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  • 黄河冰凌

    随着气温的下降,河水结成冰花,逐渐聚集在一起,如棉絮,似莲叶,相互拥挤,缓缓流淌,漫漫凝结。黄河干支流冬季都有程度不同的冰情现象出现。这些冰情除对冬季的水运交通、供水、发电及水工建筑物等有直接影响外,尤其在河流中出现冰塞、冰坝这种特殊冰情以后,还会导致凌洪泛滥成灾。

    编辑摘要

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    成因/黄河冰凌 编辑

    黄河冰凌黄河壶口瀑布罕见冰凌奇观
    黄河流域东西跨越23个经度,南北相隔10个纬度,地形地貌相差悬殊,径流量变幅也较大。冬春季受西伯利亚蒙古一带冷空气的影响,偏北风较多,气候干燥寒冷,雨雪稀少。流域内冬季气温的分布是:西部低于东部,北部低于南部,高山低于平原。元月平均气温都在0℃以下。年极端最低气温:上游-25~-53℃,中游-20~-40℃,下游-15~-23℃。因此,黄河干支流冬季都有程度不同的冰情现象出现。这些冰情除对冬季的水运交通、供水、发电及水工建筑物等有直接影响外,尤其在河流中出现冰塞、冰坝这种特殊冰情以后,还会导致凌洪泛滥成灾。

    由于黄河凌洪来势迅猛,凌峰流量沿程增大,水位急剧雍高,天寒地冻,防守困难,容易决口成灾。在历史上凌汛决门曾被队为是人力不可抗拒的,故有“凌汛决口,河官无罪”,“伏汛好抢,凌汛难防”之说。

    在黄河上游刘家峡至盐锅峡河段,宁夏中宁县石空至枣园河段,黄河中游龙门至河曲河段,曾因严重的冰寒、冰坝壅水,造成过局部的凌洪灾害。1949年以后,黄河有关部门在党和沿黄各级政府领导下,对黄河冰情凌汛进行了大量观测研究,取得了内蒙古巴彦高勒以下河段自1968年以来连续10余年和黄河下游河段自 1956年以来连续40余年凌汛期未决口的伟大成就。

    凌情特征/黄河冰凌 编辑

    黄河沿至兰州河段

    黄河冰凌冰凌奇观

    该河段为黄河上游的首端,虽气候严寒而漫长,但由于黄河穿行于青藏高原山脉之间,各河段河道比降相差悬殊,流速变化亦较大。因此,有的区间河段既有流凌又能封冻;有的区间河段仅能流凌不能封冻;还有的区间河段在自然条件卜经常发生封冻,但水库修建后改变了热力、水力条件,使水库上游发生过几次冰塞,水库下游变封冻为不封冻。现分述如下:

    (1)黄河沿至玛曲河段 该河段911.6公里,河道比降0.72‰--1.12‰。初冰开始门期,一般发生在10月中旬至11月下旬,最早在8月21日(1960年)。终冰日期一般在翌年4月上旬至5月下旬,最晚在6月29日(1956年)。是全河中封冻期最长的河段。如黄河沿站历年平均封冻历时为160天,最长达193天,最短也有 128天,最大河心冰厚为1.28

    黄河冰凌空军排查黄河冰凌
    m,平均冰厚为0.93m;玛曲站历年平均封冻历时为105天,最长为118天,最短为95天。

    (2)玛曲至循化河段 该河段长726km,河道比降为1.42‰—3.22‰。,由于水流的动力作用大,只能流凌而不能封冻。初冰日期一段发生在11月下旬,终冰日期发生在2月下旬至3月上旬。历年最大岸冰的平均冰厚,唐乃亥为0.5m,贵德为0.35m,循化为 0.38m。

    (3)循化至兰州河段 该河段长21lkm,比降较缓为1.06‰一1.9‰。初冰日期一般发生在11月下旬,终冰日期为2月下旬。冬季常因气温骤降使流凌密度迅速增加,在兰州以上有局部的卡凌封冻,兰州断面附近经常封冻。60年代初,盐锅峡水库建成蓄水至刘家峡水库建成前,刘盐河段曾出现过几个年度的巨大冰塞灾害。在盐锅峡水库以下兰州河段已开始不封冻,但有稀疏流凌。 1968年刘家峡水库蓄水运用后,由于它调节了热量和水量,导致上游流入库区的冰被融化,水库冬季下泄的水温高达3~5℃,兰州河段已不再出现流凌和封冻。

