黑龍江上游江段冰壩凌汛成因分析與防護(hù)對策

管 健 ，杜 嵩 ，王立坤

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150001;2.黑龍江省水利工程建設(shè)局，哈爾濱 150081)

黑龍江上游江段冰壩凌汛成因分析與防護(hù)對策

管 健1，2，杜 嵩2，王立坤1

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150001;2.黑龍江省水利工程建設(shè)局，哈爾濱 150081)

黑龍江上游段地形復(fù)雜，河道曲折、狹窄，急彎段多，開江期間，易形成冰凌卡塞，給兩岸村屯、城鎮(zhèn)居民造成災(zāi)害和損失。文章闡述了黑龍江上游段冰壩凌汛的成因，分析了冰壩形成的影響因素，介紹了冰壩凌汛的防護(hù)措施。

冰壩;凌汛;成因;防護(hù)措施

0 引言

黑龍江省是我國國境最長，演變最復(fù)雜的界河大省，國境線全長3 038 km。其中，由“六江一湖”組成的水界長度為2 790 km，而黑龍江占1 889 km。黑龍江是由額爾古納河和石勒克河在洛古河口匯合所形成，上游從洛古河口匯合處(洛古河村上游8 km處)至結(jié)雅河口(黑河市)，流經(jīng)漠河、塔河、呼瑪3個縣，全長905 km，平均坡降0.2‰。黑龍江上游地處高緯度地區(qū)，寒冷的氣候條件使江河積累了大量的冰儲量，加之上游江段靠近大興安嶺山脈，河道狹窄，急彎段多，易于冰凌卡塞，每年4月末至五月初開江時節(jié)，黑龍江上游幾乎都出現(xiàn)了不同程度的卡塞或冰壩。冰壩凌汛是黑龍江省主要江段水文情勢的一個突出特點，也給黑龍江上游沿江江段的居民造成了嚴(yán)重的災(zāi)害。

1 冰壩凌汛的成因分析

黑龍江上游冰壩屬河床阻塞類型，是在解凍開河期，上游流動的水流和浮冰在束窄、急彎或淺灘處封凍邊緣，因過水能力減小而形成冰凌在河槽中阻塞，并顯著壅高上游水位形成連續(xù)或間斷的、有一定高度的冰體的現(xiàn)象。形成冰壩的因素很多，又十分的復(fù)雜，是多種因素綜合作用的結(jié)果。

1.1 地理因素

黑龍江位于北緯47°以北的寒溫帶河流，冬季受西伯利亞冷空氣控制，封凍期長達(dá)170 d左右，最大冰厚達(dá)1.5 m以上，流域最低氣溫達(dá)-50℃以上，由于寒冷的氣候條件，增加了河流內(nèi)冰儲量，加之上游支流額爾古納河流向是由南向北，由低緯度到高緯度，春季回暖時，上游受太陽輻射大于下游，每年開江時間均略早于干流，極易形成“倒開江”(“武開江”)。故而，特殊的地理位置是冰壩形成的重要條件之一。

1.2 河道形態(tài)特性因素影響

河道形態(tài)主要包括河流走向及河流邊界條件等，它直接影響著水流的形態(tài)和水流流速的分布。黑龍江上游屬于典型的山區(qū)性河流，支流較多，河網(wǎng)密度大，河道坡降變化急劇，河谷束窄相間，岸線極不規(guī)則，江中小島串溝相連，并伴有多處淺灘，且河槽寬窄不一，變化較大。兩岸高山影響，使冰面受太陽輻射影響較大，同時，高山對風(fēng)的阻擋作用，使平流熱量不能平行傳遞，也是影響冰蓋解體時間的因素之一。

1.3 河槽蓄水量及降水因素影響

前期蓄水量的多少是決定河槽蓄冰量的前提條件。也就是說，封江水位高，河槽蓄冰量就高，反之，封江水位低，河槽蓄冰量就低。同時，冬季降雪量及春季降雨量是補給河流徑流的主要水源，冬季降雪量為春季融雪徑流提供了重要的水源，而春季融冰期的降水量絕大部分成為直接徑流，并加速積雪融化，這些都增加了上游水流的動力，有利于促成冰壩，形成“倒開江”。

