巴彥高勒

巴彥高勒

巴彥高勒河段位於黃河內蒙古河段上段,封河時容易形成冰塞,特別是自1986年以來,巴彥高勒河段幾乎連年冬季形成嚴重冰塞,災害損失慘重.本文詳細分析了1986年前後巴彥高勒河段水力條件、熱力條件和河道邊界條件三方面的變化,從而研究冰塞的形成原因及條件,利用冰水力學理論研究巴彥高勒冰塞的形成機理.

摘 要

巴彥高勒河段位於黃河內蒙古河段上段,封河時容易形成冰塞,特別是自1986年以來,巴彥高勒河段幾乎連年冬季形成嚴重冰塞,災害損失慘重.本文詳細分析了1986年前後巴彥高勒河段水力條件、熱力條件和河道邊界條件三方面的變化,從而研究冰塞的形成原因及條件,利用冰水力學理論研究巴彥高勒冰塞的形成機理.

段冰塞成因分析

巴彥高勒河段在封河時常形成冰塞,特別是

1986年以後,除1991年流量較小、冰塞最高水位為1051.91m外,其餘各年均高於1052.50m.1990、1992、1994、1995年巴彥高勒站冰塞壅水位均超過百年一遇洪水位,1988年和1993年冰塞水位超過千年一遇洪水位,達1054.33m和1054.40m.以上幾次冰塞均造成嚴重災害.現根據冰塞形成機理,結合本河段實際情況,分析其成因如下: (1)巴彥高勒以上為海勃彎峽谷段,兩岸陡峻,水深流急,河道比降在0.5‰以上,而自巴 彥高勒進入河套平原,坡度變緩,比降在0.15‰左右,水流緩慢.由冰花受力分析可知,巴彥高勒以上河段輸冰能力大,冰花容易下潛,一般當冰蓋前緣流速大於等於0.6m/s時,冰花即下潛;而巴彥高勒以下河段輸冰能力小,冰花容易堆積.所以具備了形成冰塞的河道條件,容易形成冰塞.

(2)冰蓋前緣流冰佛如德數增大,下潛能力增強.冰蓋前緣流冰花下潛的臨界佛如德數Fr( Fr=v/v)為0.06~0.12,平均0.09.據巴彥高勒站實測資料分析,1986年龍羊峽水庫運用前後冰蓋前緣流冰佛如德數變化如表1所示.龍羊峽水庫運用後平均佛如德數為0.113,比1986年以前增大41%,因此自1986年以後幾乎連年形成嚴重冰塞.

(3)自從上游龍劉水庫聯合調度以來,汛期洪峰削減,河槽淤積加劇,一方面使河道輸水輸冰能力減弱,特別是當上游來水較大時,造成上游壅水嚴重,同流量水位表現高;另一方面容易使冰花堆積,形成嚴重冰塞.據資料統計,三盛公閘下16.65km長河段內,1990年比1983 年汛後增加淤積量達1300萬m3,若按平均河寬800m計,1990年河床較1983年抬高0.98m.

(4)70年代在三盛公閘下主流岸邊修建了12座護堤丁字形壩垛,1987年又經加固加長,特別是閘下3.1km處3號壩長達100多m,直伸入主流,由於環流的作用,冰凌下潛非常明顯,大量的浮冰在丁字壩頭部附近漩渦下潛,使主流在閘下3.1km處過流能力急劇減小,成為壅冰壅水的卡口,加重冰塞.圖3為1990年冬三盛公閘下各斷面的三次水面線觀測資料,從中可以看出,閘下3.1km處為水面線的轉折點,說明3號丁壩的加固加長加重了冰塞壅水.

氣溫條件

巴彥高勒 巴彥高勒

巴彥高勒河段地處寧夏和內蒙古河段的交界.寧蒙河段一般由緯度較高、坡度最緩且彎曲度 大的三湖河口至昭君墳河段最先封河,巴彥高勒河段封河較晚,巴彥高勒以上至石咀山為不穩定封凍河段.由於每年氣溫情況差異較大,所以每年冰情也不同,主要表現在封河長度及封河速度上.氣溫較低的年份可以封到石咀山以上,而氣溫較高的年份僅封到巴彥高勒以上數十公里.有些年份降溫強加上大風天氣,可在數日之內由三湖河口封到巴彥高勒之上(如1991年),象這種情況,由於流冰花迅速形成冰蓋,流量迅速遞減,流速小,流冰量較少,由冰塞形成條件可知,不易形成嚴重冰塞;而有些年份降溫較弱,由三湖河口封至巴彥高勒需 要20多天(如1990年),流凌天數可達月余,象這種情況,冰花量豐富,若再遭遇大流量,很容易形成嚴重冰塞.

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