    刘家峡盐锅峡河段的巨大冰塞 1961年冬,盐锅峡水库回水末端至刘家峡河段曾发生巨大的冰塞,冰塞体长 35km,冰盖厚近1m,最大冰花厚14~15m,冰塞体积约4 000万m3。巨大的冰塞造成了严重的壅水,小川最高壅水位达1 628.86m,比起涨水位高9.25m,刘家峡导流洞出口处最高壅水位达1 630.7m,比起涨水位高10.26m,此水位接近千年一遇洪水位,超过了下游围堰顶6.4m,历时70多天。冰水不仅淹没了施工工地、公路和桥梁,而且水源地和居民区的房屋也遭到了破坏。1962~1963年、1963~1964年该河段仍产生了冰塞,其壅水高度略低于1961一1962年。

    成灾成因

    一是上游有充足的冰花来源。在天然条件下,刘家峡以上黄河干流有较长的不封冻河段,冬季平均流冰量为2 246万m3,1958~1959年度曾达3 327万m3,1961~1962年度约为4 000多万立方米。来冰量的多少与未封河段长度、流量的大小、负气温的高低密切相关。

    二是下游是阻止流冰下泄的盐库末端。刘家峡水库1958年9月开工,1960年1月1日全断面一次性截流,截流后局部改变了河道的水流条件,由原来全河宽70m过流,变为集中于13m宽、13.5m高的导流洞过流,经过1960~1961年度冰期的泄水排冰,证明导流洞过流畅通,没有发生冰凌堵塞壅水现象。但1961年冬由于下游32公里处的盐锅峡水库蓄水运用,回水末端流速锐减,致使刘库导流洞下泄的冰花堆积下潜在盐库末端,而上游流末的冰花源源不断,从而形成了刘盐河段35公里长的巨大冰塞。

    三是有冰花下替的水流条件。在盐库回水末端封冻边缘处,若冰花不能下潜,则上游流来的冰花只能溯源而上形成封冻冰盖,而不能形成冰塞,但刘家峡以上为峡谷河段,比降大、流速快。因此,当大量冰花流至盐库回水末端时,必然下潜形成冰塞,然后向上、下游发展,成为巨大的冰塞体。

    宁夏河段
    黄河自中卫县南长滩入境至石嘴山麻黄沟出境,全长 397km,流向自南向北,纬度增加2度。黑山峡至枣园135km为峡谷河段,河面宽200~300m,比降0.8‰~1.0‰。,因坡陡流急,只有冷冬年份才能封河;称为不常封冻河段。枣园以下260多公里,河面宽500~1 000m,比降0.1‰~0.2‰,因坡缓、流速小、气温低,为常封冻河段。该河段封冻日期自下而上,解冻日期自上而下。冷冬年最上封至下河沿,暖冬年则封冻不超过枣园。

    青铜峡、刘家峡水库相继运用后,因冬季流量增大,水温增高,不封河段由枣园下延20多公里到新田;青铜峡坝下有40~90km的不封冻河段,潘昶以下100多公里仍为封冻河段。根据石嘴山,水文站的凌情观测成果,该站水

    黄河冰凌黄河壶口瀑布罕见冰凌奇观
    库运用前多年平均开始流凌日期为11月24日,封河日期为12月27日,开河日期为3月7日,其日期的多年变幅分别为38天、55天、38天。刘、青水库运用后与水库运用前相比,流凌日期推迟5天,封冻日期推迟 11天,解冻日期推迟8天,凌峰流量减小210m3/s。

    宁夏河段凌洪灾害 宁夏河段一般年份凌洪灾害不大,但刘家峡水库1967年12月初曾因导流洞闸门失灵而使泄流突然增大,水鼓冰开,使局部河段产生冰塞壅水造成凌洪灾害。位于青铜峡水库坝上45km处的中宁县石空至枣园河段, 1967年冬至1968年春,发生连续3次冰塞壅水。冰塞体长16km,冰盖厚0.4m,冰盖下冰花最厚达lm多。冰塞最高壅水位,比畅流期5240m3/s的相应水位还高1.3m,造成康滩、城关、东华、长滩、枣园64个生产队、1 556户、9 840人受灾,淹没十地0.11万hm2,房屋364间(其中22间倒塌),部分林场、枣园、枸杞子园被淹。

    成灾原因有以下几点:

    (1)上游来冰量多 从中宁站的气温观测成果看出:1967~1968年的11~3月累积气温达-737.4℃,是40年来最冷的一年,封冻上首达石空附近,石空以上有400公里的未封河段,因此,有源源不断的流冰自上而下在石空河段形成冰塞。

