** 淩 汛 **
黃河內蒙古段進入淩汛封河關鍵期--呼和浩特2012年12月8日從內蒙古氣象臺獲悉,受近期持續較強冷空氣影響,黃河內蒙古段封河加快,已進入淩汛封河關鍵期,各有關部門正加緊展開防淩工作。
氣象資料顯示,11月以來,黃河內蒙古段流域氣溫較常年同期偏低1.5攝氏度至3.3攝氏度,比去年同期氣溫低3.7攝氏度至6.8攝氏度,導致黃河內蒙古段的封河時間早于常年。
隨著氣溫不斷下降,黃河內蒙古段封河長度持續增加。據監測,從12月1日封河開始至12月7日,黃河內蒙古段封河長度累計達到約268公里。其中,巴彥淖爾市烏拉特前旗大河灣段至土默特右旗李五營段封凍約200公里,鄂爾多斯市準格爾旗喇嘛灣黃河大橋下2公裏處至萬家寨水庫壩址處封河約68公里。部分未封河河段出現流淩,密度在30%至80%之間,黃河內蒙古段已進入淩汛封河關鍵期。
目前,內蒙古沿黃各地正加緊展開防淩工作,已拆除浮橋等行淩障礙,落實搶險物料和隊伍,並進一步加強巡堤查險和水情、冰情監測工作。內蒙古氣象部門也加大了監測預報力度,連續發布黃河內蒙古段沿線各站氣象要素預報,為有關部門做好防淩工作提供參考。
淩汛是黃河特有的汛情,由於黃河部分河段從低緯度流向高緯度地區,每年封凍、開河存在時間差,春冬時期,受冰封影響易出現汛情,對沿岸居民構成威脅。黃河內蒙古段全長830公里,佔黃河總長的六分之一,歷史上曾多次發生淩汛災害。
淩汛 (ice run),俗稱冰排,由於下段河道結冰或冰淩積成的冰壩阻塞河道,使河道不暢而引起河水上漲的現象。冰淩有時可以聚集成冰塞或冰壩,造成水位大幅度地抬高,最終漫灘或決堤,稱為淩洪。在冬季的封河期和春季的開河期都有可能發生淩汛。中國北方的大河,如黃河、黑龍江、松花江,容易發生淩汛。通俗地說,就是水錶有冰層,且破裂成塊狀,冰下有水流,帶動冰塊向下游運動,當河堤狹窄時冰層不斷堆積,造成對堤壩的壓力過大,即為淩汛。
中國北緯30°以北的河流,在寒冷季節裏都有不同程度的冰情現象,對於水利(含防洪工程)、航運、交通、水力發電、供水、排水等影響很大,某些河流常因冰塞、冰壩壅高水位造成淩洪,甚至導致決口,使廣大人民的生命財產、工農業生產遭受嚴重損失。
黃河冰淩災害最嚴重的地區主要在黃河上游的內蒙古河段和黃河中下游河段。每年12月至次年2月為黃河中下游的淩汛期,由於黃河下游是地上懸河,河道上寬下窄,流向由低緯度向高緯度,故淩汛期經常發生決口,釀成重大災害。黃河內蒙古河段淩汛期,年年都有不同程度的淩災發生,較大範圍的淹沒損失平均2年1次。歷史上曾認為淩汛是人力不可抗拒的,故有“淩汛決口、河官無罪”,“伏汛好搶、淩汛難防”之說。
黃河淩汛是由於河道中產生冰淩阻水而引起的一種漲水現象,因受氣候、冰淩、水量和河道形態等因素影響,淩情變化複雜。主要成因有以下幾點:
1>地理、氣象條件--
黃河河段所處的地理位置是發生淩汛的主要條件。黃河中下游河段自低緯度向高緯度流動,氣溫變化規律是:上段河道冷得晚、回暖早;下段河道冷得早、回暖晚,負氣溫持續時間長。相應的冰情變化是上段河道流冰、封河晚,冰層薄,解凍開河早,封凍歷時短;相反,中下段河道流冰、封河早,冰層厚,解凍開河晚,封凍歷時長。河口地區位於北緯37°50′,比上游緯度高,極易淌淩封河。
