凌汛,俗稱冰排,是冰凌對(duì)水流產(chǎn)生阻力而引起的江河水位明顯上漲的水文現(xiàn)象.冰凌有時(shí)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,稱為凌洪.在冬季的封河期和春季的開河期都有可能發(fā)生凌汛.中國(guó)北方的大河,如黃河、黑龍江、松花江,容易發(fā)生凌汛.
通俗地說,就是水表有冰層,且破裂成塊狀,冰下有水流,帶動(dòng)冰塊向下游運(yùn)動(dòng),當(dāng)河堤狹窄時(shí)冰層不斷堆積,造成對(duì)堤壩的壓力過大,即為凌汛.
編輯本段成因
產(chǎn)生凌汛的自然條件取決于河流所處的地理位置及河道形態(tài).在高寒地區(qū),河流從低緯度流向高緯度并且河道形態(tài)呈上寬下窄,河道彎曲回環(huán)的地方出現(xiàn)嚴(yán)重凌汛的機(jī)遇較多.這是因?yàn)楹恿鞣鈨鰰r(shí)下段早于上段,解凍時(shí)上段早于下段.而且冰蓋厚度下段厚上段薄.當(dāng)河道下段出現(xiàn)冰凌以后,阻攔了一部分上游來水,增加了河槽蓄水量,當(dāng)融冰開河時(shí),這部分槽蓄水急劇釋放出來,出現(xiàn)凌峰向下傳遞,沿程冰水越聚越多,冰峰節(jié)節(jié)增大.當(dāng)上游的冰水向下游傳播時(shí),遇上較窄河段或河道轉(zhuǎn)彎的地方卡冰形成冰壩,使上游水位增高.凌汛嚴(yán)重于否,取決于河道冰凌對(duì)水位影響的程度,通常只有在河道中出現(xiàn)嚴(yán)重的冰或冰壩后,才會(huì)引起水位驟漲,造成嚴(yán)重的凌洪.簡(jiǎn)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(guó)黃河在寧夏和在山東境內(nèi)的河段都有凌汛現(xiàn)象,東北的河流在滿足上述條件時(shí)也同樣會(huì)出現(xiàn)凌汛現(xiàn)象.
編輯本段危害
①冰塞形成的洪水危害.通常發(fā)生在封凍期,且多發(fā)生在急坡變緩和水庫(kù)的回水末端,持 續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),逐步抬高水位,對(duì)工程設(shè)施及人類有較大的危害.
②冰壩引起的洪水危害.通常發(fā)生在解凍期.常發(fā)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： 后,冰壩上游水位驟漲,堤防潰決,洪水泛濫成災(zāi).
③冰壓力引起的危害.冰壓力是冰直接作用于建筑物上的力,包括 由于流冰的沖擊而產(chǎn)生的動(dòng)壓力,由于大面積冰層受風(fēng)和水剪力的作用而傳遞到建筑物上的靜壓力及整個(gè)冰蓋層膨脹產(chǎn)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
——黃河凌汛
凌汛,是黃河常見的一種自然現(xiàn)象,由冰凌壅塞引起的暫時(shí)漲水.由于黃河所處緯度較高,下游河道,一般年份冬季結(jié)冰封河.春初解凍開河,冰水齊下,冰凌壅塞,水位上漲,形成凌汛洪水,此時(shí)期為黃河凌汛期.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(jié)冰較?。幌露魏拥婪夂釉?、開河晚,結(jié)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,形成凌汛洪水,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,冰凌固封,在水流動(dòng)力作用下,水鼓冰開,形成“武開河”.“武開河”時(shí),解凍來得很快,特別是氣溫猛升或水位暴漲,大塊冰凌洶涌而下,這樣就容易造成冰凌,有時(shí)大量冰凌在狹窄、彎曲、淺灘處阻塞,形成冰塞、冰壩,致使水位陡漲,由于冰凌、流冰插塞,過流面積減少,可形成冰壩,隨著水位的提高,將會(huì)出現(xiàn)水鼓冰裂、冰凌漫堤的情形,形成凌災(zāi),其危害程度常常超過洪災(zāi).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,不致形成大的凌汛洪水,開河也比較平穩(wěn)順利,這種情況一般稱為“文開河”.
