黄河流域东西跨越23个经度,南北相隔10个纬度,地形地貌相差悬殊,径流量变幅也较大。冬春季受西伯利亚和蒙古一带冷空气的影响,偏北风较多,气候干燥寒冷,雨雪稀少。流域内冬季气温的分布是:西部低于东部,北部低于南部,高山低于平原。元月平均气温都在0℃以下。年极端最低气温:上游-25~-53℃,中游-20~-40℃,下游-15~-23℃。因此,黄河干支流冬季都有程度不同的冰情现象出现。这些冰情除对冬季的水运交通、供水、发电及水工建筑物等有直接影响外,尤其在河流中出现冰塞、冰坝这种特殊冰情以后,还会导致凌洪泛滥成灾。
由于黄河凌洪来势迅猛,凌峰流量沿程增大,水位急剧雍高,天寒地冻,防守困难,容易决口成灾。在历史上凌汛决门曾被队为是人力不可抗拒的,故有“凌汛决口,河官无罪”,“伏汛好抢,凌汛难防”之说。
在黄河上游刘家峡至盐锅峡河段,宁夏中宁县石空至枣园河段,黄河中游龙门至河曲河段,曾因严重的冰寒、冰坝壅水,造成过局部的凌洪灾害。1949年以后,黄河有关部门在党和沿黄各级政府领导下,对黄河冰情凌汛进行了大量观测研究,取得了内蒙古巴彦高勒以下河段自1968年以来连续10余年和黄河下游河段自 1956年以来连续40余年凌汛期未决口的伟大成就。
1.1 黄河沿至兰州河段
该河段为黄河上游的首端,虽气候严寒而漫长,但由于黄河穿行于青藏高原山脉之间,各河段河道比降相差悬殊,流速变化亦较大。因此,有的区间河段既有流凌又能封冻;有的区间河段仅能流凌不能封冻;还有的区间河段在自然条件卜经常发生封冻,但水库修建后改变了热力、水力条件,使水库上游发生过几次冰塞,水库下游变封冻为不封冻。现分述如下:
(1)黄河沿至玛曲河段 该河段911.6公里,河道比降0.72‰--1.12‰。初冰开始门期,一般发生在10月中旬至11月下旬,最早在8月21日(1960年)。终冰日期一般在翌年4月上旬至5月下旬,最晚在6月29日(1956年)。是全河中封冻期最长的河段。如黄河沿站历年平均封冻历时为160天,最长达193天,最短也有 128天,最大河心冰厚为1.28m,平均冰厚为0.93m;玛曲站历年平均封冻历时为105天,最长为118天,最短为95天。
(2)玛曲至循化河段 该河段长726km,河道比降为1.42‰—3.22‰。,由于水流的动力作用大,只能流凌而不能封冻。初冰日期一段发生在11月下旬,终冰日期发生在2月下旬至3月上旬。历年最大岸冰的平均冰厚,唐乃亥为0.5m,贵德为0.35m,循化为 0.38m。
(3)循化至兰州河段 该河段长21lkm,比降较缓为1.06‰一1.9‰。初冰日期一般发生在11月下旬,终冰日期为2月下旬。冬季常因气温骤降使流凌密度迅速增加,在兰州以上有局部的卡凌封冻,兰州断面附近经常封冻。60年代初,盐锅峡水库建成蓄水至刘家峡水库建成前,刘盐河段曾出现过几个年度的巨大冰塞灾害。在盐锅峡水库以下兰州河段已开始不封冻,但有稀疏流凌。 1968年刘家峡水库蓄水运用后,由于它调节了热量和水量,导致上游流入库区的冰被融化,水库冬季下泄的水温高达3~5℃,兰州河段已不再出现流凌和封冻。
