2009年黑龙江上游冰坝凌汛

张春红，肖迪芳 ，王 英，夏仝升，廖厚初

（1.大兴安岭水文局，黑龙江 大兴安岭 165000；2.黑河水文局，黑龙江 黑河164300；3.哈尔滨水文局，黑龙江 哈尔滨 150000）

2009年4月，黑龙江上游出现了1895年以来的最早开江和突出的倒开江，造成自洛古河至呼玛区间600km的江段上长时间的多处冰坝。冰坝特点是：开江早，倒开江突出，冰坝持续时间久，稳定度高，形成冰坝江段长，均属历史罕见。

1 冰坝河段气候和江道特点

2009年冰坝形成江段，为黑龙江上源气候严寒，河流流向和河势突出的江段。该河段上源有从低纬度流向高纬度的额尔古讷河和石勒喀河，在洛古河入汇黑龙江，两河总面积37×104km2，每年开江期都有强大的融雪、融冰和降雨径流向黑龙江汇集而形成倒开江和武开江。在该河段的洛古河至呼玛河口，有卡马扎尔河（俄方），额木尔河、盘古河、呼玛河等大支流汇入，区间面积10.8×104km2。此区间流经山间区，冰盖受热解体滞后，临界冰盖强度大，极易卡塞形成冰坝。该河段河势也独具特性，如落差大，比降不稳定，河道弯曲，分叉、岛屿、沙洲相连，河流流速、河宽、水深变化不连续和水流特性变化极不稳定，由河流特性计算反映过流能力的综合数K综大都小于1。在开江期，由于区间融雪和降雨径流集中汇入干流，极易形成叠加组成合型河床式冰坝。该河段历来为冰坝多发河段，冰坝发生机率多在60%～80%之间。

在该河段，地形条件决定的小气候也较为突出。一是开江前气温明显偏低，冰盖解体滞后，随之又急剧升温，并伴有降水过程，促成融雪、融冰，使开河形式上游先有于下游，支流先于干流，形成冰水流量以叠加组合形式向下游发展，促成倒开江和“武”开江而形成冰坝。历年来，凡是出现严重冰坝凌汛的年份，气温多会出现“低、高、低”的过程。当气温升高促成上游开江后，气温又急剧降至零下，使开江过程下游发展速度明显减缓，致使出现的冰坝也趋于稳定，因此冰坝持续时间很长。

表1 冰坝江段大型冰坝年漠河站水文气象特征表

2 冰坝凌汛过程和特点

自4月1日起至4月12日，漠河站气温转正连续上升。黑龙江上游包括额尔古讷河、石勒喀河和上游区间支流于4月13日至4月23日集中融雪汇入黑龙江。其中“额”、“石”两河凌峰于4月13日进入洛古河，促成该站当日开江水位从90.00涨至98.07m，当日上涨约7m并出现峰值，从13～16日，在断面上下游卡塞形成冰坝。4月14日漠河解冻流凌，水位上涨5m。与此同时，北红至开库康形成冰坝，水位相应上游涨6～8m，先后出现冰坝洪峰，至4月16～18日，鸥浦、呼玛形成冰凌卡塞，4月14～25日，上游各站都处于高洪水位，北红至呼玛区间400km的江段，形成10处连体型大范围冰坝。从4月14日，北红冰坝形成至4月28日，兴安、开库康、鸥浦水位回落，冰坝持续时间最长为14d。

黑龙江上游冰坝多为河床阻塞型，这种类型的冰坝即是倒开江条件下，上游向下游演进的冰水流量，在未解体的封冻冰盖边缘堆积聚集卡塞，使水位急速升高的现象。冰坝又多属冰水流量叠加组合型，因此强度大，距离长，稳定度高，持续时间久，涨落急剧。由观测的该河冰坝期水位过程可以看出：除洛古河，漠河短时间卡塞壅水外，兴安至呼玛卡塞壅高水位时间多在5d以上，冰坝长度北红下至马伦之间（4月15日至4月25日），最长约80km。洪水涨落迅速，冰坝形成溃决时24h内水位涨落都在2～5m 以上，依西肯4月22日冰坝溃决时，水位在12h内降落4.8m，开库康站 4月22日2点至8点，6h内水位降落2.31m。这类冰坝另一个特点是过水能力很强，冰凌洪水从冰面冰下和河滩地向下游宣泄，并因受阻后发展形成新型冰坝，因此在同一时间内有多处冰坝存在，有如梯级水库，2009年在北红至呼玛约400km的河道上，同时有6处冰坝存在。

