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黃河凌汛險情應(yīng)急處置

文檔作者：滕翔張興紅吳強文檔來源：黃河水利委員會		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月19日
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第33卷第l期
2011年1月
人民黃河
YELLOW RIVER
Vo1．33．No．1
Jan．．20l1
【防洪·治河】
黃河凌汛險情應(yīng)急處置
滕翔，張興紅，吳 強
(黃河水利委員會，河南鄭州450003)
摘要：介紹了目前黃河 麥汛災(zāi)害較為嚴重的寧蒙河段的凌情，分析了黃河凌汛險情成因和類型，從水庫調(diào)度、應(yīng)急分洪
區(qū)運用和冰塞冰壩破除等方面闡述了黃河凌汛險情應(yīng)急處置的主要措施，提出建立完善的黃河防凌預(yù)報監(jiān)測體系、加強
防洪防凌工程體系建設(shè)、合理運用應(yīng)急分洪區(qū)等建議。
關(guān)鍵詞：凌汛；險情；冰塞；冰壩；黃河
中圖分類號：TV875；TV882．1 文獻標識碼：A doi：10．3969／j．issn．1000．1379．2011．01．003
黃河凌汛是黃河除泥沙外另一個復(fù)雜難治的問題，是我國
冬、春季節(jié)最突出、最主要的汛情。黃河冰凌在演變過程中常
常發(fā)生冰塞、冰壩等凌汛災(zāi)害，輕者淹沒灘地村序、妨礙引水工
程的正常運行，重者破壞橋梁、水工建筑物，甚至破壞堤防、決
溢成災(zāi)。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展水平的提高，黃河凌汛災(zāi)害越來越
受到各界關(guān)注，如何提高黃河凌汛險情處置水平也更加受到
重視。
1 黃河凌情概況
黃河流域冬春季受西伯利亞冷空氣影響，氣候干燥寒冷，
年極端最低氣溫上游為一25～一53℃ ，中游為一20一一4O℃ ，
下游為一15～一23℃。因此，黃河十流和支流部分河段在冬季
都會出現(xiàn)不同程度的冰情。每當初冬封河和初舂開河時，黃河
上游寧蒙河段、中游河曲和小北干流河段以及黃河下游河段等
都可能形成凌汛洪水，造成險情。
黃河上游寧蒙河段指從寧夏中衛(wèi)縣南長灘至內(nèi)蒙古準格
爾旗馬柵鄉(xiāng)河段。寧蒙河段河流流向為自西南向東北，即從低
緯度流向高緯度，下游的氣溫往往低于上游，造成冬季下游封
河比上游早，而春季開河上游比下游先解凍，冰凌下泄不暢，容
易形成冰塞、冰壩，造成災(zāi)害。寧蒙河段流凌、封河一般首先出
現(xiàn)在三湖河口一頭道拐區(qū)間，然后向上、下游延伸。據(jù)統(tǒng)計，寧
蒙河段流凌開始日期多年均值為11月17日，封河開始日期多
年均值為12月1日，封河發(fā)展結(jié)束日期多年均值為1月4日。
內(nèi)蒙古河段開河一般首先出現(xiàn)在二三湖河口以上，然后由上游向
下游發(fā)展。最早開河日期多年平均為3月4日，最晚開河日期
多年平均為3月27日。寧蒙河段冬季封凍后冰厚不斷變化，
最厚時一般超過50 cm。統(tǒng)計表明，1970--1989年內(nèi)蒙古河段
最大冰厚為64～81 em，歷年最大冰厚為109 cm(出現(xiàn)在1976
年的巴彥高勒和昭君墳附近河段)。2000年以來寧蒙河段冰
厚特征值見表1。
黃河中游河段上自內(nèi)蒙古托克托縣的河口鎮(zhèn)，下至河南省
滎陽市的桃花峪。其中河曲河段和小北干流河段為凌汛易發(fā)
河段。
· 6 ·
表1 2000年以來寧蒙河段主要水文站河段冰厚特征值cm
河曲河段上段為龍口一船灣，河道寬闊，彎道和河心灘多，
常常冰凌滯留堆積；下段船灣一天橋電站，為峽谷河道，天橋電
站建成前不易封河，建庫后年年封河。受氣溫、水文、河勢等因
素影響，不同斷面的冰情差異很大。1998年萬家寨水庫運用
前，該河段穩(wěn)封起始日期在11月24日一l2月24日，河道封凍
長度約為71 km，平均冰厚為0．4～0．85 m；水庫運用后，穩(wěn)封
起始H期推遲到1月12—26 H，河道封凍長度縮短為60 km左
右，平均冰厚為0．12～0．35 m。
黃河小北千流河段即禹門口至潼關(guān)河段，河道寬淺，主槽
淤積、擺動頻繁，為游蕩型河段。小北干流一般于每年的11月
下旬或12月初出現(xiàn)冰凌，次年2月中下旬冰凌消失。主要冰
情有岸冰、流冰花，少數(shù)年份局部出現(xiàn)封凍現(xiàn)象。初封時間多
發(fā)生在l2月中下旬，少數(shù)年份可延遲到1月中旬，封凍期約為
1O～30 d，最多叮達40 d(如l977—1978年度)。封凍河段主要
發(fā)生在龍門至夾馬口河段，夾馬口至潼關(guān)河段較少封凍。
黃河下游從河南滎陽市桃花峪到山東墾利縣的人?？冢?