寒流的降溫強度、持續時間以及次數多少,對封河早晚、封河速度以及淩災產生有較大影響。由於強寒流的侵襲和寒流過後氣溫的大幅上升,使氣溫過程呈大幅度升降,直接影響河段封、開河日期。由於寒流的原因,黃河中下游河段封河日期可以相差兩個多月。
2>水力因素--
主要包括流量、流速和水位等。在河面出現浮冰以後,如果流量大,流速快,則水流的輸冰能力強,冰塊就較難停止下來;反之,則水流的輸冰能力弱,冰塊流動慢,易卡冰封河。在河床斷面形狀、糙率特徵和縱比降相對穩定的情況下,水位和流速的變化將主要受流量大小的支配。所以,對於影響淩汛的水力因素來說,流量的變化則具有重要的作用。如淩汛時,河面形成水鼓冰開的武開河,就是水力因素作用的結果。
3>河道形態—
黃河中下游河道上寬下窄,上段寬淺,河勢散亂,下段彎曲。通常所說的河勢與淩汛的關係,多著重于它的幾何條件對冰情形態變化的影響。它主要表現在河勢不順的河段,容易造成冰淩卡塞。東營河段具有彎、窄、寬、淺、亂的河道邊界條件,對淩汛有直接影響。一是彎、窄河段冰淩卡塞機遇多。利津最窄河段河道寬僅有460m,麻灣、王莊、西河口等河段彎窄,是構成卡冰、塞水的條件。二是寬、淺、亂河段,流冰易受阻,滯留壅塞。河口段尾間擺動,河道寬、淺散亂,流速小,明暗沙洲較多,極易插封,常在降溫不甚嚴重的情況下,在河口段早封且自下而上插封。三是主槽淤積抬高,灘槽高差減小,河勢溜向變化,增加淩汛漫灘偎堤的機遇,加劇了淩汛的嚴重情況。
4>熱力因素—
作用於水流的熱力因素,主要有太陽輻射、大氣與水的熱交換、有效輻射及蒸發等。此外,地下水的加入、降水、河床與水體間的熱傳導以及水流的動力加熱等,也或多或少影響著水流的增熱或冷卻的過程。冬季,由於太陽輻射的減弱,強冷空氣的侵入,往往使氣溫迅速地、大幅度地下降,這時氣溫與水溫的差值較大,它們之間熱交換的結果,往往使水流急劇轉化為冰。因此,對於影響淩汛的熱力因素來說,氣溫的變化則具有決定性的作用。
產生淩汛的自然條件取決於河流所處的地理位置及河道形態。在高寒地區,河流從低緯度流向高緯度並且河道形態呈上寬下窄,河道彎曲回環的地方出現嚴重淩汛的機遇較多。如果河流封凍時下段早于上段,解凍時上段早于下段,而且冰蓋厚度下段厚上段薄。當河道下段出現冰淩以後,阻攔了一部分上游來水,增加了河槽蓄水量,當融冰開河時,這部分槽蓄水急劇釋放出來,出現淩峰向下傳遞,沿程冰水越聚越多,冰峰節節增大。
當上游的冰水向下游傳播時,遇上較窄河段或河道轉彎的地方卡冰形成冰壩,使上游水位增高。淩汛嚴重於否,取決於河道冰淩對水位影響的程度,通常只有在河道中出現嚴重的冰或冰壩後,才會引起水位驟漲,造成嚴重的淩洪。簡言之,對於有冰期的河流,從較低緯度流向較高緯度的河段,且較明顯的南北流向的地區,就可能出現淩汛。我國黃河在寧夏和在山東境內的河段都有淩汛現象,東北的河流在滿足上述條件時也同樣會出現淩汛。
①冰塞形成的洪水危害。通常發生在封凍期,且多發生在急坡變緩和水庫的回水末端,持續時間較長,逐步抬高水位,對工程設施及人類有較大的危害。
②冰壩引起的洪水危害。通常發生在解凍期。常發生在流向由淩汛圖片南向北的緯度差較大的河段,形成速度快,冰壩形成後,冰壩上游水位驟漲,堤防潰決,洪水氾濫成災。
