春季河道武開河與文開河的判別準則初探

茅澤育,高 亮,馬 壯,趙雪峰

(清華大學水利水電工程系,北京 100084)

春季河道開河對河流防凌防汛工作至關重要,不同的開河方式對是否形成冰壩影響較大[1-2]。開河受許多因素影響,其中主要包括氣溫條件、水力條件以及河道地貌特征等。根據各種因素所起作用的不同,開河方式分文開河、武開河、半文半武開河等3種。文開河(也稱熱力開河)一般是在流量變化較小的條件下發生。隨著太陽輻射的增加,氣溫及水溫回升,冰蓋吸收熱量,強度降低,最終就地消融。因此,文開河是良性開河,通常不會造成危害。

相反,武開河是由水力作用導致開河。在氣候仍維持寒冷的條件下,由于河道水力要素(流量或水位)劇烈變化出現冰蓋斷裂,最終導致武開河,此時熱力作用促使冰蓋厚度和強度減小的幅度很小。破裂后形成的冰塊往往尺寸較大、強度較高,在向下游輸移過程中容易卡堵堆積,形成大型且持久的冰壩,造成嚴重冰害。半文半武開河介于文開河與武開河之間。由于武開河和半文半武開河都發生冰蓋機械破裂及輸移,一般將二者統稱為機械開河。

一般而言,河道武開河可分為4個階段:①初始開河(河段上冰蓋出現斷裂且發生初始運動);②冰塊輸運;③冰壩形成及演變;④冰壩體釋放(潰決)及冰清。準確預測開河方式可為冰害防治提供應急時間,對于預報和防治開河期冰凌洪災具有重要意義。筆者根據冰蓋斷裂及運動機理,探索性地提出了河道文開河與武開河的判別準則。……