[科普中國(guó)]-凌汛

凌汛，俗稱“冰排”。冰凌堵塞河道，對(duì)水流產(chǎn)生阻力而引起的江河水位明顯上漲的水文現(xiàn)象。水面結(jié)冰的河道，上游河冰先融，下游河道尚未解凍，易出現(xiàn)“凌汛”。主要受氣溫、水溫、流量與河道形態(tài)等幾方面因素的綜合影響而形成，可能導(dǎo)致堤防潰決，洪水泛濫成災(zāi)。中國(guó)北方的河流，如黃河、黑龍江、松花江，在冬季的封河期和春季的開(kāi)河期都有可能發(fā)生凌汛。黃河凌汛洪水在發(fā)生頻次和規(guī)模上遠(yuǎn)較其他地區(qū)為高，往往造成較大災(zāi)害。凌汛期一般需采取破冰措施，防漫堤決口，釀成災(zāi)害。1

（概述圖參考來(lái)源：2）

基本含義引證解釋指上游冰雪融化，而下游尚未解凍所形成的河水猛漲。清陳康祺《郎潛紀(jì)聞》卷十：“ 黃河 水信……冬曰凌汛，十月曰伏槽水，十一月十二月曰蹙凌水。”3

通俗解釋通俗地說(shuō)，就是水表有冰層，且破裂成塊狀，冰下有水流，帶動(dòng)冰塊向下游運(yùn)動(dòng)，當(dāng)河堤狹窄時(shí)冰層不斷堆積，造成對(duì)堤壩的壓力過(guò)大，即為凌汛。4

形成原因產(chǎn)生凌汛的自然條件取決于河流所處的地理位置及河道形態(tài)。在高寒地區(qū)，河流從低緯度流向高緯度并且河道形態(tài)呈上寬下窄，河道彎曲回環(huán)的地方出現(xiàn)嚴(yán)重凌汛的情形較多。這是因?yàn)楹恿鞣鈨鰰r(shí)下段早于上段，解凍時(shí)上段早于下段。而且冰蓋厚度下段厚上段薄。當(dāng)河道下段出現(xiàn)冰凌以后，阻攔了一部分上游來(lái)水，增加了河槽蓄水量，當(dāng)融冰開(kāi)河時(shí)，這部分槽蓄水急劇釋放出來(lái)，出現(xiàn)凌峰向下傳遞，沿程冰水越聚越多，冰峰節(jié)節(jié)增大的現(xiàn)象。當(dāng)上游的冰水向下游傳播時(shí)，遇上較窄河段或河道轉(zhuǎn)彎的地方卡冰形成冰壩，使上游水位增高。凌汛嚴(yán)重與否，取決于河道冰凌對(duì)水位影響的程度，通常只有在河道中出現(xiàn)嚴(yán)重的冰或冰壩后，才會(huì)引起水位驟漲，造成嚴(yán)重的凌洪。簡(jiǎn)言之：①有冰期的河流。（多指零度以下的河流）②從較低緯度流向較高緯度的河段，且較明顯的南北流向。我國(guó)黃河在寧夏和在山東境內(nèi)的河段都有凌汛現(xiàn)象，東北的河流在滿足上述條件時(shí)也同樣會(huì)出現(xiàn)凌汛現(xiàn)象。5

黃河凌汛凌汛，是黃河常見(jiàn)的一種自然現(xiàn)象，由冰凌壅塞引起的暫時(shí)漲水。黃河許多河段在冬季都要結(jié)冰封河，由于黃河流經(jīng)的地理位置和緯度不一，特別是蘭州到內(nèi)蒙古河口鎮(zhèn)、鄭州花園口到入?？趦蓚€(gè)河段，流向都是自低緯度流向高緯度，即從西南向東北流動(dòng)。冬季氣溫上暖下寒，封河自下而上，冰層下厚上薄。到了第二年春季，封河的冰層融化，由于氣溫是南高北低，開(kāi)河自上而下。6

