黑龙江省凌汛洪水的成因及特点

陈思宇，郭 锐，秦 博

(黑河水文局，黑龙江黑河164300)

1 自然地理情况

黑龙江省是中国最东北的省份。幅员面积46.9万km2，有长10 km以上的河流1 700多条，多处平原海拔50～200 m。西部属松嫩平原，东北部为三江平原，北部、东南部为山地。属寒温带一温带湿润一半湿润季风气候。冬季长而寒冷，夏季短而凉爽，南北温差大，北部甚至长冬无夏。1月平均气温－31℃～－15℃，极端最低气温达－52.3℃(漠河1969年2月13日)。7月为18℃～23℃，

全省年平均气温多在－5℃ ～5℃，由南向北降低，大致以嫩江、伊春一线为0℃等值线。≥10℃积温在18 000℃ ～28 000℃，平原地区每增高1个纬度，积温减少100℃左右;山区每升高100 m，积温减少100℃ ～170℃。无霜冻期全省平均介于100～150 d，南部和东部在140～150 d。大部分地区初霜冻在9月下旬出现，终霜冻在4月下旬至5月上旬结束。年降水量全省多介于400～650 mm之间，中部山区多，东部次之，西、北部少。在一年内，生长季降水约为全年总量的83%～94%。降水资源比较稳定，尤其夏季变率小，一般为21%～35%。全省年日照时数多在2 400～2 800 h，其中生长季日照时数占总时数的44%～48%，西多东少。全省太阳辐射资源比较丰富，与长江中下游相当，年太阳辐射总量在44×108～50×108J/m2。太阳辐射的时空分布特点是南多北少，夏季最多，冬季最少，生长季的辐射总量占全年的55%～60%。年平均风速多为2～4 m/s，春季风速最大，西南部大风日数最多、风能资源丰富。

2 凌汛洪水的成因

2.1 降雨

黑龙江省冬季土壤冻结，开春时节由于土壤冻结融化后，土壤疏松，水分入渗能力很强，而下层冻土层成为不透水界面，因此降雨和融雪入渗后，除部分变成径流外，聚集于冻土不透水界面以上，形成冻层上水自由水位，当遇有较大降雨时水位上涨接近地表［2－3］。至使土壤含水量达到饱和或过饱和，冻土在冻结和融冻过程增加的土壤含水量十分显著，如果有较大降雨，产流明显大余畅流期，汇入河流，形成洪水。

2.2 融雪径流

融雪洪水是由积雪融水为主要补给来源所形成的洪水。黑龙江省纬度较高，冬季漫长严寒，积雪较厚，最大积雪深度可达40～50 cm，大部份地区积雪深度较小，最大积雪深度一般为20～30 cm。春季气温回升，积雪融化，形成融雪径流。融雪洪水一般发生在4月份，由于积雪厚度不大，融雪洪水过程涨落平缓，洪水造成的灾害损失相对较小。

2.3 冰凌阻塞

黑龙江省有些河流或河段在从低纬度流向高纬度，冬春季节由于上下游封冻和解冻时序的差异;有些河段有河道束狭、弯曲、浅滩处，易形成冰塞或冰坝，使江河水位陡涨，造成河水泛滥。冰凌洪水的特征是，流量不大但水位很高。黑龙江、嫩江及松花江下游冰坝河段属山区性河流，这些河流比降落差大，河道弯曲束峡，流向、地形及受热条件不同，冰盖解体时间滞后，在倒开江时，上游汇入的冰水流量远大于断面过流能力，而在封冻冰盖前端拥挤，堆积而形成冰坝。冰坝形成的条件是:倒开河，Q入＞Q出，有弯曲，束峡、浅滩的河段，有充足的水量和冰量，即前期降雨量和河槽蓄水量充足，封江水位高，冬季积雪偏大，气温较低，冰盖强度大。冰坝、冰塞形成拥高水位，形成洪水。