刘家峡至盐锅峡河段的巨大冰塞 1961年冬,盐锅峡水库回水末端至刘家峡河段曾发生巨大的冰塞,冰塞体长 35km,冰盖厚近1m,最大冰花厚14~15m,冰塞体积约4 000万m3。巨大的冰塞造成了严重的壅水,小川最高壅水位达1 628.86m,比起涨水位高9.25m,刘家峡导流洞出口处最高壅水位达1 630.7m,比起涨水位高10.26m,此水位接近千年一遇洪水位,超过了下游围堰顶6.4m,历时70多天。冰水不仅淹没了施工工地、公路和桥梁,而且水源地和居民区的房屋也遭到了破坏。1962~1963年、1963~1964年该河段仍产生了冰塞,其壅水高度略低于1961一1962年。
成灾成因,一是上游有充足的冰花来源。在天然条件下,刘家峡以上黄河干流有较长的不封冻河段,冬季平均流冰量为2 246万m3,1958~1959年度曾达3 327万m3,1961~1962年度约为4 000多万立方米。来冰量的多少与未封河段长度、流量的大小、负气温的高低密切相关。
二是下游是阻止流冰下泄的盐库末端。刘家峡水库1958年9月开工,1960年1月1日全断面一次性截流,截流后局部改变了河道的水流条件,由原来全河宽70m过流,变为集中于13m宽、13.5m高的导流洞过流,经过1960~1961年度冰期的泄水排冰,证明导流洞过流畅通,没有发生冰凌堵塞壅水现象。但1961年冬由于下游32公里处的盐锅峡水库蓄水运用,回水末端流速锐减,致使刘库导流洞下泄的冰花堆积下潜在盐库末端,而上游流末的冰花源源不断,从而形成了刘盐河段35公里长的巨大冰塞。
三是有冰花下替的水流条件。在盐库回水末端封冻边缘处,若冰花不能下潜,则上游流来的冰花只能溯源而上形成封冻冰盖,而不能形成冰塞,但刘家峡以上为峡谷河段,比降大、流速快。因此,当大量冰花流至盐库回水末端时,必然下潜形成冰塞,然后向上、下游发展,成为巨大的冰塞体。
1.2 宁夏河段
黄河自中卫县南长滩入境至石嘴山麻黄沟出境,全长 397km,流向自南向北,纬度增加2度。黑山峡至枣园135km为峡谷河段,河面宽200~300m,比降0.8‰~1.0‰。,因坡陡流急,只有冷冬年份才能封河;称为不常封冻河段。枣园以下260多公里,河面宽500~1 000m,比降0.1‰~0.2‰,因坡缓、流速小、气温低,为常封冻河段。该河段封冻日期自下而上,解冻日期自上而下。冷冬年最上封至下河沿,暖冬年则封冻不超过枣园。
青铜峡、刘家峡水库相继运用后,因冬季流量增大,水温增高,不封河段由枣园下延20多公里到新田;青铜峡坝下有40~90km的不封冻河段,潘昶以下100多公里仍为封冻河段。
根据石嘴山,水文站的凌情观测成果,该站水库运用前多年平均开始流凌日期为11月24日,封河日期为12月27日,开河日期为3月7日,其日期的多年变幅分别为38天、55天、38天。刘、青水库运用后与水库运用前相比,流凌日期推迟5天,封冻日期推迟 11天,解冻日期推迟8天,凌峰流量减小210m3/s。
宁夏河段凌洪灾害 宁夏河段一般年份凌洪灾害不大,但刘家峡水库1967年12月初曾因导流洞闸门失灵而使泄流突然增大,水鼓冰开,使局部河段产生冰塞壅水造成凌洪灾害。
位于青铜峡水库坝上45km处的中宁县石空至枣园河段, 1967年冬至1968年春,发生连续3次冰塞壅水。冰塞体长16km,冰盖厚0.4m,冰盖下冰花最厚达lm多。冰塞最高壅水位,比畅流期5240m3/s的相应水位还高1.3m,造成康滩、城关、东华、长滩、枣园64个生产队、1 556户、9 840人受灾,淹没十地0.11万hm2,房屋364间(其中22间倒塌),部分林场、枣园、枸杞子园被淹。
成灾原因有以下几点:
