廖厚初，肖迪芳，欒 建，王立權(quán)

（1.黑龍江省哈爾濱水文局，黑龍江 哈爾濱 150010；2.黑龍江省黑河水文局，黑龍江 黑河 164300；3.黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002；4.黑龍江省龍頭橋水庫管理處，黑龍江 雙鴨山 154600）

目前國內(nèi)外對(duì)冰壩的研究多采用冰塞的理論和方法，而冰壩和冰塞是兩種不同的概念。冰壩是由大量流冰塊下潛、堆積、擠壓、堵塞河道，形成巨大的冰堆積體，致使河道的過流能力減?。ɑ驇缀醯扔诹悖┒纬傻摹１鶋涡纬珊?，水位急劇上升，最終形成冰壩凌汛大洪水。冰塞是由冰花和大量小碎冰堆積河道，它使過水?dāng)嗝媸瑥亩贡佣渭捌渖嫌蔚乃慧崭?。冰塞既可向上游發(fā)展，也能向下游緩慢推移，冰塞形成后，河道的過流能力不大，持續(xù)時(shí)間較長。因此，從形成原理和組成要素上來看，冰壩和冰塞是不一樣的，是兩種性質(zhì)。

1 成因分析

1.1 冰壩的成因

冰壩的形成是極其復(fù)雜的，涉及的主要因素有熱力因素和動(dòng)力因素，還有河道地形條件。熱力因素包括：氣溫、輻射、風(fēng)力等；動(dòng)力因素包括：水量（封江水位）、冰量、冬春季降水量、開江期降雨量等。

水文氣象因素也稱為可變因素，反映在熱力和水力兩方面。熱力和水力兩種因素互相依存，互為轉(zhuǎn)換。如上游的熱力因素（氣溫）大于下游，積雪和河水融化，匯入下游后，便成為水力因素。在微觀上，熱力因素大于水力因素時(shí)，河冰就地融化，成為“文”開江，不易形成冰壩。而當(dāng)水力作用大于熱力作用時(shí)，則促成“武”開江，易形成冰壩。在宏觀而上，上下游水、熱因素的差異，易于促成冰壩的形成，尤其開江期上下游熱力差異愈大，愈加容易促成倒開江和冰壩凌汛。

1.2 冰塞的成因

冰塞的形成較冰壩要容易得多，冰塞有兩種，一種是在流凌期形成的冰塞，另一種是在開江期形成的冰塞。前者是因冰花在冰蓋下堆積，冰緣移動(dòng)受阻而水坡面被抬高的河段，以及在有島嶼、礫石等束窄河道形成冰橋的地方，容易形成；后者是因大量碎冰在冰蓋下聚集，且易在淺灘、彎道、束窄段形成的。主要影響因素除了河道形態(tài)，還有熱力和動(dòng)力等因素，而這些因素中只要有一個(gè)達(dá)到了，就極易形成冰塞。我國的黃河河套形勢(shì)復(fù)雜，島嶼、淺灘多，上下游氣溫變化幅度較大，在流凌期間很容易形成冰花和碎冰，這就給形成冰塞提供了冰量，再加上動(dòng)力因素的影響，就很容易形成冰塞。例如黃河河曲段幾乎每年都出現(xiàn)冰塞，但是1982年發(fā)生的冰塞是歷史上最嚴(yán)重的一次，造成那次冰塞的原因是多方面的。河曲段位于北緯39°～40°，海拔高程800 m以上，冬季氣溫寒冷，負(fù)氣溫持續(xù)時(shí)間長，是導(dǎo)致該河段封凍的熱力條件。隨著流量逐漸增加，流速增大，給水內(nèi)冰下潛及在冰蓋下形成冰塞提供了有利的條件。同時(shí)該河段彎道多，曲率大也是冰塞形成的主要因素。加之龍口以上河段每年均有80 km左右不封凍的明流峽谷河段，提供了大量冰花，導(dǎo)致河曲段年年出現(xiàn)冰塞。而黑龍江屬于高緯度河流，封凍時(shí)，降溫急劇，封凍迅速而穩(wěn)定，不存在大面積、長時(shí)間清溝或不封凍河段，不會(huì)有大量的冰花源，這樣就無明顯冰塞形成。

2 凌汛特點(diǎn)

