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防灾减灾宣传周知识速递:什么是凌汛?

发布日期:2019-05-12 239人已看过 我要评论

核心提示:防灾减灾守护生命十条法则

  凌汛,俗称冰排,是冰凌对水流产生阻力而引起的江河水位明显上涨的水文现象。
  
  冰凌有时可以聚集成冰塞或冰坝,造成水位大幅度抬高,最终漫滩或决堤,称为凌洪。
  
  在冬季的封河期和春季的开河期都有可能发生凌汛。我国北方的黄河、黑龙江、松花江,易发生凌汛。
  
  天气逐渐转暖,黄河即将进入开河期。“伏汛易抢,凌汛难防”是一句河防民谚,意思是说伏汛险情抢护起来较为容易,凌汛险情则抢护难度较大。只有早做准备,提高警惕,才能化险为夷。
  
  凌汛的成因
  
  产生凌汛的自然条件取决于河流所处的地理位置及河道形态。在高寒地区,河流从低纬度流向高纬度并且河道形态呈上宽下窄,河道弯曲回环的地方,出现严重凌汛的几率较大。这是因为河流封冻时间下段早于上段,解冻时间上段早于下段,而且冰盖厚度下段厚上段薄。当河道下段出现冰凌以后,阻拦了一部分上游来水,增加了河槽蓄水量,当融冰开河时,这部分槽蓄水急剧释放出来,出现凌峰向下传递,沿程冰水越聚越多,冰峰节节增大。当上游的冰水向下游流动时,遇上较窄河段或河道转弯的地方,卡冰形成冰坝,使上游水位增高。
  
  凌汛严重与否,取决于河道冰凌对水位影响的程度,通常只有在河道中出现严重的冰塞或冰坝后,才会引起水位骤涨,造成严重的凌洪。简而言之,两种河流易出现凌汛,一是有冰期的河流,二是从较低纬度流向较高纬度的河段,且较明显的南北流向。我国黄河在宁夏和在山东境内的河段都有凌汛现象,东北的河流在满足上述条件时也会出现凌汛。
  
  凌汛的产生与河流所处的地理位置有密切关系。一般来说,河流所处的纬度越高,出现严重凌汛的几率越大。据统计,位于北纬50度以北俄罗斯境内的河流,凡流域面积大于10万平方千米的,出现严重凌汛的几率均不低于80%。黑龙江上游洛古水文站和松花江依兰水文站的纬度分别为北纬53度27分和北纬46度18分。资料显示,前者发生严重凌汛的几率为67%,后者约为50%。
  
  河流自低纬度流向高纬度是凌汛产生的重要因素,例如黄河上游的宁夏、内蒙古河段和下游河段,均为自低纬度流向高纬度,上下游纬度差分别为4度37分和3度。再如黑龙江支流额尔古纳河,从河源到与黑龙江汇流的河口,河道大致呈南北流向,纬度差7度左右,解冻开河先支后干。在一些中纬度地区,强寒潮过程对凌汛也有很大影响。河流解冻前夕一次较大降雨也会加速融冰,造成槽蓄水量的急剧增加,形成凌峰。
  
  河道形态对凌汛也有较大影响。河道窄弯、河心滩多、河床纵比降缓、弯曲半径大的河段,极易卡冰,抬高水位。河道中流冰量的大小也是形成凌汛的主要因素。据统计,冰期流冰量较小的河流,很少发生凌汛。流冰量的变化主要表现在槽蓄水增量的大小。槽蓄水增量是产生凌峰的重要因素,一旦气温条件适宜,则极易产生凌峰,造成灾害。
  
  凌汛的主要特征
  
  凌峰沿程增大
  
  冬季河道封冻,拦蓄了一部分上游来水,增加了河槽的蓄水量,当上游先于下游解冻开河时,被拦蓄的水急剧释放出来,产生凌峰,向下传递,又迫使沿程封冻段解冻,使冰水汇集,凌峰沿程增大。
  
