伊敏河开河方式分析

王文华，邢子丰，刘建荣

（1.呼伦贝尔市水文勘测局，内蒙古 海拉尔 021000；2.呼伦贝尔市水利局，内蒙古 海拉尔 021008）

1 流域概况

1.1 自然地理

伊敏河位于内蒙古自治区呼伦贝尔市西南部，是海拉尔河左侧的一级支流。它发源于大兴安岭蘑菇山北麓，河长389.5 km，流域面积22 725 km2。河谷呈U型，河宽20～50 m，谷宽1～4 km。平均比降0.213%，为凌汛融雪径流的主产流区。红花尔基以下，河流进入丘陵和草原，河谷逐渐开阔，河宽50～80 m，谷宽5～10 km，平均比降0.086%。由于河道比降逐渐平缓，水流的下切力变弱，旁蚀力加强，河道迂回弯曲，弯曲系数达3.0。流域内支流多分布于右岸，自上而下较大支流有维纳河、苇子坑河、锡尼河等。左岸的中上游河段没有支流汇入，只在下游巴彦托海镇南10 km处有辉河汇入。辉河是伊敏河的最大支流，河长437 km，流域面积11 506 km2，比降0.051%。流域内多为沙丘和沼泽洼地，滞缓径流，水蚀不发育，除上游和下游段有较明显河床外，中游河段并无明显河床，多为沼泽湿地，杂草丛生，盛产芦苇。由于地形及辉河湿地调节的原因，春季开河期间汇入流量较小。

1.2 气候特征

伊敏河流域属于温带大陆性气候，由于纬度偏高加之大兴安岭山脉的阻挡，来自太平洋东南季风很难深入到该流域，同时也使来自西伯利亚的寒流受到阻挡，因而形成冬季寒冷漫长，夏季温凉短促，春季干燥风大，秋季气温骤降，霜冻早。根据海拉尔气象站资料：多年平均气温-1.6℃，历年最高气温36.7℃，历年最低气温-48.5℃。多年平均降水量351.6 mm，多年平均蒸发量1 083.0 mm，多年平均风速3.2 m/s，常年盛行南风。多年平均无霜期为88 d，初霜最早日期8月27日，终霜最晚为5月27日。历年最大冻土深2.42 m。

2 春季径流的特点

由于特殊的地理位置和气候条件，春季洪水是大兴安岭北部河流年水情中固有的特征，由冬季积雪迅速融化形成。

伊敏河春季进入4月份随气温的转正回升，流域内积雪开始融化汇入河槽。开始时以冰上水的形式出现，这一时期如遇到降温天气，则出现层冰层水的现象。随着气温的继续回升，河槽水量不断增加，在气温及冰上水和底水的作用下，主流冰盖上下贯通，将整块冰体分割。当冰上水达到一定水深，一般红花尔基站流量达到200 m3/s、海拉尔站达到300 m3/s以上时，在水流动能的拉力和浮力的抬升作用下，使伏在河底的底冰浮起，随河水下泄，造成武开河形势。如果没有一定的流量和高水位，底冰不会浮起，将随气温的回升继续融化。而随着上游积雪的逐渐融化，补给将维持一定量而不再有更多的增加，槽蓄水量也不会有较大的变化。随着时间的推移和水量的下泄，没有一定的水流作用，底冰不会迅速而集中的浮起。如果此次流量峰值过后，水位下降，底冰不能浮起，就只能缓慢消融，冰厚较大时，会推迟开河日期，而出现文开河形势。这一现象所造成开河形势与其它地区有所不同。

伊敏河由于河槽下切深度浅，加之气候寒冷，冻土层较深，封冻期径流主要来自深层土壤水及河网退水。因此，冬季实际径流量很小，易出现连底冻而产生河道断流现象，也是这一地区中小河流的特点。

