巴州河流冰情特性分析

陈　宇

(新疆巴音郭楞水文勘测局，新疆 巴州 841000)



巴州河流冰情特性分析

陈宇

(新疆巴音郭楞水文勘测局，新疆 巴州 841000)

冰情是河流冬季独特的水文现象之一。在对新疆巴音郭楞蒙古自治州(简称“巴州”)12处水文站点多年冰情观测资料整理分析的基础上，深入研究巴州境内河流冰情的时空变化规律，将对诸如冬季水电站的正常运行、航运、渔业生产、水工设计等方面具有很大的实际意义。

巴州；河流冰情；分析

巴州位于新疆维吾尔自治区南疆地区，占地面积约48万 km2，有“华夏第一州”的美誉。境内分布有内陆第一大淡水湖博斯腾湖和开都河、车尔臣河、迪那河等数条主要河流，对这些湖泊及河流的冰情进行系统分析，就是要了解和掌握冰情演变规律，有利于水工建筑物的安全运行和国民经济的健康发展。

1　巴州河流冰情及特性分析

1.1河流冰情

河流冰情，是指河水因热量变化所产生的结冰、封冻和解冻现象，也就是从气温降到0℃以下，河水中开始结冰到气温转正，流冰全部消失的冰凌发生、变化和运动过程的统称。

结冰是指当气温下降到0℃以下，水面蒸发的水分子冻成冰晶，落回水面，水中出现凝结核，产生水面或水中冰晶。封冻经历冰盖形成与冰盖增厚两个阶段，当流冰冰质较硬，呈圆盘状，而且宽度大于整个水面宽约70%时，在排泄不畅的狭窄段、陡弯和浅滩等处，凌块受阻，互相冻结，逆流而上，形成冰盖，出现封冻。解冻是指气温回升至 0℃以后，河岸土壤吸热较冰层多，沿岸冰层首先消融，出现自由水面，称脱岸，如果上游来水温度较高，会加速冰盖下部融化，在水流或大风作用下，产生冰层滑动，甚至断裂现象。

巴州境内观测冰情的水文测站有12处，观测年限从几年到数十年不等，各河流对应观测站点的冰情特征值详见巴州各河流多年冰厚及冰情统计表1。

表1　巴州各河流多年冰厚及冰情统计表

备注:1.最大河心冰厚根据有实测资料的年份统计;2.大山口站水流较急,一般只有岸冰而不封冻,个别年份上下游可出现冰桥;3.迪那河冬季流量很小,容易封冻；4.开都河各监测站从上游至下游依次排列。

1.2冰情特性分析

影响河流冰情的因素很多。根据对巴州河流冰情的分析，有以下几个主要因素：即:气温与水温、河道形态、纬度与高程、水工建筑物等。它们都直接影响河流冰情生、消的全过程，以及一些特殊冰情的发生。

1.2.1气温与水温

河流无论结冰、封冻或解冻均与气温的变化有密切的联系，气温对水温的影响最为直接，而气温又与纬度和海拔高程有作密切关系，几者相互作用，相互影响。如表1中的开都河流域，气温随高程升高而递减，流域最早初冰发生时间顺序也是自上而下排列的，巴音布鲁克为9月15日、山恨土海为10月10日、大山口为10月22日、焉耆为10月26日、宝浪枢木分水闸为11月2日，而最晚融冰发生时间顺序却是自下而上的。另外，从各河流平均封冻天数来看，整体呈现北部较南部长，山区较平原长的特点。以上所述从多方面说明了气温与水温对冰情的影响是最为直接的。

1.2.2河道形态

包括河道宽度、顺直程度、纵坡降等，直接影响着水流速度，水流湍急的河流，封冻天数较少甚至全年不封冻。如表1中的开都河大山口水文站所处河段，因纵坡较陡，水流较急，全年均不封冻，而上游的巴音布鲁克水文站以及下游的焉耆水文站等，因所处河段坡度较缓，水流较慢，冬季有长达数月的连续封冻期。

1.2.3纬度与高程

太阳辐射直接影响河冰的生消。影响太阳总辐射的因子大致有:天文、地理、几何、物理、气象等五类。现着重探讨地理因子中纬度与海拔高度对河流冰情的影响，它是河流所在地域气候变化、冰情生消过程的决定性因素。由表1中的最早初冰日期、开始封冻日期、解冻日期以及最晚融冰日期等冰情特征值可以看出，各特征值出现日期有明显的水平和垂直地带性，即自北而南、从山区向平原推迟的特点。如在同一经度上，巴州北部的开都河大山口水文站较南部的车尔臣河且末水文站最早初冰日期要早8天，而最晚融冰日期要晚8天；又如开都河流域的山区水文站巴音布鲁克较平原水文站焉耆最早初冰日期要早约40天，而最晚融冰日期要晚约40 d。充分说明了纬度与高程也是影响河流冰情的重要因素之一。

1.2.4水工建筑物

河道上修建水工建筑物后，将明显改变上下游的水力、热力条件，由此会产生新的冰情问题。如开都河大山口水文站测验河段上游修建有大山口电站水库，该水库调蓄了水流热量，即使是在最为严寒的12月、1月、2月，其测验断面出的多年平均水温均在0.3℃以上，致使下游河道有一段距离全年不封冻。由此可见，水工建筑物也会在一定程度上影响其附近河段的冰情特征。

2　冰情对河川水文情势的影响

巴州各河流冰情对河川水文情势的影响主要表现为：

2.1起固体水库的作用

巴州为水资源贫乏地区，水资源极为紧张，河水的主要用途是工业生产，而春季往往是巴州农业最为缺水的季节。河流形成冰体有利于将冬季部分水量已固体水库的形式滞蓄与河道中，待春季气温升高时融化补给河水，在一定程度上有利于缓解春季农业用水。

2.2冰洪

一些河流的河段，由于河道冰花堵塞，发生壅冰现象，抬高水位，从而形成冬季洪水。如开都河和静县上游乡于1966、1974、1984年12月均发生过冰洪，特别是1984年12月25至26日发生冰洪，造成倒塌房屋51户，淹地6600亩(表层有机土被冲走)。孔雀河库尔勒大桥以及和什力克乡也均发生过壅冰溢水的情况。

2.3冰灾

气温回升到0℃及以上时，由于土壤吸热较冰层多，所以沿岸冰层首先消融，如果此时上游来水温度较高，冰盖快速融化，再加上大风作用，就会产生冰层急速断裂现象，在大风作用下各断裂冰层快速向同一方向移动，相互叠加，短时间内产生破坏性极强的推动力，从而导致灾难的发生。如博斯腾湖曾经发生的冰灾，导致湖泊附近居民房屋不同程度受损，原博斯腾湖水位站房屋及测验设施也被损毁，给国家和人民的财产带俩了损失。

3　结语

河流冰情对河川水文情势及国民经济发展和人民生命财产安全有着重要意义，巴州地域面积大，而河流冰情监测站点太少，在很大程度上制约了冰情预报工作的开展，建议政府部门应加大重点河、湖冰情监测投入，相关水利部门应加快推进冰情预报试点工作，进一步完善冰情资料收集、整理、分析、预报系统，从而更好为渔业、农业以及水利工程设计、运行提供有力保障。

[1]周文盛.阿勒泰地区河流冰情特征.干旱区地理.1998.

[2]马喜祥.中国河流冰情.黄河水利出版社.2009.

2016-02-01

陈宇(1983-)，男，贵州习水人，工程师，主要从事水文水资源分析、评价工作。

P332.8

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1004-1184(2016)04-0152-02