(1)上游来冰量多 从中宁站的气温观测成果看出:1967~1968年的11~3月累积气温达-737.4℃,是40年来最冷的一年,封冻上首达石空附近,石空以上有400公里的未封河段,因此,有源源不断的流冰自上而下在石空河段形成冰塞。
(2)封河后,上游来水猛涨 1967年12月6日,黄河上游刘家峡水库导流洞闸门失灵,下泄流量比封河时流量增大300~750m3/s,致使石空以上水鼓冰开,大量冰花冰块下潜在枣园上下,形成严重的冰塞。
(3)青铜峡水库蓄水位较高,阻碍流冰下泄 该库1967年12 月下旬至1968年1月中旬,蓄水位达1 151m,比天然情况下水位抬高13m。因此,冰塞体不能下移,故在石空至枣园河段造成冰塞雍水灾害。
1.3 内蒙古河段
(1)凌情特征 黄河内蒙占河段,地处黄河最北端,从宁夏的石嘴山市和内蒙古伊克昭盟的拉僧庙入境,至伊克昭盟准格尔旗马栅的榆树湾出境,干流全长840km,总落差仅162.5m。泫河段河宽坡缓,逶迤曲折,虽地处上游,但在昭君坟至头道拐的河道比降仅为0.09‰~0.11%。。已接近黄河河口的比降。河道流向从石嘴山至巴彦高勒为由西南流向东北,巴彦高勒至包头市为自西向东,包头市至清水河县的喇嘛湾为由西北流向东南,喇嘛湾至出境为由北向南。
黄河在内蒙古河段,区间的支流较少而且均为雨洪产流的时令河,冰期几乎无水补给,故内蒙古河段冰期来水绝大部分来自兰州以上。
黄河内蒙古河段,冬季严寒而漫长,元月月平均气温-10~-12℃,极端最低气温达-34℃,自上游兰州至包头纬度差 4°37ˊ,致使上下河段温差也较大。由河道特性和水文气象条件决定了流凌、封冻日期溯源而上,开河日期自上而下。三湖河口河段的流凌、封冻日期比兰州早1个多月,开河日期晚1个月左右。在流凌封冻期,因湿周明显增加,阻力增大及部分过水断面被冰凌堵塞,因而水位上涨,部分水量转化为槽蓄水量储存在河道内。当翌年春季开河时,上游来水、融冰水加槽蓄水挟带着大量破裂后的冰块向下游流动,沿途水鼓冰,冰阻水,节节卡冰结坝,形成越来越大的凌洪向下游推进,虽然凌峰流量和历时都较伏汛洪水小而短,但因过水断面大部分被冰凌堵塞,所以凌峰水位却比伏汛同流量的相应水位高得多。如1958年三湖河口断面开河时凌峰流量仅1 020m3/s,水位却达1 020.68m,相当于伏汛通过5 000m3/s的相应水位。冰坝阻冰雍水,有些年份1~2天内可堆积起长达数公里长的冰坝,导致下游河段水位猛涨,冬季天寒地冻,防守困难,极易造成大堤决门。
(2)刘家峡水库运用后对冰情的影响 刘家峡水库距内蒙占三湖河口1 140多公里,1968年冬水库开始凋节运用,由于水库冬季泄水发电,增大了下泄流量,水温也显著增高。因此,对下游的水情、冰情都有不同程度的影响,主要有以下四个方面:
①水库下游水温增高。兰州河段在天然条件下封河机率为 70%,但刘家峡水库运用后,由于冬季下泄流量增大,水温增高,该河段1、2月的水温达2℃左右,因此,再没有封冻过,有些暖冬年份不封冻河段可达青铜峡水库末端。
②封河期流量不稳定。石嘴山至巴彦高勒河段,河道大致是由西南流向东北,其下游三湖河口为每年的首封河段,封河日期由下而上,封河初期由于冰盖尚未冻实,如遇封河时小流量,封河后上游来水增大易形成水鼓冰开,产生冰塞造成危害。如1988年12月 9~11日,三湖河口以下河段先后封河,流量515m3/s,28日封至巴彦高勒河段。从12月11日以后上游来水不断增大,流量达800~900m3/s,26 日石嘴山最大流量达1 080m3/s,形成水鼓冰开,凌峰向焉游传播,在三盛公闸下形成严重冰塞,致使巴彦高勒壅高水位达1054.33m,比千年一遇洪水位还高0.13m,水面距左岸大堤顶仅0.17m,巴彦高勒水文站右岸钢架倾倒,过河索拉断,测船被冲跑,观测房进水墙壁裂缝,巴彦高勒至五原段淹没耕地0.21万hm2、林地0.15万hm2,39个村庄被水围困。
