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[摘要] 通过对黄河宁夏段凌汛情况及灾情的分析,论述非工程措施在防治凌汛、减小凌汛灾害损失中的特殊地位和重要意义,为进一步加强非工程措施防治凌汛提供理论支撑。
[关键词] 黄河 凌汛 非工程措施
1.黄河宁夏段凌汛概况
1.1黄河宁夏段基本情况
黄河自中卫市南长滩入境,至石嘴山麻黄沟出境,全长397km,偏东转偏北流向,跨北纬37°17′至39°23′,纬距2度。上游河道穿行山区峡谷,进入宁夏平原后显著开阔,至石嘴山石喇叭再进入峡谷自麻黄沟出境。境内穿越青铜峡8km峡谷,峡谷南为卫宁灌区,北为青铜峡灌区。境内黄河自上而下建有沙坡头水利枢纽工程和青铜峡径流电站,其中青铜峡电站于1967年4月蓄水运用,沙坡头水利枢纽工程于2004年下闸蓄水。
区内黄河三次穿行峡谷、平原,河势差异明显。下河沿以上61km为峡谷段。下河沿至青铜峡124km,河道迂回曲折,河心滩地多,由于河滩地围河开垦造田、青铜峡水库影响等原因,河道淤积变化较大,河宽0.2~3.3km,比降0.8~0.9‰,为粗砂卵石河床。青铜峡水库以下河宽0.2~5km。比降0.2~0.1‰,为粗砂河床。各河段在枯水期均有分流串沟现象。
1.2黄河宁夏段凌汛基本情况
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。冰凌有时可以聚集成冰塞或冰坝,造成水位大幅度地抬高,最终漫滩或决堤,称为凌洪。在冬季的封河期和春季的期都有可能发生凌汛。通俗地说,就是水表有冰层,且破裂成块状,冰下有水流,带动冰块向下游运动,当河堤狭窄时冰层不断堆积,造成河道过水面积减小,水位急速上涨,对堤坝行水安全造成严重影响,或发生决堤、漫滩现象。因此,凌汛是河段冰情的产物,它和冰情密不可分。
由于黄河宁夏段特殊的地理位置,黄河流向由南偏北,又低纬度区流向高纬度区,纬度跨越2度,造成河段内封冻时自下而上,解冻时自上而下,极易造成冰塞冰坝。黄河自中卫市的南长滩入境至枣园135km为峡谷河段,河面宽200~300m, 0.8‰~1.0‰。,因坡陡流急,只有冷冬年份才能封河,称为不常封冻河段。枣园以下260多公里,河面宽500~1 000m,比降0.1‰~0.2‰,因坡缓、流速小、气温低,为常封冻河段。该河段冷冬年最上封至下,年则封冻不超过枣园。随着青铜峡水库、沙坡头水利枢纽工程相继建成运行后,冬季流量增大,水温增高,不封河段由枣园下延20多公里到;青铜峡坝下有40~90km的不封冻河段,潘昶以下100多公里仍为封冻河段。 根据石嘴山水文站的凌情观测成果,该站水库运行前多年平均开始流凌日期为11月24日,封河日期为12月26日,开河日期为3月7日,其日期的多年变幅分别为38天、55天、38天。水库运行后与水库运用前相比,流凌日期推迟5天,封冻日期推迟 11天,解冻日期推迟8天,凌峰流量明显减小约200m3/s左右。
2.凌汛及灾情
2.1历史凌汛一般规律及灾情
河段冰情复杂,热因素是主要影响因素。河势、水、热因素表明,宁夏河段位置偏北,冷空气降温时空变化大,热力是冰情主要影响因素。水库泄水增高水温,加剧了热因素影响。河宽、坡度的显著变化、干流库区地形以及水流高低纬度的差异等,造成区内形成有不稳定和稳定封冻河段,冰情日期变幅达数十天,严重冰塞冰坝时有发生,冰情变化大而复杂。根据历史冰情观测资料,凌汛一般规律是:流凌自下而上,始凌日期最北端石嘴山(现今的惠农区)在11月中旬,永宁望洪段在12月中旬,最西端下河沿在12月下旬;封河自下而上,封河日期最北端石嘴山在12月下旬,永宁望洪段在1月上旬,青铜峡库区在12月中旬。封河段青铜峡坝上一般封至中宁县的新田,坝下封至青铜峡市叶盛;开河自上而下,开河日期中宁县新田在2月上旬,青铜峡库区在2月中旬,永宁望洪在2月中旬,最北端石嘴山在3月中旬。