2.1 冰壩凌汛洪水的特點(diǎn)

凌洪波及范圍大、規(guī)模大、數(shù)量多、水位上漲迅速、持續(xù)時(shí)間長、峰高量大、災(zāi)害嚴(yán)重。如1960年冰壩凌汛大洪水，洛古河站水位從4月20日開始上漲，4月25日由于大量冰排卡塞形成冰壩，水位急劇上漲，至4月26日水位由1.50 m上漲到9.24 m，水位變幅達(dá)7.74 m。26日冰壩自然潰決，以7～8 m的水頭向下游迅猛推進(jìn)。相距60 km的漠河站4月25日開江，該站起漲水位90.24 m,4月27日4時(shí)達(dá)到洪峰水位97.21 m，洪水最大水頭為6.97 m。干流凌峰自漠河向下游演進(jìn)，于4月28日到達(dá)連崟。在凌洪向下游演進(jìn)的同時(shí)，匯集了各支流徑流，干支流冰塊同時(shí)向凌峰聚集，致使水位迅速上漲，形成冰壩。連崟站水位由1 m猛漲至13.56 m，水位變幅達(dá)12.56 m。 4月26日，干流凌峰接納了額木爾河等支流的水量演進(jìn)到額木爾古城島至南蓋一帶，在上下40余公里的河段卡塞形成冰壩。冰壩尾部區(qū)連崟站水位上漲至13.56 m。該處冰壩從4月27日起至5月10日，持續(xù)時(shí)間長達(dá)14 d之久。凌峰越過馬倫、開庫康、依西肯、三合站等地，至4月9日到達(dá)呼瑪，呼瑪站水位由4月18日的93.12 m，上漲至5月1日20時(shí)的100.07 m，水位上漲幅度為6.95 m。5月2日20時(shí)，凌峰演進(jìn)到黑河江段，黑河站最高水位達(dá)95.72m。5月3日，在孫吳縣霍爾漠津形成最后一處冰壩，水位上漲5 m以上，24 h后潰決。1960年黑龍江上游主要站冰塞和冰壩對(duì)比圖見圖1。

2.2 冰塞凌汛的特點(diǎn)

冰塞形成的凌汛具有洪峰小、量小、范圍小、持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)。例如黃河上游段、松花江下游的依蘭段幾乎每年都發(fā)生冰塞。

圖1 依蘭站冰壩和冰塞對(duì)比圖

3 研究方法

研究冰壩、冰塞的目的是為了預(yù)報(bào)、控制和防治冰塞災(zāi)害。冰壩、冰塞的過程一般分為形成、演變、穩(wěn)定及消減4個(gè)階段。國外的一些研究多圍繞著這4個(gè)階段進(jìn)行。美國、瑞典、加拿大及前蘇聯(lián)、芬蘭等北緯寒帶地區(qū)國家對(duì)冰壩的研究多從冰塞理論分析入手，建立冰水運(yùn)動(dòng)的連續(xù)方程、非均勻流和冰塞下水流的動(dòng)量及能量方程，冰塞厚度和冰塞的動(dòng)力及靜力平衡關(guān)系，水深、流速與冰底、床面切應(yīng)力關(guān)系，尋找座位浮冰尺寸、冰塞厚度和冰塞抗壓和抗剪強(qiáng)度的內(nèi)在聯(lián)系。冰壩的形成是極其復(fù)雜的，國內(nèi)外對(duì)冰壩的研究多采用冰塞的理論，這種方法是有點(diǎn)牽強(qiáng)的。

［1］高治定，張建，彭彥銘，等.江河凌汛期冰凌洪水分類問題探討［J］.黃河規(guī)劃設(shè)計(jì)，2007，2.

［2］冷莉，卜漢臣，馬興濤.黑龍江新街基冰凌卡塞過程及成因分析.黑龍江水利科技，2000，3.

［3］陰法章，廖厚初，肖迪芳.1960年黑龍江上游冰壩凌汛洪水分析［N］.黑龍江水專學(xué)報(bào)，2007,1.

［4］高霈生，靳國厚.中國北方寒冷地區(qū)河冰災(zāi)害調(diào)查與分析［N］.中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2003,2.

［5］張瑞芳，唐海行，陸德福，等譯.蘇聯(lián)河流冰情［M］.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版，1991,6.