③封冻期流量大、槽蓄水量增多。刘家峡水库汛期蓄水,冬季发电增大泄量,致使宁蒙河段封冻期水位较建库前水位明显抬高,虽然冰盖下过流能力增大,但由于上游水库增加的泄水量大于冰盖下增大的泄水量,所以槽蓄水量仍明显增多。据统计宁蒙河段流量比刘库运用前增多150~200m3/s,水位抬高0.1~0.4m,其中巴彦高勒水位平均抬高0.3~0.5m。
④文开河年份增多,武开河年份减少。刘家峡水库运用以前,宁蒙河段开河前水位常呈上升趋势,形成水鼓冰开的武开河年份较多。据统计从1950~1968年的18年中,文开、武开、半文半武开河年份各占三分之一,开河过程中卡冰结坝数达236个,平均每年13个,最多一年达42个。1968年水库运用以后,由于在开河前控制兰州流量不超过500m3/s,宁蒙河段开河时水位流量大都呈下降趋势,文开河年份显著增多,据统计在水库运用后的22年中,文开河15年,半文半武开河7年,在开河过程中共卡冰结坝84个,平均每年4个,最多一年为13个,其中8年每年只有1个。总的来看,凌洪灾害有所减轻。
内蒙古河段凌洪成灾情况
例如1966年冬至1967年春,当时刘家峡水库尚未建成运用,青铜峡水库在开河前减少厂下泄流量,推迟了石嘴山的开河日期,但由于3月15日以后气温回升快、幅度大,导致开河期节节卡冰结坝,凌峰流量沿程增加,水位猛涨,致使大部分堤段上水,局部堤段水面与堤顶平,在伊克昭盟达拉特旗的柳林圪梁大队民堤、杭锦旗的史三河头牧业坝决口成灾;准格尔旗的榆树湾,也因卡冰结坝,河水上涨淹没村庄。该年度共计淹没麦地 110hm2,损失籽种1.6万kg。
成灾原因:一是降温强度大,流凌封冻早。1966年11月中旬寒潮入侵,降温强度大,包头日平均气温达-8℃,月末再次降温,气温达-18℃,致使内蒙古各河段流凌、封冻日期均早于常年。
二是封冻期流量大,槽蓄水量多。流凌期流量比较大,尤其三湖河口以上都在850m3/s以上,因而封河水位也较常年偏高,封河流量、河槽蓄水量都较常年偏多。封冻以后气温低,包头日平均气温达-22℃左右,冰盖厚度比历年均值厚0.3~0.4m,河道内清沟少,冰冻结实,冰量多。
三是解冻期气温回升晚,但上升幅度大。3月上旬旬平均气温仍较常年偏低3~7℃,青铜峡水库在开河期减少了下泄流量,使水流动力作用减弱,开河日期普遍推迟。但3月15日以后,气温回升幅度大,融冰加速,石嘴山断面于3月17日开河,这是解放后开河较晚的一年,此时融冰水、槽蓄水向下汇流,使石嘴山凌峰流量高达1700m3/s,致使沿河水鼓冰开,造成节节卡冰结坝,沿河两岸大堤普遍上水,三盛公水利枢纽处,因卡冰壅水使水位高达1053.28m,比历年开河最高水位高出0.3lm,该河段水面与大堤顶平,导致该河段以下为武开河,卡冰结坝20余处,大堤3处决口成灾。