特殊冰情中冰坝居多,出现时机又以开河时、偏冷年份、上游水库蓄水前较多。常出现冰坝地点在青铜峡峡谷北端,石嘴山水文站及其下游几公里的电厂、钢厂河段,这些地点都属峡谷湾窄河段。1955年、1962年、1967年、1974年3月开河时,分别在上述青、石等处出现情况严重的冰坝险情,动用大量人力、物力进行防范抢险。
冰塞河段主要在中宁枣园一带。枣园以上是不稳定封冻段,敞露河面冰花大量下潜,一般年份壅水现象较轻,1967~1968、2007~2008年(冬春),冰塞壅水严重,水位上涨约2米多,中宁康滩至枣园多个村子受淹,受灾人口达万人以上,受灾面积万亩以上,次灾情均发生在冷冬,冰花在库区以上大量下潜堆积,形成冰塞灾害。
2.2近十年凌汛情况
现选择自治区水文勘测局所设黄河红崖子水位站为典型站,对近十年冰情观测资料统计如表1。
2.3凌汛发展的趋势
黄河红崖子水位站位于石嘴山市惠农区,其冰情观测对于宁夏黄河北段具有代表性,根据以上近十年观测资料统计,和历史资料对比,在正常年份,其凌汛发展趋势为始凌、封河日期均延后约十天左右,而开河日期却提前约十天,造成封冻天数减少至50天左右。其影响因素主要是气候变化和上游水库运行等造成。
3.防凌工作的措施
3.1凌汛防治的一般措施
黄河凌汛灾害是黄河下游嚴重的自然灾害之一,历史上曾以频繁发生漫滩、倒灌、决口,难以防治而著名。由于黄河在宁夏段特殊的自然地理位置和河道情况决定,容易形成冰塞、冰坝的河段较多,给沿岸百姓造成严重的经济损失和人员伤亡。自解放以来,党和政府十分关心黄河凌汛的防治工作,制定了相应的防治措施。起到了明显的效益。总结其防治措施通常分为两类:工程防治措施和非工程防治措施。
3.2凌汛防治的工程措施
防凌的工程措施一般包括加高、加固黄河堤防、堤坝、修建水库、进行河道整治等工程,加大河道行洪能力,确保行洪安全。自1998年长江大水之后,国家加大了黄河治理力度,为了提高黄河防洪防凌能力。自治区自2009年全面启动了标准化堤防建设工程,加高、加固两岸堤防,加大河道整治工程,将黄河堤防建成“防洪保障线、抢险交通线、生态景观线”, 变单一水利防洪功能为防洪、交通、旅游、生态、文化和城市建设多功能兼顾防洪工程,使黄河的抗洪防凌能力大大增强。
3.3凌汛防治的非工程措施
非工程防凌措施是通过除工程防洪措施以外的,以法律、政策、技术和经济等手段,调整凌汛洪水威胁地区的开发利用方式,加强防洪管理,以适应凌洪的的天然特性,减轻凌洪灾害损失,节省防洪基建投资和工程管理维修费用,以达到减少凌洪区灾害损失的措施的总体,同时也包括洪水凌汛预报、警报、洪泛区的划分管理、防洪保险、社会经济等措施。
4.非工程措施在防凌工作中的重要作用
4.1非工程措及工程措施在防凌工作中的应用分析
由于凌汛发生的特殊性,历史上,人们对黄河的防洪防凌措施做过大量研究,大多偏重于工程措施,而工程措施防洪往往耗资过大,有时效果也不太理想,在某些特定条件下,采取与非工程防凌措施相结合的方针,却达到事过功倍的效果。其非工程防凌的主要措施有:①采取法律和政策措施,加强河道管理,清理乱占乱挤河道行为,通过疏浚提高河道行洪能力;②明确防凌责任,加强防凌队伍建设,在险情发生时,做到各级组织亲临现场,统一指挥,物资及队伍及时到位,及时投入防凌抢险工作中;③利用现代科学技术和先进的仪器设备,如视频、遥测水位计等,加强气温及沿河凌汛发展情势监测和预报,做好调水和破冰的准备工作,达到对凌汛灾情的提前防治等。目前非工程防凌措施已经成为各级防汛部门及领导指挥抗洪抢险必不可少的有效措施,是工程防洪、防凌不可遗缺的补救措施。
