谈黄河凌害的形成规律与预防（赵晨霞）

摘要：人民治黄半世纪来，凌汛期间多次出现凌害，造成重大损失。冰坝是造成凌害的主要原因，影响冰坝形成的因素也很多，包括天气、河势、流速、水温、气温、地温等。由于形成冰坝的因素条件不同，冰坝的种类也不同，有冰排坝、冰层坝、冰絮坝、冰舌坝等，多为混合型冰坝。即使有些形不成冰坝，也会造成危害，如冰礁、冰塞、封冻、雍冰、冰裂等。黄河上中游较多形成冰排、冰层坝；下游多形成冰层冰絮坝或雍冰。了解凌害形成的条件、过程，掌握它的形成规律，可有效地预防凌害的发生。

关键词：人民防凌；冰坝；形成种类；规律；预防

1 黄河流域基本情况

黄河发源于青海省巴颜喀拉山北麓，海拔4500m的约古宗列盆地。青海、四川、甘肃、宁夏、至内蒙古托克托县为上游，河道长3472km，落差3496m，流域面积38.6万km2，占全河流域面积的51%。该河段下首主要是由南向北，是纬度差额最大的河段，最低北纬320、最高北纬420，是黄河凌害发生最多的河段。

内蒙古托克托县、山西、陕西到河南郑州桃花峪为中游，河道长1206km，落差890m，流域面积344万km2，占全河流域面积的46%。中游主流由北向南流，又大部分在崇山峻岭之间，所以凌害很少发生。但中游下端是下游凌源所在地。

河南郑州桃花峪至山东垦利县河口为下游，河道长786km，落差94m，流域面积2.2万km2。占全河流域面积的3%。该河段上段由西向东流，下段在河南兰考折向东北，最低纬度34050""，与最高纬度37030""相差3030""。是凌害易发地段。该河段虽然两岸大部分修有堤防工程，但还是凌害最易破坏的河段。

2 黄河流域天气形势的基本情况

黄河流域位于东经960~1190，北纬320~420之间，属亚热带。上中游为大陆性气候，下游多为海洋性气候，南北温差较大。上中游冬季受蒙古高压控制。气候干燥寒冷，雨量稀少。夏季西太平洋副热带高压增强、北移，暖湿的海洋气团侵入，冷暖气团相遇，降雨明显增多，大部分地区年均降水量400~600mm，最低年降水量仅200mm左右。年内温差较大，最高气温400C左右，最低气温-350C。大的凌害主要是受西伯利亚季风影响。

3 黄河凌汛的基本形势

黄河冰冻时间3~5个月，浮凌期11月开始，长达5个月，封冻期主要在12月至来年2月，开凌期主要集中在1~3月份。

黄河流域冬季受来自西伯利亚的季风影响，气候干燥寒冷，纬度越高，气温越低，故在黄河许多河段，冬季都要结凌封河。但能造成凌害威胁的，只有上游的黑山峡到托克托县河口镇和下游的河南花园口到山东的出海口。中游的龙门至潼关俗称小北干流河段，近几年也出现过冰凌阻塞，凌水漫滩等灾害。

这些河段的共同特点是，河道比降小，流速缓慢，流向都是由低纬度向高纬度（由西南流向东北），流向温差是其主要因素。

凌汛与伏汛不同的是，凌害的发生不在上游来水量的多少。水文站很难预估到冰凌阻塞或冰坝能在什么地方形成和它的形成时间。

4 冰坝形成的主要因素

冰坝形成的因素很多，包括天气变化、气温温差、河道走向、河道情况、流速流量等。

4.1天气变化是冰塞、冰坝形成的因素

冰坝形成有两个时期。（1）封冻期，封冻期间，河道断续封河、气温下降、浮冰增大、冰凌由封冻冰面下潜浮，增厚封冻冰盖，水流阻力增大，水位抬高，形成冰面流。或随着鼓冰开河急剧地释放出来，形成向下游递增的凌峰，或形成新的冰塞、冰坝。（2）开冻期，开冻期间气温由南向北温差变化较大，河道内浮冰量逐渐增加，浮冰一旦受条件限制，阻滞河道、水位上涨、很快形成冰坝，造成灾害。

