黃河寧蒙河段2001—2010年凌情變化分析

王瑞君，郭德成，高夏陽

（黃河水利委員會(huì)寧蒙水文水資源局，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

黃河寧蒙河段地處黃河流域最北端，自寧夏中衛(wèi)縣南長灘鄉(xiāng)入境，至內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗馬柵鄉(xiāng)出境，河段全長1204 km。受大陸性季風(fēng)氣候影響，冬季嚴(yán)寒而漫長，日均氣溫在0℃以下的時(shí)間長達(dá)4～5個(gè)月，最低氣溫達(dá)－36.3℃。寧蒙河段石嘴山以下為穩(wěn)定封凍河段，凌汛期一般從11月中下旬開始流凌，12月上旬封凍，至翌年3月中下旬解凍開河，凌汛期長達(dá)4～5個(gè)月左右，封凍天數(shù)一般為100 d左右，最長達(dá)130余天，封河長度一般在800 km左右，最長達(dá)1200 km；冰厚一般為0.7～0.8 m，最厚可達(dá)1 m以上。

1 寧蒙河段凌情變化

1）流凌和封、開河時(shí)間推遲，首封位置有所下移。寧蒙河段冬季一般在三湖河口—頭道拐河段出現(xiàn)流凌，開始流凌日期的多年平均值為11月18日，最早流凌日期出現(xiàn)在1969年11月4日，位于三湖河口以下河段，最晚日期出現(xiàn)在2006年11月30日，出現(xiàn)于三湖河口斷面附近。寧蒙河段多年平均封河日期為12月1日，首封地點(diǎn)一般位于三湖河口—包頭河段，最早封河日期為1969年11月7日，位于三湖河口—包頭之間；最晚封河日期為1989年12月30日，位于包頭附近。寧蒙河段開河一般在三湖河口以上開始，由上游向下游發(fā)展，多年平均開河結(jié)束日期為3月27日，其中:最早開河日期為1998年3月12日，最晚結(jié)束日期為1970年4月5日。

2001—2010年10年間，寧蒙河段流凌封河時(shí)間明顯推遲，首封位置有向下游移動(dòng)的趨勢(shì)。寧蒙河段2001—2010年平均首凌日期為11月24日，首封日期為12月4日，最晚開河日期為3月25日。與歷年(1950—2010年)均值相比，首凌日期推遲6 d，首封日期推遲3 d，開河日期提前了2 d。寧蒙河段首封位置多在昭君墳及以上河段，最近10個(gè)凌汛期，除了2002—2003年首封位置在烏拉特前旗附近以外，其余年份均在昭君墳以下河段，2007—2008年封河位置在萬家寨水庫庫尾的呼和浩特市清水河縣曹家灣河段。

2）封、開河期水位偏高，凌汛洪峰減小。寧蒙河段封河一般自首封段開始向上下游延伸，上游流冰在冰蓋前緣平鋪使冰蓋向上游延伸，對(duì)上游來水形成冰塞阻力，容易壅高水位，增大堤防防守壓力。開河初期，冰塊下泄不暢，容易形成冰壩壅水；開河后期，槽蓄水增量釋放會(huì)引起河道沿程漲水現(xiàn)象。近年來，由于河床不斷淤積抬高，多淺灘、彎道、分叉等，因此河道冰下過流能力急劇降低。封河期三湖河口和頭道拐水文斷面水位有逐年升高的趨勢(shì)，開河期最高水位則顯著升高。2007—2008年度開河期三湖河口最高水位為1021.22 m（出現(xiàn)在2008年3月20日），創(chuàng)歷史紀(jì)錄。

寧蒙河段開河時(shí)一般自上而下逐漸開通，凌峰流量沿程逐漸增大，尤其在“武開河”河段，槽蓄水量急劇釋放，容易形成峰高時(shí)短的尖瘦凌峰。寧蒙河段多年平均凌峰流量為2144 m3/s，最大凌峰流量為3500 m3/s（1968年），最小為1000 m3/s（1958年）。受開河期氣溫、河道條件、水庫調(diào)節(jié)等多種因素的影響，近年來開河桃汛洪峰有較明顯的減小。2001—2010年頭道拐站開河期最大洪峰流量平均為 1906 m3/s，較以前均值(1969—2000 年，2200 m3/s)偏小10%，較劉家峽水庫運(yùn)用以來均值（2322 m3/s）偏少18%，在2009年出現(xiàn)了劉家峽水庫運(yùn)用以來的最小桃汛洪峰流量（1380 m3/s）。

2000年以來，寧蒙河段冰凌特點(diǎn)發(fā)生明顯變化，凌情形勢(shì)變得更加復(fù)雜，凌情災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。