當(dāng)上游開(kāi)河融冰時(shí)，下游往往還處于封凍狀態(tài)，上游大量的冰、水擁向下游，形成較大的冰凌洪峰，極易在彎曲、狹窄河段卡冰結(jié)壩，壅高水位，造成凌汛災(zāi)害。河流解凍期間，如氣溫升高很快，或上游來(lái)水突然增加，可使河冰突然破裂，迅速解凍，稱為“武開(kāi)河”。有的年份，上下河段氣溫變幅相差不大，河道封凍分段解凍開(kāi)河或就地解凍，不致形成大的凌汛洪水，開(kāi)河也比較平穩(wěn)順利，稱為“文開(kāi)河”。6

直接和間接危害①冰塞形成的洪水危害。通常發(fā)生在封凍期，且多發(fā)生在急坡變緩和水庫(kù)的回水末端，持 續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，逐步抬高水位，對(duì)工程設(shè)施及人類有較大的危害。5

②冰壩引起的洪水危害。通常發(fā)生在解凍期。常發(fā)生在流向由南向北的緯度差較大的河段，形成速度快，冰壩形成后，冰壩上游水位驟漲，堤防潰決，洪水泛濫成災(zāi)。5

③冰壓力引起的危害。冰壓力是冰直接作用于建筑物上的力，包括由于流冰的沖擊而產(chǎn)生的動(dòng)壓力，由于大面積冰層受風(fēng)和水剪力的作用而傳遞到建筑物上的靜壓力及整個(gè)冰蓋層膨脹產(chǎn)生的靜壓力。1929年2月在山東省利津縣冰壩堵塞河道， 造成決口，淹沒(méi)了利津、沾化兩縣60余村。5

防凌措施凌汛，是寒冷地區(qū)水域內(nèi)普遍存在的一種自然現(xiàn)象，對(duì)人類有許多危害，所以要根據(jù)冰凌生消演變及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，采取相應(yīng)措施，減免給人類帶來(lái)的危害，防治江河、湖泊、港口以及水工建筑物受冰凌危害所采取的措施如下：7

組織防凌隊(duì)伍，防守兩岸大堤。做好有關(guān)河段氣象、水情的觀測(cè)和預(yù)報(bào)，以及冰情觀測(cè)和預(yù)報(bào)工作。要做好灘區(qū)及分泄凌洪區(qū)居民的遷移安置等項(xiàng)工作。7

利用封凍河段上游的水庫(kù)，在封凍前，調(diào)放較大流量，抬高冰蓋；在解凍前的適當(dāng)時(shí)機(jī)，調(diào)節(jié)水庫(kù)下泄流量，可避免水漲冰開(kāi)，一擁而下的開(kāi)河形勢(shì)。7

利用沿河兩岸的分凌分水工程，分泄凌洪，以保障兩岸大堤的安全。冰凌凍結(jié)水力發(fā)電廠的引水渠或阻塞攔、防污柵影響水力發(fā)電時(shí)，可設(shè)法抬高渠道中水位，促使形成冰蓋，是防止水內(nèi)冰產(chǎn)生的措施。7

在解凍前的適當(dāng)時(shí)機(jī)，對(duì)容易形成卡塞冰結(jié)壩的彎曲狹窄河段或已形成的冰壩河段進(jìn)行爆破，以利來(lái)水、來(lái)冰的順利下泄。冰凌凍結(jié)江河、湖泊、港口，影響航運(yùn)交通，可采用破冰船破冰，或在港岸和船閘附近采用空氣篩等防凍措施。冰凌撞擊建筑物，如橋墩、閘墩、整治河道的丁壩等，多采用局部加固或破碎大塊流冰等措施。7

進(jìn)行河道整治，把容易形成卡冰結(jié)壩的彎曲狹窄河段進(jìn)行裁彎取直擴(kuò)寬，避免卡冰結(jié)壩。冰凌凍結(jié)各種泄水建筑物的閘門，影響啟閉運(yùn)用，一般采用加熱或其他防凍措施。7

1949年以后，我國(guó)在黃河防凌的實(shí)踐中，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，隨著對(duì)凌汛成因的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，防凌措施也相應(yīng)地有所改進(jìn)?；旧辖?jīng)歷了以下兩個(gè)階段：7

