黄河小北干流1996年凌汛灾害成因与防灾对策

黄河小北干流1996年凌汛灾害成因与防灾对策 黄河小北干流1996年凌汛灾害成因与防灾 对策 第2期(总第116期) 1997年5月 山西水利科技 SHANXIHYDRoTECHNICS No.2(TotalNo.116) May.1997 q o砒7 黄河小北干流 1996凌汛灾害成因与防灾对策劈 左来锁李旺代潘正彬1弋/钮厂 —-—_——一———————一 (黄河小北干流山西河务局) 文摘1996年1月下旬至2月上旬,黄河小北干流发生了多年不遇的受汛,蛤晋陕两省造成严重灾害. 滩区变通,通讯,供电,水利设施,部分河道 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 和村庄,房屋,鱼池等均澶到不同程度的破坏,直接经济损失达 2.5亿元.为分析原因,寻求对策,本文就1996年凌情,凌灾戚因作韧步 分析,以便今后能较好地掌握凌情规 律,采取必要的防治措旌. 关键词冰灾成因分析事故调查黄河 蝮m 1黄河小北干流概况 1.1河道概况 黄河干流禹门口至潼关河段俗称黄河小北干流,河道全长132.5kin,属黄河中游该河段 平均河宽8.5kin,最宽处达18kin,最窄处仅3.5kin河道比降,上段112000,中段1/2400,下段 113600.河床为堆积性沙堆积抬升,防洪工程坝顶高度不够,防御标准低,有些弯 道太深,形成涡流壅水,加之坝体单薄,临背差大,防洪任务艰巨. 1.2近期水抄变化与淤积状况 由于受上游水库调节作用,气候干旱和沿黄工农业扩大引水的影响,小北干流河道来水来 沙发生了新变化.龙门站1986,1995年汛期平均水量96.0亿m.,比1986年以前的均值减少 38;汛期输沙量4.32亿t,减少33.非汛期水量和沙量均接近于多年均值,其中12月和1 , 3月水量较丰.12月平均水量15.7亿m.,比多年均值增多14#1月水 量13.7亿m;2月 水量16.0亿m,均与多年均值持平;3月水量25.4亿m,偏丰9 自1986年以来,讯期洪峰少,流量小,含沙量高.1O年间龙门站大于3000m,s洪峰共19 次,平均每年两次,其中大于10000m./s洪峰共3次,最大洪峰流量1200mIs(1996.8.1O), 5OOO,10000m/s洪峰共4次.由于洪峰流量小,部分滩区多年不上水,水草灌术丛生,滞洪 削峰现象十分突出. ?2O? 据初步统计,1986~1995年禹门口至潼关共淤积6.98亿m.(约9.49亿t).平均每年淤 积0.949亿t.淤积分布以上,下段居多,中段偏少,上段河道比降虽陡,但河出禹门狭谷,突然 展宽,水流挟带的大量大颗粒泥沙沉降比较多,造成上段淤积严重;下段比降过缓,受潼关河床 高程影响和汇流区支流顶托,流速缓慢,形成下段淤积严重.在此之前,1973~1985年间,是水 沙偏估年,但全河段仍然淤积0.32亿m(约0.43亿t),与近lO年淤积状况形成鲜明对比(见 表1). 表11973~1995年禹门口一澶关段冲淤情况表亿t 年份19731974197519761977197B19791980198l198219B319841985 台计 冲淤量1.O7o.47一1.8;一O.112.49o.o9一o.1{o.29一o.8(O.27——1.o7一o.3(o.20o.43 一 年份1986198719881989199019911992199319941995// 冲凇量o.23o.852.49一O.3,0.72一o.2:2.33一o.82.961.41/f/9.0 注:”+”为龄;一”为冲 小北千流冲淤和三门峡,龙羊峡,刘家峡水库的运用关系极大.