一、黃河冰情及冰情影響因素
冰情是高緯度河流上的一種水文現(xiàn)象。在我國(guó)北緯３０°以北的河流冬季常常出現(xiàn)封凍現(xiàn)象，如黃河、松花江、黑龍江等。黃河由于地理位置特殊，冰情不同于其它河流，凌災(zāi)嚴(yán)重，凌汛馳名中外。
按照冰情發(fā)展，一般分為流凌及初封期、封凍期、開(kāi)河期。黃河的上、中、下游許多河段都有冰情現(xiàn)象，其中寧夏、內(nèi)蒙古河段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)寧蒙河段）和下游河段的河道是由低緯度流向高緯度，凌情最為嚴(yán)重。由于這兩段河流從低緯度流向高緯度，緯度差均為３°以上，在封河時(shí)，下段溫度低先封河，而上段處于流凌狀態(tài)還未封河，上段流凌輸送至下段受到阻塞，易形成冰塞；在開(kāi)河時(shí)上段先開(kāi)河，而下段還處于封凍狀態(tài)，上段大量流冰到達(dá)下段易形成冰壩。冰塞或冰壩堵塞河槽，壅高水位，形成漫溢或決口，造成災(zāi)害。
黃河下游河道長(zhǎng)７８６公里，是一不穩(wěn)定的封凍河段，一般是每年一次封河一次解凍，少數(shù)年份兩封兩開(kāi)甚至三封三開(kāi)，有的年份還有不封凍現(xiàn)象，封凍長(zhǎng)度相差較大。１９５０～２００５年的５５個(gè)凌汛年度中，有４７年發(fā)生封河，最早封河日期為１２月３日（１９９７年），最晚開(kāi)河日期為３月１８日（１９６９年），最多封凍時(shí)間為１９６７～１９６８年度的８６天，封河最長(zhǎng)為１９６８～１９６９年度的７０３公里。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃河下游自１８５５年銅瓦廂決口改道為山東墾利入海至１９３８年的８４年間，有２７年凌汛決口。解放后的１９５１年和１９５５年分別在山東利津的王莊和五莊決口，原因是凌情嚴(yán)重，防凌工程薄弱，經(jīng)驗(yàn)不足。
黃河寧蒙河段地處黃河流域最北端，冬季嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)，氣溫在０℃以下可持續(xù)４～５個(gè)月，最低氣溫可達(dá)－３５℃以下，為穩(wěn)定封河段。由于各年寒潮入侵早晚和強(qiáng)弱不同，歷年流凌和封凍日期相差較大。一般是１１月中旬開(kāi)始流凌，１２月上旬封河，次年３月下旬開(kāi)河，每年封河歷時(shí)１１０天左右。其中內(nèi)蒙古封河長(zhǎng)度７００多公里，寧夏河段歷年封河長(zhǎng)度不等，龍羊峽和劉家峽水庫(kù)控制運(yùn)用后，一般不超過(guò)２００公里。
黃河中游河曲段、三門(mén)峽庫(kù)區(qū)及小北干流河段也有不同程度的凌情，其中河曲段的７０公里河道和三門(mén)峽庫(kù)區(qū)的壩前段每年都封河。這些河段除個(gè)別年份外，一般不會(huì)形成災(zāi)害。
影響冰情的因素主要有熱力因素、動(dòng)力因素及河床邊界條件。低緯度上的河流冬季溫度高，一般形不成冰情；流量大，水動(dòng)力強(qiáng)，不利于河流形成結(jié)冰；河道的束窄、彎曲、淺灘處，容易卡冰結(jié)壩，造成凌汛災(zāi)害。
二、水庫(kù)對(duì)河道凌汛的影響
水庫(kù)的修建，對(duì)河道冰情影響較大，既對(duì)大壩以上河段有影響，也對(duì)大壩以下河段有影響，既有有利的因素，也有不利的因素。
