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第5章 气候、降水与洪水(4)

河流中因冰凌阻塞和河道内蓄冰、蓄水量的突然释放而产生的洪水,主要发生在西北、华北、东北地区。它是热力、动力、河道形态等因素综合作用下的结果。热力因素包括太阳辐射、气温、水温等,其中气温是热力因素中影响凌汛变化的集中表现。气温的高低是影响河道结冰、封冻、解冻开河的主要因素。动力因素包括流量、水位、流速等,其中流速大小直接影响结冰条件和冰凌的输移、下潜、卡塞等,水位的升降与开河形势关系比较密切。水位平稳使大部分冰凌就地消融,形成“文开河”形势;水位急剧上涨,能使水鼓冰裂,形成“武开河”形势。而水位与流速的变化取决于流量的变化,它们之间具有一定的关系,一般来说,流量大则流速大、水位高。河道形态包括河道的平面位置、走向及河道边界条件等,高纬度河流的气温低于低纬度的气温,由南向北流向的河流则易产生冰凌洪水,河道的弯曲度、缩窄、分叉、比降突变等对凌情都会有影响。此外,人类活动如在河道上修建水库、分蓄滞洪区、引水渠和控导工程等,这些都会改 变河道流量分配过程及水温,从而影响冰凌洪水。按冰凌洪水的成因,冰凌洪水又可分为冰塞洪水、冰坝洪水和融冰洪水3种。

冰塞洪水一般发生在封冻期。

河流封冻后由于冰盖下冰花、碎冰大量堆积形成冰塞,堵塞部分过水断面,致使上游河段水位壅高。当冰塞融解时,河道蓄水下泄,形成洪水过程。冰塞洪水常常淹没两岸滩区土地村庄,严重时可决溢堤防。

如1982年1月黄河中游龙口至河曲河段发生大型冰塞,壅高水位超过历史最高水位2米多,给工农业造成严重损失。1961年冬黄河刘家峡至盐锅峡发生大型冰塞,冰塞体积约为4000万立方米,巨大冰塞造成严重壅水,刘家峡导流洞出口处水位接近千年一遇洪水位,壅水超过下游围堰顶6.4米,历时70多天,壅水淹没了施工工地、公路、桥梁。

冰坝洪水一般发生在开河期,大量流冰在河道内受阻,冰块上爬下插或挤压堆积,形成横跨断面的坝状冰体。冰坝严重堵塞过水断面,坝的上游水位显着升高,当冰坝突然破坏时,蓄冰和槽蓄水量迅速下泄,形成洪水向下游挺进。冰坝的形成和破坏阶段常造成灾害, 如黄河内蒙古河段,几乎年年都有不同程度的凌灾,黄河下游河段1855~1938年间平均3年一次决口。松花江依兰至富锦河段1981年出现冰坝16处,冰坝高6~13米,江水猛涨,致使佳木斯、依兰、桦县被淹农田1万公顷。

融冰洪水,封冻河流主要因热力作用,冰盖逐渐融解,河槽蓄水缓慢下泄而形成的洪水,融冰洪水水势较为平稳,凌峰流量也较小。

冰凌洪水有以下两个特点:

1.洪量小,水位高,且水位上涨快,变幅大。冬季河道基流主要靠上游地下径流汇集,开河时释放的槽蓄水量增量又有限,故形成的洪峰流量一般很小。但凌期由于水流冰和冰盖阻力的影响,使水位升高,尤其是形成冰塞冰坝后,过水断面严重受阻,上游水位迅速上涨,如内蒙古巴彦高勒河段,1993年12月6日封河时,由于附近河段产生严重冰塞,其水位高达1054.40米,超过千年一遇水位0.2米,致使堤防溃决,淹没面积约80平方千米。

1955年黄河下游利津站凌峰冰量不到2000立方米/秒,而水位却比1958年伏汛最大流量1.04万立方米/秒(1949年以来最大洪水)相应水位还高出1.55米,造成五庄河段堤防溃决,17.7万人受灾,淹没耕地5.87万公顷,80人死亡。

