黄河天桥库区“1.24”壅冰事件成因及对策

陈 伟

（忻州市防汛抗旱服务中心 山西忻州034000）

1 沿山西省忻州市的黄河概况

黄河流经忻州市三个县（偏关、河曲、保德），首先由偏关县老牛湾村入境，流经河曲县，最后从保德县的冯家川出境，全长171 km，其中偏关境内长32 km、河曲境内长76 km、保德境内长63 km，途中汇入黄河的支流有偏关河、黄甫川河、清水川河、县川河、孤山川河、朱家川河。山西天桥水电站位于黄河大北干流保德段，下游距保德县城8 km，工程控制流域面积40.38 万km2，坝顶高程838.00 m，工程建于1976年，上游还分别建有龙口（黄河河曲段）、万家寨（黄河偏关段）两座水利枢纽工程。

2 壅冰事件的发生过程及处置

2017年1月24日11：00，黄河河曲段观测员报告天桥电站上游19 km 处石梯子断面封河上游水位迅速上涨，河岸上养殖场受到直接威胁。接到报告后，山西河曲县防办组织人员立即赶赴现场进行应急处置，山西忻州市防办接报后迅速与万家寨防办、天桥水电站沟通协调，告知河曲石梯子河段突发的险情，按照“上控、中分、下泄”的调度原则，要求龙口控制下泄流量，便于险情控制和应急处置；要求天桥水电站加大出库泄量，逐步降低库水位。同时要求万家寨水利枢纽、天桥水电站派技术人员紧急赶往现场，密切关注凌情变化，参加会商研判和处置。13：00 石梯子冰坝已经形成，河宽300 m，冰坝高约4 m、长约10 m，17:25 冰坝开始消融溃决。

18:24 天桥水电站坝前水位从833.62 m 突然暴涨到834.41 m，短短6 min 之内水位突然暴涨0.79 m，坝前壅冰最高至835.1 m（水库上层堰门顶高程835.2 m），危及天桥水库安全。天桥水电站逐步开启8 个底孔，下泄流量最高达到1 500 m3/s，水位开始回落，最低降至833.14 m；19:12 水位又开始上涨，又逐步开启上层堰泄洪，但水位一直上涨，19:36 坝前水位最高达到834.89 m，开启到第五个上层堰时水位开始下降，此时水库最大泄量达到2 500 m3/s，20:00 水位降到833.23 m，逐步开始关闭闸门，到22:40 关闭5 个上层堰和2 个底孔。1月25日2:30 关闭所有闸门，水位趋于稳定，下泄流量按420 m3/s 控制，处置工作结束。由于处置及时，措施得当，避免了一次冰凌漫坝的重大事故发生。

3 成因浅析

3.1 自然特点

黄河河曲段属黄河大北干流，位于天桥库区，素有“小雪流凌、大雪封冻”之说，每年凌汛期都要经过初封期、稳封期、开河期三个阶段，封冻长达4 个月之久。在天桥水电站未建以前，每年11月中旬河道开始流凌，由少到多，12月初随着气温下降，流凌密度逐渐加大，在唐家会村的石窑卜弯道处自然卡口，成为黄河河曲段向上游封冻的起始点。天桥水电站建成后，库区蓄水改变了本河段的天然水流状态，起封点下移到天桥坝址，封河期比原来平均提前13 天。

黄河河曲石梯子段位于天桥水电站上游约19.54 km处，右岸为陕西省府谷县黄糜咀村且有黄河一级支流黄甫川河在此汇入黄河，左岸为山西省河曲县石梯子村，此处河段河宽平均约350 m，河床比降小，河段平缓，抗冲刷能力差。由于受黄甫川河洪水的影响，加上黄河自1981年以来再未出现过大洪水，使石梯子河段淤积严重，过洪能力较弱，在开河期此河段极易形成堆积冰坝等险情，历来是防凌工作的重点监控区域。

3.2 气候及凌情

受超强厄尔尼诺影响，2016年气候异常。据观测2016年12月至2017年1月，河曲县平均气温-6.1℃～-1.8℃之间，比历年同期偏高2.2℃～4.4℃；平均日照时数为152.1 h，比历年同期偏多9.9 h。

黄河河曲段2016-2017年凌汛期情况，2016年12月8日开始初凌，12月17日首封2 km，12月30日本河段达到年度最大封冻长度23.5 km，但封冻长度不足常年的50%；2017年1月20日至21日随着温度下降，河段封冻长度达到26.5 km，为2016-2017年凌汛期最大封冻长度，冰厚在0.1～0.5 m 之间，封冻冰盖偏薄。2017年2月16日全部开河，凌汛期封冻天数68 d，较常年开河提前20 d。

