1981年松花江下游冰壩凌汛分析

蔡天鶴

(佳木斯水文局，黑龍江佳木斯154002)

1 冰壩凌汛過程

1981年4月在松花江下游區(qū)依蘭至富錦總長(zhǎng)近300 km江段上，發(fā)生了建國(guó)以來較為罕見的冰壩凌汛。該年4月5日—19日，在依蘭至富錦江段上出現(xiàn)冰壩16處，高約6～13 m，橫跨斷面600～2 000 m。依蘭水文站斷面于4月5日解凍，在5—7日，依蘭縣的寶興、哈蜚、舒樂、宏克利相繼形成冰壩;4月13日在佳木斯南城子、北城子、郊區(qū)永安、大來形成冰壩;4月14日又在佳木斯四合、鐵路橋、新民形成冰壩;4月15日—16日于樺川縣星火、萬里河、對(duì)通、么通形成冰壩;4月18日—19日在富錦的圖斯克形成冰壩。除這些大型的冰壩外，在個(gè)別彎道、淺灘處形成了數(shù)處小型冰壩。因當(dāng)時(shí)條件所限，對(duì)冰壩過程無觀測(cè)數(shù)據(jù)，僅對(duì)在佳木斯市上、下游的幾處小型冰壩、冰塞進(jìn)行了調(diào)查測(cè)量，冰壩特征見表1，冰壩形成的河段位置見圖1。

表1 1981年部份河段冰壩情況調(diào)查表

圖1 依蘭至富錦段冰壩位置圖

圖2 1981年依蘭、佳木斯、富錦冰壩期水位過程線

從依蘭至富錦近300 km的河段，具有平原性河流特性，冰蓋受熱滯后強(qiáng)度大，又屬典型倒開江，屬冰壩多發(fā)河段，歷年大型冰壩和串聯(lián)型冰壩多發(fā)生在該河段，1973年卡疊冰壩8處。1981年冰壩水位過程如圖2。

由圖2可見，冰壩凌汛過程為，4月1日依蘭站水位起漲，4月6日出現(xiàn)凌峰。佳木斯4月14日出現(xiàn)凌峰，上下站79 km，時(shí)間相差192 h。而富錦站4月17日出現(xiàn)凌峰，與佳木斯相距210 km，時(shí)間差72 h?？梢妳^(qū)間多處冰壩的存在，改變了洪水的形狀和傳播時(shí)間。從4月6日依蘭站第一道冰壩的形成，到4月20日富錦最高水位回落歷時(shí)14 d。

2 冰壩凌汛災(zāi)害

1981年由于冰壩數(shù)量多，形成河段距離長(zhǎng)，水位變幅大，災(zāi)害較為嚴(yán)重。從4月6日依蘭冰壩起，至4月20日富錦站洪水暢通，在16 d的時(shí)間里，冰壩滾動(dòng)式向下游發(fā)展，災(zāi)害隨之向下游沿江擴(kuò)大。在佳木斯附近有佳木斯北岸的青年農(nóng)場(chǎng)、江南造船廠區(qū)被大水淹沒。巨大的冰排把?？吭诎哆叺拇笮拓洿矚?，將水泥澆灌的石壩掀開，未能撤離的少數(shù)抽水設(shè)備也被沖毀，據(jù)佳木斯市志記載:“這次凌汛淹沒農(nóng)田4萬畝，沖倒房屋17間，柳樹島上400多名村民被洪水圍困，情況危急，農(nóng)民在直升飛機(jī)的救援下撤出”。

3 冰壩成因

松花江下游基本流經(jīng)平原區(qū)，河道具有平原區(qū)河流的特點(diǎn)，河道紊亂，比降落差大，寬窄、深淺變化不一，具有阻塞冰排，影響水流的急彎、曲折、沙洲、串溝等特征河道。加上每年冰蓋受熱滯后，冰蓋強(qiáng)度大，倒開江等，具備了形成冰壩的先決條件。

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，河流冰壩凌汛形成的疊加組合機(jī)制和冰壩壅水高度的水熱平衡條件，可將冰壩最高水位表示為:

式中:Hm為冰壩最高水位;H為無冰凌卡塞條件下最高水位; V雪、V冰、V雨分別為融雪、融冰和降雨徑流量;ΔH為受冰凌卡塞壅水的附加水位;φh為臨介冰蓋強(qiáng)度和厚度。

上式說明，冰壩最高水位決定于河槽徑流量、蓄冰量、冬季積雪水量和解凍期降水量，以及臨介冰蓋強(qiáng)度。按(1)～(3)式分析，1981年冰壩期凌汛的因素都較為突出。以前期及冬春降雨量計(jì)，其中前年10月份降水突出偏大，流域平均雨量比歷年偏大2～3倍，其中流域內(nèi)沈加營(yíng)、七里二、四平山、一面坡、依蘭等站達(dá)到110～134 mm，比歷年偏大3倍，為歷史少有。冬季11—3月和4月開江期降雨也相對(duì)偏多，見表2。

表2 冬春降水量比較表

由于前期降水偏多，封江水位明顯高于歷年。見表3。

表3 松花江1980年封江水位比較表

封江水位決定冬季結(jié)冰量。封江水位高水面寬闊，結(jié)冰面積大，河槽凍結(jié)水量多，為冰壩的形成具備了充足的冰源。1980年封江時(shí)，水位比歷年高出1.0～1.5 m，水面寬比正常平均增加150～160 m，由此可見河槽結(jié)冰水面遠(yuǎn)大于歷年。

另外，開江期氣溫在一度低于0℃的情況下，從4月2日起氣溫突然回升0℃以上達(dá)10～15℃，比歷年平均高出5℃左右。氣溫急劇回升，促成積雪和河冰融化，在上游形成凌峰。冰凌洪水在演進(jìn)中促成以水流動(dòng)力為主的“武”開江和倒開江，依蘭站4月6日開江，比歷年平均早6 d。依蘭開江日期比佳木斯早7 d，比富錦早8 d。上游洪水受未解體冰蓋阻塞而節(jié)節(jié)卡塞形成冰壩。與此同時(shí)，松花江區(qū)間支流湯旺河、倭肯河、牡丹江、松木河、音達(dá)木河等相繼開江，河水出槽，部份河段漫堤，區(qū)間水量的匯入，增加了松花江冰壩凌汛的劇烈性。

4 結(jié)語

本文在分析1981年冰壩的凌汛過程和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了影響冰壩的水熱條件，統(tǒng)計(jì)分析了開江期降水量，封江水位和氣溫變化。揭示了冰壩凌汛的物理成因關(guān)系。

［1］ 肖迪芳，劉之平，郭軍，李桂芬，等.嫩江上游冰壩凌汛的計(jì)算和預(yù)報(bào)［J］.冰川凍土，2003，25(增刊12):273－278.

［2］ 楊廣云，劉曉鳳，肖迪芳.松花江下游冰壩研究［G］.國(guó)際冰工程學(xué)會(huì)(日本)論文匯編，2006.