再如1980年冬至1981年春,刘家峡水库在解冻期运用较好,但内蒙古部分河段仍为武开河形势,不仅弯道河段卡冰结坝,而且在顺直河段也发生卡冰结坝,为历年罕见。卡冰结坝大的有七处,以贡格尔、大树湾、九股地、李三壕的冰坝壅水最为严重,河水偎堤水深1. 5~2.0m,局部堤段水面距堤顶0.3m左右,其水位超过 1964年伏汛5 400m3/s洪峰的水位,大树湾高出历史最高洪水位半米多,致使贡格尔、李三壕防洪大堤串漏决口成灾。据统计,这次成灾共淹地0.3万hm2(其中耕地0.16万hm2),倒房914间,受损房屋400余间,损失粮食15.5万kg,化肥7.5万kg,并冲毁渠道、桥、涵、闸交叉工程11座,排水站1座,小学2所等。
成灾原因:一是槽蓄水量多且分布不均匀。11月末,较强寒流入侵,三湖河口以下封河流量小、冰盖低、槽蓄水量少于常年,三湖河口以上封河流量大、冰盖高、槽蓄水量较常年偏多1.5亿m3,冰面宽3km,由于河道流量迅猛增大,在磴口县东地林业队附近,原有两岔河道,流凌时主流被凌块全部堵死,堆冰厚3m以上,长 600m、宽200m,迫使主流改走岔河。
河槽蓄水量有78%集中在三湖河口以上,河道水位形成上高下低的台阶。封河以后上游来水变幅较大,使水位涨落差也大,昭君坟站封冻后,水位升降变幅达2.5m,为历年的最大值,使冰面抬升,河槽蓄水量相应增多。河段封冻后,气温低于常年,冰盖厚0.7--0.9m。
二是解冻期气温回升迅猛,局部武开河。1981年2月以后气温较常年偏高,进入3月份气温回升迅猛,上旬高于均值1.3~1.5℃,中旬高于均值4~4.6℃,为历年同期最高值。
逐日气温升降变幅达12℃以上,21日包头最高气温达21℃,为历年同期的最高值。开河期上游刘家峡、青铜峡水库泄流量不大,自2月20日至3月4日子均流量多在500 m3/s左右,最大740 m3/s,3月5日石嘴山开河时最大流量为930 m3/s,16日开河到巴彦高勒时,流量为650 m3/s,开河水位基本不涨,流量逐减。由于中旬的高温天气及上游开河后水温升高3~5℃,封冻冰盖上融下化,加速冰盖融消破裂,热力因素转为动力因素,河冰破裂,槽蓄水一涌而下,巴彦高勒以下河段17~21日逐段开河,流量递增很快,三湖河口凌峰流量为1 000m3/s,昭君坟为2 200 m3/s,流量大,水位高,节节忙冰,流冰块大质坚,一般冰块面积为100mX 200m,最大的冰块面积达300mX 600m,除弯道阻冰外,在顺直河段也发生卡冰结坝,这是历年少见的。
通过上述分析可以看出,因为上游水库离下游凌洪严重河段距离过远,上游水库的调节运用,并不能从根本上解除内蒙占河段的凌洪威胁,根据工农业生产的需水要求,不可能在解冻期完全断流;而且水库防凌库容有限,也不可能较长时间蓄水。因此,在现阶段,多种防凌措施还需综合运用,才能减轻或免除凌洪灾害的发生。
1.4 下游河段
河段全长786km,两岸筑有大堤,是中外驰名的地上“悬河”。
黄河下游是一个不稳定的封冻河段,凌情变化复杂,在历史上曾以决口频繁难以防治而著称。该河段两侧是黄淮海大平原,是我国重要的工农业基地,城镇密集,人口众多,公路铁路交通发达,是沟通全国连接内陆与海洋的经济大功脉。因此,凌汛决口必将给国民经济和人民生命财产造成重大损失。
黄河下游自1951~1990年的40个冰情年度中,有小4年未封,其余36年均有程度不同的封冻,在36个封冻年度中,一次封河一次开河的有24年,二封二开的有11年,三封三开的有l午。河段的首封日期,最早12月12 日,最晚2月16口,变幅67天;封河历时,最长86天,最短6天,变幅80天;河道封冻长度,最长703km,最短25km,最长是最短的27倍;全河段冰量最多1.42亿m3,最少仅0.011亿m3,最多是最少的128倍;河槽蓄水增量最多8.85亿m3,最少为零。在40年中,封冻期因冰塞壅水而漫滩成灾的有16年,占总年数的40%;解冻期因冰坝雍水形成大堤决门的有2年,漫滩成灾的有9年,占总年数的28%。