道形態(tài)沿程差別較大，河道流向由西南向東北，上寬下窄，上段
寬淺散亂，下段狹窄多彎，封、開河期間易卡冰結(jié)壩，造成凌災(zāi)。
黃河下游多年平均流凌H期為l2月21 H，封了河日期為1月
2 H，多年平均開河日期為2月20 H。近30 a來，在三門峽、小
浪底水庫作用下，黃河下游封河很少延至高村以上。黃河下游
封河流量一般為150～200 m ／s，2002年小浪底水庫運用以來
收稿日期：2010—07-25
作者簡介：滕翔(1967--_)，男．河南項城人，高O／_x-程師，主要從事黃河防汛防
凌I作
E—mail·1352340868O@ 163．COIfll
人民黃河2011年第1期
加強了封河期流量控制，封河流量有所增加，維持在300 m ／s。
但凌汛期流量偏小，氣溫忽高忽低，加上經(jīng)常在凌汛期向外流
域調(diào)水，易引起流量的不穩(wěn)定，也有產(chǎn)生凌汛災(zāi)害的可能。艾
山以上河段封河概率小，結(jié)冰時冰蓋厚度為10～15(3111；艾【lJ一
利津河段多數(shù)年份出現(xiàn)流凌和封河，冰蓋厚度為15～30 cm，易
產(chǎn)乍卡冰阻水；利津一人海口河段，有較長時『日】的穩(wěn)封期，冰厚
一般為3O～40 olTI，局部發(fā)生卡冰現(xiàn)象。 ．
冰凌的發(fā)生、發(fā)展及消融的演變過程主要取決于水文條
件、氣象條件、河道走向與河道形態(tài)等因素。黃河上游寧蒙河
段和黃河下游LLI東河段是發(fā)生凌汛災(zāi)害的主要河段，原因有3
個方面：一是從南到北的河道流向造成下游先封河、卜游先開
河的不利封、開河形勢．狹窄、多彎、坡緩、散亂的河道形態(tài)致使
冰凌排泄不暢；二是氣溫突變造成不利的封、開河形勢和冰凌
凍融過程；三是流量的變化直接影響到冰凌凍融條件．．
2 黃河凌汛險情類型
黃河凌汛險情主要有冰塞險情和冰壩險情兩種類型。
2．1 冰塞險情
在流凌初封期，上游流凌密度增大，受上游來水與河道邊
界條件的影響，在封凍冰蓋前緣向上游發(fā)展的過程中，若遇到
水【fli比降由緩變陡，則大量冰花在水流作用下潛人冰蓋下并在
冰蓋下堆積形成冰塞。冰塞堵塞部分過水斷面，降低斷面過流
能力，壅高上游水位，造成淹沒損失或堤防出險。在我國北方，
水庫回水末端及河道中普遍存在冰塞現(xiàn)象。如寧夏中寧石空
至棗園河段在1967年冬至1968年春連續(xù)3次發(fā)生冰塞壅水，
冰塞體長16 km，冰蓋厚0．4 nq，冰蓋下冰花最厚達1 m，冰塞最
高壅水位比暢流期相應(yīng)水位高1．3 m，造成凌災(zāi)。
2．2 冰壩險情
往開河期間，上游河段先開河，下游河段未開河或斷續(xù)開
河，當流冰遇到冰質(zhì)堅固未破裂的冰蓋時，或通過河道狹窄、彎
曲、淺灘、冬季冰塞河段、水庫回水末端等河段時，流冰在河道
內(nèi)受阻，冰塊上爬下插或擠壓堆積而形成冰壩? 。冰壩壅高水
化，嚴重時會形成漫灘和堤防決溢災(zāi)害。如2008年3月19日，
內(nèi)蒙古杭錦淖爾芒哈圖段卡冰結(jié)壩，冰壩長1 000 m、寬320 rn、
商0．8 m，壅水0．4 m，造成凌災(zāi)；1955年1月下旬，當黃河下游
開河至Ih東利津河段時，大量冰凌迅速堆積形成冰壩，在20 h
內(nèi)40 km河段冰水漫灘，30 km河段超過保證水位，冰壩壅水影
響河段長90 km，蓄水約2．1億m 。因水勢洶涌，取土困難，料
物用 ，故利津五莊堤防決口，造成80人死亡、17．7萬人受災(zāi)，