１．對(duì)大壩以上河段的影響
由于水利樞紐的修建，大壩以上原先的河道變成了水庫(kù)，水面比降變小，庫(kù)區(qū)水面大，流速小，容易結(jié)冰封凍，使原來(lái)不封凍的河段變?yōu)榉鈨龆巍Ｔ谒畮?kù)尾部，當(dāng)上游河道的流冰進(jìn)入庫(kù)內(nèi)，受河道邊界條件的影響，流速突然變小，使得進(jìn)入水庫(kù)的流冰在庫(kù)尾段發(fā)生堆積，壅高水位，形成冰塞冰壩，造成災(zāi)害。在開(kāi)河時(shí)，如果庫(kù)水位過(guò)高，還可能影響庫(kù)區(qū)上游河道槽蓄水量的排放，加重防凌負(fù)擔(dān)。一般說(shuō)來(lái)，水庫(kù)的修建，增加庫(kù)區(qū)的封河長(zhǎng)度，容易造成庫(kù)尾段凌汛災(zāi)害，加重了大壩以上河段的防凌負(fù)擔(dān)。
２．對(duì)大壩以下河段的影響
水庫(kù)修建后，通常情況下在秋季汛末大量蓄水，水溫較高，在冬季凌汛期間，水庫(kù)向下游泄放水量，出庫(kù)水溫明顯高于建庫(kù)前的河道天然水溫。因此，水庫(kù)的興建提高了進(jìn)入下游河道水體的溫度，可以使下游流凌與封河日期推遲，封河距離縮短，封河上首下移。另一方面，水庫(kù)的修建可以人工調(diào)控進(jìn)入下游河道的流量，實(shí)現(xiàn)比較理想的封河水位，并可控制封凍期下游河道槽蓄水量的增量，減少開(kāi)河時(shí)的凌汛災(zāi)害。特殊情況下，當(dāng)下游出現(xiàn)嚴(yán)重冰塞或冰壩危及安全時(shí)，還可及時(shí)進(jìn)行關(guān)閘停泄。所以說(shuō)，一般情況下，水庫(kù)的興建，提高了下游河道的水溫，改善了進(jìn)入下游河道流量的控制條件，有利于大壩下游河道防凌。但是，如果水庫(kù)調(diào)度不當(dāng)，進(jìn)入下游河道的流量忽大忽小，也可能加重下游河道的防凌負(fù)擔(dān)。
例如，黃河萬(wàn)家寨水庫(kù)的建設(shè)，使大壩以上原比降為１．０６８‰的７２公里河道變?yōu)閹?kù)區(qū)，原來(lái)幾乎不封河的河段年年封河，并時(shí)常在庫(kù)尾段形成冰塞和冰壩，壅高水位，出現(xiàn)凌災(zāi)，加重了內(nèi)蒙古河段的防凌任務(wù)，而對(duì)下游的山西河曲段的凌情有所減輕。但在１９９９年２月中旬，由于萬(wàn)家寨水庫(kù)降低水位過(guò)快，出庫(kù)流量太大，造成河曲段“武開(kāi)河”，凌洪演進(jìn)至天橋電站，形成天橋水利樞紐險(xiǎn)情。１９９９～２０００年度凌汛期，由于黃河流域氣溫偏低，河道結(jié)冰多，２０００年２月上旬氣溫轉(zhuǎn)暖，加上萬(wàn)家寨水庫(kù)日出庫(kù)流量變化大（從０到１０００多立方米每秒），使得６２０公里的晉陜峽谷河道大量冰塊傾泄而下，主流出禹門(mén)口后，河道突然開(kāi)闊，冰量堆積，形成約１０公里×５公里的積冰場(chǎng)，壅冰抬高了水位，造成該河段的局部凌汛災(zāi)害。
三、水庫(kù)運(yùn)行的特點(diǎn)
大型水庫(kù)的設(shè)計(jì)通常是多目標(biāo)的，一般都包括發(fā)電。水電站基本全屬水利樞紐管理單位直接經(jīng)營(yíng)，發(fā)電是直接經(jīng)濟(jì)收入。因此，水庫(kù)的發(fā)電效益是水利樞紐管理單位追求的主要目標(biāo)。