    (2)封河后,上游来水猛涨 1967年12月6日,黄河上游刘家峡水库导流洞闸门失灵,下泄流量比封河时流量增大300~750m3/s,致使石空以上水鼓冰开,大量冰花冰块下潜在枣园上下,形成严重的冰塞。

    (3)青铜峡水库蓄水位较高,阻碍流冰下泄 该库1967年12 月下旬至1968年1月中旬,蓄水位达1 151m,比天然情况下水位抬高13m。因此,冰塞体不能下移,故在石空至枣园河段造成冰塞雍水灾害。

    3· 内蒙古河段

    (1)凌情特征 黄河内蒙占河段,地处黄河最北端,从宁夏石嘴山市和内蒙古伊克昭盟的拉僧庙入境,至伊克昭盟准格尔旗马栅的榆树湾出境,干流全长840km,总落差仅162.5m。泫河段河宽坡缓,逶迤曲折,虽地处上游,但在昭君坟至头道拐的河道比降仅为0.09‰~0.11%。。已接近黄河河口的比降。河道流向从石嘴山至巴彦高勒为由西南流向东北,巴彦高勒至包头市为自西向东,包头市至清水河县的喇嘛湾为由西北流向东南,喇嘛湾至出境为由北向南。

    黄河在内蒙古河段,区间的支流较少而且均为雨洪产流的时令河,冰期几乎无水补给,故内蒙古河段冰期来水绝大部分来自兰州以上。

    黄河冰凌壶口河槽的冰凌
    黄河内蒙古河段,冬季严寒而漫长,元月月平均气温-10~-12℃,极端最低气温达-34℃,自上游兰州至包头纬度差 4°37ˊ,致使上下河段温差也较大。由河道特性和水文气象条件决定了流凌、封冻日期溯源而上,开河日期自上而下。三湖河口河段的流凌、封冻日期比兰州早1个多月,开河日期晚1个月左右。在流凌封冻期,因湿周明显增加,阻力增大及部分过水断面被冰凌堵塞,因而水位上涨,部分水量转化为槽蓄水量储存在河道内。当翌年春季开河时,上游来水、融冰水加槽蓄水挟带着大量破裂后的冰块向下游流动,沿途水鼓冰,冰阻水,节节卡冰结坝,形成越来越大的凌洪向下游推进,虽然凌峰流量和历时都较伏汛洪水小而短,但因过水断面大部分被冰凌堵塞,所以凌峰水位却比伏汛同流量的相应水位高得多。如1958年三湖河口断面开河时凌峰流量仅1 020m3/s,水位却达1 020.68m,相当于伏汛通过5 000m3/s的相应水位。冰坝阻冰雍水,有些年份1~2天内可堆积起长达数公里长的冰坝,导致下游河段水位猛涨,冬季天寒地冻,防守困难,极易造成大堤决门。

    (2)刘家峡水库运用后对冰情的影响 刘家峡水库距内蒙占三湖河口1 140多公里,1968年冬水库开始凋节运用,由于水库冬季泄水发电,增大了下泄流量,水温也显著增高。因此,对下游的水情、冰情都有不同程度的影响,主要有以下四个方面:

    ①水库下游水温增高。兰州河段在天然条件下封河机率为 70%,但刘家峡水库运用后,由于冬季下泄流量增大,水温增高,该河段1、2月的水温达2℃左右,因此,再没有封冻过,有些暖冬年份不封冻河段可达青铜峡水库末端。

    ②封河期流量不稳定。石嘴山至巴彦高勒河段,河道大致是由西南流向东北,其下游三湖河口为每年的首封河段,封河日期由下而上,封河初期由于冰盖尚未冻实,如遇封河时小流量,封河后上游来水增大易形成水鼓冰开,产生冰塞造成危害。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日封至巴彦高勒河段。从12月11日以后上游来水不断增大,流量达800~900m3/s,26 日石嘴山最大流量达1 080m3/s,形成水鼓冰开,凌峰向焉游传播,在三盛公闸下形成严重冰塞,致使巴彦高勒壅高水位达1054.33m,比千年一遇洪水位还高0.13m,水面距左岸大堤顶仅0.17m,巴彦高勒水文站右岸钢架倾倒,过河索拉断,测船被冲跑,观测房进水墙壁裂缝,巴彦高勒至五原段淹没耕地0.21万hm2、林地0.15万hm2,39个村庄被水围困。