③冰壓力引起的危害。冰壓力是冰直接作用於建築物上的力,包括由於流冰的衝擊而產生的動壓力,由於大面積冰層受風和水剪力的作用而傳遞到建築物上的靜壓力及整個冰蓋層膨脹產生的靜壓力。1929年2月在山東省利津縣冰壩堵塞河道,造成決口,淹沒了利津、沾化兩縣60餘村。
淩汛,是黃河常見的一種自然現象,由冰淩壅塞引起的暫時漲水。由於黃河所處緯度較高,下游河道,一般年份冬季結冰封河。春初解凍開河,冰水齊下,冰淩壅塞,水位上漲,形成淩汛洪水,此時期為黃河淩汛期。黃河下游河道因上下河段緯度相差3度多,冬季平均氣溫相差攝氏3~4度。上段河道封凍晚、開河早,結冰較薄;下段河道封河早、開河晚,結冰較厚。一般在1~2月間,氣溫升高,上段低緯度河段封凍首先解凍開河,封凍期間河槽積蓄的水量急劇釋放下泄,形成淩汛洪水,洪峰流量沿程遞增,水位上漲;但下段高緯度河段因氣溫仍低,冰淩固封,在水流動力作用下,水鼓冰開,形成“武開河”。
“武開河”時,解凍來得很快,特別是氣溫猛升或水位暴漲,大塊冰淩洶湧而下,這樣就容易造成冰淩,有時大量冰淩在狹窄、彎曲、淺灘處阻塞,形成冰塞、冰壩,致使水位陡漲,由於冰淩、流冰插塞,過流面積減少,可形成冰壩,隨著水位的提高,將會出現水鼓冰裂、冰淩漫堤的情形,形成淩災,其危害程度常常超過洪災。有的年份,上下河段氣溫變幅相差不大,河道封凍分段解凍開河黃河淩汛或就地解凍,不致形成大的淩汛洪水,開河也比較平穩順利,這種情況一般稱為“文開河”。
<1>黃河沿至蘭州段淩汛--黃河沿至蘭州河段為黃河上游的首端,雖氣候嚴寒而漫長,但由於黃河穿行於青藏高原山脈之間,各河段河道比降相差懸殊,流速變化亦較大。因此,有的區間河段既有流淩又能封凍;有的區間河段僅能流淩不能封凍;還有的區間河段在自然條件下經常發生封凍,但水庫修建後改變了熱力、水力條件,使水庫上游發生過幾次冰塞,水庫下游變封凍為不封凍。黃河沿至瑪曲河段,長911.6公里,初冰開始期,一般發生在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。
如黃河沿站曆年平均封凍歷時為160天,最長達193天,最短也有128天,最大河心冰厚為1.28米,平均冰厚為0.93米;瑪曲站歷年平均封凍歷時為105天,最長為118天,最短為95天。瑪曲至循化河段,長726公里,由於水流的動力作用大,只能流淩而不能封凍。初冰日期一段發生在11月下旬,終冰日期發生在2月下旬至3月上旬。循化至蘭州河段,長21l公里,初冰日期一般發生在11月下旬,終冰日期為2月下旬。冬季常因氣溫驟降使流淩密度迅速增加,在蘭州以上有局部的卡淩封凍,蘭州斷面附近經常封凍。20世紀60年代初,鹽鍋峽水庫建成蓄水至劉家峽水庫建成前,劉鹽河段曾出現過幾個年度的巨大冰塞災害。在鹽鍋峽水庫以下蘭州河段已開始不封凍,但有稀疏流淩。1968年劉家峽水庫蓄水運用後,由於它調節了熱量和水量,導致上游流入庫區的冰被融化,水庫冬季下泄的水溫高達3~5℃,蘭州河段已不再出現流淩和封凍。
<2>寧夏段淩汛--黃河寧夏段,自中衛縣南長灘入境至石嘴山麻黃溝出境,全長397公里,流向自南向北。黑山峽至棗園135公里為峽谷河段,河面寬200~300米,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500~1000米,因坡緩、流速小、氣溫低,為常封凍河段。冷冬年最上封至下河沿,暖冬年則封凍不超過棗園。青銅峽、劉家峽水庫相繼運用後,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40~90公里的不封凍河段,潘昶以下100多公里仍為封凍河段。寧夏河段一般年份淩洪災害不大,特殊情況可使局部河段產生冰塞壅水造成淩洪災害。