4.2非工程措施在防凌工作中的必要性和重要性
在长期防凌抗灾过程中,随着科技的发展和社会的进步,单纯拦、截、堵的工程防治措施的弊病日以彰显,而因势利导,重视疏浚、预警预报等非工程措施作用更加显著,在历次的防凌减灾中证明非工程措施不仅投资小,见效快,还能为防洪工程充分发挥效益提供保证。非工程措施是一种投资少,受益大,有广泛发展前途的现代化科学技术,并与工程防治措施共同构成一个完整的防洪、防凌体系,因此,应加强防凌非工程措施建设,向现代科学求效益, 从落实责任,加强队伍建设、建立凌汛监测预警报系统、水量调蓄、增强法律意识、强化应急措施等方面的工作,非工程措施已成为全面防凌减灾新体系的重要组成部分,缺之不可。
5.结论
黄河凌汛防治是非常复杂的工作,冰情的变化随气候变化影响很大,凌情监测预报有待不断提高,由于凌汛期的特殊时节,河道流量偏小,人们防凌意识淡薄,一旦出现凌险,取土、抢险困难,防凌难度会进一步增加。因此,在今后的防凌工作中,要充分利用非工程措施,加强领导,严格实行领导负责制,建立健全各项责任制和防凌工作制度,强化防凌意识;在凌汛期,熟练掌握防凌业务知识,逐步认识和掌握凌汛的演变规律,积极研究防凌抢险方法,提高抢险能力;加大投入力度,建设沿河遥测、视频等监测站点,逐步完善防凌预案,提高凌情的预报、测报水平;做好抢险和群众的迁置与救灾准备,搞好物资、交通、通信等各种后勤保障工作。结合历年凌情的实际情况,采取灵活的防凌措施,齐心协力,确保黄河宁夏段的凌汛安全。
作者简介:
王林华,工程师,水利工程专业,主要从事防汛和水利工程建设等工作。
郑桂琴,经济师,助理工程师,水利工程专业,主要从事防汛和水利工程建设等工作。
[关键词] 黄河 凌汛 非工程措施
1.黄河宁夏段凌汛概况
1.1黄河宁夏段基本情况
黄河自中卫市南长滩入境,至石嘴山麻黄沟出境,全长397km,偏东转偏北流向,跨北纬37°17′至39°23′,纬距2度。上游河道穿行山区峡谷,进入宁夏平原后显著开阔,至石嘴山石喇叭再进入峡谷自麻黄沟出境。境内穿越青铜峡8km峡谷,峡谷南为卫宁灌区,北为青铜峡灌区。境内黄河自上而下建有沙坡头水利枢纽工程和青铜峡径流电站,其中青铜峡电站于1967年4月蓄水运用,沙坡头水利枢纽工程于2004年下闸蓄水。
区内黄河三次穿行峡谷、平原,河势差异明显。下河沿以上61km为峡谷段。下河沿至青铜峡124km,河道迂回曲折,河心滩地多,由于河滩地围河开垦造田、青铜峡水库影响等原因,河道淤积变化较大,河宽0.2~3.3km,比降0.8~0.9‰,为粗砂卵石河床。青铜峡水库以下河宽0.2~5km。比降0.2~0.1‰,为粗砂河床。各河段在枯水期均有分流串沟现象。
1.2黄河宁夏段凌汛基本情况
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。冰凌有时可以聚集成冰塞或冰坝,造成水位大幅度地抬高,最终漫滩或决堤,称为凌洪。在冬季的封河期和春季的期都有可能发生凌汛。通俗地说,就是水表有冰层,且破裂成块状,冰下有水流,带动冰块向下游运动,当河堤狭窄时冰层不断堆积,造成河道过水面积减小,水位急速上涨,对堤坝行水安全造成严重影响,或发生决堤、漫滩现象。因此,凌汛是河段冰情的产物,它和冰情密不可分。