    ③封冻期流量大、槽蓄水量增多。刘家峡水库汛期蓄水,冬季发电增大泄量,致使宁蒙河段封冻期水位较建库前水位明显抬高,虽然冰盖下过流能力增大,但由于上游水库增加的泄水量大于冰盖下增大的泄水量,所以槽蓄水量仍明显增多。据统计宁蒙河段流量比刘库运用前增多150~200m3/s,水位抬高0.1~0.4m,其中巴彦高勒水位平均抬高0.3~0.5m。

    ④文开河年份增多,武开河年份减少。刘家峡水库运用以前,宁蒙河段开河前水位常呈上升趋势,形成水鼓冰开的武开河年份较多。据统计从1950~1968年的18年中,文开武开、半文半武开河年份各占三分之一,开河过程中卡冰结坝数达236个,平均每年13个,最多一年达42个。1968年水库运用以后,由于在开河前控制兰州流量不超过500m3/s,宁蒙河段开河时水位流量大都呈下降趋势,文开河年份显著增多,据统计在水库运用后的22年中,文开河15年,半文半武开河7年,在开河过程中共卡冰结坝84个,平均每年4个,最多一年为13个,其中8年每年只有1个。总的来看,凌洪灾害有所减轻。

    黄河冰凌壶口河槽的冰凌
    内蒙古河段凌洪成灾情况 例如1966年冬至1967年春,当时刘家峡水库尚未建成运用,青铜峡水库在开河前减少厂下泄流量,推迟了石嘴山的开河日期,但由于3月15日以后气温回升快、幅度大,导致开河期节节卡冰结坝,凌峰流量沿程增加,水位猛涨,致使大部分堤段上水,局部堤段水面与堤顶平,在伊克昭盟达拉特旗的柳林圪梁大队民堤、杭锦旗的史三河头牧业坝决口成灾;准格尔旗的榆树湾,也因卡冰结坝,河水上涨淹没村庄。该年度共计淹没麦地 110hm2,损失籽种1.6万kg。

    成灾原因
    一是降温强度大,流凌封冻早。1966年11月中旬寒潮入侵,降温强度大,包头日平均气温达-8℃,月末再次降温,气温达-18℃,致使内蒙古各河段流凌、封冻日期均早于常年。

    二是封冻期流量大,槽蓄水量多。流凌期流量比较大,尤其三湖河口以上都在850m3/s以上,因而封河水位也较常年偏高,封河流量、河槽蓄水量都较常年偏多。封冻以后气温低,包头日平均气温达-22℃左右,冰盖厚度比历年均值厚0.3~0.4m,河道内清沟少,冰冻结实,冰量多。

    三是解冻期气温回升晚,但上升幅度大。3月上旬旬平均气温仍较常年偏低3~7℃,青铜峡水库在开河期减少了下泄流量,使水??后,气温回升幅度大,融冰加速,石嘴山断面于3月17日开河,这是解放后开河较晚的一年,此时融冰水、槽蓄水向下汇流,使石嘴山凌峰流量高达1700m3/s,致使沿河水鼓冰开,造成节节卡冰结坝,沿河两岸大堤普遍上水,三盛公水利枢纽处,因卡冰壅水使水位高达1053.28m,比历年开河最高水位高出0.3lm,该河段水面与大堤顶平,导致该河段以下为武开河,卡冰结坝20余处,大堤3处决口成灾。

    再如1980年冬至1981年春,刘家峡水库在解冻期运用较好,但内蒙古部分河段仍为武开河形势,不仅弯道河段卡冰结坝,而且在顺直河段也发生卡冰结坝,为历年罕见。卡冰结坝大的有七处,以贡格尔、大树湾、九股地、李三壕的冰坝壅水最为严重,河水偎堤水深1. 5~2.0m,局部堤段水面距堤顶0.3m左右,其水位超过 1964年伏汛5 400m3/s洪峰的水位,大树湾高出历史最高洪水位半米多,致使贡格尔、李三壕防洪大堤串漏决口成灾。据统计,这次成灾共淹地0.3万hm2(其中耕地0.16万hm2),倒房914间,受损房屋400余间,损失粮食15.5万kg,化肥7.5万kg,并冲毁渠道、桥、涵、闸交叉工程11座,排水站1座,小学2所等。

    成灾原因
    一是槽蓄水量多且分布不均匀。11月末,较强寒流入侵,三湖河口以下封河流量小、冰盖低、槽蓄水量少于常年,三湖河口以上封河流量大、冰盖高、槽蓄水量较常年偏多1.5亿m3,冰面宽3km,由于河道流量迅猛增大,在磴口县东地林业队附近,原有两岔河道,流凌时主流被凌块全部堵死,堆冰厚3m以上,长 600m、宽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台阶。封河以后上游来水变幅较大,使水位涨落差也大,昭君坟站封冻后,水位升降变幅达2.5m,为历年的最大值,使冰面抬升,河槽蓄水量相应增多。河段封冻后,气温低于常年,冰盖厚0.7--0.9m。