在位於青銅峽水庫壩上45公里處的中甯縣石空至棗園河段,1967年山西吉縣出現百年不遇特大淩汛冬至1968年春,發生連續3次冰塞壅水。冰塞體長16公里,冰蓋厚0.4米,冰蓋下冰花最厚達l米多。冰塞最高壅水位,比暢流期5240立方米每秒的相應水位還高1.3米,形成淩汛災害。成災原因,一是上游來冰量多,有源源不斷的流冰自上而下在石空河段形成冰塞;二是封河後,上游來水猛漲,1967年12月6日,黃河上游劉家峽水庫導流洞閘門失靈,下泄流量比封河時流量增大300~750立方米每秒,致使石空以上水鼓冰開,大量冰花冰塊下潛在棗園上下,形成嚴重的冰塞。三是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,蓄水位元比天然情況下水位抬高13米。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害。
<3>內蒙古段淩汛--黃河內蒙河段,地處黃河最北端,從寧夏的石嘴山市和內蒙古伊克昭盟的拉僧廟入境,至伊克昭盟准格爾旗馬柵的榆樹灣出境,幹流全長840公里,總落差僅162.5米。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已接近黃河河口的比降。黃河在內蒙古河段,區間的支流較少而且均為雨洪產流的時令河,冰期幾乎無水補給,因此,內蒙古河段冰期來水絕大部分是蘭州以上的來水。
內蒙古河段地處黃河流域最北端,高程海拔千米以上,離海洋距離遠,曖溫氣流難以到達,常為蒙古高壓控制,大陸性氣候特徵顯著,冬季嚴寒漫長,氣溫在零度以下的時間持續4—5個月,最低氣溫可達零下35℃,這段河流冰凍期4—5個月,大部分為穩定封河段。由於河道流向自南向北,其上游甘寧夏段溫度高,內蒙古段溫度低,故河道流淩段溯源而上,而解凍開河則由甘肅、寧夏段逐漸向下發展,在自然情況下,內蒙古段包頭的流淩封凍時間,常比蘭州早20多天,而解凍開河時間卻晚一個多月。冬季內蒙古段河道流量一般在每秒400立方米以上。此段氣溫低、冰層厚,洪峰過境水鼓冰裂,造成大塊流冰多,加之河勢的作用,流冰密集卡冰結壩,使河道水位猛裂抬升,極易造成串堤決口、淹沒成災。
據不完全統計,內蒙古段解凍開河期,歷史上年年均有程度不同的災害發生,平均兩年就有一次。1968年黃河上游劉家峽水庫投入運用後,冰期調節了河道的水量和熱量,使內蒙古段的淩汛發生了明顯改變,災害大為減輕。但是,淩汛複雜,影響因素多,在特殊情況下,仍有發生較大淩汛災害的可能,黃河淩汛威脅並未徹底解除。因為上游水庫離下游淩洪嚴重河段距離過遠,上游水庫的調節運用,並不能從根本上解除內蒙古河段的淩洪威脅,根據工農業生產的需水要求,不可能在解凍期完全斷流;而且水庫防淩庫容有限,也不可能較長時間蓄水。因此,在現階段,施還需綜合運用多種防淩措,才能減輕或免除淩洪災害的發生。
