黃河天橋庫區(qū)“1.24”壅冰事件成因及對(duì)策

陳 偉

（忻州市防汛抗旱服務(wù)中心 山西忻州034000）

1 沿山西省忻州市的黃河概況

黃河流經(jīng)忻州市三個(gè)縣（偏關(guān)、河曲、保德），首先由偏關(guān)縣老牛灣村入境，流經(jīng)河曲縣，最后從保德縣的馮家川出境，全長(zhǎng)171 km，其中偏關(guān)境內(nèi)長(zhǎng)32 km、河曲境內(nèi)長(zhǎng)76 km、保德境內(nèi)長(zhǎng)63 km，途中匯入黃河的支流有偏關(guān)河、黃甫川河、清水川河、縣川河、孤山川河、朱家川河。山西天橋水電站位于黃河大北干流保德段，下游距保德縣城8 km，工程控制流域面積40.38 萬km2，壩頂高程838.00 m，工程建于1976年，上游還分別建有龍口（黃河河曲段）、萬家寨（黃河偏關(guān)段）兩座水利樞紐工程。

2 壅冰事件的發(fā)生過程及處置

2017年1月24日11：00，黃河河曲段觀測(cè)員報(bào)告天橋電站上游19 km 處石梯子斷面封河上游水位迅速上漲，河岸上養(yǎng)殖場(chǎng)受到直接威脅。接到報(bào)告后，山西河曲縣防辦組織人員立即趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)急處置，山西忻州市防辦接報(bào)后迅速與萬家寨防辦、天橋水電站溝通協(xié)調(diào)，告知河曲石梯子河段突發(fā)的險(xiǎn)情，按照“上控、中分、下泄”的調(diào)度原則，要求龍口控制下泄流量，便于險(xiǎn)情控制和應(yīng)急處置；要求天橋水電站加大出庫泄量，逐步降低庫水位。同時(shí)要求萬家寨水利樞紐、天橋水電站派技術(shù)人員緊急趕往現(xiàn)場(chǎng)，密切關(guān)注凌情變化，參加會(huì)商研判和處置。13：00 石梯子冰壩已經(jīng)形成，河寬300 m，冰壩高約4 m、長(zhǎng)約10 m，17:25 冰壩開始消融潰決。

18:24 天橋水電站壩前水位從833.62 m 突然暴漲到834.41 m，短短6 min 之內(nèi)水位突然暴漲0.79 m，壩前壅冰最高至835.1 m（水庫上層堰門頂高程835.2 m），危及天橋水庫安全。天橋水電站逐步開啟8 個(gè)底孔，下泄流量最高達(dá)到1 500 m3/s，水位開始回落，最低降至833.14 m；19:12 水位又開始上漲，又逐步開啟上層堰泄洪，但水位一直上漲，19:36 壩前水位最高達(dá)到834.89 m，開啟到第五個(gè)上層堰時(shí)水位開始下降，此時(shí)水庫最大泄量達(dá)到2 500 m3/s，20:00 水位降到833.23 m，逐步開始關(guān)閉閘門，到22:40 關(guān)閉5 個(gè)上層堰和2 個(gè)底孔。1月25日2:30 關(guān)閉所有閘門，水位趨于穩(wěn)定，下泄流量按420 m3/s 控制，處置工作結(jié)束。由于處置及時(shí)，措施得當(dāng)，避免了一次冰凌漫壩的重大事故發(fā)生。

3 成因淺析

3.1 自然特點(diǎn)

黃河河曲段屬黃河大北干流，位于天橋庫區(qū)，素有“小雪流凌、大雪封凍”之說，每年凌汛期都要經(jīng)過初封期、穩(wěn)封期、開河期三個(gè)階段，封凍長(zhǎng)達(dá)4 個(gè)月之久。在天橋水電站未建以前，每年11月中旬河道開始流凌，由少到多，12月初隨著氣溫下降，流凌密度逐漸加大，在唐家會(huì)村的石窯卜彎道處自然卡口，成為黃河河曲段向上游封凍的起始點(diǎn)。天橋水電站建成后，庫區(qū)蓄水改變了本河段的天然水流狀態(tài)，起封點(diǎn)下移到天橋壩址，封河期比原來平均提前13 天。