三峡水库在两次改建前,蓄 水拦沙和滞洪排沙,使潼关高程上升了5m,1973年三门峡水库改建完成后,又改变为蓄清排 浑运用,库内基本达到年内冲淤平衡,但对潼关高程影响不大. 1.3凌汛冰情概述 黄河小北千流冰情为岸冰,流冰花,流冰等现象,其它严重冰情和封冻等,仅在少数年份的 局部河段发生,有关龙门至潼关全程封冻的文字记载,截止目前仅有两次,即1620年和1929 年(尚需进一步考证) 该河段进入冰期约1]月下旬,天暖年份则延迟到l2月上旬,次年2月 底或3月初终冰, 历时约65,135天. 根据上游水量调度,小北千流凌汛期龙门站流量一般为600m./s上下,而凌汛如果形成冰 塞冰坝,壅起的水位却相当于汛期龙门站lO倍以上流量的水位.1996年凌汛期问,在永济城 西工程25#坝处,壅起水位高程达337.15m(2月4日),相当于龙门站汛期13500m./s的洪 水位(实际推算水位),而此时龙门站流量仅575m/s. 2历史凌情及1996年凌情灾害 2.1历史凌情 以往对小北千流凌情研究甚少,其主要原因是局部封河造成的灾情不大,没引起有关方面 重视. 经对沿河各县志的系统考证,调查,发现历史上小北千流局部河段封冻壅水现象时有发 生,全河段封冻只有两次,即明泰昌元年(1620)和民国l8年(1929),而且都是结冰桥(即冰盖 高,未见冰塞和冰坝) 自明泰昌元年(162o)至民国18年(1929),不同河段大封河期问有15年封河,约2O年出 现一次,其间清康熙元年至康熙二十九年出现6次,平均时间不足5 年一次(见表2). 关于封冻河段的分布,根据记载以上段封河较多,即禹门口夹马口河 段,下段夹马口一 潼关偏少.1996年在永济至潼关段发生凌情与明泰昌元年(1620),清 乾隆三十四年(1769)记 载中分布基本吻合. ?21? 表2历史球情与灾害 年代县志来源冰情与灾害 永济县河冻坚冰,车马可渡,次年正月始解 明泰昌元年(1620)潼关县黄河冰封 舍阳县冬黄河结成冰桥 合阳县冬黄河结戚冰桥清康熙元年 (1862) 韩城县冬黄河结成冰桥 荣河县河清三日,冬大寒冰合,车马行其上如陆清康 熙九年(1670)舍阳县冬黄 河结成冰桥 韩城县龙门至华明,黄河结成冰桥,人往来如坦途清康熙 十五年(1876)潼关县- V--fl雪积数尺t树皮冻裂,黄渭河冰封,车马可行 合阳县冬黄河结成珠桥,人马可行 清康熙十九年(1880)韩城县自龙门至大庆美 + 黄河结成冰桥 清康熙二十二年合阳县冬黄河结成冰桥 (1683年)韩城县冬极寒.黄河结成冰桥 清康熙二十九年韩城县黄河结成冰桥 (1690) 清乾隆十四年(1749)永济县黄河冰冻,冰上可行车马 清乾隆三十四年永济县黄河冰冻,可行车马 (1769)潼关县黄河冰封,车马可行 清道光二十五年 (1848) 荣河县冬河冻,狼三五成群,自陕西渡河而东,自此河东多狼灾 清光绪十八年(1892)大荔县冬极玲+河,池,水渠结冰坚厚,如行平地 河津治理正月,黄河凌汛t冰水漫溢+一昼夜将120户人家的苍头镇码头全部清光绪二十年(1894) 黄河志冲没水退后几千亩麦田变冰场 冬大雪严寒,牛羊树木多冻死,河自禹门I:1至潼关,冰冻成桥,车马能荣河县 渡,明年二月始开 ?月18日鹅毛大雪伴有西北大风,寒潮降温……骡马牛驴冻死大大荔 县 半,桃李杏树皆冻枯,三河坚冰+车马通行 民国十八年(1929)腊月初兰起,连续下雪l5天+积雪过人辕,冰雪封地t冻伤人畜,冻死永济县 柿树很多,黄河冰封,车马可行(冰封4o余天) 大风雪经冬,史所罕见,黄渭泾河冰封,车马可行;柿椒桃李梅石榴花潼关县 草冻死殆尽t球,饿交加,路有遗尸 芮城县……车马往来大河(结冰)南北,转运粮稷+人畜时有冻死 注:1)以上赘料均摘自沿河各县志; 2)另据考证,乾隆十七年(1753),光绪十八年(1893)小北干漉封河,人可行走过河 历代县志关于灾情的描述较少,只有《河津治理黄河志》中记载:清光绪二十年(1894)正 月,黄河凌汛,冰水漫溢,一昼夜将船泊停靠,商贾往来,非常热闹的苍间镇码头全部冲没河水 ?22? 