①黃河沿至蘭州段凌汛
黃河沿至蘭州河段為黃河上游的首端,雖氣候嚴(yán)寒而漫長(zhǎng),但由于黃河穿行于青藏高原山脈之間,各河段河道比降相差懸殊,流速變化亦較大.因此,有的區(qū)間河段既有流凌又能封凍；有的區(qū)間河段僅能流凌不能封凍；還有的區(qū)間河段在自然條件下經(jīng)常發(fā)生封凍,但水庫(kù)修建后改變了熱力、水力條件,使水庫(kù)上游發(fā)生過幾次冰塞,水庫(kù)下游變封凍為不封凍.
黃河沿至瑪曲河段,長(zhǎng)911.6公里,初冰開始期,一般發(fā)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(zhǎng)的河段.如黃河沿站歷年平均封凍歷時(shí)為160天,最長(zhǎng)達(dá)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(shí)為105天,最長(zhǎng)為118天,最短為95天.
瑪曲至循化河段,長(zhǎng)726公里,由于水流的動(dòng)力作用大,只能流凌而不能封凍.初冰日期一段發(fā)生在11月下旬,終冰日期發(fā)生在2月下旬至3月上旬.
循化至蘭州河段,長(zhǎng)21l公里,初冰日期一般發(fā)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凌密度迅速增加,在蘭州以上有局部的卡凌封凍,蘭州斷面附近經(jīng)常封凍.20世紀(jì)60年代初,鹽鍋峽水庫(kù)建成蓄水至劉家峽水庫(kù)建成前,劉鹽河段曾出現(xiàn)過幾個(gè)年度的巨大冰塞災(zāi)害.在鹽鍋峽水庫(kù)以下蘭州河段已開始不封凍,但有稀疏流凌. 1968年劉家峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用后,由于它調(diào)節(jié)了熱量和水量,導(dǎo)致上游流入庫(kù)區(qū)的冰被融化,水庫(kù)冬季下泄的水溫高達(dá)3～5℃,蘭州河段已不再出現(xiàn)流凌和封凍.
②寧夏段凌汛
黃河寧夏段,自中衛(wèi)縣南長(zhǎng)灘入境至石嘴山麻黃溝出境,全長(zhǎng)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500～1 000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(kù)相繼運(yùn)用后,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.
寧夏河段一般年份凌洪災(zāi)害不大,特殊情況可使局部河段產(chǎn)生冰塞壅水造成凌洪災(zāi)害.
在位于青銅峽水庫(kù)壩上45公里處的中寧縣石空至棗園河段, 1967年冬至1968年春,發(fā)生連續(xù)3次冰塞壅水.冰塞體長(zhǎng)16公里,冰蓋厚0.4米,冰蓋下冰花最厚達(dá)l米多.冰塞最高壅水位,比暢流期5240立方米每秒的相應(yīng)水位還高1.3米,形成凌汛災(zāi)害.成災(zāi)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；二是封河后,上游來水猛漲,1967年12月6日,黃河上游劉家峽水庫(kù)導(dǎo)流洞閘門失靈,下泄流量比封河時(shí)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(yán)重的冰塞.三是青銅峽水庫(kù)蓄水位較高,阻礙流冰下泄, 該庫(kù)1967年12 月下旬至1968年1月中旬,蓄水位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(zāi)害.
③內(nèi)蒙古段凌汛
黃河內(nèi)蒙河段,地處黃河最北端,從寧夏的石嘴山市和內(nèi)蒙古伊克昭盟的拉僧廟入境,至伊克昭盟準(zhǔn)格爾旗馬柵的榆樹灣出境,干流全長(zhǎng)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(nèi)蒙古河段,區(qū)間的支流較少而且均為雨洪產(chǎn)流的時(shí)令河,冰期幾乎無水補(bǔ)給,因此,內(nèi)蒙古河段冰期來水絕大部分是蘭州以上的來水.
