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，凌災嚴重，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（以下簡稱寧蒙河段）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，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；在開河時上段先開河，而下段還處于封凍狀態(tài)，上段大量流冰到達下段易形成冰壩。冰塞或冰壩堵塞河槽，壅高水位，形成漫溢或決口，造成災害。
黃河下游河道長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)年份兩封兩開甚至三封三開，有的年份還有不封凍現(xiàn)象，封凍長度相差較大。１９５０～２００５年的５５個凌汛年度中，有４７年發(fā)生封河，最早封河日期為１２月３日（１９９７年），最晚開河日期為３月１８日（１９６９年），最多封凍時間為１９６７～１９６８年度的８６天，封河最長為１９６８～１９６９年度的７０３公里。據(jù)統(tǒng)計，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，原因是凌情嚴重，防凌工程薄弱，經(jīng)驗不足。
黃河寧蒙河段地處黃河流域最北端，冬季嚴寒而漫長，氣溫在０℃以下可持續(xù)４～５個月，最低氣溫可達－３５℃以下，為穩(wěn)定封河段。由于各年寒潮入侵早晚和強弱不同，歷年流凌和封凍日期相差較大。一般是１１月中旬開始流凌，１２月上旬封河，次年３月下旬開河，每年封河歷時１１０天左右。其中內(nèi)蒙古封河長度７００多公里，寧夏河段歷年封河長度不等，龍羊峽和劉家峽水庫控制運用后，一般不超過２００公里。
黃河中游河曲段、三門峽庫區(qū)及小北干流河段也有不同程度的凌情，其中河曲段的７０公里河道和三門峽庫區(qū)的壩前段每年都封河。這些河段除個別年份外，一般不會形成災害。
影響冰情的因素主要有熱力因素、動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，水動力強，不利于河流形成結冰；河道的束窄、彎曲、淺灘處，容易卡冰結壩，造成凌汛災害。
二、水庫對河道凌汛的影響
水庫的修建，對河道冰情影響較大，既對大壩以上河段有影響，也對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，水面比降變小，庫區(qū)水面大，流速小，容易結冰封凍，使原來不封凍的河段變?yōu)榉鈨龆�。在水庫尾部，當上游河道的流冰進入庫內(nèi)，受河道邊界條件的影響，流速突然變小，使得進入水庫的流冰在庫尾段發(fā)生堆積，壅高水位，形成冰塞冰壩，造成災害。在開河時，如果庫水位過高，還可能影響庫區(qū)上游河道槽蓄水量的排放，加重防凌負擔。一般說來，水庫的修建，增加庫區(qū)的封河長度，容易造成庫尾段凌汛災害，加重了大壩以上河段的防凌負擔。
２． 對大壩以下河段的影響
水庫修建后，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，水庫向下游泄放水量，出庫水溫明顯高于建庫前的河道天然水溫。因此，水庫的興建提高了進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，水庫的修建可以人工調(diào)控進入下游河道的流量，實現(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，減少開河時的凌汛災害。特殊情況下，當下游出現(xiàn)嚴重冰塞或冰壩危及安全時，還可及時進行關閘停泄。所以說，一般情況下，水庫的興建，提高了下游河道的水溫，改善了進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，如果水庫調(diào)度不當，進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擔。
例如，黃河萬家寨水庫的建設，使大壩以上原比降為１．０６８‰的７２公里河道變?yōu)閹靺^(qū)，原來幾乎不封河的河段年年封河，并時常在庫尾段形成冰塞和冰壩，壅高水位，出現(xiàn)凌災，加重了內(nèi)蒙古河段的防凌任務，而對下游的山西河曲段的凌情有所減輕。但在１９９９年２月中旬，由于萬家寨水庫降低水位過快，出庫流量太大，造成河曲段“武開河”，凌洪演進至天橋電站，形成天橋水利樞紐險情。１９９９～２０００年度凌汛期，由于黃河流域氣溫偏低，河道結冰多，２０００年２月上旬氣溫轉(zhuǎn)暖，加上萬家寨水庫日出庫流量變化大（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，主流出禹門口后，河道突然開闊，冰量堆積，形成約１０公里×５公里的積冰場，壅冰抬高了水位，造成該河段的局部凌汛災害。