伊敏河春季多年平均径流量占年径流量的28.0%，个别年份甚至达到80%，开河时为自上游到下游的形式出现，一般4月中旬开河，容易形成冰塞或冰坝。洪水特点为峰高量大，多为全年最大流量。伊敏河出现武开河时，流冰块大而坚硬，宽度可占河宽的5/10～8/10，冰块长达数10 m至100 m以上，冰厚达1.0 m左右，最大冰速2.27 m/s。当冰块流至浅滩、卡口、急弯、桥梁、狭窄等处堆积起来易形成冰坝，严重威胁两岸生命和财产安全。

3 影响开河方式的主要因素

所有春季径流形成的因素，可以分为两类：相对稳定的自然地理因素和可变的水文气象因素。属于第一类的有：流域的面积、结构、水文地质条件、地形以及河网密度和分布、地面和河床坡降、土壤和植物覆盖、流域的湖泊率和沼泽率。属于第二类的有：积雪、蓄水量、降水（数量和强度）、决定融雪强度和蒸发的热交换、流域的吸水率。此外，人类活动改变了径流形成条件，也给予径流一定的影响。这些可变因素，最终决定径流和其它洪水要素的变化。

3.1 自然地理因素的影响

每一个径流过程的性质都取决于流域的自然地理条件。伊敏河属大兴安岭北麓山地流向呼伦贝尔高平原的河流，红花尔基以上，山势陡峭，河道比降较大，植被为原始次生林，雪量损失较小。如气温转正，回升梯度较大，会以坡面径流的方式汇入河网，在雪储量较大的情况下，会汇集产生短历时或瞬时较大流量。中下游地势平缓，河谷宽阔，多沼泽湿地与牛轭湖，为草原植被。正常年份2，3月份气温平稳回升，雪贮量损失较大。另一方面草原性地区，地势平缓，闭流区较多，融化的雪水主要通过地下径流的方式补给河流，汇流时间长，相对上游来水产生滞后现象。因此主产流区位于上游山区，下游雪量对开河水文情势影响不大。

3.2 水文气象因素的影响

3.2.1 蓄水量

伊敏河属于封冻河流,一般在11月上旬封河，封河水位较低，槽蓄水量一般不大，封河日流量为0.76～53.6 m3/s。退水历时较长，地下水补给量小，再加冬季寒冷气温低，随着气温的下降，冰层逐渐增厚。根据流域内1957～2009年各站冰情资料统计，多年平均最大冰厚1.10～1.35 m，历年最大冰厚1.15～2.1 m，平均封冻天数157～166 d。整个封冻期流量可降至1.0 m3/s，甚至出现连底冻而断流现象，多发生在12月下旬至开河前3月底以至4月上旬。因此，封河流量的大小，反映了河槽的底水储量与冰厚大小，是春季开河的重要水源。冰下过水能力的大小，不是影响开河形势的主要原因。

3.2.2 封冻期降雪量

经分析：去冬今春若累积降雪量在60 mm以上且4月上旬气温偏冷而中旬偏暖回升梯度大的情况下，在太阳辐射热量作用下，积雪迅速融化，加上槽蓄水量一致涌下，则有可能出现中水以上的开河流量，也才具备有可能出现武开河形势的条件。若上旬偏暖气温回升迅速，中旬偏冷，将延长开河历时，消减可能出现的最大流量峰值，对开河形势有利。3月平均气温偏高，使流域内积雪一部分提前融化蒸发，减小上游来水量，降低流量峰值，对开河形势有利。

3.2.3 气温

气温是能够反映热力因素最直接的参数，它的变化可以反映出流域下垫面上水体的受热情况，主要是冰层和积雪受热情况。伊敏河流域是典型的在（气温）太阳辐射热作用下，从四月上旬开始随气温逐渐回升，上游积雪融化产生一定量的来水，转化为动力因素。因此，就开河趋势来说，除受冰雪贮量的影响外，要看气温转正情况及气温回升的梯度。经多年实地冰雪考察，随4月10日左右气温回升，中下游地区积雪基本都已融化，一部分蒸发损耗掉，另一部分储存地表土壤及低洼地带。因该地区地势平坦，随着气温的持续回升，这部分水量也不会迅速汇入河槽，因此，对出现较大洪峰不会产生大的影响。而红花尔基以上，由于森林茂盛，一般会有一定量的积雪存在，这部分积雪是在相应的一定温度下一定量的积雪，是可能产生较大洪峰的上游来水的主要来源。

