,,河槽蓄水增量8.85億m3,。1月15日氣溫回升,1月22日花園口開河凌峰流量l040m3/s,,沿河水鼓冰開,,凌峰流量沿程增加,高村2 180 m3/s,、孫口2 320 m3/s,、艾山3 000 m3/s、楊房2 830 m3/s,。當(dāng)1月29日凌晨,,凌頭到達(dá)利津王莊險工下首時,由于該河段最低氣溫尚在-10℃以下,,冰厚質(zhì)堅,,水力鼓不開冰蓋,在該處卡塞,,該段河道狹窄,,上游來冰越堵塞越密實,形成冰壩,,冰凌向上游叉塞延伸至博興麻灣,,全長24km,冰量約1 200萬m3,。利津水位陡漲,,29日18時30分水位達(dá)15.3公里,較29日1時起漲水位11.02m上漲4.29m,,超過保證水位1.5m,,上漲最快時每小時達(dá)0.9m。此時上游來流量2 800~3000 m3/s,冰壩下斷面過水僅100一500 m3/s,,利津以上河段水面離堤頂0.5~1.0m,,29日夜驟起7級大風(fēng),大堤出現(xiàn)漏洞10多堵漏洞,,但終因天寒地凍,,取土艱難,物料用盡已無力挽救,,29日23時30分在五莊堤身潰決,。致使利津、濱縣,、沾化三縣 360個村莊,,17.7萬人受災(zāi),淹沒耕地5.87萬hm2,,倒房5 355間,,死亡80人。 

②成災(zāi)原因:

一是氣溫的作用,。黃河下游由于緯度的差異,,上段氣溫高,回升早而且回升快,,下段氣溫低,,回升遲而且慢。如秦廠 (花園口)日平均氣溫1月15日為-4.6℃,,22日即上升到2℃,上升幅度達(dá)6.6℃,,而河口前左站1月15日為-9.2℃,,到22日上升到-4.2℃,上升幅度為5℃,,直到2月6日平均氣溫才上升到 0℃以上,。據(jù)此可以看出,當(dāng)河南段開河時,,河口一帶仍為負(fù)氣溫,,日平均氣溫保持在-5℃左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到自然開河條件,。

冰凌奇觀

二是水力的作用,。該年河口河段封河時流量較大,水流動力作用強(qiáng),,在王莊產(chǎn)生了嚴(yán)重叉塞,,孫口以上封河地段叉塞也較嚴(yán)重,因此,河槽蓄水增量多,,花園口至利津河段槽蓄水增量達(dá)8.85億m3,,而積蓄在孫口以上寬河道內(nèi)就有6.14億m3,占全河段槽蓄水增量的69.5%,。濼口以上為6.84億m3,,在開河時,上游河段的槽蓄水量隨著開河迅速釋放,,形成水頭,,然后沿程水鼓冰開,凌峰流量也沿程增大,,在強(qiáng)大的水力作用下,,開河速度加快,開河進(jìn)入山東境后,,不到兩天時間,,1月29日開河到楊房,流量為2 830m3/s,,平均流速達(dá)1.64m/s,。因王莊冰塞阻冰壅水影響,利津水文站凌峰流量減小到1960 m3/s,,平均流速達(dá)1.26m/s,。由于河口河段冰蓋厚,冰質(zhì)堅硬水力鼓不開冰蓋層,,上段開河下來的大塊冰凌在較大流速的推動下,,使冰凌進(jìn)一步叉塞,冰塊上爬下叉,,阻塞河道,,在淺灘部位,冰塊叉至河底,,攔截了冰水去路,,形成冰壩,導(dǎo)致大堤決口成災(zāi),。 

三是河道形態(tài)的作用,。正莊至五莊兩岸堤距狹窄,素有“窄胡洞”之稱,,最窄處只有460m,,兩岸無灘地過水,河道容水量小,,冰凌堵塞整個河道后,,上游下泄的大量冰水無出路,積蓄在狹窄的河道內(nèi),造成水位急劇上漲,,在冰壩形成的24小時內(nèi),,冰壩以上 30km的河段均超過保證水位,壅水影響河段達(dá)90km,。 

四是黃河大堤有隱患,。五莊決口處是1921年伏汛決口的老口門,是經(jīng)美國商人用架木橋傾石子而堵復(fù),,歷經(jīng)30多年之久,,木橋腐爛,石子千孔百洞,,造成隱患,,在高水位作用下,堤基產(chǎn)生集中滲流發(fā)展成為多處漏洞,,正在搶堵險情時,,又遇7級大風(fēng),16盞照明燈全被刮滅,,天寒地凍,,取土艱難也是形成決口的重要原因之一。

