大准增二线黄河大桥对防洪及防凌影响评价分析.pdf

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大准增二线黄河大桥对防洪及防凌影响评价分析

张晓雷1，张凤燃2
1华北水利水电学院水利学院，郑州(450011)
2黄河水利科学研究院水资源研究所，郑州(450003)
E-mail：[e-mail]
摘要：本文对修建大准增二线黄河大桥前后不同频率洪水以及正常发电流量进行河段水面
线计算，得到桥梁上游的壅水程度，以此分析桥梁对防洪和防凌的影响；根据黄河内蒙古河
段已建工程下游的冰凌情况以及大准增二线黄河大桥上下游河段冰情的变化，分析了大桥对
本河段冰盖的形成和流凌下泄产生的影响。
关键词：防洪，影响评价，防凌，黄河

1.引言
大准增二线（大同～准格尔旗二线铁路）黄河特大桥位于内蒙古自治区清水河县境内，
距下游大准线黄河铁路桥30m，桥址河段属黄河中游上段，下距万家寨水库大坝57.2km，
上距拐上断面14.9km，距黄河上中游分界处的河口镇46.8km，距头道拐水文站56.6lm。该
河段冰期长达四、五个月之久，河段气候条件及河道特性，使得黄河上游冬季流凌封冻由内
蒙古段溯源而上，春季开河则由上而下。由于黄河上游内蒙古河段封冻是自下而上，在下游
封冻以后，上游仍有大量冰花产生，这些冰花顺流而下，若遇盖面冰花下潜、堆积，容易形
成冰塞，造成河段水位抬高。春季开河时，又是自上而下的解冻开河，常常是上游洪峰强行
鼓裂下游河段的冰层，造成“武开河”局面，若再遇弯浅滩及尚未解冻的河段，极易卡冰结坝，
导致其上游水位猛涨，决口成灾。
另外，下游万家寨水利枢纽修建前，头道拐至大坝前河道冰凌顺利下泄，封河期不产生
冰塞阻水，开河期不产生冰坝险情，没有凌汛灾害发生。万家寨水库建成后，由于水库蓄水，
水面比降仅有1‱，库区回水末端流速很小，500m3/s流量时的流速仅有0.17m/s左右，输冰
能力小，具有阻冰作用，容易卡冰，流凌封河时容易形成冰塞，开河时容易形成冰坝。万家
寨水库修建后由于桥址上游3km附近的牛龙湾处有一“S”型弯道，加上该段有浑河入口及铁
路桥，由于弯道与桥墩的阻冰作用，冰凌在此下泄不畅，极易形成卡冰结坝，形成壅水，造
成凌汛危害[1]。
2.防凌影响评价

2.1库区及桥位河段凌汛概况
（1）流凌封河期
河道中的冰花漂浮在水面随水流输向下游，当水面流凌密度达到一定程度后，受两岸边
壁阻力影响，冰花阻塞形成冰桥，进而形成冰塞。冰花阻塞形成冰桥与水面流凌密度和水流
流速有关。水流流速小，较低的流凌密度即可形成冰花阻塞。反之，水流流速大，水面流凌
密度需达到一定程度才能形成冰花阻塞。在天然河道中，冰花阻塞一般发生在弯道、卡口及
复式断面滩地水深较小地方。
万家寨水库投入运行以后，坝址处河道水位壅高50m以上，形成的回水区水流流速显
著减小。水流进入回水末端后，流速骤减，水面冰花密度急剧增加，形成插堵，后续入库冰
花受插堵冰花阻挡堆积体向上游发展。入库冰花在冰花堆积体末端分为两部分：一是由于水

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流流速较大，水流弗汝德数大于0.12，冰花下潜随水流向下游运动，进入回水区后，水流
挟冰能力降低，冰花附着在冰盖底部，侵占过水面积，阻塞水流，形成冰塞；再有一部分不
下潜，浮于水面向上游平铺延伸。在冰花向上游平铺延伸过程中，堆冰末端下游冰花覆盖的
河段，覆盖的冰花也处于不断调整过程当中。
（2）开河期
开河期冰坝垮坝主要有三种因素共同作用的结果。上下游水位差产生较大的水头压力、
上游来流量加大和适时降低库水库等。降低库水位，对回水末端河段及以下冰面具有一定影
响，随着库水位的降低，库尾冰面也随之迅速降低。降低库水位可以使回水末端堆冰破碎，
同时库尾河段比降增大，回水末端的冰体随着水位的下降而下移，也有利于库尾以上河道来
冰进入库中。
分析1998～2004年万家寨库区历年凌汛情况，库区凌情非常复杂，封河期受库水位变
动（主要指水位降低）的影响，库区变动回水段会出现平封、立封交替出现的河段。历年冰
塞、冰坝位置一般出现在红河口以下近10km的河段内，以水泥厂附近壅水最为严重，冰塞、
冰坝最大壅水高度为6.5m，水泥厂多次出现凌灾。
（3）库区河段防凌对万家寨水库运用要求
从1998～2005年度的防凌渡汛情况看，在适当的时机降低库水位，对冰塞、冰坝解体、
冰凌入库具有明显的促进作用。因此必须根据上游来冰情况，槽蓄水量释放情况，掌握时机
降低库水位运用。万家寨水库运用，使得万家寨库区建库前后凌情发生了很大改变，库区出
现封河，冰塞冰坝险情增加。目前凌汛已严重影响到移民的安全与当地生产的发展，考虑到
冰凌的复杂性和库尾段泥沙的淤积，对凌汛仍需进一步观测和研究。根据近年的凌汛情况和
2003年库尾二期移民工程的实施，表1