  水位高
  
  由于冰凌对水流的阻力作用及水内冰和冰盖占去了部分过水面积,在同流量下,水位比无冰期高。
  
  如黄河下游利津水文站,1955年伏汛期洪峰流量为每秒5760立方米,相应水位12.00米,而同年凌汛洪峰流量仅为每秒1960立方米,其水位达15.31米。冰塞、冰坝可使局部河段严重壅冰。
  
  封冻后流速减小
  
  过水断面湿周增大、水力半径减小以及冰盖底面糙率的作用,增加了水流的阻力,与无冰期相比,同水位下断面最大流速值明显减小,且位置下移到水流的中央附近,冰盖底面愈粗糙,下移深度愈大。等流速线在过水断面中形成闭合曲线。
  
  槽蓄水量变幅大
  
  槽蓄水量的变化可分为三个阶段,一是形成阶段,封冻开始到稳定封冻,槽蓄水量逐渐增加。二是稳定阶段,稳封期冰盖下水流处于相对稳定状态,槽蓄量变化不大。三是释放阶段,解冻期冰盖融化,槽蓄量释放并逐渐减少。槽蓄水量与凌洪的关系主要表现在解冻开河期,槽蓄水量迅速释放,形成凌洪。
  
  凌汛的防治措施
  
  世界各国在高寒地区的河流都有冰凌危害,但冰凌危害有不同的种类,需要采取不同的防治措施:
  
  1.冰凌冻结江河、湖泊、港口,影响航运交通,可采用破冰船破冰,或在港岸和船闸附近采用空气筛等防冻措施。
  
  2.冰凌冻结水力发电厂的引水渠或阻塞拦污栅,影响发电时,可设法抬高渠道中水位,促使形成冰盖。
  
  3.冰凌冻结各种泄水建筑物的闸门,影响启闭运用,一般采用加热或其他防冻措施。
  
  4.冰凌撞击建筑物,如桥墩、闸墩、整治河道的丁坝等,多采用局部加固或破碎大块流冰等措施。
  
  5.冰盖膨胀时,会产生很大的膨胀力,增加建筑物的荷载,应在设计建筑物时考虑,也可在建筑物临水面设置表底水流交换器防冻,或采取安放圆浮筒减少冰压力传递等措施。
  
  水流也是形成冰凌危害的关键。如果控制水量,不使凌峰形成,可以避免冰坝的产生。即使发生堵塞,由于来水量有所控制,可限制洪水位的升高,防止危害。
  
  1960年三门峡水库和1968年刘家峡水库建成运用后,黄河上、下游的防凌措施便由破冰为主发展到以调节水量为主、破冰为辅的阶段。
  
  调节凌汛期河道水量的主要措施有:水库调节,利用两岸涵闸分水,分洪区滞蓄,展宽堤距等。随着江河的梯级开发,有足够大的水库库容,逐段拦蓄冰水,调节河道水流、温度,可以从根本上解决冰凌危害。
  
  (综合整理)
  
  凌汛危害
  
  凌汛成因的复杂性和表现的特殊性决定了凌汛的危害性。河道封冻后,阻拦了部分上游来水,使河槽的蓄水量不断增加,水位上涨,解冻开河时,部分被拦蓄的水急剧释放出来,向下游推移,沿途冰水增多,形成凌峰。凌峰自上而下传播时,往往是一个递增的过程,相同流量的水位比无冰期高。凌汛洪水虽不如主汛期洪水量大,但在水流的动力作用下,对河道、堤防工程具有极大的破坏性。
  
  冰塞形成的洪水危害
  
  通常发生在封冻期,且多发生在急坡变缓和水库的回水末端,持续时间较长,逐步抬高水位,对工程设施及人类有较大的危害。
  
  冰坝引起的洪水危害
  
  通常发生在解冻期。常发生在流向由南向北的纬度差较大的河段,形成速度快。冰坝形成后,冰坝上游水位骤涨,堤防溃决,洪水泛滥成灾。
  
  冰压力引起的危害
  
  冰压力是冰直接作用于建筑物上的力,包括由于流冰的冲击而产生的动压力,由于大面积冰层受风的作用而传递到建筑物上的静压力及整个冰盖层膨胀产生的静压力。