淹沒耕地5．87萬hm ，倒塌房屋5 355間。黃河內(nèi)蒙古段歷年
主要冰壩出現(xiàn)次數(shù)見表2。
3 黃河凌汛險情應(yīng)急處置
黃河凌汛險情應(yīng)急處置主要包括水庫調(diào)度、應(yīng)急分洪區(qū)運
片；以及冰塞、冰壩破除等。
3．1 水庫調(diào)度
(1)水庫調(diào)度在黃河防凌中的作用。實踐證明，水庫調(diào)度
足越河防凌工作的核心，是避免產(chǎn)生凌汛災(zāi)害的有效措施，在歷
表2 黃河內(nèi)蒙古河段歷年主要冰壩出現(xiàn)次數(shù)
地點 冰壩出現(xiàn)年份 次數(shù)
鳥達(上、下)
九店灣
楊蓋補隆
烏前旗
渡口堂
西付家圪堵
昭君墳
三盛公
打不索臺
四科河頭
西柳匠圪堵
李五營子
1962 1963 1972 1974 1975 1977 1980 2002
1974、l979、1980、】981
1953 、1955
1958 1960 1983 2008 2009
1951、1952、1993
1951、1953
l953、1955、l958
1955、1974
l95l
l959
196l
1973
8
4
2
年防凌減災(zāi)中發(fā)揮了重要作jtj。尤其在易出現(xiàn)凌汛險情的開
河期，通過科學(xué)的水庫調(diào)度，町有效地減小河道槽蓄水增量。是
規(guī)避凌汛險情的重要手段。
在黃河干流_卜，龍羊峽、劉家峽、萬家寨水庫聯(lián)合承擔寧蒙
河段的防凌調(diào)度任務(wù)。萬家寨水庫(龍口水庫配合)承擔其庫
區(qū)河段和黃河北干流河段的防凌調(diào)度任務(wù)。小浪底水庫(西霞
院水庫配合)承擔黃河下游防凌調(diào)度任務(wù)。特殊情況下，三門
峽水庫配合小浪底水庫承擔黃河下游的防凌調(diào)度任務(wù)。凌汛
期間，水庫調(diào)度嚴格遵守“發(fā)電、供水服從防凌，防凌調(diào)度兼顧
供水和發(fā)電，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和合理利用”的原則。
當黃河上游寧蒙河段處于封河前期時，通過科學(xué)調(diào)度劉家
峽、萬家寨水庫下泄流量，使寧蒙河段以適宜流量封河，保證封
河后水流能從冰蓋下安全下泄，防止產(chǎn)生冰塞造成災(zāi)害；寧蒙
河段封河期時，使劉家峽水庫出庫流量均勻變化，主要目的是
減少河道槽蓄水量，穩(wěn)定封河冰蓋，為寧蒙河段順利開河提供
有利條件；在寧蒙河段開河期，適度減少劉家峽水庫下泄量，防
止“武開河”。同時降低萬家寨水庫庫水位，以利于冰凌下泄，
保證凌汛安全。
凌汛期間要求萬家寨、龍口與天橋水庫泄流均勻、平穩(wěn)，避
免忽大忽小，以保證天橋庫區(qū)和黃河北干流河段的防凌安全。
小浪底水庫是調(diào)節(jié)下游河道流量、確保下游防凌安全的關(guān)
鍵性工程，通過小浪底水庫及其配套工程兩霞院水庫的聯(lián)合運
用，可滿足花園口凌期流量要求。
(2)水庫調(diào)度存在問題。目前，黃河防凌重點在寧蒙河段，
上游劉家峽水庫距離內(nèi)蒙古三湖河口水文站約1 140 km，上游
水庫的調(diào)節(jié)運用難以滿足應(yīng)對突發(fā)險情的要求 。新建海渤
灣水庫在開河關(guān)鍵期可發(fā)揮一定的作用，但庫容較小，不能從
根本上解決內(nèi)蒙古河段的凌汛問題。隨著寧蒙河段主槽河床
