黄河下游河口地区凌汛灾害与冰凌爆破技术

王 勇 胡四华 刘 林

1.利津黄河河务局

2.黄河河口管理局

黄河下游河口地区凌汛灾害与冰凌爆破技术

王 勇1胡四华1刘 林2

1.利津黄河河务局

2.黄河河口管理局

本文通过分析黄河下游凌汛的成因及阐述凌汛灾害的影响，结合实际情况，根据黄河防总的指导原则，并借助当前科技，提出为了减缓凌汛灾害的冰凌爆破技术,并结合实际分析冰凌爆破技术的实用性。

黄河下游；凌汛；冰凌爆破

1 黄河下游历史凌情

新中国成立以来，黄河下游已经55年安度凌汛。在防凌措施上经过实践、认识的反复过程，在理论和实践中有了重大突破，对保证黄河下游凌汛期间的防洪安全起到了重大作用。

黄河下游山东河段特别是河口段地处黄河尾阎，在凌汛期河道气温处于最不利地位，其凌汛灾害比较严重。因冰凌封河与解冻时受河道气温、流量、河势及风力（向）等因素影响，一般小流量与低气温相遇是封河的直接原因，当流量、气温变化大往往会造成河道冰凌几封几开局面。据《黄河下游凌汛》统计，1883年至1936年黄河下游在54年间有21年凌汛决口，共40处，其中河口河段有17处；1950年以后34年中有21个封河年份是从河口段向上游封冰，且封河速度日达100公里以上，而河道冰凌解冻开河是从上游起递次向下游开。河口河段封冰期多年平均为53天，最长达85天，冰盖厚度一般在20cm左右，出现插封的河段有时达50～70cm，主溜河道冰盖下往往有冰花冰霄滞流，最大厚度3.0米以上；济南以上冰厚一般10cm左右且冰花少。

2 凌汛成因与灾害

通常在河道封河或开河时期大量冰块容易被阻在窄弯或浅滩河段插塞形成冰坝，水位陡涨、漫滩偎堤，即成严重凌汛，如防御不及甚至酿成决溢灾害。历史上黄河下游凌汛灾害频繁，其中：

（1）1951年凌汛期利津王庄堤防决口（溃决）：当年黄河封冻直抵郑州，总长六百余公里，1月27日三昼夜利津以上河段全部开通，满河躺凌，利津左家庄一带河面仍然固封，冰凌受阻后插塞上排四十余里,利津境内水位立即陡涨，至2月1日刘家夹河水位13.76m,超过1949年最高水位0.83m，全部漫滩，2月2日上游冰水下泄,王庄以下大堤出水仅二、三公寸，冰块直扑堤顶。至夜间发现多处漏洞，其中背河土塘发现大漏洞三个,最大的洞口直径30多cm，三百余名民工和三十多名黄河职工飞奔抢堵，因时值深夜且临河被冰水覆盖，无法查找出洞口，加之天寒地冻，取土困难，背河抢堵均难奏效,口门迅速扩大形成溃决。

（2）1955年凌汛期利津五庄堤防决口（溃决）：当年黄河封冻至河南荥阳，至1月下旬天气骤然转暖，上游河段迅速开河，29日开至利津，上游大量流冰聚集于王庄至麻湾间30公里窄河道中，因插塞初期爆破炸冰分水效果均不理想，大量冰凌壅塞形成冰堆、冰坝，河道水位陡涨4.3m，迅速漫滩，冰积如山，有的河段水位陡涨至堤顶平，29日在利津五庄村南及村北大堤出现管涌多处，随即演成漏洞，因抢堵无效最终大堤溃决，形成两处口门总宽550m。

历史上这两次凌汛决口都在河口地区造成了严重陵汛灾害，受灾人口分别达到8.54万人、17.7万人，房屋倒塌分别为8641间、5355间，淹没耕地约45万亩、88万亩，社会经济损失巨大。

