2010年黑龍江上游冰壩成因剖析

王 勇，蔡文國，張 梅

(大興安嶺水文局，黑龍江加格達(dá)奇 165000)

2010年黑龍江上游冰壩成因剖析

王 勇，蔡文國，張 梅

(大興安嶺水文局，黑龍江加格達(dá)奇 165000)

黑龍江上游由于受其特殊的地理位置及氣候因素等影響，是冰壩形成的多發(fā)地段。根據(jù)2010年沿江水位站實(shí)測水文數(shù)據(jù)，從不同角度對冰壩的成因及發(fā)生過程進(jìn)行了剖析，對冰壩造成的災(zāi)害損失進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。通過剖析，闡明了冰壩凌汛工作中存在的問題及不足，并提出了合理化建議。

冰壩;成因分析;災(zāi)情;預(yù)報(bào)方案

1 概況

黑龍江石勒喀河長1 660 km，流域面積20.09萬km2，流經(jīng)俄羅斯境內(nèi)，西南東北流向，跨南北5個(gè)緯距590 km;南源額爾古納河長1 520 km，流域面積16.97萬km2，為中俄界河，河流近乎由南向北流，兩河在恩和哈達(dá)匯流后始稱黑龍江。黑龍江干流全長2 865 km，從兩河匯流處(恩和哈達(dá))至黑河市，全長894 km，為上游。大興安嶺地區(qū)所轄792 km江段是黑龍江緯度最高、氣溫最低、冰凍最厚、封凍時(shí)間最長、開江最晚的江段。而這段江段又穿行在外興安嶺和大興安嶺的深山峽谷之中，峽口、淺灘、分流、急彎和背陰河谷隨處可見。這種地理、氣候條件、干支流形勢和江道特性決定了黑龍江上游每年均為倒開江，一般性冰壩經(jīng)常發(fā)生，局部災(zāi)害性冰壩時(shí)有發(fā)生。2010年黑龍江上游又發(fā)生局部災(zāi)害性冰壩，冰壩類型為河床阻塞型。

2 2010年黑龍江上游開江情況

2.1 開江過程

2010年4月中旬由于氣溫持續(xù)偏低，冰蓋解體滯后。5月2日9時(shí)30分黑龍江源頭洛古河站斷面流冰開江，5月2日10時(shí)45分黑龍江漠河水位站冰脫節(jié)，自此黑龍江開江。由于下段河道氣溫尚低，冰厚與冰的強(qiáng)度較大，上游水力還不足以武開該河段，由此促成了多處冰壩和冰凌卡塞。受此影響5月2日20時(shí)北紅流冰開江，5月3日8時(shí)北紅水位279.10 m，斷面下游形成冰壩。截止到5月3日12時(shí)水位279.26 m，冰壩自然潰毀。5月4日3時(shí)48分興安鄉(xiāng)形成冰壩。5時(shí)低洼地帶上水，江水漫過護(hù)岸頂。6時(shí)水位256.29 m，江面冰不動(dòng)。7時(shí)水位256.39 m，江面冰仍然不動(dòng);5月4日14時(shí)水位256.15 m，流冰;5月5日8時(shí)水位255.94 m，流冰堆積，截至5月9日8時(shí)水位255.00 m，流冰堆積自然潰毀，興安江段開始流冰，黑龍江上游流冰貫通。大興安嶺地區(qū)黑龍江沿江各站截止到5月15日全部終冰，至此黑龍江段全境開通，為歷年終冰最晚的年份。

2.2 開江期各觀測站水位漲幅

從總水頭上看，漠河、歐浦站為5.0 m以下;開庫康、呼瑪、三卡站均未達(dá)到6.0 m，不成災(zāi)。冰情觀測哨依西肯、新街基總水頭4 m以下，其它各站均在7.0 m以上，尤其是興安達(dá)到了8.26 m，北紅達(dá)到了7.13以上(后無水尺觀測)，具體情況見表1。