2.凌峰流量自上游向下游逐渐增大。封冻河流开河时通常是自上而下先后开通,槽蓄水量也是自上而下逐段释放,凌峰在演进过程中不断汇集水量,凌峰流量逐渐增大。

以黄河上游宁蒙河段为例,凌峰流量多年平均值石嘴山站为815立方米/秒,巴彦高勒站为800立方米/秒,三湖河口站为1340立方米/秒,头道拐站为2210立方米/秒。

融雪洪水型

流域内积雪(冰)融化形成的洪水。在高山区雪线以上降雪,形成冰川和永久积雪以及雪线以下季节积雪,当气温回升至0℃以上时积雪融化,若遇大幅度升温,则大面积积雪迅速融化,可形成融雪洪水,若此时有降雨发生,则形成雨雪混合洪水。

我国融雪洪水主要分布在东北和西北高纬度山区,如在新疆北部,有些河流约35%以上的年最大洪水出现在春天融雪期,最大洪峰流量达到年最大洪峰流量的70%以上。

在该地区面积广、影响大的融雪洪水主要有1966年、1971年、1977年、1985年、1988年、2005年洪水,也都造成一定的洪灾损失。

融雪洪水有如下特点:

1.与暴雨洪水相比较,融雪洪水过程涨落比较平缓,是矮胖单峰型,洪水历时长,受气温影响显着,具有明显的日变化,形成锯齿形洪水过程。雨雪混合洪水由春夏强烈降雨和雨催雪化而形成,洪水过程多数陡涨陡落,由融雪径流和暴雨洪水组成,可产生较大的洪峰流量。

2.一般发生在春季。积雪融化 日期,平原早于山区,小河早于大河,季节积雪山区早于高山冰雪。

3.同一河流,其洪水的洪峰高低、洪量大小及洪水变化过程,与春季气温升高幅度、冬季积雪地区分布、积雪深度等关系密切。急剧升温则积雪融化快,水量集中,从而河道涨水较快、洪峰较高、洪水历时较短;积雪量越大则洪水总量越大。

4.较大的融雪洪水往往是以雨雪混合的形式出现。在积雪消融期间,若有降雨则加快融化速度,增加水量,易形成较大洪水。

垮坝(堤)洪水型垮坝(堤)洪水型水坝、堤防等挡水建筑物或挡水物体突然溃决造成的洪水。垮坝洪水包括堵江堰塞湖溃决、水库垮坝和堤防决口所形成的三类洪水。

1.堵江堰塞湖溃决洪水。(由于地质或地震原因引起山体滑坡、堵江断流,引起壅水漫坝导致溃决,河槽蓄水突然释放形成的骤发洪水。)如1967年6月8日四川雅砻江唐古栋乡山体滑坡,造成高达175~355米的天然土石坝截断了江水,经9昼夜蓄满,漫顶溃决,据估算溃坝时洪峰流量达5300立方米/秒,形成的总库容超过6亿立方米,约为实测最大洪量的10倍,并使下游水位陡涨40米。1985年云南保山市芒宽乡和猛古乡地段,怒江东岸大滑坡,截断怒江水流达45分钟,上游积水成湖,后溃决发生洪水。1991年云南云龙县果朗乡滑坡,壅塞沘江断流两小时,后溃决发生大洪水。1996年10月28日云南省中旬县哈巴雪山山体突然滑坡,阻塞金沙江40多分钟,使上游水位上升数十米,下游水位下降30米,后溃决形成大洪水,并且复流后流向由向北流改变为向北偏西流。