2.4 混合型洪水

以上3种洪水2种或3种混合，形成洪水，兼有混合的各类型洪水的特点。

3 凌汛洪水的特点

凌汛是冰凌对水流产生阻力而引起的江河水位明显上涨的现象。产生凌汛的自然条件取决于河流所处的地理位置及河道形态。在高寒地区，河流从低纬度流向高纬度并且河道形态呈上宽下窄，河道弯曲回环的地方出现严重凌汛的机遇较多。这是因为河流封冻时下段早于上段，解冻时下段早于上段。而且冰盖厚度下厚上薄。当河道下段出现冰凌以后，阻拦了一部分上游来水，增加了河槽蓄水量，当融冰开河时，这部分槽蓄水急剧释放出来，出现凌峰向下传递，沿程冰水越聚越多，冰峰节节增大。当上游的冰水向下游传播时，遇上较窄河段或河道转弯的地方卡冰形成冰坝，使上游水位增高。

3.1 流速缓，流量小

相对于无冰期的相同水位来说，凌汛的洪水流速缓，流量小。特别是发生冰凌卡塞、冰坝时，水位高，冰塞、冰坝壅高水位，有些年份年最高水位出现在凌汛期;流速极为缓慢，由于河床中冰水混合物摩阻系数大，洪水波传播速度较缓，流量小，与畅流期相比，K值一般为0.6～0.9，发生冰塞、冰坝时，K值只有0.2。

3.2 灾害重

凌汛严重于否，取决于河道冰凌对水位影响的程度，通常只有在河道中出现严重的冰或冰坝后，才会引起水位骤涨，造成严重的凌洪。凌汛危害主要有3方面:

1)冰塞形成的洪水危害。通常发生在封冻期，且多发生在急坡变缓和水库的回水未端，持续时间较长，逐步抬高水位，对工程设施及人类有较大的危害。

2)冰坝引起的洪水危害。通常发生在解冻期。常发生在流向由南向北的纬度差较大的河段，形成速度快，冰坝形成后，冰坝上游水位骤涨，堤防溃决，洪水泛滥成灾。1985年冰坝洪水黑龙江沿岸绝大部分房屋进水，农田被淹。被淹被毁房屋4 539间，耕地24.5 hm2，冲走木材7.2万m3，冲毁堤坝30处共34.64 m，包括牲畜、粮食、农机物质等损失达数千万元。

3)冰压力引起的危害。冰压力是冰直接作用于建筑物上的力，包括由于流冰的冲击而产生的动压力，由于大面积冰层受风和水剪力的作用而传递到建筑物上的静压力及整个冰盖层膨胀产生的静压力。

3.3 发生平率高

黑龙江省位于我国高纬度地带，冬季漫长，气候寒冷。该区容易发生冰凌洪水的河流主要集中在北纬46°以北的黑龙江上游河段、松花江依兰以下河段以及嫩江上游河段。黑龙江上游是冰凌洪水的高发区.局部河段的卡塞几乎每年都有，具有一定规模的冰坝平均每3 a发生一次。松花江干流依兰以下河段，也是冰凌洪水的高发区，据依兰水文站35 a (1954～1988年)资料统计.年最高水位出现在凌汛期占31% 。嫩江上游冰凌洪水也很频繁.根据历年水位资料统计，上游石灰窑～库漠屯河段年最高水位出现在凌汛期的超过40%。

［1］ 廖厚初，肖迪芳，栾建，王立权.冰坝与冰塞［J］.东北水利水电，2010.

［2］ 潘华盛，吴琼，廖厚初.黑龙江、松花江、嫩江冰坝凌汛的气象成因分析［J］.黑龙江水专学报，2009.

［3］ 吴琼，廖厚初，齐东方，潘华盛.黑龙江、嫩江、松花江冰坝春季开江期气象原因分析［J］.黑龙江水专学报，2009.

［4］ 陈思宇，郭锋.黑龙江上游冰坝凌汛浅析［J］.黑龙江水专学报，2009.

［5］ 赵锦，何立军，丁慧萍，杨军.黄河宁蒙河段凌汛灾害特点及防御措施［J］.水利科技与经济，2008.

［6］ 刘丙贺，雷庆，田长涛.汤旺河凌汛洪水特别分析及预报方法探讨［J］.黑龙江水利科技，2010，(03):133－134.