1981年松花江下游冰坝凌汛分析

2012-03-20蔡天鹤

黑龙江水利科技 2012年2期

蔡天鹤

(佳木斯水文局，黑龙江佳木斯154002)

1 冰坝凌汛过程

1981年4月在松花江下游区依兰至富锦总长近300 km江段上，发生了建国以来较为罕见的冰坝凌汛。该年4月5日—19日，在依兰至富锦江段上出现冰坝16处，高约6～13 m，横跨断面600～2 000 m。依兰水文站断面于4月5日解冻，在5—7日，依兰县的宝兴、哈蜚、舒乐、宏克利相继形成冰坝;4月13日在佳木斯南城子、北城子、郊区永安、大来形成冰坝;4月14日又在佳木斯四合、铁路桥、新民形成冰坝;4月15日—16日于桦川县星火、万里河、对通、么通形成冰坝;4月18日—19日在富锦的图斯克形成冰坝。除这些大型的冰坝外，在个别弯道、浅滩处形成了数处小型冰坝。因当时条件所限，对冰坝过程无观测数据，仅对在佳木斯市上、下游的几处小型冰坝、冰塞进行了调查测量，冰坝特征见表1，冰坝形成的河段位置见图1。

表1 1981年部份河段冰坝情况调查表

图1 依兰至富锦段冰坝位置图

图2 1981年依兰、佳木斯、富锦冰坝期水位过程线

从依兰至富锦近300 km的河段，具有平原性河流特性，冰盖受热滞后强度大，又属典型倒开江，属冰坝多发河段，历年大型冰坝和串联型冰坝多发生在该河段，1973年卡叠冰坝8处。1981年冰坝水位过程如图2。

由图2可见，冰坝凌汛过程为，4月1日依兰站水位起涨，4月6日出现凌峰。佳木斯4月14日出现凌峰，上下站79 km，时间相差192 h。而富锦站4月17日出现凌峰，与佳木斯相距210 km，时间差72 h。可见区间多处冰坝的存在，改变了洪水的形状和传播时间。从4月6日依兰站第一道冰坝的形成，到4月20日富锦最高水位回落历时14 d。

2 冰坝凌汛灾害

1981年由于冰坝数量多，形成河段距离长，水位变幅大，灾害较为严重。从4月6日依兰冰坝起，至4月20日富锦站洪水畅通，在16 d的时间里，冰坝滚动式向下游发展，灾害随之向下游沿江扩大。在佳木斯附近有佳木斯北岸的青年农场、江南造船厂区被大水淹没。巨大的冰排把停靠在岸边的大型货船撞毁，将水泥浇灌的石坝掀开，未能撤离的少数抽水设备也被冲毁，据佳木斯市志记载:“这次凌汛淹没农田4万亩，冲倒房屋17间，柳树岛上400多名村民被洪水围困，情况危急，农民在直升飞机的救援下撤出”。

3 冰坝成因

松花江下游基本流经平原区，河道具有平原区河流的特点，河道紊乱，比降落差大，宽窄、深浅变化不一，具有阻塞冰排，影响水流的急弯、曲折、沙洲、串沟等特征河道。加上每年冰盖受热滞后，冰盖强度大，倒开江等，具备了形成冰坝的先决条件。

根据文献［1］，河流冰坝凌汛形成的叠加组合机制和冰坝壅水高度的水热平衡条件，可将冰坝最高水位表示为:

式中:Hm为冰坝最高水位;H为无冰凌卡塞条件下最高水位; V雪、V冰、V雨分别为融雪、融冰和降雨径流量;ΔH为受冰凌卡塞壅水的附加水位;φh为临介冰盖强度和厚度。

上式说明，冰坝最高水位决定于河槽径流量、蓄冰量、冬季积雪水量和解冻期降水量，以及临介冰盖强度。按(1)～(3)式分析，1981年冰坝期凌汛的因素都较为突出。以前期及冬春降雨量计，其中前年10月份降水突出偏大，流域平均雨量比历年偏大2～3倍，其中流域内沈加营、七里二、四平山、一面坡、依兰等站达到110～134 mm，比历年偏大3倍，为历史少有。冬季11—3月和4月开江期降雨也相对偏多，见表2。

表2 冬春降水量比较表

由于前期降水偏多，封江水位明显高于历年。见表3。

表3 松花江1980年封江水位比较表

封江水位决定冬季结冰量。封江水位高水面宽阔，结冰面积大，河槽冻结水量多，为冰坝的形成具备了充足的冰源。1980年封江时，水位比历年高出1.0～1.5 m，水面宽比正常平均增加150～160 m，由此可见河槽结冰水面远大于历年。

另外，开江期气温在一度低于0℃的情况下，从4月2日起气温突然回升0℃以上达10～15℃，比历年平均高出5℃左右。气温急剧回升，促成积雪和河冰融化，在上游形成凌峰。冰凌洪水在演进中促成以水流动力为主的“武”开江和倒开江，依兰站4月6日开江，比历年平均早6 d。依兰开江日期比佳木斯早7 d，比富锦早8 d。上游洪水受未解体冰盖阻塞而节节卡塞形成冰坝。与此同时，松花江区间支流汤旺河、倭肯河、牡丹江、松木河、音达木河等相继开江，河水出槽，部份河段漫堤，区间水量的汇入，增加了松花江冰坝凌汛的剧烈性。