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凌汛

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。凌汛主要是由于受气温、水温、流量与河道形态等几方面因素的综合影响而形成的。凌汛可能引起冰塞、冰坝等现象使得河流水位骤涨,最终让堤防溃决,洪水泛滥成灾。

目录

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1 简介
2 产生原因
3 影响因素
4 主要危害
  1. 4.1 冰塞形成的洪水危害
  2. 4.2 冰坝引起的洪水危害
  3. 4.3 冰压力引起的危害
5 防凌措施
  1. 5.1 黄河防凌   

凌汛 - 简介

黄河凌汛

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。通俗地说,就是水表有冰层,且破裂成块状,冰下有水流,带动冰块向下游运动,当河堤狭窄时冰层不断堆积,造成对堤坝的压力过大,即为凌汛。

凌汛主要是由于受气温、水温、流量与河道形态等几方面因素的综合影响而形成的。中国北方的大河,如黄河、黑龙江、松花江,容易发生凌汛。 在冬季的封河期和春季的开河期都有可能发生凌汛。

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。

凌汛 - 产生原因

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机遇较多。这是因为河流封冻时下段早于上段,解冻时上段早于下段。而且冰盖厚度下厚上薄。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传播时,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。凌汛严重于否,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或冰坝后,才会引起水位骤涨,造成严重的凌洪。简言之产生凌汛的自然条件有两个:

1、有冰期的河流。

2、从较低纬度流向较高纬度的河段,且较明显的南北流向。

凌汛 - 影响因素

黄河凌汛

气温变化的规律是低纬度河道冷的晚,回暖早,零下气温持续的时间短;高纬度河道冷的早,回暖晚,零下气温持续的时间长。相应的冰情变化规律也就是低纬度河道封冻晚,解冻早,封冻历时短,冰薄;高纬度河道封冻早,解冻晚,封冻历时长,冰厚。

如某一河段因气温升高或流量增大而开河时,融冰水加河槽蓄水挟带大量冰块急剧下泄,而下河段可能因气温差异尚未解冻,在上游来水的动力作用下,水鼓河开,形成冰坝阻塞河道,致使水位陡涨,造成严重的凌汛灾害。

水的流量大小和流速快慢对封冻、解冻与输冰能力都有直接影响,流量对冰情的影响既具有热力作用也有水力作用,如水温相同流量越大,水体热量也大,在河槽稳定的条件下流量大则流速也大,搬运冰块的能力也越大。

河道形态,对于冰情、凌汛的变化影响也很大,如弯曲型河段,常常是卡冰壅水的重点地方;宽、浅、乱河段,其河床宽浅,河形散乱,流速较小,冰块也易搁浅堵塞河道。

凌汛 - 主要危害

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和水剪力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。1929年2月在山东省利津县因冰坝堵塞河道,造成大堤决口,淹没了利津、沾化两县60余村。

凌汛 - 防凌措施

黄河凌汛形成的冰坝

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,影响发电出力,可设法抬高渠道中水位,促使形成冰盖,防止水内冰产生;

③冰凌冻结各种泄水建筑物的闸门,影响启闭运用,一般采用加热或其它防冻措施;

④冰凌撞击建筑物,如桥墩、闸墩、整治河道的堤坝等,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,或按放圆浮筒减少冰压力的传递等措施;

黄河防凌

1949年以后,在中国黄河防凌的实践中,积累了一定的经验,随着对凌汛成因的进一步认识,防凌措施也相应地有所改进。

①初期认为凌汛是由于冰凌的存在而发生的,冰凌是产生凌汛的主导因素,因而以破冰的方法来防治。采取过的措施有打冰、撒土、破冰船、炸药爆破、炮弹轰冰、飞机投弹炸冰等。并且总结了破冰的经验:即首先注意掌握冰情预报,选择破冰时机,以在快开河时破冰最为有效。当河道长,冰量大时,还要 选择可能形成冰坝的重要河段,如浅滩、急弯、堤距狭窄等处破冰。

②如果没有水流作动力,冰凌静止不动,不能形成冰凌危害。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。故在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,展宽堤距等项措施。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。

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