黃河下游河口地區(qū)凌汛災(zāi)害與冰凌爆破技術(shù)

王 勇 胡四華 劉 林

1.利津黃河河務(wù)局

2.黃河河口管理局

黃河下游河口地區(qū)凌汛災(zāi)害與冰凌爆破技術(shù)

王 勇1胡四華1劉 林2

1.利津黃河河務(wù)局

2.黃河河口管理局

本文通過分析黃河下游凌汛的成因及闡述凌汛災(zāi)害的影響，結(jié)合實際情況，根據(jù)黃河防總的指導(dǎo)原則，并借助當(dāng)前科技，提出為了減緩凌汛災(zāi)害的冰凌爆破技術(shù),并結(jié)合實際分析冰凌爆破技術(shù)的實用性。

黃河下游；凌汛；冰凌爆破

1 黃河下游歷史凌情

新中國成立以來，黃河下游已經(jīng)55年安度凌汛。在防凌措施上經(jīng)過實踐、認(rèn)識的反復(fù)過程，在理論和實踐中有了重大突破，對保證黃河下游凌汛期間的防洪安全起到了重大作用。

黃河下游山東河段特別是河口段地處黃河尾閻，在凌汛期河道氣溫處于最不利地位，其凌汛災(zāi)害比較嚴(yán)重。因冰凌封河與解凍時受河道氣溫、流量、河勢及風(fēng)力（向）等因素影響，一般小流量與低氣溫相遇是封河的直接原因，當(dāng)流量、氣溫變化大往往會造成河道冰凌幾封幾開局面。據(jù)《黃河下游凌汛》統(tǒng)計，1883年至1936年黃河下游在54年間有21年凌汛決口，共40處，其中河口河段有17處；1950年以后34年中有21個封河年份是從河口段向上游封冰，且封河速度日達(dá)100公里以上，而河道冰凌解凍開河是從上游起遞次向下游開。河口河段封冰期多年平均為53天，最長達(dá)85天，冰蓋厚度一般在20cm左右，出現(xiàn)插封的河段有時達(dá)50～70cm，主溜河道冰蓋下往往有冰花冰霄滯流，最大厚度3.0米以上；濟(jì)南以上冰厚一般10cm左右且冰花少。

2 凌汛成因與災(zāi)害

通常在河道封河或開河時期大量冰塊容易被阻在窄彎或淺灘河段插塞形成冰壩，水位陡漲、漫灘偎堤，即成嚴(yán)重凌汛，如防御不及甚至釀成決溢災(zāi)害。歷史上黃河下游凌汛災(zāi)害頻繁，其中：

（1）1951年凌汛期利津王莊堤防決口（潰決）：當(dāng)年黃河封凍直抵鄭州，總長六百余公里，1月27日三晝夜利津以上河段全部開通，滿河躺凌，利津左家莊一帶河面仍然固封，冰凌受阻后插塞上排四十余里,利津境內(nèi)水位立即陡漲，至2月1日劉家夾河水位13.76m,超過1949年最高水位0.83m，全部漫灘，2月2日上游冰水下泄,王莊以下大堤出水僅二、三公寸，冰塊直撲堤頂。至夜間發(fā)現(xiàn)多處漏洞，其中背河土塘發(fā)現(xiàn)大漏洞三個,最大的洞口直徑30多cm，三百余名民工和三十多名黃河職工飛奔搶堵，因時值深夜且臨河被冰水覆蓋，無法查找出洞口，加之天寒地凍，取土困難，背河搶堵均難奏效,口門迅速擴(kuò)大形成潰決。

（2）1955年凌汛期利津五莊堤防決口（潰決）：當(dāng)年黃河封凍至河南滎陽，至1月下旬天氣驟然轉(zhuǎn)暖，上游河段迅速開河，29日開至利津，上游大量流冰聚集于王莊至麻灣間30公里窄河道中，因插塞初期爆破炸冰分水效果均不理想，大量冰凌壅塞形成冰堆、冰壩，河道水位陡漲4.3m，迅速漫灘，冰積如山，有的河段水位陡漲至堤頂平，29日在利津五莊村南及村北大堤出現(xiàn)管涌多處，隨即演成漏洞，因搶堵無效最終大堤潰決，形成兩處口門總寬550m。

歷史上這兩次凌汛決口都在河口地區(qū)造成了嚴(yán)重陵汛災(zāi)害，受災(zāi)人口分別達(dá)到8.54萬人、17.7萬人，房屋倒塌分別為8641間、5355間，淹沒耕地約45萬畝、88萬畝，社會經(jīng)濟(jì)損失巨大。

3 黃河下游冰凌爆破技術(shù)

20世紀(jì)50年代，主要采取破冰措施防治凌汛。破冰措施有打冰、撒土、破冰船破冰、炸藥爆破、炮群轟冰、飛機(jī)投彈炸冰等。以后人們逐漸認(rèn)識到凌汛災(zāi)害形成原因還包括河道水量，當(dāng)前，雖然黃河下游在防凌措施上主要以調(diào)節(jié)河道水量為主、以破冰為輔，但是冰凌爆破作為一種科學(xué)的破冰手段，實踐證明能夠有效地解決河道凌汛成災(zāi)問題，應(yīng)作為黃河下游必備的防凌措施之一。