由于黄河宁夏段特殊的地理位置,黄河流向由南偏北,又低纬度区流向高纬度区,纬度跨越2度,造成河段内封冻时自下而上,解冻时自上而下,极易造成冰塞冰坝。黄河自中卫市的南长滩入境至枣园135km为峡谷河段,河面宽200~300m, 0.8‰~1.0‰。,因坡陡流急,只有冷冬年份才能封河,称为不常封冻河段。枣园以下260多公里,河面宽500~1 000m,比降0.1‰~0.2‰,因坡缓、流速小、气温低,为常封冻河段。该河段冷冬年最上封至下,年则封冻不超过枣园。随着青铜峡水库、沙坡头水利枢纽工程相继建成运行后,冬季流量增大,水温增高,不封河段由枣园下延20多公里到;青铜峡坝下有40~90km的不封冻河段,潘昶以下100多公里仍为封冻河段。 根据石嘴山水文站的凌情观测成果,该站水库运行前多年平均开始流凌日期为11月24日,封河日期为12月26日,开河日期为3月7日,其日期的多年变幅分别为38天、55天、38天。水库运行后与水库运用前相比,流凌日期推迟5天,封冻日期推迟 11天,解冻日期推迟8天,凌峰流量明显减小约200m3/s左右。
2.凌汛及灾情
2.1历史凌汛一般规律及灾情
河段冰情复杂,热因素是主要影响因素。河势、水、热因素表明,宁夏河段位置偏北,冷空气降温时空变化大,热力是冰情主要影响因素。水库泄水增高水温,加剧了热因素影响。河宽、坡度的显著变化、干流库区地形以及水流高低纬度的差异等,造成区内形成有不稳定和稳定封冻河段,冰情日期变幅达数十天,严重冰塞冰坝时有发生,冰情变化大而复杂。根据历史冰情观测资料,凌汛一般规律是:流凌自下而上,始凌日期最北端石嘴山(现今的惠农区)在11月中旬,永宁望洪段在12月中旬,最西端下河沿在12月下旬;封河自下而上,封河日期最北端石嘴山在12月下旬,永宁望洪段在1月上旬,青铜峡库区在12月中旬。封河段青铜峡坝上一般封至中宁县的新田,坝下封至青铜峡市叶盛;开河自上而下,开河日期中宁县新田在2月上旬,青铜峡库区在2月中旬,永宁望洪在2月中旬,最北端石嘴山在3月中旬。
特殊冰情中冰坝居多,出现时机又以开河时、偏冷年份、上游水库蓄水前较多。常出现冰坝地点在青铜峡峡谷北端,石嘴山水文站及其下游几公里的电厂、钢厂河段,这些地点都属峡谷湾窄河段。1955年、1962年、1967年、1974年3月开河时,分别在上述青、石等处出现情况严重的冰坝险情,动用大量人力、物力进行防范抢险。
冰塞河段主要在中宁枣园一带。枣园以上是不稳定封冻段,敞露河面冰花大量下潜,一般年份壅水现象较轻,1967~1968、2007~2008年(冬春),冰塞壅水严重,水位上涨约2米多,中宁康滩至枣园多个村子受淹,受灾人口达万人以上,受灾面积万亩以上,次灾情均发生在冷冬,冰花在库区以上大量下潜堆积,形成冰塞灾害。
2.2近十年凌汛情况
现选择自治区水文勘测局所设黄河红崖子水位站为典型站,对近十年冰情观测资料统计如表1。
2.3凌汛发展的趋势
黄河红崖子水位站位于石嘴山市惠农区,其冰情观测对于宁夏黄河北段具有代表性,根据以上近十年观测资料统计,和历史资料对比,在正常年份,其凌汛发展趋势为始凌、封河日期均延后约十天左右,而开河日期却提前约十天,造成封冻天数减少至50天左右。其影响因素主要是气候变化和上游水库运行等造成。
3.防凌工作的措施
3.1凌汛防治的一般措施
黄河凌汛灾害是黄河下游嚴重的自然灾害之一,历史上曾以频繁发生漫滩、倒灌、决口,难以防治而著名。由于黄河在宁夏段特殊的自然地理位置和河道情况决定,容易形成冰塞、冰坝的河段较多,给沿岸百姓造成严重的经济损失和人员伤亡。自解放以来,党和政府十分关心黄河凌汛的防治工作,制定了相应的防治措施。起到了明显的效益。总结其防治措施通常分为两类:工程防治措施和非工程防治措施。