2.水库垮坝洪水。我国已建大中小型水库8万余座,遍布全国,为防洪和综合利用水资源发挥了重要作用,但也曾多次发生垮坝事故。

其中工程防洪标准偏低,设计洪水值偏小或尚未完工即遭遇大洪水,漫坝失事约占50%以上;工程质量问题,溃坝失事约占40%,水库管理运行不当以及其他原因而造成水库失事的占10%左右。垮坝洪水的突出特点是洪峰高、历时短、速度大,往往造成下游毁灭性灾害。如1975年8月淮河流域汝河大型水库板桥水库,最大入库流量达1.3万立方米/秒,造成大坝溃决,垮坝洪水最大流量约7.88万立方米/秒,远远超过历年实测最大流量,同时垮坝的大型水库还有石漫滩水库以及两座中型水库和58座小型水库,这场洪水死亡人数达2.6万人,并造成巨大经济损失。

3.堤防决口洪水。由于洪水超过堤防设计标准或堤防质量问题,或因人为因素设障,导致壅高水位造成沿江沿河堤防溃决。如1935年7月汉江中下游发生近百年来最大洪水,远远超过堤防防洪标准,造成沿江堤防大量溃决,有8万多人死亡。此外历史上还有人为扒堤决园口黄河大堤被人为决口,造成89口,以水代兵用洪水作为战争手段万人死亡的惨重洪灾。

河坝倒塌的后果

河坝已经多次成功地预防和阻挡了洪水,这是一个不可争辩的事实。但是,它也有失灵的时候,而且一旦失灵,将会给下游带来灾难性的洪水。虽然这种情况比较罕见,但是也确实发生过。西班牙瓜达兰廷河的普德斯大坝是一座重力坝,于1791年竣工。11年后的1802年,异常猛烈的暴雨给水库带来过多雨水,大坝无法承重,引发水灾。

风暴潮型

风暴潮是由气压、大风等气象因素急剧变化造成的沿海海面或河口水位的异常升降现象,由热带气旋或温带气旋及寒潮大风引起,常使潮位大范围增高并伴随强浪,造成人员伤亡及财产的损失,当风暴潮增水适逢天文大潮时危害更为严重。我国风暴潮主要是热带气旋带来的我国是受热带气旋影响最为严重的国家之一。我国北自辽宁、南至广西的沿海地带常受到不同程度的风暴潮袭击,是世界风暴潮多发区之一,并常与江河洪水遭遇,壅高江河水位,加剧洪涝灾害。

风暴潮影响涉及辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等11个沿海省(自治区、直辖市),约40多个地级以上城市,153个县级市区。

由于热带风暴的影响,常引起风暴潮,使潮位陡升,并伴随大暴雨, 造成水灾。如1980年第7号台风在广东雷州半岛东部岸段登陆,南渡站潮位净升高5.94米,是近百年来罕见的特大风暴潮。又如2005年第9号台风“麦莎”,登陆浙江时,最大风速达45米/秒;过程累计降水量(约5天)50毫米等雨量线包围面积达34万平方千米,我国华东地区及环渤海地区大部都有50~200毫米,台风暴雨中心浙江永嘉中保降水量达701毫米,造成重大的经济损失。东南沿海的浙闽台地区,广东省韩江口、珠江口、雷州半岛东部,海南省东北部和广西沿海,台风暴潮最为严重,北方沿海在冬春及秋冬过渡季节,常因寒潮大风引发风暴潮,其中渤海湾、莱州湾和黄河三角洲较为严重。近几年,在我国登陆的超强台风呈增加趋势,给我国沿海地区造成巨大的经济损失和人员伤亡。

国外部分重大洪水灾害事例

2001年世界气候异常,飓风频繁,暴雨成灾,为历史上所罕见。

英国、法国、匈牙利、波兰、澳大利亚、莫桑比克、赞比亚、印尼等地连续暴雨引发水患,造成人员和财产损失,暴雨使莫桑比克和赞比亚200多人丧生,伊朗北部水灾夺取183条人命,印尼19个县被淹,波兰发生严重水灾,迫使14万人搬迁。阿根廷有320万公顷的农田被淹,几内亚的尼日尔河流域发生十年来最大的洪水,淹没1.7万公顷耕地。11月阿尔及利亚发生40年以来最大的水灾,仅首都阿尔及尔就有数百人死亡。

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