1.4 水文氣象及外界因素的影響

水文氣象因素通常稱為變動因素，其中包括當(dāng)年氣溫情況、降雨、降雪情況等，這些情況的反常性都對冰壩的形成起到一定的促進(jìn)作用。

1.4.1 氣溫對冰壩形成的影響

主要包括：①氣溫對河槽蓄水量有影響，氣溫低的年份，封凍期長，冰層厚，為開江提供了足夠的冰量。如氣溫低，在春季流凌期，使冰蓋解凍日期拖后，冰體堅硬，為形成冰凌卡塞提供了基礎(chǔ)條件。②氣溫在區(qū)間內(nèi)變化反常，為形成“倒開江”提供動態(tài)條件。如果氣溫在區(qū)間內(nèi)變化反常，造成上游溫度高于下游，上游受熱先于下游等情況，使上游冰凌在下游未解凍前提前解凍，從而形成了“倒開江”，有利于冰壩的形成。

1.4.2 外界因素對冰壩形成的影響

春季開江期，如冰蓋未完全融化，黑龍江源頭上游雨量集中或上游水庫放水使河流徑流劇增，造成上游冰蓋先于下游解凍，對下游冰壩形成也有一定影響。

2 冰凌防護(hù)措施

因黑龍江是界江，其上基本無水利工程，對河流水量基本無調(diào)控能力。這就對冰壩的防治帶來了難度，但是黑龍江上游冰壩凌汛頻繁而劇烈，大型范圍的冰壩卡塞、河槽水流、冰塊壅高上岸，會給沿江居住的人民造成嚴(yán)重的生產(chǎn)、生活物資損壞，經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，近年來，國家投入了大量的資金研究和解決邊境河流冰凌損害的防護(hù)對策與防護(hù)工程措施，并取得了很好的效果。

2.1 冰情和春汛預(yù)報措施

冰塞和冰壩是極易造成災(zāi)害的冰情現(xiàn)象，但由于河流冰情現(xiàn)象的復(fù)雜性和冰情觀測資料的限制，其預(yù)報是迄今國內(nèi)外尚未完全解決的難題，加上預(yù)報要素與預(yù)報因子之間并無確定的函數(shù)關(guān)系，所以冰情和春汛預(yù)報主要采用經(jīng)驗方法和統(tǒng)計分析方法。通過水文部門、氣象部門、防汛部門長期以來對當(dāng)?shù)乇?、春汛、水文等方面資料的掌握，結(jié)合當(dāng)前情況，及時對凌汛情況作出判斷，層層預(yù)報，早做準(zhǔn)備，使當(dāng)?shù)鼐用衩馐鼙铻?zāi)害帶來的損失。

2.2 河道管理措施

黑龍江干流沿岸的河道穩(wěn)定，首先應(yīng)加強(qiáng)邊境河道管理和法制規(guī)范制度建設(shè)來約束人民的行為。依據(jù)《水法》、《水土保持法》、《防洪法》、《河道管理條例》等法律、法規(guī)和地方政府根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r制定的邊境界河管理方案，加強(qiáng)對河道、堤防、護(hù)岸工程、樹木植被等的管理和防護(hù)，規(guī)范航道運行與河道采砂行為，減緩?fù)寥狼治g和河道演變強(qiáng)度，保護(hù)邊界國土。

2.3 植被重建措施

為適應(yīng)黑龍江沿岸的特定生態(tài)環(huán)境，在治理措施上，可采用栽種蘆葦、灌木柳等具有耐溫、耐淹、繁殖力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、固土、抗沖擊性能強(qiáng)的品種來作為植樹插柳保護(hù)措施。還應(yīng)注重適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，經(jīng)濟(jì)適用，美觀耐久的喬、灌、草植物等，使黑龍江沿岸生態(tài)建設(shè)和國土防護(hù)有機(jī)結(jié)合。

2.4 疏浚河道措施

河流開江期，冰排之所以壅上岸邊或形成冰壩，一部分原因是由于岸邊淺灘造成冰凌卡塞，冰排擁堵上岸或形成冰壩。若使用挖泥船將河道中易形成冰壩的淺灘挖除，使其河底保持一定的水深，既有利于通航，又有利于開江冰排順暢通行，一舉兩得。但由于黑龍江是中俄界江，疏浚河道工作不僅是我國一方的事宜，工作難度很大，加之疏浚河道工程量大，且淺灘部位是由河道特性決定，不排除清淤后又重新由河流沖擊泥沙恢復(fù)淺灘，故此措施實施難度很大。