(1)凌情特征 1951~1960年是干流上未建水库的阶段,黄河下游冬季的来水,主要受内蒙古河段流凌封冻的影响。内蒙古河段棸一般于12月初先后开始封河,这时部分水量转化为冰,部分水量因过水断面的缩小而转化为槽蓄水量,因而,封冻河段的下游使出现流量为100~200 m3/s的小流量过程,此过程约15天左右,尔后随着过水断面的增大流量逐渐增加。当此小流量过程传播到黄河下游河段时,往往遇到降温而形成封河,小流量封河后,冰盖低,冰下过流能力小,当大流量到来时,易形成水鼓冰开的武开河,此时,上游来水、槽蓄水、融冰水便带着大量冰块向下游推进,而下游河段还往往处于天寒地冻的固封状态,冰盖厚,冰质坚,易形成冰坝壅水造成凌洪灾害。
三门峡水库于1960年建成后,就开始为下游防凌运用,对缓解下游凌情起了重要作用。为不增加库区淤积,不影响潼关高程,防凌蓄水一般情况水位不超过326m,相应库容18亿m3,特殊情况经国务院批准,水位不超过328m,相应库容20亿m3。1973年开始水库防凌全面调节运用后其下游的水情、冰情主要有下列变化:
一是封河流量增大,首封日期推迟。由于水库在下游封冻前进行补水,使封河流量由414 m3/s s增加到514 m3/s,封河水位升高 0.4m,平均首封日期由12月29日推迟至1月10日。流量增大,水位抬高,冰盖下过流能力增加,河槽蓄水增量平均减少2.4亿 m 3。
二是封河长度缩短、冰量减少。黄河下游是不稳定的封冻河段,气温不像内蒙古那样严寒而漫长,当封河日期推迟后,一般封河长度相应缩短,冰量相应减少,据统计,三门峡水库全面调节后,平均封河长度由386km缩短为223km,平均冰量由0.476亿m3减少到0.255亿m3,冰情状况大为减轻。
三是文开河年份增加,武开河年份基本消失。如前所述,由于封河日期推迟,冰下过流能力增加,槽蓄水量减少,封冻长度缩短,冰量减少,加之开河前三门峡水库控制下泄流量,使水位呈下降趋势。因此,三门峡水库凌期全面调节后的17年中,文开河有13年,比全面运用前增加了50%,半文半武开河有3年,比全面运用前减少了2l%,还有1年未封河,没有再发生全河段的武开河情况。
四是封冻期冰塞年份增多。三门峡水库进行全面调节后,由于封河流量增大,流速增快及与气温的不利组合,发生冰塞的年份增多,壅水漫滩的机率大大增加。据统计,在水库全面调节后的17年中,封冻期发生冰塞的有8年,出现机率为47%,在水库全面调节前的23年中封冻期仅发生5年冰塞,出现机率22%。所以,水库全面调节后封冻期出现冰塞的机率增加了25%。这说明封冻期进行补水既有有利的一面也有不利的一面。上述仅是三门峡水库全面调节后与凋节前的冰情平均情况的比较。事实上,冰情的减轻与气温也密切相关,七八十年代的气温显然比五六十年代要高这也是水库全面调节后,凌情减轻的重要原因之一。
(2)凌洪灾情 如利津河段1955年1月五庄决口:
