黄河宁夏段凌汛特性分析及防凌对策

黄河宁夏段凌汛特性分析及防凌对策

摘要：通过对黄河宁夏河段的凌汛特性、成因的分析，提出了防凌对策，为了解黄河宁夏段凌汛特性和做好防凌减灾工作提供技术支撑。

关键词：凌汛；防凌

中图分类号： tv875 文献标识码： a 文章编号： 1009-8631（2013）03-0021-01

一、概况

黄河宁夏段自中卫南长滩入境，至石嘴山麻黄沟出境，流程

397km，偏东转偏北流向，跨北纬37°23’～39°23’。峡谷与游荡河段相间。多年平均径流量325亿m3，主要来自兰州以上流域，冰期来水量约占年径流量的30%左右。冬季常为冷高压控制，气候寒冷，寒潮活动频繁，冬季最低气温达-25℃～30℃，凌汛期冰凌量大。地理位置偏北，地势在海拔千米以上，远离海洋，暖湿气流难以到达，年降水量在200mm左右，为典型的大陆性气候，具有北方河流的一般特性。

宁夏河段为天然情况和水库运行双重过渡性河段，冰情变化复杂，灾害频繁。境内中宁县枣园以上130km为不稳定封河段，枣园至石嘴山约260km为常封河段。河道坡度下河沿至青铜峡段0.8‰，青铜峡至石嘴山为0.3‰，河宽峡谷段在200～300m，其余多在0.5～1.5km。受青铜峡水利枢纽、上游有刘家峡（1968年开始运行）、龙羊峡（1986年运行）等大型水库联合调度，调蓄后冰期月平均流量

在500～600m3/s以上，冬季11月中下旬流凌，12月下旬至1月上旬封河，封河时日平均气温多低于-10℃，平均冰厚0.5m，翌年2月下旬至3月上旬开河。

二、凌汛特性

（一）封开河时序相反。黄河宁夏段位置偏北属于南北流向，凌汛期河水中有大量的冰凌形成，流凌、封河逆源而上，下游先封，上游后封，开河时则自上游向下游发展，上游先开，下游后开，河槽蓄水、上游来水以及消冰水向下游汇流，这种时序相反的倒封、开河形势极易形成冰塞、冰坝，造成河水漫滩，形成凌汛灾害。（二）小流量、高水位行洪。近年来，黄河来水量少，河道淤积、萎缩严重，水位抬高，出现小流量高水位行洪，加上地方经济发展、修建桥梁及河滩上建筑物增加，影响了凌情的运动状态和发展变化规律。1992～1993、1997～1998年度青铜峡库区末端封河时形成冰塞，水位上涨，接近1981年大洪水水位。2002～2003、2004～2005、2007～2008年度，银川石坝河段凌汛期河道流量600m3/s，水位超过1981年6000m3/s大洪水水位，封河前后水位涨幅在1.2～2.0m 之间。

（三）河道槽蓄量大。由于河道为倒封河形式，封河时上游来冰堆积河道，减缓了水流速度，抬高了水位，形成槽蓄水增量。宁夏河段槽蓄水增量一般在1.5～3.7亿m3。

（四）受强冷空气影响较大。冷空气的强弱，入侵时间的早晚，直接影响到冰情的发生、发展和变化，导致不同河段出现不同程度

的冰情凌灾发生。

（五）受水库调蓄影响大。刘家峡、龙羊峡水库建成运行后，改变了河道天然水力和热力条件，使河道的水文情势也发生了变化，在封、开河期适时控制流量，大大改善了宁夏段封、开河形势，冰情减轻，平均封河日期推迟，开河日期提前，宁夏河段封河距离及封河天数缩短，封河形势一般由立封转为平封，开河形势一般由武开河、半武开河转为文开河。

三、凌汛成因

南北向河流在冬季气温转负以后，由于大气和水面热量交换，水体温度下降，出现冰情现象。宁夏段冰情不仅由气象条件和水流、水力特性所决定，很大程度上与上游水库运行方式有关。