實(shí)現(xiàn)發(fā)電的主要技術(shù)指標(biāo)是水頭和流量，冬季河道徑流以流域退水為主，來(lái)水比較穩(wěn)定。在河道流量比較穩(wěn)定的情況下，為了使發(fā)電具有較高的水頭，總是企圖保持水庫(kù)盡可能高的庫(kù)水位。由于水電站便于調(diào)節(jié)，一般擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)的調(diào)峰功能。正常情況下，水電站發(fā)電泄流除了隨季節(jié)變化外，通常還具有周變化和日變化的周期，流量變幅較大。因此，水庫(kù)的防凌調(diào)度與發(fā)電調(diào)度矛盾比較突出。
四、水庫(kù)的防凌調(diào)度
在影響冰情的熱力、動(dòng)力及河床邊界條件的三個(gè)因素中，其中熱力因素主要為氣溫，可以通過(guò)加強(qiáng)氣象預(yù)報(bào)為防凌提供技術(shù)支持。但是，由于影響氣象的因素極其復(fù)雜，氣象預(yù)報(bào)的預(yù)見(jiàn)期和預(yù)報(bào)精度都受到一定的限制。對(duì)于給定的河流段，其河床邊界也已經(jīng)確定，一般很難改變。因此，利用水庫(kù)調(diào)度改變進(jìn)入下游河道的水動(dòng)力和影響庫(kù)區(qū)段河道邊界及外界動(dòng)力在防凌工作中具有極其重要的作用。
１．水庫(kù)對(duì)庫(kù)區(qū)的防凌調(diào)度
水庫(kù)的修建對(duì)庫(kù)區(qū)防凌具有不利的影響，尤其在流凌期和開(kāi)河期，易在庫(kù)尾形成冰塞或冰壩，庫(kù)水位不能太高。因此，每年凌汛期間不同階段庫(kù)水位的控制非常關(guān)鍵。一般情況下，流凌及初封期—封凍期—開(kāi)河期—暢流期的庫(kù)水位，應(yīng)根據(jù)庫(kù)區(qū)移民及淹沒(méi)損失情況，采取較低—較高—低—高的運(yùn)用方式。例如，萬(wàn)家寨水庫(kù)２００３～２００４年度防凌方案在以上各個(gè)時(shí)期的運(yùn)用水位分別為９６５米、９７０米、９６０米、９７７米（正常蓄水位）。
對(duì)于“Ｖ”型河槽，開(kāi)河期可以采取變動(dòng)庫(kù)水位，破壞冰蓋的辦法，加大庫(kù)區(qū)開(kāi)河速度。對(duì)于具有排冰能力的樞紐，可設(shè)法排冰，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于大型水庫(kù)，排冰效果不好。
２．水庫(kù)對(duì)下游的防凌調(diào)度
水庫(kù)對(duì)于下游河段的防凌，關(guān)鍵是控制凌汛期流凌及初封期、封凍期、開(kāi)河期的水庫(kù)下泄流量。①分析下游河道當(dāng)年的過(guò)流及排冰能力，確定防凌河段的河道安全封河流量，即設(shè)計(jì)封河流量。根據(jù)水庫(kù)至防凌河段的水流傳播時(shí)間，考慮區(qū)間河道來(lái)水和引水，控制水庫(kù)的下泄流量，以實(shí)現(xiàn)防凌河段按設(shè)計(jì)封河流量封河。②在初封時(shí)期，由于冰蓋薄，糙率大，過(guò)流能力小，易形成冰塞，應(yīng)減小水庫(kù)泄流，一般可按封河流量的７０％～８０％控制。③隨著封河穩(wěn)定和過(guò)流能力的恢復(fù)，可逐步加大水庫(kù)泄流量，在河道槽蓄水增量不太嚴(yán)重的情況下，可以按照封河流量的８０％～９０％泄流。④在開(kāi)河期，為了使河道槽蓄水量的逐漸釋放，避免“武開(kāi)河”，應(yīng)進(jìn)一步減小水庫(kù)泄流量。封河期間的流量不能太大或太小，并盡量保持平穩(wěn)。太大易鼓開(kāi)冰蓋，造成冰塞；太小易使封凍的冰蓋下沉，減小后期河道過(guò)流能力。