3 黄河下游冰凌爆破技术

20世纪50年代，主要采取破冰措施防治凌汛。破冰措施有打冰、撒土、破冰船破冰、炸药爆破、炮群轰冰、飞机投弹炸冰等。以后人们逐渐认识到凌汛灾害形成原因还包括河道水量，当前，虽然黄河下游在防凌措施上主要以调节河道水量为主、以破冰为辅，但是冰凌爆破作为一种科学的破冰手段，实践证明能够有效地解决河道凌汛成灾问题，应作为黄河下游必备的防凌措施之一。

3.1 冰凌爆破的原则

冰凌爆破是确保凌汛安全的重要措施之一。凌汛开河期，对重点河段封冰适时进行爆破，促使其顺利开河。一般原则是炸窄河道、不炸宽河道和兼顾上下游、左右岸；冰凌爆破要抢抓时机，科学决策，快速实施爆破；开河时应随陵追击，扫除流冰障碍，如在弯道、宽浅河段或险工坝岸附近开始发生冰凌插塞时，要抓住冰未插稳的有利时机，采用加大药包，将插塞冰凌迅速猛烈炸开，以免形成冰坝。一旦冰坝已形成，必须全力以赴进行爆破。

3.2 爆破队的组织与装备

黄河下游各县区局都组建有1～2支冰凌爆破队，一般以黄河职工为主，必要时适当补充沿黄乡镇民兵抢险队员。每支爆破队由34人组成，有正、副队长各1人，前方组13人（包括组长、试线员、起爆、打冰孔、下雷及接线员），后方组10人（包括组长、测试雷管、运输、安雷管及包装人员）、前方勘察安全组3人，还有保管、统计、卫生、司务员等。爆破队执行明确岗位职责分工、纪律严明，爆破前组织队员认真学习爆冰技术和安全规程，培训合格后方可上冰操作，确保爆破安全。爆破队的器材工具设备和安全保护用品均按规定配备齐全、检查维护。

4 冰凌爆破作业技术要领

a、一般炸药、雷管均有上级部门统一存放、集中管理和供应，爆炸物品运输由专人押运。

b、爆破前，事先要察看爆破河段河势、水深、冰厚、冰花及断面过流等情况，做出爆破计划，报经上级批准后执行。一般要求封冰厚达15cm以上才允许上冰爆破作业。

c、爆破作业应统一指挥和有组织计划进行，有两个以上爆破队同时作业时，应加强联系，密切配合，统一指挥，明确标志和信号，以确保安全。

d、每炮药包所用雷管必须为同一批产品，并逐个测量电阻基本相同方可（误差小于0.1欧姆），各药包连接线为21-22#铅丝，母线采用橡胶绝缘线。捆扎药包和连接引线时严格按照规定操作。在正式爆破前应对雷管、药包进行试验。

e、起爆地点应在作业场上风面距炮孔距离大于200m，包装组应距离炮孔300m以外隐蔽处，包装组与安装雷管组相距50m以外，并注意安装和操作安全。接线和下雷必须保证质量，有专人细心检查，以免发生“瞎炮”，并注意试线时人员安全撤离。使用电雷管时，电源和起爆器由前方组指定专人保管掌握，人员必须细心可靠，技术熟练，听从队长指挥。每炮响后应立即将火线取下并入箱锁好起爆器。

f、爆破冰凌以打格子网为主，方格间距视冰厚和位置而定，一般以20～30m为宜，如果冰较厚或处在弯曲河道，格子网间距适当加密。冰厚超过1米应将冰炸透炸碎。一般每包用药量以1公斤左右为宜，不宜使用大药包，药包埋深和间距应根据冰厚和药量大小，适当安置，当冰厚20cm左右时药包间距为5～7m，埋深在冰面下0.6～0.9m较好。

g、冰坝爆破必须先从冰坝的支撑点和卡口处开始，首先摧毁其戗脚，借上游冰水压力使冰坝倒垮。如其范围不大可全面轰炸，特别注意人员及工程安全。

h、每次雷响后最少10分钟后人员才能进入现场检查。严禁掏挖原炮眼重装炸药，应在60cm外另打眼放炮，散装炸药和雷管要妥善处理。爆破人员同时应做好自身安全防护，确保人员安全。