总之，冰雪储量及气温是形成武开河的必要条件，冰雪储量是具备能量蓄积的基础，气温的变化，决定冰雪量这种能量积蓄释放的过程，从而改变着开河形式的性质。

4 红花尔基水利枢纽对开河方式的影响

红花尔基水利枢纽工程位于内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗红花尔基镇东北2.0 km。该工程是伊敏河上唯一的控制性枢纽工程，总库容3.222 9亿m3，为大（2）型Ⅱ等工程。是一座以供水、防洪为主，兼顾防凌、灌溉、发电等综合利用的大型水利工程。坝址以上控制面积5 364 km2，占伊敏河流域面积的23.8%。调节库容14 775万m3，防洪库容5 305万m3，调洪库容14 994万m3。2007年5月开工建设，2009年10月主体工程完工并落闸蓄水。

根据《内蒙古自治区呼伦贝尔市红花尔基水利枢纽工程初步设计报告》，防凌调度运行方式为：在凌汛运行时满足供水要求的条件下，预测封河前加大泄量在小于或等于30 m3/s，使下游在小于或等于30 m3/s流量下形成稳定冰盖，稳定封河后尽量保持下放流量在小于或等于10 m3/s范围，保持冰下的水流畅通；在开河期间水库至下游完全开河仍维持小于或等于10 m3/s的下泄流量，避免武开河绝大部分年份，当下游形成冰塞时，水库还可减小下泄量，当库水位超过汛限水位按防洪调度，避免发生凌汛灾害。

伊敏河流域多年平均径流量11.3亿m3，产流系数13.25万m3/（km·a）；红花尔基以上多年平均径流量7.14亿 m3，产流系数 5.02 万 m3/（km2·a）。红花尔基站以上多年平均径流量占全流域的63.2%，产流系数是流域的2.6倍，4，5月径流量占全流域的61.7%红花尔基以上是伊敏河的主产流区。在1960—2009年实测资料中，海拉尔站出现300 m3/s以上流量20次，与之相应的红花尔基站出现200 m3/s以上流量15次，其余5次红花尔基站流量也在100 m3/s以上。所以，红花尔基断面出现流量的大小与下游的开河形势关系密切。红花尔基、伊敏牧场、海拉尔站多年平均封河日流量为8.1，10.2，16.9 m3/s，封河期间红花尔基水利枢纽加大流量，使多数年份天然条件下的水位有所增加，但保持一定的过水能力，也避免了连底冻造成的沿流水产生的冰厚增加，开河期间小于或等于10 m3/s的下泄流量，才是控制开河形势的关键。

5 结语

位于伊敏河上游的红花尔基水利枢纽工程，控制了本流域主要的融雪径流形成区，它的拦蓄作用无疑会改变下游径流的时空分布，从而改变了下游开河期间的水流条件，也就使伊敏河的开河形势发生了改变。总体来说，在气象条件相同的情况下，可以极大地降低了出现武开河的概率，对开河形势是非常有利的。因此，红花尔基水利枢纽制定科学合理的水库调度运行方案，对伊敏河形成有利的开河形势有着重要的影响。

[1]苏联水文气象委员会水文气象科学研究中心；张瑞芳，等译.水文预报指南[M].北京：中国水利水电出版社，1997：14-15.

[2]呼伦贝尔盟水文勘测大队.呼伦贝尔盟水文志[M].海拉尔：内蒙古文化出版社，1992：30-31，83-84.