黃河河曲石梯子段位于天橋水電站上游約19.54 km處，右岸為陜西省府谷縣黃糜咀村且有黃河一級(jí)支流黃甫川河在此匯入黃河，左岸為山西省河曲縣石梯子村，此處河段河寬平均約350 m，河床比降小，河段平緩，抗沖刷能力差。由于受黃甫川河洪水的影響，加上黃河自1981年以來再未出現(xiàn)過大洪水，使石梯子河段淤積嚴(yán)重，過洪能力較弱，在開河期此河段極易形成堆積冰壩等險(xiǎn)情，歷來是防凌工作的重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域。

3.2 氣候及凌情

受超強(qiáng)厄爾尼諾影響，2016年氣候異常。據(jù)觀測(cè)2016年12月至2017年1月，河曲縣平均氣溫-6.1℃～-1.8℃之間，比歷年同期偏高2.2℃～4.4℃；平均日照時(shí)數(shù)為152.1 h，比歷年同期偏多9.9 h。

黃河河曲段2016-2017年凌汛期情況，2016年12月8日開始初凌，12月17日首封2 km，12月30日本河段達(dá)到年度最大封凍長(zhǎng)度23.5 km，但封凍長(zhǎng)度不足常年的50%；2017年1月20日至21日隨著溫度下降，河段封凍長(zhǎng)度達(dá)到26.5 km，為2016-2017年凌汛期最大封凍長(zhǎng)度，冰厚在0.1～0.5 m 之間，封凍冰蓋偏薄。2017年2月16日全部開河，凌汛期封凍天數(shù)68 d，較常年開河提前20 d。

3.3 水利樞紐工程調(diào)節(jié)

凌汛和流量有著密切的關(guān)系，從歷年的觀測(cè)資料分析，大流量是形成凌汛的主要原因。分析龍口水利樞紐2017年1月10日0:00 至2月16日10:00 水情統(tǒng)計(jì)資料，在此期間大部分時(shí)間段出庫泄量基本控制在400 m3/s 以下，期間運(yùn)行變幅較大的有兩次，分別為1月13日至19日，過程最大泄量達(dá)到707 m3/s（1月18日20:11），此時(shí)黃河河曲段封凍長(zhǎng)度25.5 km，平均氣溫為-15.7℃～2.2℃；1月23日至24日，過程最大泄量達(dá)到739 m3/s（1月24日10:00），此時(shí)黃河河曲段封凍長(zhǎng)度26.5 km，平均氣溫為-18℃～4.7℃。另外，開河前還有兩次較小的變幅。

由于石梯子下游河段氣溫尚低，冰質(zhì)堅(jiān)硬，而上游河段氣溫回升較快，先開河河槽蓄水釋放，流量加大，再加上自然因素、氣溫影響以及龍口樞紐調(diào)峰下泄流量加大的共同作用，河曲石梯子段以下封凍較薄的河段，冰凌堆積形成冰壩，造成下游水位下降，上游水位集聚上漲。冰壩消融潰決后，冰洪瞬間進(jìn)入天橋庫區(qū)，造成天橋水電站壩前水位突然暴漲。

4 對(duì)策

4.1 落實(shí)防凌責(zé)任

對(duì)防凌工作實(shí)行網(wǎng)格化管理，繪制網(wǎng)格圖，以沿黃縣、鄉(xiāng)、村三級(jí)防凌責(zé)任制為基礎(chǔ)，分片、分區(qū)域落實(shí)網(wǎng)格長(zhǎng)和網(wǎng)格員，構(gòu)建橫向到邊、縱向到底的防凌工作責(zé)任鏈體系。按照防凌預(yù)案組建搶險(xiǎn)隊(duì)伍、儲(chǔ)備搶險(xiǎn)物資，落實(shí)避險(xiǎn)場(chǎng)所，開展防凌應(yīng)急演練，達(dá)到以練促訓(xùn)、以練促戰(zhàn)的目地。在封河期、開河期的關(guān)鍵時(shí)段，網(wǎng)格長(zhǎng)、網(wǎng)格員下沉一線，進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)，靠前指揮，及時(shí)處置各類突發(fā)凌情險(xiǎn)情，確保防凌安全。

