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十万个为什么丨黄河上为什么有“冰坝”?

2018/06/01作者:周黔生来源:科普中国

  1982年5月31日,著名河流发育史专家杨联康首次徒步考察黄河。说到黄河,你可知道,为什么黄河上有冰坝呢?

  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。

  那么冰塞、冰坝是怎样形成的呢?

  我们都知道,水在0℃或低于0℃时会凝结成冰,而流动的冰称为凌。两者统称冰凌。当气温低于水温时,水体也必然开始降温。随着气温继续下降,当水温达到或稍低于0℃时,河流就开始结冰。河流结冰与湖泊内的水结冰是不同的。湖水结冰仅限于水体表面,深层水体仍保持高于0℃的温度,所以湖面下会有不少水生动物好好地生活着。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,势必造成流水不畅,使得上游水位壅高,这被称为冰塞。在河流的浅滩、卡口或弯道等处,横跨断面并明显壅高水位的冰块堆积体,被称为冰坝。

  河道上的冰凌

  当冰凌引起江河水位明显上涨后,我们就称之为发生了“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。凌汛的产生与河流的地理位置及河道形态有关。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。低纬度的上游河段气温比较高,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,堆积高度可达六七米,横贯河道,远看形似一道“冰山”。

  以黄河内蒙古河段为例,其上游河段温度高,下游河段温度低,所以在河流封冻时间上,下游段早于上游段,而在解冻时间上,上游段早于下游段。这样,当河道下游段出现冰凌以后,必然会阻拦一部分上游来水,增加了河槽蓄水量。当融冰开河时,这部分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,极易卡冰堵塞,很多冰块叠加以后,就形成了冰坝。冰坝的出现会使得河道水位猛烈抬升,容易造成河堤决口,淹没周围的田地、村庄。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。(科普中国 周黔生)


作者:周黔生编辑:许贝