誰能分析黃河下遊河段淩汛形成的過程？

概念 淩汛，俗稱冰排，是冰淩對水流產生阻力而引起的江河水位明顯上漲的水文現象。冰淩有時可以聚集成冰塞或冰壩，造成水位大幅度地擡高，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，就是水表有冰層，且破裂成塊狀，冰下有水流，帶動冰塊向下遊運動，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。 [編輯本段]成因 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。這是因為河流封凍時下段早於上段，解凍時上段早於下段。而且冰蓋厚度下段厚上段薄。當河道下段出現冰淩以後，阻攔了壹部分上遊來水，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。當上遊的冰水向下遊傳播時，遇上較窄河段或河道轉彎的地方卡冰形成冰壩，使上遊水位增高。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： 1、有冰期的河流。 2、從較低緯度流向較高緯度的河段，且較明顯的南北流向。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現象。 [編輯本段]危害 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，逐步擡高水位，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，冰壩上遊水位驟漲，堤防潰決，洪水泛濫成災。 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，包括由於流冰的沖擊而產生的動壓力，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余村。 [編輯本段]舉例 ——黃河淩汛 淩汛，是黃河常見的壹種自然現象，由冰淩壅塞引起的暫時漲水。由於黃河所處緯度較高，下遊河道，壹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。黃河下遊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。壹般在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，這種情況壹般稱為“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遊的首端，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，使水庫上遊發生過幾次冰塞，水庫下遊變封凍為不封凍。 黃河沿至瑪曲河段，長911.6公裏，初冰開始期，壹般發生在10月中旬至11月下旬，最早在8月21日(1960年)。終冰日期壹般在翌年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公裏，由於水流的動力作用大，只能流淩而不能封凍。初冰日期壹段發生在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公裏，初冰日期壹般發生在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，導致上遊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公裏，流向自南向北。黑山峽至棗園135公裏為峽谷河段，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多公裏，河面寬500～1 000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多公裏到新田；青銅峽壩下有40～90公裏的不封凍河段，潘昶以下100多公裏仍為封凍河段。 寧夏河段壹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公裏處的中寧縣石空至棗園河段， 1967年冬至1968年春，發生連續3次冰塞壅水。冰塞體長16公裏，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，壹是上遊來冰量多，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，上遊來水猛漲，1967年12月6日，黃河上遊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，蓄水位比天然情況下水位擡高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，至伊克昭盟準格爾旗馬柵的榆樹灣出境，幹流全長840公裏，總落差僅162.5米。泫河段河寬坡緩，逶迤曲折，雖地處上遊，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，大陸性氣候特征顯著，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，其上遊甘寧夏段溫度高，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壹個多月。 冬季內蒙古段河道流量壹般在每秒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，使河道水位猛裂擡升，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，平均兩年就有壹次。1968年黃河上遊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，淩汛復雜，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。因為上遊水庫離下遊淩洪嚴重河段距離過遠，上遊水庫的調節運用，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黃河下遊淩汛 黃河，從河南省桃花峪到入海口稱為下遊，全長786公裏，兩岸築有大堤，在山東墾利縣註入渤海。下遊河道上寬下窄，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，河道流量壹般在每秒200~400立方米。由於河道、氣象、水文等自然條件作用，下遊每年都有淩汛，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。壹般年份封凍總長約400公裏左右，最短40公裏，最長703公裏。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，使河段水位迅速擡高，威脅堤防安全，甚至造成淩災。 黃河下遊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，黃河下遊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，黃河下遊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。 [編輯本段]防淩措施 防治江河、湖泊、港口以及水工建築物受冰淩危害所采取的措施。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，需要采取不同的防治措施： ①冰淩凍結江河、湖泊、港口，影響航運交通，可采 用破冰船破冰，或在港岸和船閘附近采用空氣篩等防 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，可設法擡高渠道中水位，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，壹般采用加熱或其它防凍措施； ④冰淩撞擊建築物，如橋墩、閘墩、整治河道的丁壩等，多采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； 1949年以後，在黃河防淩的實 踐中，積累了壹定的經驗，隨著對淩汛成因的進壹步 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。采取過的措施有打冰、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:即首先註意掌握冰情預報，選擇破冰時機， 以在快開河時破冰最為有效。早破遇氣溫下降又復凍 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、下遊的防淩措施，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。