芦璐 安鹏

Abstract：In order to analyze the variations of ice regime in the Inner Mongolia reach of the Yellow River after the operation of the Haibowan Reservoir， this paper analyzed the ice condition data of time series of the reservoir from 1990 to the completion of the reservoir and from 2000 to the completion of the reservoir. The results show that after the operation of Haibowan Reservoir， the first ice floating date is delayed and the first freezing date is advanced in Inner Mongolia reach; the ice floating and freezing date are obviously delayed and the breakup date is obviously advanced in Bayangaole section; the ice thickness of Bayagaole section is significantly reduced and the ice thickness of Sanhuhekou and Toudaoguai sections are slightly increased; the channel storage increment is reduced and the maximum ten day water volume of the river and the peak ice discharge decreased significantly.

Key words： ice regime forecast; analysis of ice regime characteristics; Haibowan Reservoir; Inner Mongolia reach of Yellow River

1 研究背景

黄河内蒙古河段地处黄河流域最北端[1]，河段全长约800 km，其中麻黄沟段至万家寨水利枢纽工程约680 km，是黄河防凌的重点河段。受大陆性季风气候影响，内蒙古地区冬季寒冷且漫长，该河段凌汛期一般自11月中下旬河道流凌开始，至翌年3月中下旬解冻开河结束，历时120 d左右。

海勃湾水库是黄河干流内蒙古河段唯一一座具有防凌、发电等调节功能的综合利用水库，位于内蒙古自治区乌海市境内，距乌海市区3 km，下游87 km为已建的内蒙古三盛公水利枢纽。该水库于2010年4月开工建设， 2014年2月建成投入运行，水库正常蓄水位1 076.00 m，总库容4.87亿m3，死水位1 069.00 m，死库容为0.44亿m3[2]。海勃湾水库运用后，在刘家峡水库凌期调度的基础上，就近调蓄其在凌汛期难以控制的水量，凌汛期比较平稳且适宜的河道流量以及水库下泄的相对温暖的水流，造成内蒙古河段凌情特征发生一系列改变。

2 海勃湾水库运用方式

凌汛期内蒙古河段的流量主要取决于刘家峡水库的下泄流量，海勃湾水库在刘家峡水库凌期调度的基础上，就近调蓄刘家峡水库在凌汛期难以控制的水量，对入库流量实行“多蓄少补”的调度原则。首先，通过调节流凌封河期出库流量，控制宁夏灌区引退水造成的流量波动，避免引水流量突然减小或退水流量较大而造成的过大流量封河，创造良好的封河形势。其次，利用海勃湾水库腾出的防凌库容，在开河期进一步控制下泄流量，为下游的平稳开河创造条件。另外，在开河期内蒙古河段出现重大险情时，可以根据海勃湾水库蓄水位和上游来水情况，相机控制下泄流量，减轻防凌抢险压力[3]。海勃湾水库凌汛期调度主要遵循以下原则。

（1）流凌封河期：“调平”进入下游河段的流量，尽量避免过大或者过小流量封河。流凌封河前维持适宜流量，减小区间引退水造成的流量波动，塑造符合河道实际情况的适宜封河流量，降低冰塞冰坝发生概率。在封河期河道条件较好的情况下，尽量保持较大封河流量，以形成封河河道良好的过流能力，从而保证整个凌汛期的防洪安全。

（2）稳封期：以水位控制为主，同时稳定冰下过流能力。封河期适当减小水库下泄流量，在维持封河河道一定过流能力的同时，有效抑制槽蓄水增量的过快增长，减小开河期压力。

（3）开河期：有效利用防凌库容，减小水库下泄流量。开河期适度压减流量，降低开河水动力因素和槽蓄水增量集中释放程度，有效减小开河凌汛洪峰流量，保证平稳开河。

3 海勃湾水库建成后内蒙古河段凌情特点分析

3.1 特征日期

氣温是影响河道流凌、封河、开河时间的主要因素，相同流量条件下，气温越低越有利于河道流凌、封河，气温越高则越有利于河道融冰开河。分别以磴口气象站、包头气象站、托克托县气象站3站气温代表巴彦高勒断面、包头断面、头道拐断面气温。内蒙古河段不同年代凌汛期平均气温见表1，可以看出：1961年以来内蒙古河段凌汛期气温持续升高，从1961—1970年的平均-6.7 ℃上升到1991—2000年的平均-4.1 ℃，气温升幅为2.6 ℃。1990年以后，内蒙古河段凌汛期平均气温变化不大，维持在-4.1 ℃左右。磴口站2011—2019年凌汛期平均气温明显偏高，较1961—1970年凌汛期平均气温偏高近3 ℃。