    二是解冻期气温回升迅猛,局部武开河。1981年2月以后气温较常年偏高,进入3月份气温回升迅猛,上旬高于均值1.3~1.5℃,中旬高于均值4~4.6℃,为历年同期最高值。

    逐日气温升降变幅达12℃以上,21日包头最高气温达21℃,为历年同期的最高值。开河期上游刘家峡、青铜峡水库泄流量不大,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日石嘴山开河时最大流量为930 m3/s,16日开河到巴彦高勒时,流量为650 m3/s,开河水位基本不涨,流量逐减。由于中旬的高温天气及上游开河后水温升高3~5℃,封冻冰盖上融下化,加速冰盖融消破裂,热力因素转为动力因素,河冰破裂,槽蓄水一涌而下,巴彦高勒以下河段17~21日逐段开河,流量递增很快,三湖河口凌峰流量为1 000m3/s,昭君坟为2 200 m3/s,流量大,水位高,节节忙冰,流冰块大质坚,一般冰块面积为100mX 200m,最大的冰块面积达300mX 600m,除弯道阻冰外,在顺直河段也发生卡冰结坝,这是历年少见的。

    黄河冰凌壶口牵驴人张国宝老汉说这是百年罕见的的奇观
    通过上述分析可以看出,因为上游水库离下游凌洪严重河段距离过远,上游水库的调节运用,并不能从根本上解除内蒙占河段的凌洪威胁,根据工农业生产的需水要求,不可能在解冻期完全断流;而且水库防凌库容有限,也不可能较长时间蓄水。因此,在现阶段,多种防凌措施还需综合运用,才能减轻或免除凌洪灾害的发生。

    4·下游河段

    河段全长786km,两岸筑有大堤,是中外驰名的地上“悬河”。

    黄河下游是一个不稳定的封冻河段,凌情变化复杂,在历史上曾以决口频繁难以防治而著称。该河段两侧是黄淮海大平原,是我国重要的工农业基地,城镇密集,人口众多,公路铁路交通发达,是沟通全国连接内陆与海洋的经济大功脉。因此,凌汛决口必将给国民经济和人民生命财产造成重大损失。

    黄河下游自1951~1990年的40个冰情年度中,有小4年未封,其余36年均有程度不同的封冻,在36个封冻年度中,一次封河一次开河的有24年,二封二开的有11年,三封三开的有l午。河段的首封日期,最早12月12 日,最晚2月16口,变幅67天;封河历时,最长86天,最短6天,变幅80天;河道封冻长度,最长703km,最短25km,最长是最短的27倍;全河段冰量最多1.42亿m3,最少仅0.011亿m3,最多是最少的128倍;河槽蓄水增量最多8.85亿m3,最少为零。在40年中,封冻期因冰塞壅水而漫滩成灾的有16年,占总年数的40%;解冻期因冰坝雍水形成大堤决门的有2年,漫滩成灾的有9年,占总年数的28%。

    (1)凌情特征 1951~1960年是干流上未建水库的阶段,黄河下游冬季的来水,主要受内蒙古河段流凌封冻的影响。内蒙古河段棸一般于12月初先后开始封河,这时部分水量转化为冰,部分水量因过水断面的缩小而转化为槽蓄水量,因而,封冻河段的下游使出现流量为100~200 m3/s的小流量过程,此过程约15天左右,尔后随着过水断面的增大流量逐渐增加。当此小流量过程传播到黄河下游河段时,往往遇到降温而形成封河,小流量封河后,冰盖低,冰下过流能力小,当大流量到来时,易形成水鼓冰开的武开河,此时,上游来水、槽蓄水、融冰水便带着大量冰块向下游推进,而下游河段还往往处于天寒地冻的固封状态,冰盖厚,冰质坚,易形成冰坝壅水造成凌洪灾害。

    三门峡水库于1960年建成后,就开始为下游防凌运用,对缓解下游凌情起了重要作用。为不增加库区淤积,不影响潼关高程,防凌蓄水一般情况水位不超过326m,相应库容18亿m3,特殊情况经国务院批准,水位不超过328m,相应库容20亿m3。1973年开始水库防凌全面调节运用后其下游的水情、冰情主要有下列变化:

    一是封河流量增大,首封日期推迟。由于水库在下游封冻前进行补水,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日推迟至1月10日。流量增大,水位抬高,冰盖下过流能力增