5 冰凌爆破的常用破冰方式

a、爆破冰坝：在解冻开河时,爆破队随凌追击,发现有冰块卡塞河道形成冰坝,阻碍冰水下泄时,立即查清支撑冰坝的着力点,集中力量,快速将冰坝支点炸开,打通冰水下泄溜道,使冰水顺利下泄。

b、炸方格：在解冻开河前,使用炸药爆破,将冰盖炸成纵横50米的方格网,将大面积冰盖加以分割破小,以利开河。

c、打冰：在河道封冻临近开河前，组织人力，使用铁镐、斧头、冰穿等工具，在历年易于卡冰的河段，预先将一定范围的冰盖打开、打碎，或按方格网形打成宽20厘米的冰沟，把冰盖分割，以利开河。

d、随凌追击：在解冻开河时,爆破队分在两岸随凌行进,观察监视开河流冰进程,一旦遇有卡冰阻塞河道、形成冰坝等紧急情况,突击进行爆破,打通冰凌卡塞河段。然后，随开河凌头继续追击前进,开河到哪里,爆破队随之追击到哪里,根据情况随时执行爆破任务。

e、扫除流冰障碍：即将开河之前,爆破队使用炸药包,将历年易于卡冰阻塞河段或冰塞严重河段的冰盖炸开、炸碎,为冰水顺利下泄扫除障碍。

f、逼凌桩：用长木桩在秸埽体前排列打入水下,再用绳索或铁丝绑扎牢固,在木桩上横排竹片于迎水面钉牢,用以防止冰块撞坏埽体或埽眉。

g、冰凌研究 应用当代科学技术及气象、水文、冰情观测资料，进行分析研究凌汛的物理成因、演变规律、冰情实验、防凌调度、冰情预报方法等，为防凌指挥机构服务。

6 破冰作业新机具——电动冰凌打孔机介绍

在黄河下游防凌因凌情发生发展快、抢险难度大，抢险时机显得尤为重要。爆破实践中，传统作业打冰孔爆破，其效率低，劳动强度大，动用人力、物力多，已不适应现代防凌爆破抢险。利津河务局结合多年来实践，摸索研制出了一种体积小、结构简便、效率优于人工的电动冰凌打孔机。该机具解决了人工打孔的时效问题，能为防凌爆破作业争取到宝贵时机。

a、设备组成及工作原理：主要设备为ZIZ-90型手持式工程钻，钻孔直径165mm～220mm、钻孔厚度250mm、输出转速1200r/min、整机功率1.1kw，整机总质量≤8kg、操作人员2人、钻孔效率6个/min；同时配备雅马哈EF4600(E、D)型发电机，功率3.5kw。

工作原理：该机（见图）以电力为能源，采用自制的Φ45mm连接套，Φ35mm连接丝，Φ165mm圆形开孔器（或Φ220mm圆形开孔器，高分别为250mm）与ZIZ-90型手持式工程钻、长260mm的定位钻头相连接，电源配以漏电断路器、电线、小型汽油发电机，操作简单，成孔质量好，适合于不同场景的冰凌打孔（打孔直径165mm～220mm，最大厚度250mm）。

b、设备应用情况

2008年冬天，在利津河务局张滩险工河段进行了冰凌打孔现场试验：在河道冰厚150mm、宽度200m的冰面上，每隔10m打一个直径220mm圆形冰孔，该打孔机快速成孔30个，仅用了5分钟，打孔速度6个／分钟，连发电带放线共用2人；采用传统打孔方式需用5人持洋镐、冰撺等工具在同样位置打孔30个,用时达45分钟。通过比较，电动冰凌打孔机钻孔速度快、效率高，同时减轻了人工劳动强度，且成本低廉，适用于各种冰凌打孔爆破作业，可以为防凌爆破作业争取时机。另外，打孔机所配发电机是固定在一个简易平板车上，行走比较方便，并可保证设备的安全。

总之，在冰凌爆破抢险作业中，使用此机具能节省人力、物力，提高打孔效率，缩短了打孔时间，为冰凌爆破抢险争取了主动性，其防洪效益和社会作用不可估量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.20.011