2001—2010年，黃河寧蒙河段有5年發(fā)生了凌情災(zāi)害，其余年份也有不同程度險(xiǎn)情。2007—2008年度出現(xiàn)了近40年來最嚴(yán)重的凌情，封河期寧夏河段出現(xiàn)了冰塞，開河期三湖河口水位屢創(chuàng)新高，杭錦旗獨(dú)貴塔拉奎素段大堤發(fā)生潰堤。

3）河道冰下過流能力降低，槽蓄水增量明顯增加。凌汛期冰蓋會(huì)引起流動(dòng)阻力增加，從而導(dǎo)致河道過流能力下降及能量損失增加。封凍初期下游頭道拐斷面一般會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)期的小流量過程，隨著冰蓋下冰花阻水作用的減小，流量逐漸增大，小流量過程結(jié)束。

頭道拐斷面封河期小流量（小于350 m3/s）持續(xù)天數(shù)變化較大，劉家峽水庫運(yùn)用前，封河期流量過程主要受自然因素影響，凌汛期來水較少，小流量持續(xù)時(shí)間平均為62 d，但年際間變化很大，最長可達(dá)136 d，最短為16 d，平均最大槽蓄水增量為8.7億m3；1969年以來，受水庫調(diào)節(jié)影響，凌汛期來水量增大，小流量持續(xù)天數(shù)平均為16 d，明顯減少，平均最大槽蓄水增量為10.1億m3；1986年以來，受河道沖淤、水庫調(diào)度、氣候變化等因素影響，小流量持續(xù)時(shí)間平均為27 d，平均最大槽蓄水增量為12.7億m3，呈增加趨勢(shì)。最近10年小流量持續(xù)時(shí)間為40 d，顯著增加，槽蓄水增量為15.1億m3，增加明顯。

2 寧蒙河段冰凌變化影響因素分析

1）氣候變暖，極端天氣事件增多。近10年來，寧蒙河段冬季氣溫較歷史偏高，極端天氣事件頻繁出現(xiàn)。黃河寧蒙河段氣候變暖，最近45年氣溫增速約為0.5℃/10 a。進(jìn)入21世紀(jì)以來，氣溫升高更加明顯，極端天氣事件有所增加。

凌汛期氣溫偏高是流凌及封河時(shí)間推遲的主要原因。凌汛期氣溫高且變幅大，冰蓋偏薄，容易造成封、開河不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)封、開河交替，造成冰凌災(zāi)害。

2）水庫運(yùn)用改變了河道水流條件。近10年來，受氣候和水量調(diào)度影響，凌汛期來水量略有減小。在凌汛期，水庫加大泄量，沿程水溫升高，水動(dòng)力作用加強(qiáng)，從而推遲了流凌日期，延緩了封河時(shí)間；開河期水庫減小泄量，凌汛洪峰降低，冰凌洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)降低。這些防凌措施的運(yùn)用改變了寧蒙河段冰凌的自然規(guī)律，影響了河道過流能力，使冰凌特點(diǎn)發(fā)生變化。

1998年萬家寨水庫運(yùn)用以后，庫區(qū)由初期的不完全封凍變?yōu)樽罱鼛啄甑耐耆鈨觥Ｊ茏罱鼛啄晁畮焖恢饾u抬高的影響，在封、開河的關(guān)鍵期，庫尾極易卡冰結(jié)壩，壅高水位，從而減弱河道過流能力，增大槽蓄水增量。

3）河道淤積嚴(yán)重，過流能力下降。1986年以來，受龍羊峽水庫調(diào)節(jié)、氣候條件和人為因素的影響，內(nèi)蒙古河段年徑流量和洪水過程發(fā)生明顯變化，大流量時(shí)間明顯減少，水量分布趨于均勻，輸沙能力降低，河道淤積加重。20世紀(jì)90年代以來，內(nèi)蒙古河段河槽淤積萎縮日趨嚴(yán)重，平灘流量降至1000 m3/s左右。

由于河道淤積、河道建筑物的阻冰作用導(dǎo)致封河后的冰蓋下過流能力減弱，頭道拐站小流量過程持續(xù)時(shí)間延長，上游來水不能有效釋放，使得槽蓄水量明顯增大。

3 結(jié) 論

2000年以來寧蒙河段冰凌特點(diǎn)發(fā)生明顯變化，流凌、封河日期推遲，槽蓄水增量明顯增大，封、開河期水位偏高，凌情形勢(shì)更加復(fù)雜。出現(xiàn)這種變化的原因包括天氣、河道沖淤、水庫調(diào)度等。

［1］可素娟，王敏，饒素秋，等.黃河冰情研究［M］.鄭州：黃河水利出版社，2005.

［2］侯素珍，常溫花，王平，等.黃河內(nèi)蒙古河道萎縮特征及成因［J］.人民黃河，2007，29（1）：25-26.