    黄河冰凌山西临汾黄河壶口三百多米宽,四公里长的壶口河槽被十几米厚的冰凌全部覆盖
    加,河槽蓄水增量平均减少2.4亿 m 3。

    二是封河长度缩短、冰量减少。黄河下游是不稳定的封冻河段,气温不像内蒙古那样严寒而漫长,当封河日期推迟后,一般封河长度相应缩短,冰量相应减少,据统计,三门峡水库全面调节后,平均封河长度由386km缩短为223km,平均冰量由0.476亿m3减少到0.255亿m3,冰情状况大为减轻。

    三是文开河年份增加,武开河年份基本消失。如前所述,由于封河日期推迟,冰下过流能力增加,槽蓄水量减少,封冻长度缩短,冰量减少,加之开河前三门峡水库控制下泄流量,使水位呈下降趋势。因此,三门峡水库凌期全面调节后的17年中,文开河有13年,比全面运用前增加了50%,半文半武开河有3年,比全面运用前减少了2l%,还有1年未封河,没有再发生全河段的武开河情况。

    四是封冻期冰塞年份增多。三门峡水库进行全面调节后,由于封河流量增大,流速增快及与气温的不利组合,发生冰塞的年份增多,壅水漫滩的机率大大增加。据统计,在水库全面调节后的17年中,封冻期发生冰塞的有8年,出现机率为47%,在水库全面调节前的23年中封冻期仅发生5年冰塞,出现机率22%。所以,水库全面调节后封冻期出现冰塞的机率增加了25%。这说明封冻期进行补水既有有利的一面也有不利的一面。上述仅是三门峡水库全面调节后与凋节前的冰情平均情况的比较。事实上,冰情的减轻与气温也密切相关,七八十年代的气温显然比五六十年代要高这也是水库全面调节后,凌情减轻的重要原因之一。

    (2)凌洪灾情 如利津河段1955年1月五庄决口:

    ①凌情、灾情概况 该年度河口河段12月15日首先封冻,封冻日期较常年偏早20天,封河流量610 m3/s,封冻上首达郑州以上的汜水河口,封冻全长623km,总冰量1亿m3。艾山以上冰厚0.2m,艾山至利津冰厚0.3~0.4m,河口附近局部冰厚达lm左右,河槽蓄水增量8.85亿m3。1月15日气温回升,1月22日花园口开河凌峰流量l040m3/s,沿河水鼓冰开,凌峰流量沿程增加,高村2 180 m3/s、孙口2 320 m3/s、艾山3 000 m3/s、杨房2 830 m3/s。当1月29日凌晨,凌头到达利津王庄险工下首时,由于该河段最低气温尚在-10℃以下,冰厚质坚,水力鼓不开冰盖,在该处卡塞,该段河道狭窄,上游来冰越堵塞越密实,形成冰坝,冰凌向上游叉塞延伸至博兴麻湾,全长24km,冰量约1 200万m3。利津水位陡涨,29日18时30分水位达15.3公里,较29日1时起涨水位11.02m上涨4.29m,超过保证水位1.5m,上涨最快时每小时达0.9m。此时上游来流量2 800~3000 m3/s,冰坝下断面过水仅100一500 m3/s,利津以上河段水面离堤顶0.5~1.0m,29日夜骤起7级大风,大堤出现漏洞10多堵漏洞,但终因天寒地冻,取土艰难,物料用尽已无力挽救,29日23时30分在五庄堤身溃决。致使利津、滨县、沾化三县 360个村庄,17.7万人受灾,淹没耕地5.87万hm2,倒房5 355间,死亡80人。

    ②成灾原因:一是气温的作用。黄河下游由于纬度的差异,上段气温高,回升早而且回升快,下段气温低,回升迟而且慢。如秦厂 (花园口)日平均气温1月15日为-4.6℃,22日即上升到2℃,上升幅度达6.6℃,而河口前左站1月15日为-9.2℃,到22日上升到-4.2℃,上升幅度为5℃,直到2月6日平均气温才上升到 0℃以上。据此可以看出,当河南段开河时,河口一带仍为负气温,日平均气温保持在-5℃左右,远远达不到自然开河条件。