1.热力因素。冰情现象是在水温降至0℃以下发生，太阳辐射对河流水体及冰面总是起增热作用，冬季太阳高度角小，给予的辐射热量也少，冷空气侵袭，使水凝结成冰。在封河过程中，河流的热交换条件受水面状况影响，随着水面封冻，不仅反射率发生变化，而且吸收、蒸发、紊流交换等都发生变化。水的热交换、水力状况与河势因素决定着冰在河槽中的移动、积聚，加上冰与大气的热交换促使冰凌冻结，增加冰的强度、密度与冰厚，从而使冰期的冰流量降低。因此降温活动是导致冰凌演变的主要热力因素，是影响封冻和水温的决定作用。

2.河势及动力因素。黄河宁夏段在区内三次穿行峡谷及平原，河势差异很大，下河沿以上61km为峡谷段；下河沿至青铜峡124km

河道曲折，河心滩地多，由于围河造田及青铜峡库区等因素，淤积变化大，河宽0.2～3.3km，比降0.8‰，为粗砂卵石河床；青铜峡以下河宽0.2～5.0km，比降0.3‰，为粗砂河床，特定的河势条件对河流封冻起着重要作用。

动力因素主要包括水位、流量、流速、风速及风向等，流量对冰凌的影响具有热力作用和水力作用。流速的大小影响冰凌的搬运、下潜、卡塞、冻结等，水位的上涨与封、开河形势有着密切的关系，因此水流动力作用主要表现在水流速度的大小和水位涨落的机械

作用上。

3.上游梯级水库调节对冰凌的影响。黄河上游刘家峡、龙羊峡大型水库的相继建成，改变了河道的水文情势，调蓄作用下，直接影响到河段封、开河过程。区内的青铜峡水库系径流电站，调节控制作用小，但是改变了上下游附近河段封河情势。自1968年刘家峡水库投入运用后，控制冰期下泄流量增大，不仅调节了河道流量，同时也调节了河道热量，宁夏河段水力、热力条件发生了变化，冰期河道水温升高，除石嘴山河段外，其余河段偏高1～20c，流量由300～400m3/s增加至500～600m3/s。河段封河日期推迟，开河提前，封河时间缩短。平均封河日期：青铜峡以下望洪河段1月8日推迟到1月19日；石嘴山站由12月26日推迟到翌年1月12日，分别推迟11d和18d；开河日期：望洪站由2月21日提前至2月14日，石嘴山站3月7日提前到2月24日，分别提前8d和13d。封冻距离40～215km，封冻天数2～80d，冰厚0.1～0.5m。

四、河段防凌形势及对策

1.防凌形势。一是河道淤积严重，排洪能力降低。近年来，黄河来水偏小，自1981年以来再未出现过大水，河道淤积严重，水位抬高，排洪能力降低，部分河段已经出现了严重的滑塌、沉陷等险情。

二是上游水库蓄水多，防凌与发电的矛盾显现。水库的蓄水与当前西北地区用电需求的迫切性，增加了防凌与发电的矛盾。

三是封河时水位上涨，水利工程受损严重。近年来，河段淤积严重，加上宁夏地理位置、河势条件等综合因素影响，封河时水位急剧上涨，壅水河段堤防不但畏水，还可能遭受冰凌撞击、冰冻、冰压等，造成闸门变形，堤防铅丝划断，穿堤建筑物受损，河水倒灌等，水利工程损失严重。

四是抢险难度加大。凌汛出险时，常常遇寒潮和西北风的侵袭，对查险和防守极为不利。尤其在冰水漫滩畏堤后，河面为冰水所覆盖，险情探测和抢护都十分困难，一旦出现险情，许多抢险方法、措施难以实施，容易出现工程失守的局面。

2.防凌对策。一是水库调节是减轻凌汛灾害的重要措施。黄河宁夏段地理位置特殊，冰凌发生多属突发，宁夏河段防凌重点是青铜峡库区和青铜峡以下通桥至石嘴山河段。龙、刘两座水库联合运用，减轻了宁蒙河段冰害，但冰害发生往往是突发性的，难于防范，刘家峡水库距下河沿461km，依靠刘家峡水库改善下游冰情形势还有局限性，因此要加强防凌减灾意识，改善防凌措施。