五、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
防凌是一個(gè)非常龐大的、極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既有工程措施，也有非工程措施；既有主動(dòng)防守，也有被動(dòng)防護(hù)措施。實(shí)踐證明，水庫(kù)的防凌調(diào)度在黃河防凌工作中占有極其重要的地位。龍羊峽、劉家峽水庫(kù)對(duì)保障寧蒙河段的防凌安全，萬(wàn)家寨水庫(kù)對(duì)于保障庫(kù)區(qū)內(nèi)蒙古段和壩下山西河曲段的防凌安全，三門(mén)峽、小浪底水庫(kù)對(duì)保障黃河下游的防凌安全具有非常重要的作用。
１．制定切實(shí)可行的水庫(kù)防凌調(diào)度預(yù)案是防凌工作的基礎(chǔ)
每年凌汛之前，水庫(kù)調(diào)度部門(mén)根據(jù)當(dāng)年水庫(kù)蓄水情況和區(qū)間河道凌汛期來(lái)水預(yù)報(bào)，結(jié)合凌汛期間的供水、灌溉、發(fā)電的需求，按照防凌河段的河道可能過(guò)流能力，制訂出各個(gè)水庫(kù)凌汛期間各月、旬、關(guān)鍵時(shí)期為侯（５天）的泄流量或庫(kù)水位控制計(jì)劃。作為整個(gè)凌汛期間各個(gè)水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)用預(yù)案，印發(fā)有關(guān)單位和部門(mén)，以便他們及早作出相應(yīng)安排。
２．結(jié)合天氣預(yù)報(bào)做好水庫(kù)實(shí)時(shí)調(diào)度是防凌工作的關(guān)鍵
黃河流域冬季受來(lái)自西北利亞季風(fēng)控制，氣候干燥寒冷，經(jīng)常因西北強(qiáng)冷空氣的影響，氣溫突降，有時(shí)僅流凌一兩天就可能封河。加上劉家峽水庫(kù)距內(nèi)蒙古河段的通常首封地包頭段和小浪底水庫(kù)距黃河下游的通常首封地利津段分別達(dá)１３００余公里和８００余公里，水流傳播時(shí)間分別達(dá)７天和１０天左右。由于當(dāng)前天氣與水情預(yù)報(bào)的科技水平所限，在預(yù)報(bào)的精度和時(shí)間上還難以完全滿足防凌的要求，必需根據(jù)短期預(yù)報(bào)或?qū)崨r修正水庫(kù)調(diào)度方案，加強(qiáng)實(shí)時(shí)調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)黃河防凌安全。
３．強(qiáng)化統(tǒng)一調(diào)度與管理是做好防凌工作的保障
水庫(kù)的防凌調(diào)度與水庫(kù)發(fā)電、區(qū)間河段灌溉引水、城市供水、橋涵的運(yùn)行等都存在一定的矛盾，涉及單位與部門(mén)較多。必須突出重點(diǎn)，落實(shí)責(zé)任，嚴(yán)明紀(jì)律，加強(qiáng)溝通和協(xié)調(diào)，強(qiáng)化統(tǒng)一調(diào)度和管理，齊心協(xié)力，共保防凌安全。