4.2气温温差形成冰害

由低纬度到高纬度，由平原到山区，均有温差存在，河道内水温在达-10C~-40C时形成冰点，冰点期是浮凌期，也是封、开河期，在这个区间内气温温差是主导冰坝形成的主要因素。平原南北气温温差约300公里10C~1.50C。山区与平原温差约3~50C。高原与山区约温差2~50C。同地日温差在3~150C，南北冷暖气团温差高达500C，所以天气突变是形成凌害的主要条件。

4.3高空冷气流是形成凌害的主要因素

主要指天气预报中的西伯利亚寒流，当西伯利亚寒流南侵时，地表温度突降，在达到一定条件之后，岸冰突然形成，但地温变化缓慢，不时有岸冰脱落。河道浮冰增加，一旦有冰阻现象很快会出现封河。冰塞阻水，雍冰蓄水，形成冰坝等灾害。

4.4河势流向是形成冰塞、冰坝的主要条件

黄河在甘肃折向东北方向，在内蒙（北纬41050/）地区拆弯平流，水流减缓。开河自上而下，上游解冻的大量浮冰沿程汇集拥向下游，在缓流区聚集，运动速度低于水流速度，造成河道阻滞，水位上涨，冰层薄的河段鼓冰开河，发出巨大响声，凌峰洪水沿程递增。两岸冰堆绵延数十公里，造成河道边界条件的改变或堤岸建筑物破坏。冰层厚的河段浮冰在封冻冰边延聚积，随着下潜冰冰塞的形成与浮冰增加形成高高竖起的冰排，随着水位升高，一排下去，一排又竖起，越积越高，形成冰坝，黄河在内蒙河段极易形成冰坝，给河口地区造成巨大损失。

黄河在河南花园口以下，成为地上悬河，河底高出两岸地面11m多。人工筑堤、筑坝，无天然抗冲屏障，抗洪水冲击能力尚可，抗冰冲击能力是无法保证的，河南、山东河道在花园口—兰考东坝头为西东流向，在兰考东坝头拆弯流向东北。因大部分为海洋性气候浮冰期较上游长，封冻期较上游短，水流速度较缓慢，因水流含沙量较大，浮冰内往往夹杂大量冰絮（冰花），冰絮是形成冰塞的最好原料，一旦天气发生突然变化，或有冰塞出现，这段河道内形成的冰凌洪水漫滩，冰塞、冰坝等是破坏力最大的，所以河南、山东平原河段是防凌的重点河段。

4.5宽浅散乱河道易形成冰凌灾害

在宽浅散乱的河道内，水流浅、河面宽，滩多、河汊多，水流缓慢、地势开阔。气温下降快、易冻实、冰凌受阻后易在缓水区冻结，阻止上游解冻的浮冰下泄，沿程浮冰水力变化小易形成冰塞而出现凌峰。

5 冰塞、冰坝的种类及特点

由于各河道水流走向，河道条件，天气变化不同，冰凌灾害的种类也不相同。从浮冰、冰塞、冰凌洪水、到形成冰坝过程较为复杂，所以冰坝的种类也较为复杂，形不成冰坝但有一定危害的有冰塞、武开河、冰凌洪水等。有河源型冰坝（冰舌坝、冰絮坝）；高温型冰坝（冰絮坝、冰层坝）；低温型冰坝（冰层坝、冰排坝）等。这些冰凌灾害有开河时形成的，也有封河期行成的，也有形成后溃冰开河在下游多次再形成的，所以混合型的较多，冰坝的主要特点是蓄能快，破坏力强。

5.1易形成冰塞、冰坝、冰凌洪水的开河方式——武开河

武开河是在上游天气突然转暖，或水流突然增大，浮冰增加，迫使下游封冻河段冰裂，或鼓冰强行开河，大量流冰集中下泄，造成下游时堵时通，河道边界条件破坏，河道堵塞，水位升高，流冰出槽，猝不及防。或形成冰坝造成灾害。这在我国北方由南向北流的或西南东北的河段上经常发生。在黄河上游内蒙河段、下游河南兰考到山东河口河段最易形成武开河。