內(nèi)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(yuǎn),曖溫氣流難以到達(dá),常為蒙古高壓控制,大陸性氣候特征顯著,冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng),氣溫在零度以下的時(shí)間持續(xù)4—5個(gè)月,最低氣溫可達(dá)零下35℃,這段河流冰凍期4—5個(gè)月,大部分為穩(wěn)定封河段.由于河道流向自南向北,其上游甘寧夏段溫度高,內(nèi)蒙古段溫度低,故河道流凌段溯源而上,而解凍開河則由甘肅、寧夏段逐漸向下發(fā)展,在自然情況下,內(nèi)蒙古段包頭的流凌封凍時(shí)間,常比蘭州早20多天,而解凍開河時(shí)間卻晚一個(gè)多月.
冬季內(nèi)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(shì)的作用,流冰密集卡冰結(jié)壩,使河道水位猛裂抬升,極易造成串堤決口、淹沒成災(zāi).
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),內(nèi)蒙古段解凍開河期,歷史上年年均有程度不同的災(zāi)害發(fā)生,平均兩年就有一次.1968年黃河上游劉家峽水庫(kù)投入運(yùn)用后,冰期調(diào)節(jié)了河道的水量和熱量,使內(nèi)蒙古段的凌汛發(fā)生了明顯改變,災(zāi)害大為減輕.但是,凌汛復(fù)雜,影響因素多,在特殊情況下,仍有發(fā)生較大凌汛災(zāi)害的可能,黃河凌汛威脅并未徹底解除.因?yàn)樯嫌嗡畮?kù)離下游凌洪嚴(yán)重河段距離過遠(yuǎn),上游水庫(kù)的調(diào)節(jié)運(yùn)用,并不能從根本上解除內(nèi)蒙古河段的凌洪威脅,根據(jù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需水要求,不可能在解凍期完全斷流；而且水庫(kù)防凌庫(kù)容有限,也不可能較長(zhǎng)時(shí)間蓄水.因此,在現(xiàn)階段,施還需綜合運(yùn)用多種防凌措,才能減輕或免除凌洪災(zāi)害的發(fā)生.
④黃河下游凌汛
黃河,從河南省桃花峪到入?？诜Q為下游,全長(zhǎng)786公里,兩岸筑有大堤,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(jīng)常受寒潮侵襲,日平均氣溫上下河段相差3~4℃,并且是正負(fù)交替出現(xiàn),河道流量一般在每秒200~400立方米.由于河道、氣象、水文等自然條件作用,下游每年都有凌汛,經(jīng)常發(fā)生插凌、封河.新中國(guó)成立以來封河30多次,大多先由河口開始封河,而后逐段向上插封.一般年份封凍總長(zhǎng)約400公里左右,最短40公里,最長(zhǎng)703公里.開河則由上而下,冰水沿程積集,造成明顯凌峰,并易在淺灘、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,甚至造成凌災(zāi).
黃河下游凌汛在歷史上曾以決口頻繁、危害嚴(yán)重、難以防治而聞名.據(jù)歷史上不完全統(tǒng)計(jì),自1883年至1936年的54年中,就有21年凌汛期發(fā)生決口,平均五年二決口.即使在新中國(guó)成立初期,黃河下游山東河口地區(qū)仍發(fā)生過兩次凌汛決口.歷史上曾有“伏汛好搶,凌汛難防”、“凌汛決口,河官無罪”之說.新中國(guó)成立以后,黃河下游人民在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下,戰(zhàn)勝了多次嚴(yán)重凌汛,扭轉(zhuǎn)了歷史上五年兩決口的險(xiǎn)惡局面,連續(xù)取得了49年凌汛未決口的偉大成就.