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凌汛:冰与水的较量

2021-04-08沈燕君

求学·理科版 2021年4期
关键词:河段冰层河道

沈燕君

凌汛,俗称冰排,是冰凌对水流产生阻力而引起的江河水位明显上涨的水文现象。通俗地说,就是河流表面有冰层且破裂成块状,冰下有水流带动冰块向下游运动,当遇到狭窄的河堤时冰层不断堆积,造成水位大幅度地抬高。如果最终漫滩或决堤,这称为凌洪。

一、概念与辨析

凌汛和汛期有什么不同呢?凌汛是河段结冰使水流不顺畅而引起河水上涨导致的;而汛期是河段具有规律性的河水上涨,和是否结冰没有任何关系。一般水灾会发生在汛期,但并不是所有汛期都会引发水灾。

二、发生的机制及时间

首先,河流要有结冰期;其次,河流有从较低纬度流向较高纬度的河段,且是较明显的南北流向。这样在结冰期、封冻期和解冻期三个阶段中,河流封冻时下段会早于上段,解冻时上段会早于下段。在不利的河道条件下,河水封冻时会形成冰塞,开河解冻时会形成冰坝,冰塞和冰坝都是直接导致凌汛的“罪魁祸首”。

冬季,下游降温早,先结冰,其冰盖厚度比上游厚,下游结冰后,冰层产生了阻水作用,过水断面缩小,影响了泄水能力,这样就把一部分水挡在上游河道,上游水位随之升高。春季,处于较低纬度的上游升温早,融冰早,开河由上而下进行。当上游的冰水向下游传播时,冰水会越聚越多,当其遇上较窄河段或河道转弯的地方往往会被卡住,加上下游坚硬厚实的冰层的阻挡,使得冰凌沿河道横向堆积,犹如一道拦河大坝(称为冰坝),冰坝会截拦大量冰水,使水位迅猛上涨,以致造成漫滩。冰借水势,水助冰威,势不可挡,冰坝会使下游的堤防及其附近的建筑物、耕地等受到严重破坏。

冰坝产生过程

河流的水文水系特征会影响凌汛灾情,如河流径流量较少或水位较低、流速较小,河道窄弯、河心滩多、河床纵比降缓、弯曲半径大等的河段极易卡冰,抬高水位。当河流的水文水系特征或其他因素发生变化时,凌汛灾害也会随之变化。

河道中流冰量的大小也是形成凌汛的主要因素。流冰量的變化主要表现在槽蓄水增量的大小,槽蓄水增量是产生凌峰的重要因素,一旦有适宜的气温条件则极易产生凌峰,继而形成冰坝,造成灾害。

三、产生的危害及防治措施

1.危害

(1)冰塞形成的洪水危害多发生在急坡变缓和水库的回水末端,其持续时间较长,逐步抬高水位,对工程设施及人类活动有较大的危害。

(2)冰坝引起的洪水危害常发生在流向由南向北的纬度差较大的河段,其形成速度快,冰坝形成后,冰坝上游水位骤涨,堤防溃决,洪水泛滥成灾。

(3)冰压力引起的危害,冰压力是冰直接作用于建筑物上的力,包括由于流冰的冲击而产生的动压力,由于大面积冰层受风和水剪力的作用而传递到建筑物上的静压力及整个冰盖层膨胀产生的静压力。

2.防治措施

(1)加强凌汛的监测和预报

水文、气象部门应密切监视气温、水情、凌情的变化趋势,及时做出径流、凌情的滚动预报;同时,利用现代化的地理信息技术全面、快速地获取凌情信息。此外,还应组织强大的防凌汛队伍来防守大堤,抗御凌洪,一旦发现险情,立即进行抢护,确保大堤安全。

(2)实施破冰工程,疏通河道

破冰的方法有打冰、撒土、利用破冰船、炸药爆破、炮击、飞机轰炸等。破冰要掌握冰情预报,选择合适的破冰时机,在快开河时破冰最为有效;同时要根据预测情况来选择可能形成冰凌卡塞和产生冰坝的河段进行破冰。

(3)分段拦冰,拓宽河道

(4)上游修建水库,利用水库防凌

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