    黄河冰凌冰凌奇观
    二是水力的作用。该年河口河段封河时流量较大,水流动力作用强,在王庄产生了严重叉塞,孙口以上封河地段叉塞也较严重,因此,河槽蓄水增量多,花园口至利津河段槽蓄水增量达8.85亿m3,而积蓄在孙口以上宽河道内就有6.14亿m3,占全河段槽蓄水增量的69.5%。泺口以上为6.84亿m3,在开河时,上游河段的槽蓄水量随着开河迅速释放,形成水头,然后沿程水鼓冰开,凌峰流量也沿程增大,在强大的水力作用下,开河速度加快,开河进入山东境后,不到两天时间,1月29日开河到杨房,流量为2 830m3/s,平均流速达1.64m/s。因王庄冰塞阻冰壅水影响,利津水文站凌峰流量减小到1960 m3/s,平均流速达1.26m/s。由于河口河段冰盖厚,冰质坚硬水力鼓不开冰盖层,上段开河下来的大块冰凌在较大流速的推动下,使冰凌进一步叉塞,冰块上爬下叉,阻塞河道,在浅滩部位,冰块叉至河底,拦截了冰水去路,形成冰坝,导致大堤决口成灾。

    三是河道形态的作用。正庄至五庄两岸堤距狭窄,素有“窄胡洞”之称,最窄处只有460m,两岸无滩地过水,河道容水量小,冰凌堵塞整个河道后,上游下泄的大量冰水无出路,积蓄在狭窄的河道内,造成水位急剧上涨,在冰坝形成的24小时内,冰坝以上 30km的河段均超过保证水位,壅水影响河段达90km。

    四是黄河大堤有隐患。五庄决口处是1921年伏汛决口的老口门,是经美国商人用架木桥倾石子而堵复,历经30多年之久,木桥腐烂,石子千孔百洞,造成隐患,在高水位作用下,堤基产生集中渗流发展成为多处漏洞,正在抢堵险情时,又遇7级大风,16盏照明灯全被刮灭,天寒地冻,取土艰难也是形成决口的重要原因之一。

    冰情变化因素/黄河冰凌 编辑

    黄河冰凌黄河壶口瀑布奇特冰凌
    影响冰情变化的因素很多,可归纳为自然因素和人为因素两类。现以黄河下游和内蒙河段为例,具体分析其主要影响因素。

    自然因素

    (1)河流走向与河道形态 首先,从大的平面形态看,黄河下游白兰考东坝头折向东北,纬度增加3度,因此,气温上暖下寒;其次,河道形态的上宽下窄,引起槽蓄水量的上多下少和排洪能力的上大下小;其三,就局部河段而言,河道的宽窄,鸡心滩的多少大小,河床纵比降的陡缓,弯曲半径的大小等对卡冰阻水都有影响。例如:济南的老徐庄、利津的王庄、垦利的张家圈等河段之所以能成为历史上卡冰结坝的重点河段,就是因为开河期块大质坚的密集流冰,在通过“L”、“v”、“s”型弯道时要拐90度甚至连拐数弯而极易卡冰的缘故。

    (2)热力因素 气温是导致冰情演变的主要热力因素,是影响冰量和冰质(冰的机械强度)变化的决定因素,由于黄河下游河道是由西南流向东北,纬度逐渐增高,所以上段河道降温迟、回暖早、负气温持续时间短;而下段河道降温早、回暖晚、负气温持续时间长。与气温变化相对应的凌情变化规律是,上段河道封冻晚、解冻早、封河历时短、冰盖薄;而下段河道封冻早、解冻晚、封冻历时长、冰盖厚。以郑州、北镇二站的气温分别代表上下两个河段的热力因素。

    可以看出,北镇与郑州的同期气温相比,12月、1月、2月依次低2.8℃、3.37℃、3.11℃。某些年份上下两个河段的气温差值更大,如1957年元月中旬,北镇旬平均气温为-10.3℃,而郑州同期旬平均气温为-2.9℃,北镇比郑州低 7.4℃。该年1月18日日平均气温郑州已上升到0.8℃,而北镇仍为-14.4℃,两地相差15.2℃。

    此外再从郑州、北镇多年冬季逐日的平均气温资料中,找出两站的多年平均气温稳定转负日期,郑州为12月25日,北镇为12月12日;多年日平均气温转正日期,郑州为1月24日,北镇为2月23日。经计算,郑州负气温持续时间为31天,北镇为73天,北镇比郑州长42天。

    由于上下河段气温和气温持续时间的差异,从而使利津比花园口河段,封河日期早12天,开河日期却晚8天。花园口河段多年平均封河日期1月23日,开河日期2月8日,冰盖厚5~15cm;利津河段1月11日封河,2月16日开河,冰盖厚30一50cm,局部厚达100cm。