3 冰坝稳定度和持续历时估算

俄罗斯学者用静力平衡表示的冰坝稳定度公式为：

式中 H，B分别为水深与河宽，m；Q为流量m3/s。Г，M分别为系数，其中M为稳定系数，Г为反映河槽水力特性的系数，可取0.26，稳定系数为2.36左右。按式（1）推算兴安、鸥浦2处代表站稳定过程，如表2。

表中水深H，根据起涨水位或最低水位推算，Qc采用水位流量关系，由经验改正系数K推求；冰坝期K采用0.1～0.3。由表2可见，兴安冰坝14日至26日，冰坝稳定于高水，稳定系数M大于2.0，稳定13d，鸥浦冰坝16日至26日持续11d，至4月22日三卡站解冻流凌后，兴安至呼玛冰坝从26日～29日先后溃决，江道畅通。全线冰坝从13日洛古河形成至鸥浦29日，最后一道冰坝溃决历时16d。

表2 兴安、鸥浦冰坝稳定度计算表

4 冰坝成因

冰坝成因，除河势和地理条件外，水文和气象可变性水热因素为冰坝的决定条件。从本年冰坝特点分析，其影响因素可概括如下：

（1）区域气温变化差异大。开江前黑龙江上游气温远高于下游，倒开江时间突出。洛古河、漠河开江日为114年资料中最早，倒开江最长的一年，4月13日洛古河开江时，下游的中兴镇、抚远一带尚处于封冻状态，洛古河站开江日期比历年平均早17d，倒开江江段距离达1800km。

（2）前期河槽蓄水蓄冰量大。从前秋起上游漠河至呼玛区域降水量明显偏大，前秋10～12月，降水量占历年平均的150%～530%，尤其漠河站10月份，降水量达到102.6mm，超过了历史记录。11～2月份，降雪量为20～40mm，也远大于历史平均值。秋冬雨雪偏大，增加了河网蓄水量，使开江期形成冰坝有充足的冰源和充分的融雪径流量。例如，漠河、开库康区域，封江水位比历年高0.30～0.40m。

（3）冬春气温变化有利于冰坝形成。黑龙江上游冬春季气温相对较低，致临开江期气温骤升，促成上游开江流凌和融雪径流集中汇入后，气温又降至零下，致使冰坝解体滞后，冰盖强度大，冰坝稳定时间长。这种模式历年大型冰坝年大体都是如此。

5 冰坝灾害

2009年度冰坝因临界降雨量较少，其剧烈程度虽不及1960，1985年，但影响范围大，沿江漠河、塔河、呼玛3县10个乡，共有32个自然村受灾，受灾人口12188人，转移2107人，直接经济损失8251万元。其中漠河4乡11个村屯，受灾916人，淹地1545.8hm2，房屋进水26栋，损毁堤防2处4km，直接损失479万元。

塔河县有2乡3个村屯受灾，人口189人，淹地480hm2，损坏堤防28处4.87km，护岸26处2.74km，直接损失1000万元。

呼玛县有4乡18个村受灾，受灾人口11083人，转移1002人，过水耕地面积3173hm2，堤防受损6处，5.94km，损坏护岸7处，3.82km，直接经济损失6772万元。

6 结语

黑龙江上游冰坝凌汛频繁而剧烈，对沿江人民生命财产是一种严重威胁。由于冰坝形成机制的复杂性和冰坝的突发性，至目前为止，水文测报工作尚不能为防凌防汛提供有效服务，防凌工作也缺乏积极有效的举措。为减免冰凌灾害，建议加强冰凌的研究，加强冰凌站网建设和管理，建立积极有效的冰坝凌汛预警系统，以增强防凌工作的时效。另外，黑龙江上游水能资源极为丰富，当前中俄又已建立战略伙伴关系，希望根据1958年中苏专家规划，开发黑龙江水能资源，并以调节黑龙江水情和冰情，彻底根除冰坝灾害，造福子孙后代。

[1]肖迪芳等.嫩江上游冰坝成因及预防方法[J].东北水利水电，1997，（1）.

[2]张瑞芳译.苏联河流冰情[M].北京：水电出版社，1980.

[3]肖迪芳，李桂芬.黑龙江冰坝预防方法的研究[C].北京：2008年加拿大国际冰工程学会论文汇编.