退后,几千亩麦田变成了白茫茫的冰场.同年黄河暴涨,淹没禹门街市.另外,封冻河段较长, 灾情较为严重的有康熙九年和民国l8年. 2.2新中国成立以后 1949年以后,冰情有了详细记载:河津县遭受过两次凌灾,1960年12月下旬和1964年 12月中旬,其中1964年灾情较大,共淹没小麦6658亩,连泊,永安,太阳等村受灾;1977年2 月14日特大凌汛壅永造成陕西韩城市桥南工程出险,冲毁隔坝400m,2#500m.淹没耕地 3000亩;1991年陕西合阳县芝川工程下首形成冰坝,河水漫溢裾河以东滩地,20余户村民被 围困,5000亩耕地被淹.另据资料,潼关曾在1958年凌讯封冻一天. 最近20年封冻机会增多,1973,1996年就有10年在不同河段出现封冻壅水,平均2,3 年一次(见表3). 表31973,1996年凌汛封冻河段冰情统计表 时段韧封流量 (年?月?日)站名冰情及壅水情况( m,s) 1973.12.261973.12.31北赵153,230封冻,冰坝,水位壅高0.6lm 1973.12.251974.1.25吴王封冻,壅水不明显 197312.251974.1.14夹马口封冻,冰上流水水位壅高0.20m 1975.12.26—1975.12.25吴王190,290封冻,壅水不明显 1976.12301977.2.10北赵5l3,560封冻,水位壅高1.60m 1976.12.29—1977.2.19吴王封冻,水位壅高1.28m 1976.12.281977.2.11夹马口封冻,水位壅高0.7lm 1978.12.6—1978.12.22北赵206,354间断性,封冻l4天 1980.12.311981.1.】5大石咀280,366封冻,水位壅高O.20m 1980.12.26—1981.18庙前封冻,壅高不明显 198212.91983.1.29大石咀l19,3l7封冻,壅高不明显 1984.12.221985.2.28大石咀33O,387封冻,水位壅高1.05m 1984.12.22—1985.1.19庙前封冻,壅高不明显 1986.12.22——1987.1.31大石咀267,307间断性,封冻33天 1991.12.30/芝川封冻,冰坝,水位壅高2Om 1990.1.201996.1.27潼关230,250封冻,水位壅高1.50m 1996.1.24—1996.1.31上源头水位壅高1.20Tn 由此可见,小北干流凌汛封冻的重现期已由历史上的1O0年,5年,缩小为2,3年,且在 夹马口以上居多,尤以庙前,大石咀封冻频率较大.央马口以下仅有1996年1月凌汛一次,这 与历史上的冰情基本一致. 2.31996年凌情简述 1996年1月18日,潼关处受三门峡库区冰壅永影响,水位逐渐升高,20日1时库区永面 全部封冻.小北干流河道受潼关冰塞壅水影响,河道泄流不畅,封冻逐渐上延1月23日上源 头,牛毛湾,雨林工程一带封冻,1月25日韩阳,城西工程(拆除部分)坝 前封冻,致使河道主槽 ? 23? 插冰,堵塞,水位不断升高(见表4).封河期间,龙门站和潼关站流量差一般在100m/sp』上,1 月30日,龙门站人流量在575m,s以上,潼关站出流量340m.当天堵蓄水量达2Og0万 m. . 从1月18日至2月2日,槽蓄量约3.25亿m.水挟冰块流向晋陕两岸广大滩涂,共淹没 滩地25万亩,其中陕西l7万亩,山西8万亩,1.3万人受灾,直接经济损失近2.5亿元.