3.2凌汛防治的工程措施
防凌的工程措施一般包括加高、加固黄河堤防、堤坝、修建水库、进行河道整治等工程,加大河道行洪能力,确保行洪安全。自1998年长江大水之后,国家加大了黄河治理力度,为了提高黄河防洪防凌能力。自治区自2009年全面启动了标准化堤防建设工程,加高、加固两岸堤防,加大河道整治工程,将黄河堤防建成“防洪保障线、抢险交通线、生态景观线”, 变单一水利防洪功能为防洪、交通、旅游、生态、文化和城市建设多功能兼顾防洪工程,使黄河的抗洪防凌能力大大增强。
3.3凌汛防治的非工程措施
非工程防凌措施是通过除工程防洪措施以外的,以法律、政策、技术和经济等手段,调整凌汛洪水威胁地区的开发利用方式,加强防洪管理,以适应凌洪的的天然特性,减轻凌洪灾害损失,节省防洪基建投资和工程管理维修费用,以达到减少凌洪区灾害损失的措施的总体,同时也包括洪水凌汛预报、警报、洪泛区的划分管理、防洪保险、社会经济等措施。
4.非工程措施在防凌工作中的重要作用
4.1非工程措及工程措施在防凌工作中的应用分析
由于凌汛发生的特殊性,历史上,人们对黄河的防洪防凌措施做过大量研究,大多偏重于工程措施,而工程措施防洪往往耗资过大,有时效果也不太理想,在某些特定条件下,采取与非工程防凌措施相结合的方针,却达到事过功倍的效果。其非工程防凌的主要措施有:①采取法律和政策措施,加强河道管理,清理乱占乱挤河道行为,通过疏浚提高河道行洪能力;②明确防凌责任,加强防凌队伍建设,在险情发生时,做到各级组织亲临现场,统一指挥,物资及队伍及时到位,及时投入防凌抢险工作中;③利用现代科学技术和先进的仪器设备,如视频、遥测水位计等,加强气温及沿河凌汛发展情势监测和预报,做好调水和破冰的准备工作,达到对凌汛灾情的提前防治等。目前非工程防凌措施已经成为各级防汛部门及领导指挥抗洪抢险必不可少的有效措施,是工程防洪、防凌不可遗缺的补救措施。
4.2非工程措施在防凌工作中的必要性和重要性
在长期防凌抗灾过程中,随着科技的发展和社会的进步,单纯拦、截、堵的工程防治措施的弊病日以彰显,而因势利导,重视疏浚、预警预报等非工程措施作用更加显著,在历次的防凌减灾中证明非工程措施不仅投资小,见效快,还能为防洪工程充分发挥效益提供保证。非工程措施是一种投资少,受益大,有广泛发展前途的现代化科学技术,并与工程防治措施共同构成一个完整的防洪、防凌体系,因此,应加强防凌非工程措施建设,向现代科学求效益, 从落实责任,加强队伍建设、建立凌汛监测预警报系统、水量调蓄、增强法律意识、强化应急措施等方面的工作,非工程措施已成为全面防凌减灾新体系的重要组成部分,缺之不可。
5.结论
黄河凌汛防治是非常复杂的工作,冰情的变化随气候变化影响很大,凌情监测预报有待不断提高,由于凌汛期的特殊时节,河道流量偏小,人们防凌意识淡薄,一旦出现凌险,取土、抢险困难,防凌难度会进一步增加。因此,在今后的防凌工作中,要充分利用非工程措施,加强领导,严格实行领导负责制,建立健全各项责任制和防凌工作制度,强化防凌意识;在凌汛期,熟练掌握防凌业务知识,逐步认识和掌握凌汛的演变规律,积极研究防凌抢险方法,提高抢险能力;加大投入力度,建设沿河遥测、视频等监测站点,逐步完善防凌预案,提高凌情的预报、测报水平;做好抢险和群众的迁置与救灾准备,搞好物资、交通、通信等各种后勤保障工作。结合历年凌情的实际情况,采取灵活的防凌措施,齐心协力,确保黄河宁夏段的凌汛安全。
作者简介:
王林华,工程师,水利工程专业,主要从事防汛和水利工程建设等工作。
郑桂琴,经济师,助理工程师,水利工程专业,主要从事防汛和水利工程建设等工作。