伊敏河開河方式分析

王文華，邢子豐，劉建榮

（1.呼倫貝爾市水文勘測局，內蒙古 海拉爾 021000；2.呼倫貝爾市水利局，內蒙古 海拉爾 021008）

1 流域概況

1.1 自然地理

伊敏河位于內蒙古自治區呼倫貝爾市西南部，是海拉爾河左側的一級支流。它發源于大興安嶺蘑菇山北麓，河長389.5 km，流域面積22 725 km2。河谷呈U型，河寬20～50 m，谷寬1～4 km。平均比降0.213%，為凌汛融雪徑流的主產流區。紅花爾基以下，河流進入丘陵和草原，河谷逐漸開闊，河寬50～80 m，谷寬5～10 km，平均比降0.086%。由于河道比降逐漸平緩，水流的下切力變弱，旁蝕力加強，河道迂回彎曲，彎曲系數達3.0。流域內支流多分布于右岸，自上而下較大支流有維納河、葦子坑河、錫尼河等。左岸的中上游河段沒有支流匯入，只在下游巴彥托海鎮南10 km處有輝河匯入。輝河是伊敏河的最大支流，河長437 km，流域面積11 506 km2，比降0.051%。流域內多為沙丘和沼澤洼地，滯緩徑流，水蝕不發育，除上游和下游段有較明顯河床外，中游河段并無明顯河床，多為沼澤濕地，雜草叢生，盛產蘆葦。由于地形及輝河濕地調節的原因，春季開河期間匯入流量較小。

1.2 氣候特征

伊敏河流域屬于溫帶大陸性氣候，由于緯度偏高加之大興安嶺山脈的阻擋，來自太平洋東南季風很難深入到該流域，同時也使來自西伯利亞的寒流受到阻擋，因而形成冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春季干燥風大，秋季氣溫驟降，霜凍早。根據海拉爾氣象站資料：多年平均氣溫-1.6℃，歷年最高氣溫36.7℃，歷年最低氣溫-48.5℃。多年平均降水量351.6 mm，多年平均蒸發量1 083.0 mm，多年平均風速3.2 m/s，常年盛行南風。多年平均無霜期為88 d，初霜最早日期8月27日，終霜最晚為5月27日。歷年最大凍土深2.42 m。

2 春季徑流的特點

由于特殊的地理位置和氣候條件，春季洪水是大興安嶺北部河流年水情中固有的特征，由冬季積雪迅速融化形成。

伊敏河春季進入4月份隨氣溫的轉正回升，流域內積雪開始融化匯入河槽。開始時以冰上水的形式出現，這一時期如遇到降溫天氣，則出現層冰層水的現象。隨著氣溫的繼續回升，河槽水量不斷增加，在氣溫及冰上水和底水的作用下，主流冰蓋上下貫通，將整塊冰體分割。當冰上水達到一定水深，一般紅花爾基站流量達到200 m3/s、海拉爾站達到300 m3/s以上時，在水流動能的拉力和浮力的抬升作用下，使伏在河底的底冰浮起，隨河水下泄，造成武開河形勢。如果沒有一定的流量和高水位，底冰不會浮起，將隨氣溫的回升繼續融化。而隨著上游積雪的逐漸融化，補給將維持一定量而不再有更多的增加，槽蓄水量也不會有較大的變化。隨著時間的推移和水量的下泄，沒有一定的水流作用，底冰不會迅速而集中的浮起。如果此次流量峰值過后，水位下降，底冰不能浮起，就只能緩慢消融，冰厚較大時，會推遲開河日期，而出現文開河形勢。這一現象所造成開河形勢與其它地區有所不同。

伊敏河由于河槽下切深度淺，加之氣候寒冷，凍土層較深，封凍期徑流主要來自深層土壤水及河網退水。因此，冬季實際徑流量很小，易出現連底凍而產生河道斷流現象，也是這一地區中小河流的特點。