<4>黃河下游淩汛黃河--從河南省桃花峪到入海口稱為下游,全長786公里,兩岸築有大堤,在山東墾利縣注入渤海。下游河道上寬下窄,河道走向呈西南、東北方向,冬季經常受寒潮侵襲,日平均氣溫上下河段相差3~4℃,並且是正負交替出現,河道流量一般在每秒200~400立方米。由於河道、氣象、水文等自然條件作用,下游每年都有淩汛,經常發生插淩、封河。新中國成立以來封河30多次,大多先由河口開始封河,而後逐段向上插封。一般年份封凍總長約400公里左右,最短40公里,最長703公里。開河則由上而下,冰水沿程積集,造成明顯淩峰,並易在淺灘、急彎或狹窄河段受阻卡塞,形成冰壩,使河段水位迅速抬高,威脅堤防安全,甚至造成淩災。黃河下游淩汛在歷史上曾以決口頻繁、危害嚴重、難以防治而聞名。
據歷史上不完全統計,自1883年至1936年的54年中,就有21年淩汛期發生決口,平均五年二決口。即使在新中國成立初期,黃河下游山東河口地區仍發生過兩次淩汛決口。歷史上曾有“伏汛好搶,淩汛難防”、“淩汛決口,河官無罪”之說。新中國成立以後,黃河下游人民在黨和政府的領導下,戰勝了多次嚴重淩汛,扭轉了歷史上五年兩決口的險惡局面,連續取得了49年淩汛未決口的偉大成就。
防治江河、湖泊、港口以及水工建築物受冰淩危害所採取的措施。世界各國在高寒地區的河流都有冰淩危害,但冰淩危害有不同的種類,需要採取不同的防治措施:
(1.)冰淩凍結江河、湖泊、港口,影響航運交通,可採用破冰船破冰,或在港岸和船閘附近採用空氣篩等防凍措施;(2.)冰淩凍結水力發電廠的引水渠,或阻塞攔汙柵,影響發電出力,可設法抬高管道中水位,促使形成冰蓋,防止水內冰產生的措施;(3.)冰淩凍結各種泄水建築物的閘門,影響啟閉運用,一般採用加熱或其他防凍措施;(4.)冰淩撞擊建築物,如橋墩、閘墩、整治河道的丁壩等,多採用局部加固或破碎大塊流冰等措施;(5.)冰蓋膨脹時,會產生很大的膨脹力,增加建築物的荷載,應在設計建築物時考慮,也可在建築物臨水面設置表底水流交換器防凍,或按放圓浮筒減少冰壓力的傳遞等措施;(6.)1949年以後,在黃河防淩的實踐中,積累了一定的經驗,隨著對淩汛成因的進一步認識,防淩措施也相應地有所改進。
基本上經歷了以下兩個階段:
1>初期認為淩汛是由於冰淩的存在而發生的,冰淩是產生淩汛的主導因素,因而以破冰的方法來防治。採取過的措施有打冰、撒土、破冰船、炸藥爆破、炮彈轟冰、飛機投彈炸冰等。並且總結了破冰的經驗:即首先注意掌握冰情預報,選擇破冰時機,以在快開河時破冰最為有效。早破遇氣溫下降又複凍結;晚破則失去破冰機會。當河道長,冰量大時,還要選擇可能形成冰被冰淩淹沒的房屋壩的重要河段,如淺灘、急彎、堤距狹窄等處破冰。
2>在實踐中,認識到,河內的冰淩,如果沒有水流作動力,冰淩靜止不動,不能形成冰淩危害。
所以水流應該是形成冰淩危害的關鍵。如果控制水量,不使淩峰形成,可以避免冰壩的產生。即使發生堵塞,由於來水量有所控制,可限制洪水位的升高,防止危害。故在1960年三門峽水庫和1968年劉家峽水庫建成運用後,黃河上、下游的防淩措施,便由破冰為主發展到以調節水量為主、破冰為輔的階段。調節淩汛期河道水量的主要措施有:水庫調節,利用兩岸涵閘分水,分洪區滯蓄,展寬堤距等項措施。隨著江河的梯級開發,有足夠大的水庫庫容,逐段攔蓄冰水,調節河道水流、溫度,可以從根本上解決冰淩危害。
文章定位: