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防災減災宣傳周知識速遞:什么是凌汛?

皇室战争石头流 www.zcwci.icu 發布日期:2019-05-12 232人已看過 我要評論

核心提示:防災減災守護生命十條法則

  凌汛,俗稱冰排,是冰凌對水流產生阻力而引起的江河水位明顯上漲的水文現象。
  
  冰凌有時可以聚集成冰塞或冰壩,造成水位大幅度抬高,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生凌汛。我國北方的黃河、黑龍江、松花江,易發生凌汛。
  
  天氣逐漸轉暖,黃河即將進入開河期。“伏汛易搶,凌汛難防”是一句河防民諺,意思是說伏汛險情搶護起來較為容易,凌汛險情則搶護難度較大。只有早做準備,提高警惕,才能化險為夷。
  
  凌汛的成因
  
  產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。在高寒地區,河流從低緯度流向高緯度并且河道形態呈上寬下窄,河道彎曲回環的地方,出現嚴重凌汛的幾率較大。這是因為河流封凍時間下段早于上段,解凍時間上段早于下段,而且冰蓋厚度下段厚上段薄。當河道下段出現冰凌以后,阻攔了一部分上游來水,增加了河槽蓄水量,當融冰開河時,這部分槽蓄水急劇釋放出來,出現凌峰向下傳遞,沿程冰水越聚越多,冰峰節節增大。當上游的冰水向下游流動時,遇上較窄河段或河道轉彎的地方,卡冰形成冰壩,使上游水位增高。
  
  凌汛嚴重與否,取決于河道冰凌對水位影響的程度,通常只有在河道中出現嚴重的冰塞或冰壩后,才會引起水位驟漲,造成嚴重的凌洪。簡而言之,兩種河流易出現凌汛,一是有冰期的河流,二是從較低緯度流向較高緯度的河段,且較明顯的南北流向。我國黃河在寧夏和在山東境內的河段都有凌汛現象,東北的河流在滿足上述條件時也會出現凌汛。
  
  凌汛的產生與河流所處的地理位置有密切關系。一般來說,河流所處的緯度越高,出現嚴重凌汛的幾率越大。據統計,位于北緯50度以北俄羅斯境內的河流,凡流域面積大于10萬平方千米的,出現嚴重凌汛的幾率均不低于80%。黑龍江上游洛古水文站和松花江依蘭水文站的緯度分別為北緯53度27分和北緯46度18分。資料顯示,前者發生嚴重凌汛的幾率為67%,后者約為50%。
  
  河流自低緯度流向高緯度是凌汛產生的重要因素,例如黃河上游的寧夏、內蒙古河段和下游河段,均為自低緯度流向高緯度,上下游緯度差分別為4度37分和3度。再如黑龍江支流額爾古納河,從河源到與黑龍江匯流的河口,河道大致呈南北流向,緯度差7度左右,解凍開河先支后干。在一些中緯度地區,強寒潮過程對凌汛也有很大影響。河流解凍前夕一次較大降雨也會加速融冰,造成槽蓄水量的急劇增加,形成凌峰。
  
  河道形態對凌汛也有較大影響。河道窄彎、河心灘多、河床縱比降緩、彎曲半徑大的河段,極易卡冰,抬高水位。河道中流冰量的大小也是形成凌汛的主要因素。據統計,冰期流冰量較小的河流,很少發生凌汛。流冰量的變化主要表現在槽蓄水增量的大小。槽蓄水增量是產生凌峰的重要因素,一旦氣溫條件適宜,則極易產生凌峰,造成災害。
  
  凌汛的主要特征
  
  凌峰沿程增大
  
  冬季河道封凍,攔蓄了一部分上游來水,增加了河槽的蓄水量,當上游先于下游解凍開河時,被攔蓄的水急劇釋放出來,產生凌峰,向下傳遞,又迫使沿程封凍段解凍,使冰水匯集,凌峰沿程增大。
  
