黄河宁蒙段2012～2013年度凌情特点分析

2014-08-15毛利强张一兵吴迷芳

黄河水利职业技术学院学报 2014年2期

毛利强，张一兵，吴迷芳

（1．黄河水利委员会水文局，河南郑州 450004；2．黄河水利委员会宁蒙水文水资源局，内蒙古包头 014030 3．河南省电力勘测设计院，河南郑州 450007）

0 引言

黄河宁蒙段（宁夏中卫县南长滩至内蒙古马栅乡）全长1 203．80 km。龙羊峡水库建成前，宁蒙河道基本上呈微淤状态。龙羊峡、刘家峡水库建成运用后，改变了天然洪水的来水过程，尤其是龙羊峡水库建成后，显著改变了年内径流分配情况，加之工农业用水不断增加，使得黄河宁蒙段主槽淤积萎缩越发严重。受2012年黄河流域汛期洪水（“12·7”洪水）过境影响，宁蒙河段河床普遍遭到冲刷，局部河段河势得到一定调整，河道过流能力明显增强，呈现出凌汛期河道水位普遍偏低，多年同期、同水位下流量偏大的趋势。

通过分析 2012～2013 年度“12·7”洪水过后宁蒙河段冰情的特点，掌握新的河道条件下，宁蒙河段凌汛期汛情变化的情况，对今后凌情预报、冰情巡测和防凌具有参考和指导意义。

1 黄河宁蒙段2012～2013年河况特点

1．1 区域气温特点

2012～2013年度，该区在流凌前、后期及封冻过程中，气温总体偏低；开河前期及开河期，气温总体偏高；流凌、封冻期，气温变幅较大；开河初期，温度高。其中，11月份，影响宁夏、内蒙古地区的冷空气势力较强，宁夏、内蒙古地区平均气温较常年同期分别偏低1～4℃。12月份，气温较常年偏低2℃左右。2月份，气温较常年同期偏高1～3℃。3月上旬，气温较常年偏高3～5℃，中旬较常年同期偏高2～3℃。

1．2 水情特点

该年度，黄河宁蒙段整个凌汛期流量偏大。2012年11月上旬，石嘴山至头道拐区间来水量较多年同期（1987 年以来）均值偏大 200～300 m3／s，中旬较多年同期均值偏大100 m3／s；稳定封冻期，区间来水量较多年同期均值偏大100～150 m3／s。2012年11月至2013年1月，石嘴山断面至头道拐来水量在 500～710 m3／s之间，较多年同期均值偏大 50～120 m3／s，比近 5 年均值偏大 60～80 m3／s左右；2013 年 2月上旬，石嘴山至头道拐区间来水流量在620～740 m3／s之间，较多年同期均值偏大 110～220 m3／s，比近5 年均值偏大 70～210 m3／s。

2 黄河宁蒙段2012～2013年度凌情特点

2．1 流凌、封河特点

该年度，黄河宁蒙段流凌、封河早。受11月1～4日、9～11日两场自西向东强冷空气影响，内蒙古地区日均气温降幅达10℃，内蒙古头道拐河段发生首凌。流凌时间与常年相比，除三湖河口断面偏晚外，其他断面流凌时间均偏早4～5 d。

受气温持续偏低影响，首封日期较常年偏早3 d，断面封冻时间较常年普遍偏早，除巴彦高勒断面封冻日期与常年接近外，三湖河口断面较常年偏早3 d，石嘴山和头道拐断面均偏早10 d。

2．2 封河期水位、冰厚及槽蓄水量特点

2．2．1 大部分河段水位偏低

受“12·7”洪水的影响，黄河内蒙古段主槽河底高程降低，河道过流能力增强。该年度，除石嘴山断面外，宁蒙河段大部分凌汛期水位较多年同期水位总体偏高，较近10年同期水位总体偏低，且各断面同水位下流量均较多年或近10年偏大。石嘴山断面河段质地坚硬，多年冲淤变化大于一次洪水的影响，水位偏高。

2．2．2 巴彦高勒上游冰盖偏厚，下游偏薄

该年度，巴彦高勒以下河段沿程冰盖较多年均值（2001年巡测以来）偏厚，巴彦高勒以上河段较多年均值偏薄。最大冰厚于2013年1月中旬出现在画匠营子附近，为 0．92 m。