3.1 冰凌爆破的原則

冰凌爆破是確保凌汛安全的重要措施之一。凌汛開河期，對重點河段封冰適時進(jìn)行爆破，促使其順利開河。一般原則是炸窄河道、不炸寬河道和兼顧上下游、左右岸；冰凌爆破要搶抓時機(jī)，科學(xué)決策，快速實施爆破；開河時應(yīng)隨陵追擊，掃除流冰障礙，如在彎道、寬淺河段或險工壩岸附近開始發(fā)生冰凌插塞時，要抓住冰未插穩(wěn)的有利時機(jī)，采用加大藥包，將插塞冰凌迅速猛烈炸開，以免形成冰壩。一旦冰壩已形成，必須全力以赴進(jìn)行爆破。

3.2 爆破隊的組織與裝備

黃河下游各縣區(qū)局都組建有1～2支冰凌爆破隊，一般以黃河職工為主，必要時適當(dāng)補(bǔ)充沿黃鄉(xiāng)鎮(zhèn)民兵搶險隊員。每支爆破隊由34人組成，有正、副隊長各1人，前方組13人（包括組長、試線員、起爆、打冰孔、下雷及接線員），后方組10人（包括組長、測試?yán)坠?、運輸、安雷管及包裝人員）、前方勘察安全組3人，還有保管、統(tǒng)計、衛(wèi)生、司務(wù)員等。爆破隊執(zhí)行明確崗位職責(zé)分工、紀(jì)律嚴(yán)明，爆破前組織隊員認(rèn)真學(xué)習(xí)爆冰技術(shù)和安全規(guī)程，培訓(xùn)合格后方可上冰操作，確保爆破安全。爆破隊的器材工具設(shè)備和安全保護(hù)用品均按規(guī)定配備齊全、檢查維護(hù)。

4 冰凌爆破作業(yè)技術(shù)要領(lǐng)

a、一般炸藥、雷管均有上級部門統(tǒng)一存放、集中管理和供應(yīng)，爆炸物品運輸由專人押運。

b、爆破前，事先要察看爆破河段河勢、水深、冰厚、冰花及斷面過流等情況，做出爆破計劃，報經(jīng)上級批準(zhǔn)后執(zhí)行。一般要求封冰厚達(dá)15cm以上才允許上冰爆破作業(yè)。

c、爆破作業(yè)應(yīng)統(tǒng)一指揮和有組織計劃進(jìn)行，有兩個以上爆破隊同時作業(yè)時，應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系，密切配合，統(tǒng)一指揮，明確標(biāo)志和信號，以確保安全。

d、每炮藥包所用雷管必須為同一批產(chǎn)品，并逐個測量電阻基本相同方可（誤差小于0.1歐姆），各藥包連接線為21-22#鉛絲，母線采用橡膠絕緣線。捆扎藥包和連接引線時嚴(yán)格按照規(guī)定操作。在正式爆破前應(yīng)對雷管、藥包進(jìn)行試驗。

e、起爆地點應(yīng)在作業(yè)場上風(fēng)面距炮孔距離大于200m，包裝組應(yīng)距離炮孔300m以外隱蔽處，包裝組與安裝雷管組相距50m以外，并注意安裝和操作安全。接線和下雷必須保證質(zhì)量，有專人細(xì)心檢查，以免發(fā)生“瞎炮”，并注意試線時人員安全撤離。使用電雷管時，電源和起爆器由前方組指定專人保管掌握，人員必須細(xì)心可靠，技術(shù)熟練，聽從隊長指揮。每炮響后應(yīng)立即將火線取下并入箱鎖好起爆器。

f、爆破冰凌以打格子網(wǎng)為主，方格間距視冰厚和位置而定，一般以20～30m為宜，如果冰較厚或處在彎曲河道，格子網(wǎng)間距適當(dāng)加密。冰厚超過1米應(yīng)將冰炸透炸碎。一般每包用藥量以1公斤左右為宜，不宜使用大藥包，藥包埋深和間距應(yīng)根據(jù)冰厚和藥量大小，適當(dāng)安置，當(dāng)冰厚20cm左右時藥包間距為5～7m，埋深在冰面下0.6～0.9m較好。

g、冰壩爆破必須先從冰壩的支撐點和卡口處開始，首先摧毀其戧腳，借上游冰水壓力使冰壩倒垮。如其范圍不大可全面轟炸，特別注意人員及工程安全。

h、每次雷響后最少10分鐘后人員才能進(jìn)入現(xiàn)場檢查。嚴(yán)禁掏挖原炮眼重裝炸藥，應(yīng)在60cm外另打眼放炮，散裝炸藥和雷管要妥善處理。爆破人員同時應(yīng)做好自身安全防護(hù)，確保人員安全。