  水位高
  
  由于冰凌對水流的阻力作用及水內冰和冰蓋占去了部分過水面積,在同流量下,水位比無冰期高。
  
  如黃河下游利津水文站,1955年伏汛期洪峰流量為每秒5760立方米,相應水位12.00米,而同年凌汛洪峰流量僅為每秒1960立方米,其水位達15.31米。冰塞、冰壩可使局部河段嚴重壅冰。
  
  封凍后流速減小
  
  過水斷面濕周增大、水力半徑減小以及冰蓋底面糙率的作用,增加了水流的阻力,與無冰期相比,同水位下斷面最大流速值明顯減小,且位置下移到水流的中央附近,冰蓋底面愈粗糙,下移深度愈大。等流速線在過水斷面中形成閉合曲線。
  
  槽蓄水量變幅大
  
  槽蓄水量的變化可分為三個階段,一是形成階段,封凍開始到穩定封凍,槽蓄水量逐漸增加。二是穩定階段,穩封期冰蓋下水流處于相對穩定狀態,槽蓄量變化不大。三是釋放階段,解凍期冰蓋融化,槽蓄量釋放并逐漸減少。槽蓄水量與凌洪的關系主要表現在解凍開河期,槽蓄水量迅速釋放,形成凌洪。
  
  凌汛的防治措施
  
  世界各國在高寒地區的河流都有冰凌危害,但冰凌危害有不同的種類,需要采取不同的防治措施:
  
  1.冰凌凍結江河、湖泊、港口,影響航運交通,可采用破冰船破冰,或在港岸和船閘附近采用空氣篩等防凍措施。
  
  2.冰凌凍結水力發電廠的引水渠或阻塞攔污柵,影響發電時,可設法抬高渠道中水位,促使形成冰蓋。
  
  3.冰凌凍結各種泄水建筑物的閘門,影響啟閉運用,一般采用加熱或其他防凍措施。
  
  4.冰凌撞擊建筑物,如橋墩、閘墩、整治河道的丁壩等,多采用局部加固或破碎大塊流冰等措施。
  
  5.冰蓋膨脹時,會產生很大的膨脹力,增加建筑物的荷載,應在設計建筑物時考慮,也可在建筑物臨水面設置表底水流交換器防凍,或采取安放圓浮筒減少冰壓力傳遞等措施。
  
  水流也是形成冰凌危害的關鍵。如果控制水量,不使凌峰形成,可以避免冰壩的產生。即使發生堵塞,由于來水量有所控制,可限制洪水位的升高,防止危害。
  
  1960年三門峽水庫和1968年劉家峽水庫建成運用后,黃河上、下游的防凌措施便由破冰為主發展到以調節水量為主、破冰為輔的階段。
  
  調節凌汛期河道水量的主要措施有:水庫調節,利用兩岸涵閘分水,分洪區滯蓄,展寬堤距等。隨著江河的梯級開發,有足夠大的水庫庫容,逐段攔蓄冰水,調節河道水流、溫度,可以從根本上解決冰凌危害。
  
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  凌汛危害
  
  凌汛成因的復雜性和表現的特殊性決定了凌汛的危害性。河道封凍后,阻攔了部分上游來水,使河槽的蓄水量不斷增加,水位上漲,解凍開河時,部分被攔蓄的水急劇釋放出來,向下游推移,沿途冰水增多,形成凌峰。凌峰自上而下傳播時,往往是一個遞增的過程,相同流量的水位比無冰期高。凌汛洪水雖不如主汛期洪水量大,但在水流的動力作用下,對河道、堤防工程具有極大的破壞性。
  
  冰塞形成的洪水危害
  
  通常發生在封凍期,且多發生在急坡變緩和水庫的回水末端,持續時間較長,逐步抬高水位,對工程設施及人類有較大的危害。
  
  冰壩引起的洪水危害
  
  通常發生在解凍期。常發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。
  
  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生的動壓力,由于大面積冰層受風的作用而傳遞到建筑物上的靜壓力及整個冰蓋層膨脹產生的靜壓力。