两岸 河道工程累计出险3O多次,山西一岸冲毁路堤l850m. 表4凌汛童水情况统计表 站名潼关(卉)上源头城西25#坝 封冻前水位(m)328.43332.52335.95 最高水位(m)329.g2333.62337.15 AH(m)1.491_10l_20 3凌汛封冻成因分析 黄河凌汛由于受气温,水流,河道边界条件等多种因素的影响,情况较 为复杂,突发性强. 在民间就流传着”天冷水小北风托,弯多流缓易封河”.”封河在于气(温),开河在于水”之说. 1996年1月黄河小北干流河段发生的凌汛,就是气温,河道形态,流量(冰花和流冰量大),水 库壅水等因素综合作用的结果. 3.1气温 气温是影响冰情变化的热力因素,它决定着冰与水之间的相互转化和冰质冰量的改变.在 历史上发生凌汛的年份记载中,均有”冬大寒,”冬极寒”,”寒潮降温”,”大雪盖地”,”树皮冻 裂”等等表明气温低的字句.1996年1月下旬,气温骤降,芮城县1月18日,20日三日平均 气温陡降u?左右,日最低气温降至一lOOC,其中19日由2.5?降至一lO<C,降温幅度达 l2.5?;永济市三日平均气温陡降lO?,日最低气温降至一7.8?,其中19日由2.4?降为 7.8?,降温幅度达1o.2?. 3.2河道形态 从黄河小北干流河道形态来看,禹门口以上河道狭窄,黄河出禹门口后突然展宽,河面开 阔,水位突然降低,冰块易搁浅.1964年12月中旬,河津县遭受凌灾,就 是此原因形成的.而上 段大石咀河湾与禹门口相对,为历年大中小水流汇聚顶冲之处,水域狭窄,弯道水流流向急剧 变化,具有兜溜,卡冰作用,这是大石咀冰期卡冰封冻现象频繁出现的主要原因.下段永济段最 宽达l8km,到了潼关后,又突然紧缩为800m,形成潼关卡口,且折向东流,河道呈”L”型大弯, 极易壅塞堆积.此段河道受潼关河床高程影响,泥沙堆积严重,坡降减缓,1996年凌汛期封河 河段正处于潼关p』上27km范围. 处在上述区间的宽浅河段.主流游荡,沙洲心滩密布,在凌汛流冰密度较大的情况下,浅水 缓流区和弯道急流同样具有冰碛壅水和卡冰堵塞的作用.由此可见,黄河小北干流局部河段插 冰封冻现象时有发生. 3.3水库回水末端对汇流区带来的影响 1996年凌汛,潼关冰塞壅水始于库区大禹渡一带插冰封冻,壅水逐渐上延,封冻节节向上 发展,最后导致黄河小北干流黄淤48断面以下全面封冻. 3.4河道淤积对凌汛的影响 ?24? 从黄河d,-It干流近10年冲淤量变化可知,4,dt干流河段淤积是空前的,从整个河段看,河 道淤积可能达到历史最高值.已具备”揭河底”条件.河道萎缩,若部分小股分流汉道插冰封冻, 过流断面会减小,水位自然壅高;另一方面,该河段横河,斜河多,有的甚至呈…s型流路,遇上 封河形成冰盖,极易产生冰塞.从1996年凌汛发展过程及凌汛过后实地查勘冰块分布(立封 多见且冰块大)情况看,河道淤积亦是该次凌汛发生的主要原因之一. 3.5流量及上游流冰对该河段的影响 流量是冰凌畅泄下排的水力因素,在目前河道严重淤积,水流宽浅散乱的条件下,由于流量 减小(因宁夏,内蒙河段常在12月初封冻,使黄河中下游河道在12月初有一流量减小过程),容 易形成大量流冰遇浅堆积或在窄深水域卡冰堵塞1996年1月12日流量减至3o’3m/s以下. 据有关资料,199”5年12月下旬至1996年1月上旬有几天时问,西北地区出现多年不遇 的高温天气,河套地区西部高空有一个暖气团并向东移动,当时社会舆论有暖冬之说.受持续 高温天气的影响,黄河上,中游河床内的封冰溶化,形成大量冰块顺流 而下.