冰情變化因素編輯本段回目錄

黃河壺口瀑布奇特冰凌影響冰情變化的因素很多,,可歸納為自然因素和人為因素兩類?,F(xiàn)以黃河下游和內(nèi)蒙河段為例,具體分析其主要影響因素,。

自然因素

(1)河流走向與河道形態(tài) 首先,,從大的平面形態(tài)看,黃河下游白蘭考東壩頭折向東北,,緯度增加3度,,因此,氣溫上暖下寒,;其次,河道形態(tài)的上寬下窄,,引起槽蓄水量的上多下少和排洪能力的上大下?。黄淙?,就局部河段而言,,河道的寬窄,雞心灘的多少大小,,河床縱比降的陡緩,,彎曲半徑的大小等對卡冰阻水都有影響。例如:濟(jì)南的老徐莊、利津的王莊,、墾利的張家圈等河段之所以能成為歷史上卡冰結(jié)壩的重點(diǎn)河段,,就是因為開河期塊大質(zhì)堅的密集流冰,在通過“L”,、“v”,、“s”型彎道時要拐90度甚至連拐數(shù)彎而極易卡冰的緣故。

(2)熱力因素 氣溫是導(dǎo)致冰情演變的主要熱力因素,,是影響冰量和冰質(zhì)(冰的機(jī)械強(qiáng)度)變化的決定因素,,由于黃河下游河道是由西南流向東北,緯度逐漸增高,,所以上段河道降溫遲,、回暖早、負(fù)氣溫持續(xù)時間短,;而下段河道降溫早,、回暖晚、負(fù)氣溫持續(xù)時間長,。與氣溫變化相對應(yīng)的凌情變化規(guī)律是,,上段河道封凍晚、解凍早,、封河歷時短,、冰蓋薄,;而下段河道封凍早,、解凍晚、封凍歷時長,、冰蓋厚,。以鄭州、北鎮(zhèn)二站的氣溫分別代表上下兩個河段的熱力因素,。

可以看出,,北鎮(zhèn)與鄭州的同期氣溫相比,12月,、1月,、2月依次低2.8℃、3.37℃,、3.11℃,。某些年份上下兩個河段的氣溫差值更大,如1957年元月中旬,,北鎮(zhèn)旬平均氣溫為-10.3℃,,而鄭州同期旬平均氣溫為-2.9℃,,北鎮(zhèn)比鄭州低 7.4℃。該年1月18日日平均氣溫鄭州已上升到0.8℃,,而北鎮(zhèn)仍為-14.4℃,,兩地相差15.2℃。

此外再從鄭州,、北鎮(zhèn)多年冬季逐日的平均氣溫資料中,,找出兩站的多年平均氣溫穩(wěn)定轉(zhuǎn)負(fù)日期,鄭州為12月25日,,北鎮(zhèn)為12月12日,;多年日平均氣溫轉(zhuǎn)正日期,鄭州為1月24日,,北鎮(zhèn)為2月23日,。經(jīng)計算,鄭州負(fù)氣溫持續(xù)時間為31天,,北鎮(zhèn)為73天,,北鎮(zhèn)比鄭州長42天。 

由于上下河段氣溫和氣溫持續(xù)時間的差異,,從而使利津比花園口河段,,封河日期早12天,開河日期卻晚8天,?;▓@口河段多年平均封河日期1月23日,開河日期2月8日,,冰蓋厚5~15cm,;利津河段1月11日封河,2月16日開河,,冰蓋厚30一50cm,,局部厚達(dá)100cm。

因此,,當(dāng)上游河段因氣溫升高或因流量增大而開河時,,上游來水、融冰水加槽蓄水挾帶大量冰塊向下游流動時,,往往因下游河段尚未解凍,,造成水鼓冰開或形成冰壩阻止冰水下泄而造成災(zāi)害。

黃河壺口瀑布奇特冰凌

(3)動力因素 流量對冰情的影響具有熱力作用和水力作用兩個方面,,同溫度的水體其蘊(yùn)藏的總熱量與它的數(shù)量成正比,另外水流在運(yùn)動中通過質(zhì)點(diǎn)的摩擦亦產(chǎn)生熱量,,叫做水流的動力加熱,?;▓@口是黃河下游干流上第一個控制站,根據(jù)歷年水文資料統(tǒng)計,,冬季三門峽以上來水量占花園口站水量的88.4%,,伊、洛,、沁河來水量僅占花園口站水量的11.6%,。所以黃河下游冬季的來水,主要受三門峽以上來水量的控制,。 