一是初期認(rèn)為凌汛是由于冰凌的存在而發(fā)生的，冰凌是產(chǎn)生凌汛的主導(dǎo)因素，因而以破冰的方法來(lái)防治。采取過(guò)的措施有打冰、撒土、破冰船、炸藥爆破、炮彈轟冰、飛機(jī)投彈炸冰等。并且總結(jié)了破冰的經(jīng)驗(yàn)：即首先注意掌握冰情預(yù)報(bào)，選擇破冰時(shí)機(jī)，以在快開(kāi)河時(shí)破冰最為有效。早破冰遇氣溫下降又恢復(fù)凍結(jié)；晚破則失去破冰機(jī)會(huì)。當(dāng)河道長(zhǎng)，冰量大時(shí)，還要選擇可能形成冰壩的重要河段，如淺灘、急彎、堤距狹窄等處破冰。7

二是在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到河內(nèi)的冰凌如果沒(méi)有水流作動(dòng)力，冰凌靜止不動(dòng)，就不能形成冰凌危害。另外，水流應(yīng)該是形成冰凌危害的關(guān)鍵。應(yīng)設(shè)法控制水量，不使凌峰形成，可以避免冰壩的產(chǎn)生：即使發(fā)生堵塞，由于來(lái)水量有所控制，可限制洪水位的升高，防止危害。故在1960年三門峽水庫(kù)和1968年劉家峽水庫(kù)建成運(yùn)用后，黃河上、下游的防凌措施，便由破冰為主發(fā)展到以調(diào)節(jié)水量為主、破冰為輔的階段。調(diào)節(jié)凌汛期河道水量的主要措施有：水庫(kù)調(diào)節(jié)，利用兩岸涵閘分水，分洪區(qū)滯蓄，展寬堤距等項(xiàng)措施。隨著江河的梯級(jí)開(kāi)發(fā)，有足夠大的水庫(kù)庫(kù)容，逐段攔蓄冰水，調(diào)節(jié)河道水流、溫度，可以從根本上解決冰凌危害。7

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)凌汛1996年1月中旬至2月上旬，黃河上漂動(dòng)的冰凌在陜西的大荔河段遇到冰壩的攔阻，形成了自1929年以來(lái)最大的凌汛。1月22日，雨林鄉(xiāng)一帶黃河水位高達(dá)336.4米，相當(dāng)于15000立方米/秒洪水流量時(shí)的水位，大大超過(guò)了河道的行洪能力，于是洪水漫過(guò)河堤，淹沒(méi)良田，沖毀房屋。2月4日，被淹面積達(dá)到13673公頃。面對(duì)凌汛災(zāi)害，軍民奮力搶險(xiǎn)，并采取果斷措施，用飛機(jī)炸毀冰壩。凌汛災(zāi)害于2月5日得到控制。在凌汛發(fā)生的整個(gè)過(guò)程中，有關(guān)部門利用極軌氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)向防汛領(lǐng)導(dǎo)部門提供了衛(wèi)星監(jiān)測(cè)圖像和數(shù)據(jù)，為戰(zhàn)勝凌汛作出了貢獻(xiàn)。9

衛(wèi)星遙感為什么能夠監(jiān)測(cè)凌汛呢？其根據(jù)是不同地物的光譜響應(yīng)特征不同。在近紅外波段，潔凈水體的反射率遠(yuǎn)比土壤和植被的反射率低，所以在衛(wèi)星圖像上可以很容易地區(qū)分水體和非水體的界限。即使黃河這樣泥沙含量較高的水體，其反射率的最大值移向可見(jiàn)光波段，也仍比土壤和植被低。這樣，在衛(wèi)星圖像上就能夠?qū)l(fā)生凌汛的地點(diǎn)及其區(qū)域判讀出來(lái)，進(jìn)而可以根據(jù)像元數(shù)估算淹沒(méi)范圍和面積。此次對(duì)黃河凌汛先后進(jìn)行了4次監(jiān)測(cè)，都是利用白天下午兩點(diǎn)的美國(guó)的極軌氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)分別屬于可見(jiàn)光、近紅外、熱紅外三個(gè)波段。利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，按照紅、綠、藍(lán)通道制成三通道假彩色合成圖像，并在圖像上判定水淹區(qū)域和測(cè)算水淹面積。然后把監(jiān)測(cè)結(jié)果圖像和統(tǒng)計(jì)圖表報(bào)告防汛領(lǐng)導(dǎo)部門，用來(lái)指揮抗災(zāi)。9

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

盧小慧 - 副教授 - 河海大學(xué)