表1 開江期沿江測站特征值統(tǒng)計(jì)表 m

黑龍江沿江各站水位進(jìn)入4月下旬后開始緩慢上漲。漠河站4月24日開始上漲，24 h最大漲幅為0.56 m，截至到開江水位總漲差達(dá)3.31 m，超出封江水位1.95 m。北紅站4月26日開始上漲，24 h最大漲幅為1.30 m，截至到開江水位總漲差達(dá)3.66 m。興安站4月20日開始上漲，24 h最大漲幅為2.35 m，截至到開江水位總漲差達(dá)4.47 m。開庫康站4月27日開始上漲，24 h最大漲幅為0.32 m，截至到開江水位總漲差達(dá)2.83 m。超出封江水位1.31 m。鷗浦站4月23日開始上漲，24 h最大漲幅為0.77 m，截至到開江水位總漲差達(dá)3.01 m。超出封江水位0.67 m。呼瑪站4月21日開始上漲，24 h最大漲幅為2.0 m，超出封江水位3.61 m。5月4日8：20斷面出現(xiàn)流冰堆積，水位達(dá)到97.95 m，距警戒水位僅0.05 m，截至到開江水位總漲差達(dá)4.11 m。三卡站4月22日開始上漲，24 h最大漲幅為2.23 m，截至到開江水位總漲差達(dá)4.6 m，超出封江水位4.47 m。

3 冰壩形成的地理位置及潰毀過程

從總水頭判斷，2010年凌汛期黑龍江沿線共發(fā)生2處較大冰壩，分別是北紅下游冰壩，興安下游冰壩。兩處總水頭都在7.0 m以上。

3.1 北紅觀測斷面下游冰壩

受漠河開江造成洪峰下傳的影響，4月27日北紅冰層浮起，5月2日20時(shí)水位上漲到275.79 m，開始流冰;5月3日7：30時(shí)水位迅速上漲到279.09 m，此時(shí)下游冰壩已形成。隨著上游來水的增多，以及區(qū)間融雪徑流的匯入，12：06時(shí)水位達(dá)279.26 m，冰壩自然潰毀。冰壩歷時(shí)4小時(shí)30分，由于其北紅村處于冰壩末端，根據(jù)水面線估計(jì)其總水頭在7.0 m以上。

3.2 興安下游冰壩

5月4日3：48分在興安村下游形成一處冰壩。自2時(shí)的255.02 m上漲到256.19 m，10時(shí)到256.52 m，11時(shí)水位達(dá)到256.47 m開始回落，14時(shí)冰壩潰壩，20時(shí)水位255.20 m，9級(jí)流冰。5日5時(shí)17分冰卡塞，8時(shí)水位255.94 m，15時(shí)35分水位256.69 m;6日8時(shí)水位256.64 m，7日8時(shí)水位256.48 m，8日 8時(shí)水位256.43 m，冰卡塞，16時(shí)水位256.38 m，10級(jí)流冰，16時(shí)27分水位256.77 m，冰卡塞;9日4時(shí)水位256.53 m，10級(jí)流冰，6時(shí)25分水位255.33 m，2級(jí)流冰，8時(shí)水位255.00 m，1級(jí)流冰。冰壩前后持續(xù)96 h左右，總水頭達(dá)8.34 m。

4 冰壩成因

4.1 地理?xiàng)l件、地形地貌

4.1.1 北紅江段

北紅村處江道較為順直，主槽寬約300 m，上游0.5 km為大草甸子島，下游3.0 km處有俄方伊斯托奇內(nèi)島，4.0 km處河道呈90°轉(zhuǎn)彎，較為狹窄且為淺灘，再往下4.0 km為上烏蘇里淺灘島，該處江水不深，每年在流冰期間極易形成冰凌卡塞。

4.1.2 興安江段

興安鄉(xiāng)下游2.0 km處有中國的古城島，古城島對岸為俄方城鎮(zhèn)阿爾巴濟(jì)諾。江道較為彎曲，主槽寬約500 m，興安鄉(xiāng)下游2.0 km河道呈Y字型，且位于江心的古城島前端淺灘較多，每年在流冰期間極易形成冰凌卡塞。

4.2 熱力條件

黑龍江沿線4月的上、中旬氣溫均較歷年偏低，漠河較歷年同期偏低5.13℃，呼瑪站的氣溫也一直維持在零下，旬平均氣溫接近歷年均值。4月下旬我區(qū)出現(xiàn)了集中回暖現(xiàn)象，此次集中回暖，最高溫度達(dá)11℃。主要表現(xiàn)在 ：漠河、呼瑪兩站4月20日日平均氣溫即為穩(wěn)定轉(zhuǎn)正;升溫幅度大，4月26日漠河站日平均氣溫達(dá)到了11℃，氣溫又降至零度，使開江速度明顯減緩。5月2日呼瑪站日平均氣溫達(dá)到了14.5℃，具體詳見圖1。