①凌情、灾情概况 该年度河口河段12月15日首先封冻,封冻日期较常年偏早20天,封河流量610 m3/s,封冻上首达郑州以上的汜水河口,封冻全长623km,总冰量1亿m3。艾山以上冰厚0.2m,艾山至利津冰厚0.3~0.4m,河口附近局部冰厚达lm左右,河槽蓄水增量8.85亿m3。1月15日气温回升,1月22日花园口开河凌峰流量l040m3/s,沿河水鼓冰开,凌峰流量沿程增加,高村2 180 m3/s、孙口2 320 m3/s、艾山3 000 m3/s、杨房2 830 m3/s。当1月29日凌晨,凌头到达利津王庄险工下首时,由于该河段最低气温尚在-10℃以下,冰厚质坚,水力鼓不开冰盖,在该处卡塞,该段河道狭窄,上游来冰越堵塞越密实,形成冰坝,冰凌向上游叉塞延伸至博兴麻湾,全长24km,冰量约1 200万m3。利津水位陡涨,29日18时30分水位达15.3公里,较29日1时起涨水位11.02m上涨4.29m,超过保证水位1.5m,上涨最快时每小时达0.9m。此时上游来流量2 800~3000 m3/s,冰坝下断面过水仅100一500 m3/s,利津以上河段水面离堤顶0.5~1.0m,29日夜骤起7级大风,大堤出现漏洞10多处,虽组织人力进行爆破冰凌,加修子埝,奋力抢堵漏洞,但终因天寒地冻,取土艰难,物料用尽已无力挽救,29日23时30分在五庄堤身溃决。致使利津、滨县、沾化三县 360个村庄,17.7万人受灾,淹没耕地5.87万hm2,倒房5 355间,死亡80人。
②成灾原因:一是气温的作用。黄河下游由于纬度的差异,上段气温高,回升早而且回升快,下段气温低,回升迟而且慢。如秦厂 (花园口)日平均气温1月15日为-4.6℃,22日即上升到2℃,上升幅度达6.6℃,而河口前左站1月15日为-9.2℃,到22日上升到-4.2℃,上升幅度为5℃,直到2月6日平均气温才上升到 0℃以上。据此可以看出,当河南段开河时,河口一带仍为负气温,日平均气温保持在-5℃左右,远远达不到自然开河条件。
二是水力的作用。该年河口河段封河时流量较大,水流动力作用强,在王庄产生了严重叉塞,孙口以上封河地段叉塞也较严重,因此,河槽蓄水增量多,花园口至利津河段槽蓄水增量达8.85亿m3,而积蓄在孙口以上宽河道内就有6.14亿m3,占全河段槽蓄水增量的69.5%。泺口以上为6.84亿m3,在开河时,上游河段的槽蓄水量随着开河迅速释放,形成水头,然后沿程水鼓冰开,凌峰流量也沿程增大,在强大的水力作用下,开河速度加快,开河进入山东境后,不到两天时间,1月29日开河到杨房,流量为2 830m3/s,平均流速达1.64m/s。因王庄冰塞阻冰壅水影响,利津水文站凌峰流量减小到1960 m3/s,平均流速达1.26m/s。由于河口河段冰盖厚,冰质坚硬水力鼓不开冰盖层,上段开河下来的大块冰凌在较大流速的推动下,使冰凌进一步叉塞,冰块上爬下叉,阻塞河道,在浅滩部位,冰块叉至河底,拦截了冰水去路,形成冰坝,导致大堤决口成灾。
三是河道形态的作用。正庄至五庄两岸堤距狭窄,素有“窄胡洞”之称,最窄处只有460m,两岸无滩地过水,河道容水量小,冰凌堵塞整个河道后,上游下泄的大量冰水无出路,积蓄在狭窄的河道内,造成水位急剧上涨,在冰坝形成的24小时内,冰坝以上 30km的河段均超过保证水位,壅水影响河段达90km。
四是黄河大堤有隐患。五庄决口处是1921年伏汛决口的老口门,是经美国商人用架木桥倾石子而堵复,历经30多年之久,木桥腐烂,石子千孔百洞,造成隐患,在高水位作用下,堤基产生集中渗流发展成为多处漏洞,正在抢堵险情时,又遇7级大风,16盏照明灯全被刮灭,天寒地冻,取土艰难也是形成决口的重要原因之一。