逐年淤積抬升，防凌壓力在逐年加大。
3．2 應(yīng)急分洪區(qū)運用
(1)應(yīng)急分洪區(qū)現(xiàn)狀。當凌汛期河道槽蓄水增量比較大且
封凍河段較長時，一旦遇上不利的氣溫條件，就可能產(chǎn)生冰塞、
冰壩，引發(fā)凌汛災(zāi)害。鑒于凌汛災(zāi)害發(fā)生地點的不確定性，在
沿岸建立應(yīng)急分洪區(qū)分水減凌尤為重要 。日前在內(nèi)蒙古沿
黃河兩岸共布設(shè)了6處應(yīng)急分洪區(qū)：①河套灌區(qū)及烏梁素海分
洪區(qū)，利用三盛公水利樞紐，通過總干渠、沈烏干架及8條輸水
干渠分引黃河凌水，向烏梁素海及灌 周邊一些小型湖泊分滯
· 一7 ·
人民黃河2011年第1期
洪水，最大分洪量為1．61億10 ，其中烏梁素海分洪1．05億
m ；②烏蘭布和分洪區(qū)，位于黃河左岸巴彥淖爾市磴口縣糧臺
鄉(xiāng)境內(nèi)，面積為230 km ，最大分洪量為I．17億nl ：③杭錦淖爾
分洪區(qū)，位于黃河右岸鄂爾多斯市抗錦淖爾鄉(xiāng)境內(nèi)，面積為
44．07 km ，最大分洪量為8 243萬I11 ；④ 蒲圪卜分洪區(qū)，位于
黃河右岸鄂爾多斯市達拉特旗恩格貝鎮(zhèn)境內(nèi)，面積為l3．77
km。
，最大分洪量為3 090萬m ；⑤昭君墳分洪區(qū)，位于黃河右
岸內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達拉特旗昭君鎮(zhèn)境內(nèi)，面積為19．93 km ，
最大分洪量為3 296萬m ；⑥小白河分洪區(qū)，位于黃河左岸包
頭市稀土高新區(qū)萬水泉鎮(zhèn)和九原區(qū)境內(nèi)，面積為11．77 km ，最
大分洪量為3 436萬m 。其中河套灌區(qū)及烏梁素海分洪區(qū)、烏
蘭布和分洪區(qū)負責(zé)黃河內(nèi)蒙古全河段的防凌任務(wù)；杭錦淖爾、
蒲圪I-、昭君墳和小白河分洪區(qū)負責(zé)相關(guān)河段的應(yīng)急防凌任
務(wù)。在緊急情況下，利用應(yīng)急分洪區(qū)消減洪峰，分蓄冰凌洪水，
增加了凌汛險情處置的手段。
(2)應(yīng)急分洪區(qū)運用時機。各分洪區(qū)分洪量并不大，如果
提前分洪占用了有限的分洪容積，那么出現(xiàn)冰塞、冰壩險情時
無法分滯更多的洪水，分洪區(qū)就失去了應(yīng)有的作用。因此，分
洪區(qū)的運用時機很關(guān)鍵。
3．3 冰塞冰壩破除
(1)冰塞冰壩破除現(xiàn)狀。當河道內(nèi)出現(xiàn)冰塞、冰壩或預(yù)報
冰凌可能堵塞河道時，需要對冰凌實施破除，目前國際上采取
的破冰手段主要有機械式破冰和爆破破冰，我國較多采用爆破
破冰的方式。
按照使用材料的不同，爆破破冰可分為炸藥破冰和炮彈破
冰兩種方式。
炸藥破冰是針對有足夠厚度、整體性好的未活動冰體，在
具備安全條件下，采用爆破人員上冰打孔裝藥爆破的方式；或
采用拋射爆破，利用專門拋射器將炸藥拋到冰上爆破；還可將
炸藥拋到卡冰段的上游，使水流將藥包帶到冰下延時爆破。
2009年，內(nèi)蒙古開展了利用氣墊船作為交通工具，在冰下投放
炸藥包進行炸冰的試驗。從實踐情況看，炸藥破冰只適用于有
條件作業(yè)的、規(guī)模較小的卡冰，對冰塞和冰壩破除時機和效果
難以把握。
炮彈破冰按照投彈方式的不同可分為飛機轟炸破冰和地
面炮擊兩種形式。飛機轟炸破冰炸彈的藥量足，在重力作用下