4.3 動(dòng)力條件

依據(jù)開江期各項(xiàng)指標(biāo)判斷此開江形勢屬于以熱力因素為主的年份，開江氣溫回升平穩(wěn)而緩慢。其動(dòng)力主要來源于上游來水和區(qū)間融雪徑流，由于臨開江前沒有大范圍的雨雪，沒能形成集中的雨雪徑流，使開江動(dòng)力減弱。冰量和水量向下游的輸送沒能創(chuàng)造有利條件。沿江支流發(fā)生倒開河。今年漠河縣境內(nèi)的黑龍江一級(jí)支流額木爾河也發(fā)生倒開河現(xiàn)象，無疑其區(qū)間支流來水，為此次冰凌形式的發(fā)展起到了一定作用。從開江的時(shí)程看開江日期均拖后，從冰凌卡塞程度上看，主要集中在北紅至開庫康江段，無論是開江日期，還是冰壩發(fā)生的位置，均反映了此段冰蓋強(qiáng)度較大。2010年度冰壩因臨界降雨較少，其劇烈程度不及1985年，影響范圍較小。

圖1 黑龍江漠河站2010年冰壩形成水位過程線圖

5 災(zāi)情統(tǒng)計(jì)

2010年凌汛期黑龍江沿江3縣8鄉(xiāng)鎮(zhèn)805人不同程度受災(zāi)。205人轉(zhuǎn)移，1 184 hm2農(nóng)作物不同程度受災(zāi)，6處堤防共計(jì)1.37 km受損，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)損失共計(jì)1 335萬元。

6 結(jié)語

1)水文站點(diǎn)少，滿足不了監(jiān)測需要。在我區(qū)792 km江段，長期水位站和臨時(shí)冰情觀測站共10處，其中冰情觀測哨5處。從2010年凌汛發(fā)生情況看，現(xiàn)有站點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了凌情監(jiān)測的需要。尤其一旦發(fā)生冰壩，其數(shù)據(jù)彌足珍貴。

2)冰凌災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)滯后，沿江冰情測驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重不足且落后，滿足不了防凌工作的需要，應(yīng)加強(qiáng)水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擴(kuò)大覆蓋范圍，同時(shí)加快應(yīng)急機(jī)動(dòng)監(jiān)測能力建設(shè)，全面提高水文監(jiān)測能力，爭取防凌工作的主動(dòng)權(quán)。

3)預(yù)報(bào)方案需要進(jìn)一步完善。現(xiàn)有預(yù)報(bào)方案雖然有了一定進(jìn)步，但尚缺少流量、流速等資料，也缺少熱輻射等資料。對流域內(nèi)的積雪分布掌握不清，不僅影響冰凌預(yù)測，也影響春季水情預(yù)測。因此應(yīng)組織專業(yè)人員，做好這項(xiàng)工作，推進(jìn)冰凌過程式模擬預(yù)報(bào)。

4)大力宣傳，廣泛動(dòng)員。充分利用各種形式，大力宣傳防汛相關(guān)法律法規(guī)和安全知識(shí)，共同營造防汛救災(zāi)良好輿論氛圍，廣泛動(dòng)員全社會(huì)更加關(guān)注、理解、支持、參與防汛抗旱，確保安全防洪、有效抗凌。

［1］大興安嶺地區(qū)水利勘測設(shè)計(jì)隊(duì).1985年黑龍江上游冰壩調(diào)查報(bào)告［R］.加格達(dá)奇：大興安嶺地區(qū)水利勘測設(shè)計(jì)隊(duì)，1985.

［2］徐海強(qiáng)，周玉.黑龍江上游冰凌災(zāi)害成因及防凌措施［J］.黑龍江水專學(xué)報(bào)，2000，27(3)：86-88.

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1007-7596(2011)04-0263-02

2011-04-02

王勇(1965-)，男，黑龍江泰康人，工程師;蔡文國(1985-)，男，黑龍江鶴崗人，助理工程師;張梅(1987-)，女，陜西安康人，助理工程師。