2.5 工程保護(hù)措施

根據(jù)黑龍江沿江的河勢、地質(zhì)、材料來源及治理保護(hù)對象來看，護(hù)岸防護(hù)還是可行的措施。從目前情況看，修筑防護(hù)提、護(hù)岸也是抵擋冰凌災(zāi)害最行之有效的方法。由于黑龍江是國境界江，修筑工程時不能采用帶有鎖壩、挑流、丁字壩等對俄方岸邊有影響的，可能會改變主河道的工程措施。只能修筑沿江平順的工程措施，且在修筑工程措施時，還要考慮冰凌災(zāi)害頻繁發(fā)生及護(hù)岸的抗冰凌撞擊能力這一客觀事實，只有能夠抗擊冰凌的撞擊和河流淘刷且要求建筑材料能夠就地取材并有良好的防朽和抗風(fēng)化的性能，才能起到保護(hù)國土流失的作用。

工程護(hù)岸防護(hù)的方法有多種，可根據(jù)工程位置、工程的重要性和防護(hù)位置破壞的嚴(yán)重程度來確定采用混凝土板護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、干砌石護(hù)坡、拋石護(hù)坡還是雷諾護(hù)墊護(hù)坡等結(jié)構(gòu)型式，但無論采用何種結(jié)構(gòu)型式，都應(yīng)注意以下3點：①固腳頂部不應(yīng)高于河底。如果固腳頂部高于河底，開江時，會被底冰撞毀，影響護(hù)坡穩(wěn)定。②護(hù)岸工程壓頂不應(yīng)高于地面，最好與地面一平，隨坡就坡，不宜過于追求同一高程一條直線。因為平直線不僅工程量大，更重要的是易遭冰排撞擊，且壅高水流上岸后，可能在壓頂后造成沖刷坑，導(dǎo)致岸頂局部坍塌。③所選結(jié)構(gòu)型式既要堅固可靠，適當(dāng)注意美觀，又要盡量利用當(dāng)?shù)夭牧?，因地制宜地選用合理的結(jié)構(gòu)型式，以降低造價，節(jié)省投資。

2.6 人為破冰措施

黑龍江干流曲折綿長，兩岸沿江居住有中、俄居民村屯，鄉(xiāng)鎮(zhèn)。江水開江期，如下游冰層已經(jīng)解體，上游局部地區(qū)出現(xiàn)影響冰排順暢流通的冰壩，且冰壩位置處于兩岸村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近，影響村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民人身、財產(chǎn)安全，中俄雙方經(jīng)軍方有關(guān)部門相互通報后，采用飛機(jī)轟炸或破冰船等方法來破冰，促使冰排解體流動，從而減輕由于冰壩阻塞而造成的江水、冰凌壅高上岸帶來的災(zāi)害，但下游河段冰層未解體時，不宜破冰，以免上游冰排解體促成下游河段的冰壩形成。

為了保衛(wèi)國界疆土，維護(hù)國土的完整和水域完整，防止國土繼續(xù)流失，防治冰凌卡塞給兩岸居民帶來更多的破壞，除采取以上措施外，還應(yīng)該興修配套的水利工程，利用水利工程來調(diào)節(jié)水量，來緩解和減少冰壩凌汛帶來的災(zāi)害。

［1］陰法章，廖厚初，張鵬遠(yuǎn)，肖迪芳.1960年黑龍江上游冰壩凌汛分析［J］. 黑龍江水專學(xué)報，2007，34(1)：16-18.

［2］陰法章，李桂芬，王春雷，肖迪芳.黑龍江冰壩研究綜述［J］.黑龍江水專8 這報，2007，34(2)：23-26.

［3］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，2000，27(3)：86-88.

［4］崔永生，靳宏偉，洪景峰.黑龍江上游冰壩成因分析及探討［J］.東北水利水電，2001(5)：25-26.

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1007-7596(2011)06-0189-02

2011-08-10

管健(1983-)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師，主要從事水利工程施工項目管理工作;杜嵩(1986-)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師，主要從事水利工程施工項目管理工作;王立坤(1971-)，男，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)水資源、節(jié)水灌溉等方面研究工作。