穿過冰層在水下爆炸，震動波及面大，破壞力強，主要用于冰
塞、冰壩已形成的階段。過去很長一個時期，采用小型迫擊炮
密集射擊進行破冰，對小的卡冰起到一定的作用。從2008年
起，在內(nèi)蒙古河段開始使用相對大口徑的火炮，作用比較明顯。
大口徑火炮較空軍投彈威力要小一些，但只要命中指定部位，
輪番炮擊，可以破除一定規(guī)模的冰壩。地面炮擊在常年易發(fā)生
冰凌阻塞河段提前破冰，可起到較好的效果。
· 8·
(2)河道破冰存在的問題。對于經(jīng)常采用的飛機投彈破冰
排凌技術(shù)，雖然在防凌搶險中發(fā)揮了積極作用，但航空炸彈本
身是以彈片作為殺傷性武器的，用于破冰排凌不是很科學(xué)，無
論從爆破理論方面，還是從施爆介質(zhì)方面，均不符合爆破工程
學(xué)原則，屬無控爆破。飛射的彈片不僅嚴重威脅周邊環(huán)境及附
近水利電力設(shè)施安全，而且能量局部高度集中的重磅炸彈還將
損壞河床，改變河道形態(tài)。另外，重磅炸彈所產(chǎn)生的強大爆炸
震動還極易引起岸堤滑坡。在河道狹窄、拐彎以及在水工建筑
物附近等冰壩極易形成之處，很難實施準確的空中投彈作業(yè)，
同時無論是飛機投彈還是地面炮擊均受天氣制約。
4 建議
(1)盡快建立完善的黃河防凌預(yù)報監(jiān)測體系，有效提高凌
汛險情應(yīng)急處置水平。如果凌情預(yù)報監(jiān)測工作跟不上，不能及
時發(fā)現(xiàn)冰塞冰壩，那么將貽誤戰(zhàn)機，浪費寶貴的破冰和搶險時
間。
(2)為使防凌工作有序、有效、有力的進行，應(yīng)認真完善防
凌預(yù)案，切實發(fā)揮預(yù)案的指導(dǎo)作用，加強預(yù)案演練，有效提高防
凌預(yù)案的針對性和可操作性。
(3)盡快開工建設(shè)大柳樹水利樞紐工程，進一步完善防洪
防凌工程體系。這樣既可改善河道水沙條件，減緩河床萎縮趨
勢，扭轉(zhuǎn)因龍羊峽、劉家峽水庫汛期蓄水而使下游造床流量減
小、加重下游淤積的不利局面，又可完善防洪防凌調(diào)度的調(diào)控
手段，有效解決寧蒙河段的防凌問題。
(4)進一步完善應(yīng)急分洪區(qū)運用預(yù)案，充分把握應(yīng)急分洪
區(qū)的運用時機。
(5)分析極端天氣、夜間、水下等特殊情況下爆破器材運
輸、儲存、安置、引爆等作業(yè)的實施方法，研究通過人工干預(yù)手
段預(yù)先開河的時機和技術(shù)；在橋梁、工程附近等不易實現(xiàn)爆破
破冰河段，采用機械式破冰；研究新型融冰破冰技術(shù)，在不破壞
任何景觀設(shè)施的情況下疏通冰凌堵塞的河道，避免壅水造成災(zāi)
害。
總之，以完善的應(yīng)急預(yù)案和預(yù)報監(jiān)測工作為基礎(chǔ)，通過水
庫的科學(xué)調(diào)度、應(yīng)急分洪區(qū)的有效運用、冰塞冰壩的及時破除，
黃河凌汛險情才能夠得到及時有效的處置，減輕凌汛造成的災(zāi)
害損失。
參考文獻：
[1] 可素娟，王敏，饒素秋．黃河冰凌研究[M]．鄭州：黃河水利出版牡，2002．
[2] 滕翔黃河防凌對策[C]／／尚宏琦，駱向新．第四屆黃河國際論壇論文集．鄭
州：黃河水利出版社，2010．
[3] 蔡琳．中國江河冰凌[M]．鄭州：黃河水利出版社，2008．
【責(zé)任編輯張華巖】

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