5 冰凌爆破的常用破冰方式

a、爆破冰壩：在解凍開河時,爆破隊隨凌追擊,發(fā)現(xiàn)有冰塊卡塞河道形成冰壩,阻礙冰水下泄時,立即查清支撐冰壩的著力點,集中力量,快速將冰壩支點炸開,打通冰水下泄溜道,使冰水順利下泄。

b、炸方格：在解凍開河前,使用炸藥爆破,將冰蓋炸成縱橫50米的方格網(wǎng),將大面積冰蓋加以分割破小,以利開河。

c、打冰：在河道封凍臨近開河前，組織人力，使用鐵鎬、斧頭、冰穿等工具，在歷年易于卡冰的河段，預(yù)先將一定范圍的冰蓋打開、打碎，或按方格網(wǎng)形打成寬20厘米的冰溝，把冰蓋分割，以利開河。

d、隨凌追擊：在解凍開河時,爆破隊分在兩岸隨凌行進(jìn),觀察監(jiān)視開河流冰進(jìn)程,一旦遇有卡冰阻塞河道、形成冰壩等緊急情況,突擊進(jìn)行爆破,打通冰凌卡塞河段。然后，隨開河凌頭繼續(xù)追擊前進(jìn),開河到哪里,爆破隊隨之追擊到哪里,根據(jù)情況隨時執(zhí)行爆破任務(wù)。

e、掃除流冰障礙：即將開河之前,爆破隊使用炸藥包,將歷年易于卡冰阻塞河段或冰塞嚴(yán)重河段的冰蓋炸開、炸碎,為冰水順利下泄掃除障礙。

f、逼凌樁：用長木樁在秸埽體前排列打入水下,再用繩索或鐵絲綁扎牢固,在木樁上橫排竹片于迎水面釘牢,用以防止冰塊撞壞埽體或埽眉。

g、冰凌研究 應(yīng)用當(dāng)代科學(xué)技術(shù)及氣象、水文、冰情觀測資料，進(jìn)行分析研究凌汛的物理成因、演變規(guī)律、冰情實驗、防凌調(diào)度、冰情預(yù)報方法等，為防凌指揮機(jī)構(gòu)服務(wù)。

6 破冰作業(yè)新機(jī)具——電動冰凌打孔機(jī)介紹

在黃河下游防凌因凌情發(fā)生發(fā)展快、搶險難度大，搶險時機(jī)顯得尤為重要。爆破實踐中，傳統(tǒng)作業(yè)打冰孔爆破，其效率低，勞動強(qiáng)度大，動用人力、物力多，已不適應(yīng)現(xiàn)代防凌爆破搶險。利津河務(wù)局結(jié)合多年來實踐，摸索研制出了一種體積小、結(jié)構(gòu)簡便、效率優(yōu)于人工的電動冰凌打孔機(jī)。該機(jī)具解決了人工打孔的時效問題，能為防凌爆破作業(yè)爭取到寶貴時機(jī)。

a、設(shè)備組成及工作原理：主要設(shè)備為ZIZ-90型手持式工程鉆，鉆孔直徑165mm～220mm、鉆孔厚度250mm、輸出轉(zhuǎn)速1200r/min、整機(jī)功率1.1kw，整機(jī)總質(zhì)量≤8kg、操作人員2人、鉆孔效率6個/min；同時配備雅馬哈EF4600(E、D)型發(fā)電機(jī)，功率3.5kw。

工作原理：該機(jī)（見圖）以電力為能源，采用自制的Φ45mm連接套，Φ35mm連接絲，Φ165mm圓形開孔器（或Φ220mm圓形開孔器，高分別為250mm）與ZIZ-90型手持式工程鉆、長260mm的定位鉆頭相連接，電源配以漏電斷路器、電線、小型汽油發(fā)電機(jī)，操作簡單，成孔質(zhì)量好，適合于不同場景的冰凌打孔（打孔直徑165mm～220mm，最大厚度250mm）。

b、設(shè)備應(yīng)用情況

2008年冬天，在利津河務(wù)局張灘險工河段進(jìn)行了冰凌打孔現(xiàn)場試驗：在河道冰厚150mm、寬度200m的冰面上，每隔10m打一個直徑220mm圓形冰孔，該打孔機(jī)快速成孔30個，僅用了5分鐘，打孔速度6個／分鐘，連發(fā)電帶放線共用2人；采用傳統(tǒng)打孔方式需用5人持洋鎬、冰攛等工具在同樣位置打孔30個,用時達(dá)45分鐘。通過比較，電動冰凌打孔機(jī)鉆孔速度快、效率高，同時減輕了人工勞動強(qiáng)度，且成本低廉，適用于各種冰凌打孔爆破作業(yè)，可以為防凌爆破作業(yè)爭取時機(jī)。另外，打孔機(jī)所配發(fā)電機(jī)是固定在一個簡易平板車上，行走比較方便，并可保證設(shè)備的安全。

總之，在冰凌爆破搶險作業(yè)中，使用此機(jī)具能節(jié)省人力、物力，提高打孔效率，縮短了打孔時間，為冰凌爆破搶險爭取了主動性，其防洪效益和社會作用不可估量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.20.011