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“冰塞”、“冰坝”的绮丽景观与危害

2017-12-05 13:20  来源: 科普中国-科学原理一点通

由于河道、气象、水文等因素作用,黄河中下游河道几乎每年都要发生凌汛,形成冰塞、冰坝,迅速抬高河段水位,造成严重凌灾,威胁堤防安全。2009年凌汛期间,壶口瀑布下游出现冰坝壅水险情,造成壶口瀑布上下游3000米距离内旅游公路中断,上游村庄50余户受灾,有一半村民的房屋进水、冰块挤入。

 

黄河“冰塞”、“冰坝”形成之谜

 

黄河上冰塞、冰坝是如何形成的呢?

大家都清楚,水在0℃或低于0℃时会结冰,而流动的冰称为凌,两者统称冰凌。当气温低于水温时,水体也开始降温。随着气温的下降,当水温达到或低于0℃时,水就开始结冰。河流与湖泊的水结冰是有区别的。

湖水结冰仅限于水体表面,深层水温仍保持高于0℃,所以湖面下会有水生动物自由自在地生活着。而河流是在流动的水中结冰,由于水流上下的混合作用,不仅会在水的表面形成薄冰和岸冰,而且在水内、河底也会形成水内冰,冰盖厚度可达1米以上。由于冰盖下面有大量冰花堆积,阻塞了部分水流出口,造成流水不畅,使得上游水位壅高,这种情况被称为冰塞。在河流的浅滩或弯道等处,横跨断面并明显壅高水位的冰块堆积体,被称为冰坝。

 

 

黄河“冰坝”

 

黄河“冰坝”有什么危害?

 

当冰凌引起江河水位明显上涨后,就发生了“凌汛”。这是一种水文现象,凌汛严重可以造成河水漫滩或决堤。河流的位置及河道形态与凌汛的产生有关。在高寒地区,从低纬度向北流向高纬度的河流,就比较容易出现凌汛。低纬度的上游气温比较高,河道封河晚、开河早;高纬度的下游段河道则相反,封河早、开河晚。当上游段河道开河冰水齐下时,下游段河道还处于固封状态,于是就产生冰凌堆积,堵塞河道,进而产生冰塞、冰坝。有的冰坝长度可达数千米,宽度可达数百米,横贯河道,堆积高度可达六七米,远看如同一道“冰山”。

以内蒙古黄河河段为例,其上游河段温度高,下游河段温度低,所以下游段早于上游段封冻,而解冻时间,上游段又早于下游段。这样,当河道下游段出现冰凌以后,必然阻拦上游来水,增加了河槽蓄水量。当融冰开河时,河槽蓄水量就形成凌峰向下游流淌,遇上较窄河段或者河道转弯处,由于排冰不畅,会形成卡冰堵塞,很多冰块堆积以后,就形成了冰坝。冰坝形成会使得河道水位骤升,容易造成河堤决口,淹没周围的农田、村舍。

冰坝有时还会产生其他危害,例如影响航运,破坏河道上的桥梁、堤防等水上建筑物和水利设施。

 

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作者: 科学原理一点通   [责任编辑: 吕芮光]