一般河流冬季流量逐漸減少,,呈退水趨勢,但黃河下游卻不是這樣,,它因受黃河上游內(nèi)蒙古河段流凌封凍的影響,,流量是一個由大到小再由小到大的馬鞍型變化過程,。內(nèi)蒙古河段常年于11月中旬流凌,,12月上旬前后封凍,這一階段有一部分水量轉(zhuǎn)化為冰,,還有一部分水量受河段封凍阻水的影響,,轉(zhuǎn)化為槽蓄水量,一般有 15天左右的小流量階段,,以后隨著冰蓋下冰花阻水作用的減小,,流量逐漸增大。因此,,黃河下游在無三門峽水庫調(diào)節(jié)的情況下,,流量也呈馬鞍型變化過程,而且小流量過程往往與低氣溫相遇,,形成小流量封河,。在同樣河道條件下,小流量封河早,、冰蓋低,、冰蓋下過流能力小,因此,,在后期來流量增大時,,常迫使封凍河段水鼓冰開的“武開河”發(fā)生。再者,,黃河中游的龍門至潼關(guān)河段也常有卡冰阻水的情況發(fā)生,,從而使黃河下游流量在由大到小又由小到大的總趨勢下,常有流量忽大忽小的情況發(fā)生,,易導(dǎo)致封凍河段的“武開河”,。

綜上所述,,黃河下游河道由西南流向東北,從而使封凍由下而上,,解凍由上而下,,及河槽蓄水量的上大下小和排洪能力的下小上大,是形成冰塞,、冰壩洪水的主要原因,;上游來流量的忽大忽小和氣溫在0℃上下的大幅度升降,增加了“凌洪”變化的復(fù)雜性,,黃河下游的“懸河”則增加了凌洪的威脅性,。

人為因素

(1)水庫控制泄流量不當(dāng)而成災(zāi) 如1980~1981年度,三門峽水庫封凍期下泄流量忽大忽小造成冰塞洪水災(zāi)害,。黃河下游12月29日封河,封河后到1月10日三門峽水庫控泄流量300 m3/s左右,,但1月11~22日期間,,三門峽水庫下泄流量忽大忽小,日平均流量最大達(dá)570 m3/s,,最小300 m3/s,,當(dāng)大流量傳播到孫口河段恰遇1月下旬出現(xiàn)的一次較強(qiáng)寒潮過程,這時下游封河正由東阿陶城鋪向上游發(fā)展,,從而發(fā)生卡冰形成冰塞,,阻水阻冰嚴(yán)重,國那里水位壅高2.2m,,造成河南省的范縣,、臺前及山東省梁山縣灘區(qū)有0.4萬多公頃土地被淹,。

黃河壺口瀑布奇特冰凌

(2)浮橋未及時拆除引起卡冰壅水 1989年3月25 日,內(nèi)蒙,,鐙口揚(yáng)水站處發(fā)個嚴(yán)重卡冰,站前水位達(dá)1 000.76m,,這是多年來少有的現(xiàn)象,。據(jù)凋查,,這是因為在揚(yáng)水站上游1 000m處,,架設(shè)的浮橋在流凌封凍期間一直未拆除,橋上凌塊受阻停滯,因此,,它不僅使封河提前,,且形成立封,冰厚增大,,冰質(zhì)堅硬,浮橋以上水位雍高,,浮橋以下流速增大,,數(shù)公里范圍內(nèi)未封。當(dāng)開河前浮橋拆除后,,橋上巨大的冰蓋整體滑動,,在揚(yáng)水站下的彎道處,,發(fā)生了卡冰結(jié)壩,,水位猛漲,出現(xiàn)險情,。

(3)冬季涵閘引水,、停水不當(dāng)也會成災(zāi) 1982年1月中旬,濟(jì)南,、北鎮(zhèn)平均氣溫較常年偏低1℃左右,,由于前期黃河下游通過河南省人民勝利渠和山東省位山潘莊引黃閘向北京、天津地區(qū)送水,,日平均引水流量200m3/s左右,,致使濼口以下河道流量減小到 350m3/s左右。1月18日宮家至麻灣叉凌封河,,21月封河上延到惠民清河鎮(zhèn),。此時向河北省送水停止,濼口流量回升至700m3/s,,清河鎮(zhèn)叉凌阻水造成惠民歸仁至五甲揚(yáng),、高青孟門至張王莊灘區(qū)進(jìn)水,淹地面積0.08萬hm2,,兩岸42km臨黃大堤偎水,,堤根水深 1.0m左右,歸仁,、王集,、茶棚張堤段發(fā)生滲水。因此,,冬季引水,、停水時要預(yù)先考慮對凌情的影響,以防患于未然,。


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