3.2 冰 厚

冬季气温越低、封河时间越早、封河历时越长，冰层厚度就越大[3]。内蒙古河段冰厚一般于2月上中旬达到最大，此后随着气温的逐渐回升逐渐变小。封河时间和12月—翌年2月的气温条件是影响冰厚的主要因素。海勃湾水库建成后，乌海至三盛公河段变成了不稳定封河河段，巴彦高勒断面最大冰厚为50 cm，较建库前的56 cm减小6 cm，三湖河口和头道拐断面冰厚较建库前增大1～8 cm（见表3）。海勃湾水库建成后，内蒙古河段首封、头道拐断面封河的时间均较建库前提前4～6 d，三湖河口断面封河时间与建库前相比变化不大，巴彦高勒断面封河时间则较建库前推迟了9～10 d（见表2）。封河时间晚是巴彦高勒断面冰厚减小的主要原因之一。

统计内蒙古河段不同水文站12月—翌年2月平均气温，观察其与各断面最大冰厚变化情况（见图1），可以看出二者具有明显的负相关关系，即冰厚随气温的升高而减小。2014年以来，磴口站12月—翌年2月平均气温较建库前偏高约1 ℃，托克托县站气温则偏低1 ℃左右，这是造成建库后巴彦高勒断面冰厚减小、三湖河口及頭道拐断面冰厚增大的另一个原因。

3.3 槽蓄水增量

1990年以前内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量较小，均值仅有6.3亿m3，自1990年起该河段凌汛期槽蓄水增量较以前明显增加，特别是2000年—建库这段时间增加更为显著，建库后内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量明显减小（见图2）。海勃湾水库建成后，内蒙古河段凌汛期最大槽蓄水增量均值约为10亿m3，较1990—1999年均值偏小1亿m3，较2000年—建库均值偏小3亿m3。

槽蓄水增量大小受凌汛期气温、封河流量及稳封期来水量等因素的影响。气温对槽蓄水量的影响表现为气温越低，封河河长越长，槽蓄水增量越大。封河流量越大，冰下过流能力越大，槽蓄水增量越大。值得注意的是，过小的封河流量也会产生较大的槽蓄水增量，如2000—2001年封河流量不足300 m3/s，但内蒙古河段的槽蓄水增量接近15亿m3，原因是封河流量过小，冰盖过低，影响冰下过流能力，造成冰凌阻水，使得槽蓄水增量变大。

统计数据显示，建库后、1990年—建库、2000年—建库3个时段封河流量均值十分接近，分别为680、641、648 m3/s。但2000年—建库封河流量年际变化较大，个别年份出现较大或过小的封河流量，导致槽蓄水增量均值较大。海勃湾水库运用以来，内蒙古河段凌情特征表现为建库后较1990年—建库、2000年—建库封河长度短，加之水库运用对稳封期流量严格控制，避免了封河期大流量造成槽蓄水增量增长过快的现象。受以上因素影响，建库后内蒙古河段槽蓄水增量普遍偏小。

3.4 开河期最大10 d水量及凌峰流量

开河时河道融冰和槽蓄水一同下泄形成桃汛洪水。槽蓄水增量的大小和水量集中释放程度是影响开河期最大10 d水量及凌峰流量的主要因素。建库后历年凌汛期最大10 d水量及桃汛洪峰均较1990年—建库均值偏小较多，其中凌峰流量不足1 000 m3/s的年份占到一半（见图3）。海勃湾水库运用以来，在开河期适度压减流量，降低开河水动力因素和槽蓄水增量集中释放程度，凌洪过程多呈现宽胖形，开河历时延长，多呈“文开河”形式，有效降低了开河凌汛洪峰流量。

4 结 语

海勃湾水库凌汛期的主要作用在于对刘家峡水库下泄流量实施进一步调控。目前，黄河上游防凌工程体系尚不完善，龙羊峡、刘家峡水库距离宁蒙河段较远，对于实时凌情不能有效控制，故海勃湾水库的实时防凌作用更为突出。海勃湾水库运用以来，着重调节封河期的流量过程，创造了较好的封河形势。近10 a气候变暖的趋势明显，内蒙古河段上下游温差逐渐加大，使得内蒙古河段凌情特征发生一些改变：一是内蒙古河段首凌日期推后，首封日期提前;乌海至三盛公河段变成了不稳定封河河段，巴彦高勒断面流凌、封河日期明显推后，开河日期明显提前。二是内蒙古河段各断面平均冰厚上游薄下游厚，巴彦高勒断面冰厚显著变小，三湖河口及头道拐断面冰厚略增大。三是建库后河段槽蓄水增量减小，最大10 d水量及桃汛洪峰流量显著减小。内蒙古河段凌情特征的一系列变化，为凌汛预报工作带来了新的挑战，分析总结凌情变化规律，可为内蒙古河段凌汛期预报与防凌减灾提供技术支撑。

参考文献：

[1] 可素娟，王敏，饶素秋，等.黄河冰情研究[M].郑州： 黄河水利出版社，2005：52.

[2] 李旭东，李力翔，张末. 2014—2015 年度凌汛期黄河内蒙古河段封河流量异常原因分析[J].中国防汛抗旱，2016，26（6）：32-34.

[3] 黄河防汛抗旱总指挥部办公室. 2016—2017年度海勃湾水库防凌实时调度方案编制[R].郑州：黄河防汛抗旱总指挥部办公室，2016：45.

【责任编辑 张华兴】