三、水庫運行的特點
大型水庫的設計通常是多目標的，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，發(fā)電是直接經(jīng)濟收入。因此，水庫的發(fā)電效益是水利樞紐管理單位追求的主要目標。
實現(xiàn)發(fā)電的主要技術指標是水頭和流量，冬季河道徑流以流域退水為主，來水比較穩(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，總是企圖保持水庫盡可能高的庫水位。由于水電站便于調(diào)節(jié)，一般擔負著電網(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，水庫的防凌調(diào)度與發(fā)電調(diào)度矛盾比較突出。
四、水庫的防凌調(diào)度
在影響冰情的熱力、動力及河床邊界條件的三個因素中，其中熱力因素主要為氣溫，可以通過加強氣象預報為防凌提供技術支持。但是，由于影響氣象的因素極其復雜，氣象預報的預見期和預報精度都受到一定的限制。對于給定的河流段，其河床邊界也已經(jīng)確定，一般很難改變。因此，利用水庫調(diào)度改變進入下游河道的水動力和影響庫區(qū)段河道邊界及外界動力在防凌工作中具有極其重要的作用。
１． 水庫對庫區(qū)的防凌調(diào)度
水庫的修建對庫區(qū)防凌具有不利的影響，尤其在流凌期和開河期，易在庫尾形成冰塞或冰壩，庫水位不能太高。因此，每年凌汛期間不同階段庫水位的控制非常關鍵。一般情況下，流凌及初封期—封凍期—開河期—暢流期的庫水位，應根據(jù)庫區(qū)移民及淹沒損失情況，采取較低—較高—低—高的運用方式。例如，萬家寨水庫２００３～２００４年度防凌方案在以上各個時期的運用水位分別為９６５米、９７０米、９６０米、９７７米（正常蓄水位）。
對于“Ｖ”型河槽，開河期可以采取變動庫水位，破壞冰蓋的辦法，加大庫區(qū)開河速度。對于具有排冰能力的樞紐，可設法排冰，一般來說，對于大型水庫，排冰效果不好。
２． 水庫對下游的防凌調(diào)度
水庫對于下游河段的防凌，關鍵是控制凌汛期流凌及初封期、封凍期、開河期的水庫下泄流量。①分析下游河道當年的過流及排冰能力，確定防凌河段的河道安全封河流量，即設計封河流量。根據(jù)水庫至防凌河段的水流傳播時間，考慮區(qū)間河道來水和引水，控制水庫的下泄流量，以實現(xiàn)防凌河段按設計封河流量封河。②在初封時期，由于冰蓋薄，糙率大，過流能力小，易形成冰塞，應減小水庫泄流，一般可按封河流量的７０％～８０％控制。③隨著封河穩(wěn)定和過流能力的恢復，可逐步加大水庫泄流量，在河道槽蓄水增量不太嚴重的情況下，可以按照封河流量的８０％～９０％泄流。④在開河期，為了使河道槽蓄水量的逐漸釋放，避免“武開河”，應進一步減小水庫泄流量。封河期間的流量不能太大或太小，并盡量保持平穩(wěn)。太大易鼓開冰蓋，造成冰塞；太小易使封凍的冰蓋下沉，減小后期河道過流能力。
五、幾點認識
防凌是一個非常龐大的、極其復雜的系統(tǒng)工程，既有工程措施，也有非工程措施；既有主動防守，也有被動防護措施。實踐證明，水庫的防凌調(diào)度在黃河防凌工作中占有極其重要的地位。龍羊峽、劉家峽水庫對保障寧蒙河段的防凌安全，萬家寨水庫對于保障庫區(qū)內(nèi)蒙古段和壩下山西河曲段的防凌安全，三門峽、小浪底水庫對保障黃河下游的防凌安全具有非常重要的作用。
１． 制定切實可行的水庫防凌調(diào)度預案是防凌工作的基礎
每年凌汛之前，水庫調(diào)度部門根據(jù)當年水庫蓄水情況和區(qū)間河道凌汛期來水預報，結合凌汛期間的供水、灌溉、發(fā)電的需求，按照防凌河段的河道可能過流能力，制訂出各個水庫凌汛期間各月、旬、關鍵時期為侯（５天）的泄流量或庫水位控制計劃。作為整個凌汛期間各個水庫的調(diào)度運用預案，印發(fā)有關單位和部門，以便他們及早作出相應安排。
２． 結合天氣預報做好水庫實時調(diào)度是防凌工作的關鍵
黃河流域冬季受來自西北利亞季風控制，氣候干燥寒冷，經(jīng)常因西北強冷空氣的影響，氣溫突降，有時僅流凌一兩天就可能封河。加上劉家峽水庫距內(nèi)蒙古河段的通常首封地包頭段和小浪底水庫距黃河下游的通常首封地利津段分別達１３００余公里和８００余公里，水流傳播時間分別達７天和１０天左右。由于當前天氣與水情預報的科技水平所限，在預報的精度和時間上還難以完全滿足防凌的要求，必需根據(jù)短期預報或?qū)崨r修正水庫調(diào)度方案，加強實時調(diào)度，以實現(xiàn)黃河防凌安全。
３． 強化統(tǒng)一調(diào)度與管理是做好防凌工作的保障
水庫的防凌調(diào)度與水庫發(fā)電、區(qū)間河段灌溉引水、城市供水、橋涵的運行等都存在一定的矛盾，涉及單位與部門較多。必須突出重點，落實責任，嚴明紀律，加強溝通和協(xié)調(diào)，強化統(tǒng)一調(diào)度和管理，齊心協(xié)力，共保防凌安全。