伊敏河春季多年平均徑流量占年徑流量的28.0%，個別年份甚至達到80%，開河時為自上游到下游的形式出現，一般4月中旬開河，容易形成冰塞或冰壩。洪水特點為峰高量大，多為全年最大流量。伊敏河出現武開河時，流冰塊大而堅硬，寬度可占河寬的5/10～8/10，冰塊長達數10 m至100 m以上，冰厚達1.0 m左右，最大冰速2.27 m/s。當冰塊流至淺灘、卡口、急彎、橋梁、狹窄等處堆積起來易形成冰壩，嚴重威脅兩岸生命和財產安全。

3 影響開河方式的主要因素

所有春季徑流形成的因素，可以分為兩類：相對穩定的自然地理因素和可變的水文氣象因素。屬于第一類的有：流域的面積、結構、水文地質條件、地形以及河網密度和分布、地面和河床坡降、土壤和植物覆蓋、流域的湖泊率和沼澤率。屬于第二類的有：積雪、蓄水量、降水（數量和強度）、決定融雪強度和蒸發的熱交換、流域的吸水率。此外，人類活動改變了徑流形成條件，也給予徑流一定的影響。這些可變因素，最終決定徑流和其它洪水要素的變化。

3.1 自然地理因素的影響

每一個徑流過程的性質都取決于流域的自然地理條件。伊敏河屬大興安嶺北麓山地流向呼倫貝爾高平原的河流，紅花爾基以上，山勢陡峭，河道比降較大，植被為原始次生林，雪量損失較小。如氣溫轉正，回升梯度較大，會以坡面徑流的方式匯入河網，在雪儲量較大的情況下，會匯集產生短歷時或瞬時較大流量。中下游地勢平緩，河谷寬闊，多沼澤濕地與牛軛湖，為草原植被。正常年份2，3月份氣溫平穩回升，雪貯量損失較大。另一方面草原性地區，地勢平緩，閉流區較多，融化的雪水主要通過地下徑流的方式補給河流，匯流時間長，相對上游來水產生滯后現象。因此主產流區位于上游山區，下游雪量對開河水文情勢影響不大。

3.2 水文氣象因素的影響

3.2.1 蓄水量

伊敏河屬于封凍河流,一般在11月上旬封河，封河水位較低，槽蓄水量一般不大，封河日流量為0.76～53.6 m3/s。退水歷時較長，地下水補給量小，再加冬季寒冷氣溫低，隨著氣溫的下降，冰層逐漸增厚。根據流域內1957～2009年各站冰情資料統計，多年平均最大冰厚1.10～1.35 m，歷年最大冰厚1.15～2.1 m，平均封凍天數157～166 d。整個封凍期流量可降至1.0 m3/s，甚至出現連底凍而斷流現象，多發生在12月下旬至開河前3月底以至4月上旬。因此，封河流量的大小，反映了河槽的底水儲量與冰厚大小，是春季開河的重要水源。冰下過水能力的大小，不是影響開河形勢的主要原因。

3.2.2 封凍期降雪量

經分析：去冬今春若累積降雪量在60 mm以上且4月上旬氣溫偏冷而中旬偏暖回升梯度大的情況下，在太陽輻射熱量作用下，積雪迅速融化，加上槽蓄水量一致涌下，則有可能出現中水以上的開河流量，也才具備有可能出現武開河形勢的條件。若上旬偏暖氣溫回升迅速，中旬偏冷，將延長開河歷時，消減可能出現的最大流量峰值，對開河形勢有利。3月平均氣溫偏高，使流域內積雪一部分提前融化蒸發，減小上游來水量，降低流量峰值，對開河形勢有利。

3.2.3 氣溫

氣溫是能夠反映熱力因素最直接的參數，它的變化可以反映出流域下墊面上水體的受熱情況，主要是冰層和積雪受熱情況。伊敏河流域是典型的在（氣溫）太陽輻射熱作用下，從四月上旬開始隨氣溫逐漸回升，上游積雪融化產生一定量的來水，轉化為動力因素。因此，就開河趨勢來說，除受冰雪貯量的影響外，要看氣溫轉正情況及氣溫回升的梯度。經多年實地冰雪考察，隨4月10日左右氣溫回升，中下游地區積雪基本都已融化，一部分蒸發損耗掉，另一部分儲存地表土壤及低洼地帶。因該地區地勢平坦，隨著氣溫的持續回升，這部分水量也不會迅速匯入河槽，因此，對出現較大洪峰不會產生大的影響。而紅花爾基以上，由于森林茂盛，一般會有一定量的積雪存在，這部分積雪是在相應的一定溫度下一定量的積雪，是可能產生較大洪峰的上游來水的主要來源。