据观察,1996年1 月,永济以上河道流凌量大,特别是在500m回淤日大量过水时,据了解和观察,水面流凌珠块 要占到河宽的2/3以上较往年为多,据说往年最多达到河宽的一半加之河无主槽,挟带能力 差.冰块易于堆积,凌水退后全河段到处堆放着大的冰块到1996年1月中旬后期,整个西北 地区受强冷空气侵袭,气温下降9,12?,特别是1月17,18日寒流侵入,关中一带普降中, 小雪,气温骤降,河道内开始结冰. 这样,河道流冰密度大和当地气温低同期出现,大量流冰受气温低影响相互冰冻粘结,形 成冰塞,冰坝是不难理解的. 4防凌对策 鉴于黄河小北干流以前没有防凌任务,特提出以下几点建议-以利防凌抗凌. (1)黄河小北干流受气温,河道形态,库区回水末端,流量和流冰等因素的影响,在局部河 段插冰封冻时有发生,沿河各县(市)有关部门应积极开展防凌工作. (2)晋,陕黄河小北干流防汛机构无直通线路,信息与反馈十分不便,给两岸防凌工作造成 被动局面,建议两岸开通微波通信. (3)据记载小北干流末端历史上多有结冰桥,即冰盖较高,冰下依然有输水输冰通道,所以 灾情并不严重.1996年凌灾形成的冰塞冰坝,其原因主要是受潼关河床高程的影响.汇流区淤 积更加严重,已无主槽,流水只是束缩在两岸控导工程之内,输冰能力极低,遇流凌密度高和冰 块大的水流,极易造成卡冰,冰塞,冰碛,以至冰坝.鉴于目前河道现状,最好能运用”百船工 程”疏通此段河道,同时可以降低困扰我们多年的潼关河床高程.如不能实施,两岸工程应相应 加高. (4)d,dt干流冲淤和三门峡,龙羊峡,刘家峡水库的运用关系极大.上游来水来沙的改变和 三门峡水库的影响,小北干流河道堆积将会更加严重,尤其是上,下两段抬升更快,伏秋汛情和 凌情将更加严竣.希望有关方面关注这一新的情况,采取积极措施,改变小北干流这段河道演 变进一步恶化的局面,治理所需资金除正常渠道应增加外,还应当从三门峡,龙羊峡,刘家峡三 个水库水电收入中拿出适当的比例给以解决. 4结束语 1996年1月受气温,库区壅水,河道形态等因素的影响,北干流48断 面以下发生凌汛, (下转29页) ? 25? 从图1可以看出,由于考虑了最后一个实测值,同时又将第一个实测值作了加权处理,所 以拟合的效果更为理想,无论是拟合曲线的前部或是尾部,拟合更接近实测曲线. 4,结语 从上述例子可以看出,本文 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的方法有较高的可靠性,适用性,该方法不仅解决了不等 距序的霍顿方程的直接拟合问题,而且对类似logical曲线的拟合也是适用的;该方法不仅可 以完全利用实测的所有数据,而且可以通过加权的办法强度或是稳定下渗率等问题,对水文, 地下水及农田水利等方面的研究,分析,计算提供了更加科学,适用的方法. 参考文献 [1]李一智.济预测技术.清华大学出版社,1991年 [2]山西省灌溉试验资料汇编,1992年 L3]邓建中.计算方法.西安交通大学出版社,1985年 (上接25页) 给两岸造成严重灾害.滩区交能,通讯,供电,水利设施,部分河道工程和村庄3,房屋,鱼池等 均受严重破坏,直接经济损失达2.5亿元.应引起各极部门足够重视,尤其是受灾的运城,渭南 两地区 凌汛所造成的灾情是巨大的,历史上就有”凌汛决口,河官无罪”之说,这 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 了凌汛突发 性强,而又难以扼制.但是在新中国,党和政府非常关心爱护人民,一方有难,八方支援.1996 年小北干流凌灾发生后,国家防总和晋,陕两省党,政,军各级领导非常重视,投人大量的人力, 车辆和机械设备,积极组织两岸军民抢险救灾,及时开通了冰封河段,迅速解除冰情,取得了防 凌抢险的全面胜利. ?29?