2．2．3 槽蓄水量大，沿程分布不均

槽蓄水增量初期主要集中在巴彦高勒至三湖河口区间，基本呈“山”字形态，后期主要集中在三湖河口至头道拐区间，呈阶梯形态，至2月13日石嘴山至头道拐区间最大槽蓄水增量约为15．9亿m3，较近5年偏小6%，较多年平均偏大11%。

2．3 开河特点

该年度，宁夏、内蒙古地区开河前期及开河期气温总体偏高，其中2月份气温较常年同期偏高1～3℃，3月上旬气温较常年同期偏高3～5℃，中旬气温较常年同期偏高2～3℃。受其影响，宁夏河段自1月28日起开始融冰解冻，2月21日石嘴山断面开河，开河时间接近常年；22日8时宁夏河段全线开通，开河进入内蒙古境内；3月20日内蒙古河段全线开通，较常年偏早3天。

3 凌情特点的成因分析

3．1 气温因素

气温是影响凌情变化的主要因素。对1954~1998年的气温与凌情资料研究表明，11月份的平均气温与首凌日期变化趋势一致，封、开河期气温与封、开河时间关系密切［1］。 2012～2013 年度，宁夏、内蒙古地区开河前期及开河期气温总体偏高，其中2月份气温较常年同期偏高1～3℃，3月上旬气温较常年同期偏高3～5℃，中旬气温较常年同期偏高2～3℃。河段槽蓄水总量达到最大值后，下泄时间早，封冻河段在开河过程中，受河道边界条件（“12·7”洪水过后边界条件达到一定调整）、热力因素及动力因素影响，各断面开河时间均偏早2～4 d，河段开河时间较多年偏早3 d。

3．2 河道形态

河道形态是凌汛能否造成危害及险情严重程度的重要边界条件［2］。河道的宽窄，鸡心滩的多少、大小，河床纵比降的陡缓，弯曲半径的大小等都对过水排凌有影响。河道形态年内变化一般较小，但却是构成复杂凌情的重要因素。2012年汛期，宁蒙河段自上而下发生1989年以来最大洪水过程。大流量过境后，河床普遍冲刷，主槽河底高程降低，断面面积明显增大，局部河段河势得到一定的调整，过流能力明显增强，影响该河段凌汛期凌情特性的各水文要素均有不同程度的变化。

3．3 水文条件

水文条件包括水位、流速、流量等，而水位、流速又取决于流量大小。封河前，流量大小能促使封河提前或延迟。若气温没达到封河条件，流量小则提前封河；若气温达到封河条件，大流量则延迟封河。开河时，流量大小影响开河快慢。小流量可以延缓开河进程，形成文开河；大流量会加速开河进程，导致武开河［3］。

3．4 水库防凌调度

修建水库不仅会改变河道天然属性，还改变了水流泥沙和热力条件，对凌情变化具有显著影响。根据气象及冰凌水情，科学调度水库下泄流量，可以有效减轻或避免凌汛灾害［4］。在流凌封河期，按安全流量控泄，可以使冰盖下保持较大过流能力，保持冰盖稳定，为顺利开河创造良好条件。在稳定封冻期，可以防止流量急剧变化，避免下游提前开河或槽蓄水量大幅增加。在开河期，进一步控制泄流，减少槽蓄增量，可以防止“武开河”。2012～2013年度，通过对万家寨等水库的调度，主槽先行开河，进一步增强了下泄能力，加之整个河段开河过程流凌少，冰凌大多自然融化或滞留岸边滩地，槽蓄水量呈错峰、分段释放，各区间峰值未出现叠加，未形成大的凌峰流量过程，开河整体形势平稳。

3．5 河道障碍物

据调查统计，目前，黄河内蒙古段三盛公水利枢纽以下至托克托县喇嘛湾河段主河槽中，在建及已建成的跨河大型及特大型铁路公路桥20座，运行和已拆除浮桥10座，还有为数众多的河心及两岸取水设施。大桥、浮桥、取水建筑物等河道障碍物造成凌汛期间流凌受阻，导致上游河段封河时间提前，水位上涨，甚至会引起冰塞、冰坝、堤防决口。冬季大量引灌也会造成黄河流量较大变动，对封、开河产生影响［5］。