    因此,当上游河段因气温升高或因流量增大而开河时,上游来水、融冰水加槽蓄水挟带大量冰块向下游流动时,往往因下游河段尚未解冻,造成水鼓冰开或形成冰坝阻止冰水下泄而造成灾害。

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    (3)动力因素 流量对冰情的影响具有热力作用和水力作用两个方面,同温度的水体其蕴藏的总热量与它的数量成正比,另外水流在运动中通过质点的摩擦亦产生热量,叫做水流的动力加热。花园口是黄河下游干流上第一个控制站,根据历年水文资料统计,冬季三门峡以上来水量占花园口站水量的88.4%,伊、洛、沁河来水量仅占花园口站水量的11.6%。所以黄河下游冬季的来水,主要受三门峡以上来水量的控制。

    一般河流冬季流量逐渐减少,呈退水趋势,但黄河下游却不是这样,它因受黄河上游内蒙古河段流凌封冻的影响,流量是一个由大到小再由小到大的马鞍型变化过程。内蒙古河段常年于11月中旬流凌,12月上旬前后封冻,这一阶段有一部分水量转化为冰,还有一部分水量受河段封冻阻水的影响,转化为槽蓄水量,一般有 15天左右的小流量阶段,以后随着冰盖下冰花阻水作用的减小,流量逐渐增大。因此,黄河下游在无三门峡水库调节的情况下,流量也呈马鞍型变化过程,而且小流量过程往往与低气温相遇,形成小流量封河。在同样河道条件下,小流量封河早、冰盖低、冰盖下过流能力小,因此,在后期来流量增大时,常迫使封冻河段水鼓冰开的“武开河”发生。再者,黄河中游的龙门至潼关河段也常有卡冰阻水的情况发生,从而使黄河下游流量在由大到小又由小到大的总趋势下,常有流量忽大忽小的情况发生,易导致封冻河段的“武开河”。

    综上所述,黄河下游河道由西南流向东北,从而使封冻由下而上,解冻由上而下,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、冰坝洪水的主要原因;上游来流量的忽大忽小和气温在0℃上下的大幅度升降,增加了“凌洪”变化的复杂性,黄河下游的“悬河”则增加了凌洪的威胁性。

    人为因素

    (1)水库控制泄流量不当而成灾 如1980~1981年度,三门峡水库封冻期下泄流量忽大忽小造成冰塞洪水灾害。黄河下游12月29日封河,封河后到1月10日三门峡水库控泄流量300 m3/s左右,但1月11~22日期间,三门峡水库

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    下泄流量忽大忽小,日平均流量最大达570 m3/s,最小300 m3/s,当大流量传播到孙口河段恰遇1月下旬出现的一次较强寒潮过程,这时下游封河正由东阿陶城铺向上游发展,从而发生卡冰形成冰塞,阻水阻冰严重,国那里水位壅高2.2m,造成河南省的范县、台前及山东省梁山县滩区有0.4万多公顷土地被淹。

    (2)浮桥未及时拆除引起卡冰壅水 1989年3月25 日,内蒙,镫口扬水站处发个严重卡冰,站前水位达1 000.76m,这是多年来少有的现象。据凋查,这是因为在扬水站上游1 000m处,架设的浮桥在流凌封冻期间一直未拆除,桥上凌块受阻停滞,因此,它不仅使封河提前,且形成立封,冰厚增大,冰质坚硬,浮桥以上水位雍高,浮桥以下流速增大,数公里范围内未封。当开河前浮桥拆除后,桥上巨大的冰盖整体滑动,在扬水站下的弯道处,发生了卡冰结坝,水位猛涨,出现险情。

    (3)冬季涵闸引水、停水不当也会成灾 1982年1月中旬,济南、北镇平均气温较常年偏低1℃左右,由于前期黄河下游通过河南省人民胜利渠和山东省位山潘庄引黄闸向北京、天津地区送水,日平均引水流量200m3/s左右,致使泺口以下河道流量减小到 350m3/s左右。1月18日宫家至麻湾叉凌封河,21月封河上延到惠民清河镇。此时向河北省送水停止,泺口流量回升至700m3/s,清河镇叉凌阻水造成惠民归仁至五甲扬、高青孟门至张王庄滩区进水,淹地面积0.08万hm2,两岸42km临黄大堤偎水,堤根水深 1.0m左右,归仁、王集、茶棚张堤段发生渗水。因此,冬季引水、停水时要预先考虑对凌情的影响,以防患于未然。 


    参考资料/黄河冰凌 编辑

    http://ks.cn.yahoo.com/question/1590000092102.html 

    http://news.xinhuanet.com/newscenter/2002-03/12/content_311682.htm

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