3.3 水利枢纽工程调节

凌汛和流量有着密切的关系，从历年的观测资料分析，大流量是形成凌汛的主要原因。分析龙口水利枢纽2017年1月10日0:00 至2月16日10:00 水情统计资料，在此期间大部分时间段出库泄量基本控制在400 m3/s 以下，期间运行变幅较大的有两次，分别为1月13日至19日，过程最大泄量达到707 m3/s（1月18日20:11），此时黄河河曲段封冻长度25.5 km，平均气温为-15.7℃～2.2℃；1月23日至24日，过程最大泄量达到739 m3/s（1月24日10:00），此时黄河河曲段封冻长度26.5 km，平均气温为-18℃～4.7℃。另外，开河前还有两次较小的变幅。

由于石梯子下游河段气温尚低，冰质坚硬，而上游河段气温回升较快，先开河河槽蓄水释放，流量加大，再加上自然因素、气温影响以及龙口枢纽调峰下泄流量加大的共同作用，河曲石梯子段以下封冻较薄的河段，冰凌堆积形成冰坝，造成下游水位下降，上游水位集聚上涨。冰坝消融溃决后，冰洪瞬间进入天桥库区，造成天桥水电站坝前水位突然暴涨。

4 对策

4.1 落实防凌责任

对防凌工作实行网格化管理，绘制网格图，以沿黄县、乡、村三级防凌责任制为基础，分片、分区域落实网格长和网格员，构建横向到边、纵向到底的防凌工作责任链体系。按照防凌预案组建抢险队伍、储备抢险物资，落实避险场所，开展防凌应急演练，达到以练促训、以练促战的目地。在封河期、开河期的关键时段，网格长、网格员下沉一线，进驻现场，靠前指挥，及时处置各类突发凌情险情，确保防凌安全。

4.2 加强凌情监测

市、县防办要加强与万家寨、龙口水利枢纽和天桥水电站的沟通联系，实时掌握每座水电站逐日调度运行情况，结合断面实际观测数据，分析研判凌情发展趋势，及时提出针对性措施；水文、气象部门要密切监视气温、水情和凌情变化趋势，及时发布径流、凌情信息的滚动播报；水利部门要利用卫星遥感、无人机和5G 信息进行立体化凌情监测，对重点河段要加密观测频次，密切跟踪凌情发展过程；万家寨、龙口和天桥水电站要建立会商机制，在上下游河段派出一线巡河人员，及时掌握河段现场实际凌情，为防凌调度以及指挥决策提供支撑。

4.3 科学优化调度

根据长期的防凌工作实践，在凌汛期控制河道流量，使河道形成合理的冰盖高度，以利冰封河段洪水下泄，是有效防止凌灾发生的有效办法。虽然，万家寨、龙口和天桥枢纽工程的联合调度运用，减轻了黄河河曲段的冰凌灾害；但是，枢纽工程的联合调度运用还需同时兼顾上下游、左右岸以及枢纽工程自身的安全。通过对“1.24”壅冰事件的成因分析，联合调度运行还存在不足，应立足河段凌情特点，结合河段封冻实际情况，充分考虑到气候因素影响，按初封期、稳封期、开河期分别优化调度方案。初封期万家寨、龙口水利枢纽要控制泄量，使黄河河曲段水量能从冰盖下安全下泄，防止产生冰塞造成凌灾；稳封期万家寨、龙口水利枢纽要均匀控制出库泄量，稳定封河冰盖，减少河道槽蓄水量；开河期万家寨、龙口水利枢纽要根据下游河段实际凌情，均匀控制下泄流量，要严格执行批准的凌汛期调度运行计划，按照“电调服从水调、水调服从防凌”的原则，尽可能控制泄量出现较大变幅，努力实现平稳运行，避免黄河河曲段发生“武开河”局面，达到“文开河”目的。

5 结语

凌汛灾害突发性强，不确定性因素多，防御难度大，且实现精准调控非常困难。所以，防凌是忻州市防洪保安工作的重中之重，在各级政府和上级部门的正确领导下，经过精心准备，落实措施，有效预防，正确处置，实现了2016—2017年黄河河曲段防凌安全。但同时我们也清醒地认识到，无论从工程措施还是非工程措施方面均存在诸多不足，今后需认真总结经验，汲取教训，根据存在的薄弱环节有针对性地开展强弱项、补短板，不断提升防凌工作水平和应急处置能力，尽可能减少凌灾损失，确保人民群众生命财产安全。