4.2 加強(qiáng)凌情監(jiān)測(cè)

市、縣防辦要加強(qiáng)與萬家寨、龍口水利樞紐和天橋水電站的溝通聯(lián)系，實(shí)時(shí)掌握每座水電站逐日調(diào)度運(yùn)行情況，結(jié)合斷面實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析研判凌情發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)提出針對(duì)性措施；水文、氣象部門要密切監(jiān)視氣溫、水情和凌情變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)布徑流、凌情信息的滾動(dòng)播報(bào)；水利部門要利用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)和5G 信息進(jìn)行立體化凌情監(jiān)測(cè)，對(duì)重點(diǎn)河段要加密觀測(cè)頻次，密切跟蹤凌情發(fā)展過程；萬家寨、龍口和天橋水電站要建立會(huì)商機(jī)制，在上下游河段派出一線巡河人員，及時(shí)掌握河段現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際凌情，為防凌調(diào)度以及指揮決策提供支撐。

4.3 科學(xué)優(yōu)化調(diào)度

根據(jù)長(zhǎng)期的防凌工作實(shí)踐，在凌汛期控制河道流量，使河道形成合理的冰蓋高度，以利冰封河段洪水下泄，是有效防止凌災(zāi)發(fā)生的有效辦法。雖然，萬家寨、龍口和天橋樞紐工程的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用，減輕了黃河河曲段的冰凌災(zāi)害；但是，樞紐工程的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用還需同時(shí)兼顧上下游、左右岸以及樞紐工程自身的安全。通過對(duì)“1.24”壅冰事件的成因分析，聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行還存在不足，應(yīng)立足河段凌情特點(diǎn)，結(jié)合河段封凍實(shí)際情況，充分考慮到氣候因素影響，按初封期、穩(wěn)封期、開河期分別優(yōu)化調(diào)度方案。初封期萬家寨、龍口水利樞紐要控制泄量，使黃河河曲段水量能從冰蓋下安全下泄，防止產(chǎn)生冰塞造成凌災(zāi)；穩(wěn)封期萬家寨、龍口水利樞紐要均勻控制出庫泄量，穩(wěn)定封河冰蓋，減少河道槽蓄水量；開河期萬家寨、龍口水利樞紐要根據(jù)下游河段實(shí)際凌情，均勻控制下泄流量，要嚴(yán)格執(zhí)行批準(zhǔn)的凌汛期調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃，按照“電調(diào)服從水調(diào)、水調(diào)服從防凌”的原則，盡可能控制泄量出現(xiàn)較大變幅，努力實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，避免黃河河曲段發(fā)生“武開河”局面，達(dá)到“文開河”目的。

5 結(jié)語

凌汛災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng)，不確定性因素多，防御難度大，且實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控非常困難。所以，防凌是忻州市防洪保安工作的重中之重，在各級(jí)政府和上級(jí)部門的正確領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過精心準(zhǔn)備，落實(shí)措施，有效預(yù)防，正確處置，實(shí)現(xiàn)了2016—2017年黃河河曲段防凌安全。但同時(shí)我們也清醒地認(rèn)識(shí)到，無論從工程措施還是非工程措施方面均存在諸多不足，今后需認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，汲取教訓(xùn)，根據(jù)存在的薄弱環(huán)節(jié)有針對(duì)性地開展強(qiáng)弱項(xiàng)、補(bǔ)短板，不斷提升防凌工作水平和應(yīng)急處置能力，盡可能減少凌災(zāi)損失，確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。