總之，冰雪儲量及氣溫是形成武開河的必要條件，冰雪儲量是具備能量蓄積的基礎，氣溫的變化，決定冰雪量這種能量積蓄釋放的過程，從而改變著開河形式的性質。

4 紅花爾基水利樞紐對開河方式的影響

紅花爾基水利樞紐工程位于內蒙古呼倫貝爾市鄂溫克旗紅花爾基鎮東北2.0 km。該工程是伊敏河上唯一的控制性樞紐工程，總庫容3.222 9億m3，為大（2）型Ⅱ等工程。是一座以供水、防洪為主，兼顧防凌、灌溉、發電等綜合利用的大型水利工程。壩址以上控制面積5 364 km2，占伊敏河流域面積的23.8%。調節庫容14 775萬m3，防洪庫容5 305萬m3，調洪庫容14 994萬m3。2007年5月開工建設，2009年10月主體工程完工并落閘蓄水。

根據《內蒙古自治區呼倫貝爾市紅花爾基水利樞紐工程初步設計報告》，防凌調度運行方式為：在凌汛運行時滿足供水要求的條件下，預測封河前加大泄量在小于或等于30 m3/s，使下游在小于或等于30 m3/s流量下形成穩定冰蓋，穩定封河后盡量保持下放流量在小于或等于10 m3/s范圍，保持冰下的水流暢通；在開河期間水庫至下游完全開河仍維持小于或等于10 m3/s的下泄流量，避免武開河絕大部分年份，當下游形成冰塞時，水庫還可減小下泄量，當庫水位超過汛限水位按防洪調度，避免發生凌汛災害。

伊敏河流域多年平均徑流量11.3億m3，產流系數13.25萬m3/（km·a）；紅花爾基以上多年平均徑流量7.14億 m3，產流系數 5.02 萬 m3/（km2·a）。紅花爾基站以上多年平均徑流量占全流域的63.2%，產流系數是流域的2.6倍，4，5月徑流量占全流域的61.7%紅花爾基以上是伊敏河的主產流區。在1960—2009年實測資料中，海拉爾站出現300 m3/s以上流量20次，與之相應的紅花爾基站出現200 m3/s以上流量15次，其余5次紅花爾基站流量也在100 m3/s以上。所以，紅花爾基斷面出現流量的大小與下游的開河形勢關系密切。紅花爾基、伊敏牧場、海拉爾站多年平均封河日流量為8.1，10.2，16.9 m3/s，封河期間紅花爾基水利樞紐加大流量，使多數年份天然條件下的水位有所增加，但保持一定的過水能力，也避免了連底凍造成的沿流水產生的冰厚增加，開河期間小于或等于10 m3/s的下泄流量，才是控制開河形勢的關鍵。

5 結語

位于伊敏河上游的紅花爾基水利樞紐工程，控制了本流域主要的融雪徑流形成區，它的攔蓄作用無疑會改變下游徑流的時空分布，從而改變了下游開河期間的水流條件，也就使伊敏河的開河形勢發生了改變?？傮w來說，在氣象條件相同的情況下，可以極大地降低了出現武開河的概率，對開河形勢是非常有利的。因此，紅花爾基水利樞紐制定科學合理的水庫調度運行方案，對伊敏河形成有利的開河形勢有著重要的影響。

[1]蘇聯水文氣象委員會水文氣象科學研究中心；張瑞芳，等譯.水文預報指南[M].北京：中國水利水電出版社，1997：14-15.

[2]呼倫貝爾盟水文勘測大隊.呼倫貝爾盟水文志[M].海拉爾：內蒙古文化出版社，1992：30-31，83-84.