5.2冰塞、冰絮坝

冰塞是冬季河道内最常见的冰情灾害。河道宽浅，水流较缓，流冰较多，河道内浮冰逐渐集中增加，阻滞河道，使水位上涨，造成堵塞。也有受开河的影响。或河道内人为的影响，如浮桥，涵闸、水库泄流等等，都易引起冰塞，冰塞也是冰坝形成的初期节段。

冰絮坝是在流量较小的河流上，或水利枢纽，闸门上首和河道内有植物生长的河道，或漂浮物较多的河道，形成的较小的冰块引起的卡冰雍水。

5.3冰舌坝

冰舌坝，一般易发生在山区、河源地区。由于气温水温差异较大，水面温度下降较快，在水的密度达到冰质的变化点后，水力势能也失去作用，在山间形成冰挂、冰川、冰舌等等，阻塞山涧，造成泥石流等灾害。

5.4冰层坝与冰层冰絮混合坝

这种坝形属高温型冰坝，在黄河上下游多有发生，形成冰层坝的冰块厚度约在0.05m~0. 5m之间。块径多数在20m2之下，由于河流弯道或未开河地段冰阻冰块聚集，气温突降，浮冰中产生大量冰絮，冰层增加，水位上涨，在河面上，冰块堆积，一层高似一层，河道阻塞，形成冰坝，最高可达数米，造成滩地淹没，堤坝破坏等重大事故。这种坝形在黄河上游的黑山峡到河口镇几乎年年都有发生。

5.5冰排坝与冰排层混合坝

形成冰排坝的冰块厚度为0.5m~1.2m的浮冰。块径较大，在受到封冻河道冰阻滞后层叠竖起阻碍水流。随着浮冰量的增加形成冰排，高高竖起，层层叠叠，很快形成冰坝。

在下游冰层下水流流空时，形成悬冰，冰层下形成真空，如果冰层塌陷，上游冰坝可能溃坝，形成两岸冰堆，冰排翻滚在受到阻滞后形成新的冰坝，这种冰坝能行成10多米高，破坏力很强。这种坝属低温型冰坝，在黑龙江、松花江上等低温河道上易形成。

6 凌灾的预防措施

冰坝形成时间往往是在天寒地冻，寒风刺骨天气突变的情况下发生的，凌害的发生也不在于上游来水量的多少，水文站很难预估到冰坝能在什么地方形成，较洪水更难防范。为了掌握冰凌的发展变化、趋势，及早采取防凌措施。人民治黄以来，通过与冰凌洪水的不断斗争，为防凌提供了大量资料并积累了丰富的经验。

冰凌观测项目和要求有：（1）结冰封河初期，主要观测结冰地点、面积、冰量、淌凌密度、凌速等；（2）封河期，观测封冻地点、长度、宽度、封冻形式、平封、插封、冰厚等；（3）解冻开河期，观察冰色、冰质变化、岸冰脱边滑动、解冻开河位置、长度、流速等。

但目前黄河防凌监测还是主要靠目测冰情，这就需要广大的延河群众积极协助河务、水利部门，当发现河道内出现异常情况时，如：冰礁、冰塞、冰坝、封冻、清沟、冰裂、封河雍水，水缓水涨，浮冰停流等现象。要迅速通知地方政府、水利、河务等部门，及时做好防凌安全准备工作，保护人民群众的生命与生产安全。水利、河务部门，在接到报警后，及时做好凌情分析，趋势预告，尽最大努力减少凌害的发生。

参考文献：

[1]胡一三，等.中国江河防洪丛书 黄河卷.北京：中国水利水电出版社，1996.

[2]黄河防汛总指挥部办公室，黄河防洪预案编制培训教材.2001.

[3]水利部黄河水利委员会，防汛抢险技术.郑州：黄河水利出版社，2000.

作者简介：赵晨霞（1971-），女，河南杞县人，工程师，主要从事水利工程建设管理。