黑龙江流域冰封及航道维护特点

黑龙江流域冰封及航道维护特点

摘要:黑龙江水系中的各江河都是冰冻河流,整个流域的不同河流和河段的封冻和解冻、流冰明显存在着不同。黑龙江流域河流的季节性封冻,形成了航道维护的周期性和不连续性。

关键词:黑龙江;封冻;航道;维护;影响

1黑龙江流域及航道概况

松花江、乌苏里江是黑龙江最大两个支流。松花江及其上游的嫩江,它横贯于黑龙江省的东西部,于同江的三江口交汇融入黑龙江。乌苏里江发源于中俄边界的界湖——兴凯湖,兴凯湖之水流入松阿察河,最后汇入乌苏里江,乌苏里江在俄罗斯的哈巴罗夫斯克汇入黑龙江。黑龙江省航道局负责维护着嫩江、松花江、乌苏里江及黑龙江的助航设施,其维航里程达4295km。各航道组成并连接了黑龙江省的主要城市之间的以及俄罗斯远东地区的水上运输网。

黑龙江水系中的各江河都是冰冻河流,整个流域的不同河流和河段的封冻和解冻、流冰明显存在着不同。黑龙江航道局及各分航道区段维护助航设施及航道的特点也不同。

2各河流的封冻以及流冰的特点

2.1松花江封冻天数在140d左右,每年的11月上旬开始流冰,冰层厚度约在0.01~0.2m,冰块面积不大,流冰天数在15d左右。一般每年的11月中旬封江,封冻期最大冰层厚可达1.6m。第二年的4月中旬开江,春季流冰6d左右,冰块厚度在0.6m左右,冰块面积一般在5~200m2不等,最大冰块面积可达几万平方米。春季开江流冰水位变化幅度较大,冰排流动时容易形成“雍水”在1~4m左右,水流带动冰块给整治建筑物和地势低洼处的岸标造成的破坏极大。有时由于冬季寒冷,春季降水量大,在个别区段形成武开江。武开江的形成,有时冰排在转弯及狭窄处容易形成冰坝,致使水位迅速上涨形成凌汛。

2.2乌苏里江平均封冻日期为11月16日,平均开江日期4月14日,平均封冻天数149d,平均冰厚0.90m。乌苏里江春季开江更具特点。乌苏里江是一条由南向北流的河流,纬度变化温度不同,南部水略微暖而北部水略微冷,此时山脉的融雪也径至流入乌苏里江。开江时从上游开始,冰排被雍水驮起向下开江,致使没有解冻的江段在冰排和水头的作用下鼓开,鼓不开处冰排被查死憋住,马上形成“雍水”,雍水越高,力越大。冰堵处很快被雍水冲开,冰排再向下推进。每年乌苏里江的开江水位都非常高,同时乌苏里江的河岸不是很发育。造成了大量的标志被推倒流失的现象。

2.3黑龙江干流冰期较长,以黑河站为例平均封冻日期为11月15日,平均开江日期4月23日,平均封冻天数在159d左右,平均冰厚0.92m,最大冰厚1.48m。秋季封江时,黑龙江一见冰,第二天冰排就非常厚硬,同时水流发滞。黑龙江最上游非常寒冷,整个河流在冬季一直封冻到河底,春季黑龙江上游开江时容易形成桃花水,此时冰与河底相连,水在冰上流,船舶在冬季不进行打冰和必要的措施,如果和冰连成一体,浮力消失,船舶很有可能被水淹没,非常危险。

3人类活动对河流的影响

历史进入21世纪,人类活动的影响已由地球,逐渐向太阳系扩展,人类对环境的改变及破坏也越来越大。许多小的河流在人类活动中消失断流。大的河流由于流域植被的破坏也在发生着巨大的变化。我们通常说三十年河东,三十年河西。一条河流能够存在几千年至今是因为该河流处于一种动态平衡。人类活动正在改变和破坏河流的动态平衡,一条河流的平衡一旦被打破,就会向一方发展,最终导致该流域环境的彻底改变。由于环境的变化,造成了河流春季枯水加长,秋季枯水期提前。2001年、2002年、2003年松花江区段连续三年的春季大枯水,春季枯水持续时间长,同时中洪水持续时间短,秋季枯水来得早,佳木斯在2003年最低水位达到72.46m,低于佳木斯设计水位(74.40m)1.94m,是有记载最低水位。自然植被的破坏,造成了各径流蓄水能力差,补给不规律,致使主要江河涨落水快,对航道维护和船舶航行非常不利。

4封冻河流开江后航道变化分析

封冻河流在封开江前后航道变化大。以松花江下游为例,松花江下游佳木斯至同江区段为平原宽浅型河流,在开封江期航道变化非常大,这种变化主要由于水流不同形式变化所造成的。松花江封江后,水位一般在设计水位以下,冰层厚度在0.5~1.20m左右,在冰层下水流缓慢流淌,水流只存在深槽及深泓线内,同时封冻期水质非常清澈。河床的泥沙移动主要以推移质为主。流速非常缓慢,冰层下的流态与自然水流的流态完全不同。水流的变化造成了冲淤的变化,深槽和主流的方向发生了改变,这种改变在以细沙为主的松花江下游表现的更加明显。经过150d的封冻期水流的作用,各点的变化,在整个河段累计成巨大的变化。这意味着主流深槽的改变,这种改变以时间换空间,维护上表现在航道导线的明显改变。每年开江后该区段航道变化非常大,移标改道频繁,但河床经过封冻期的冲刷,浅滩区段经过调整航标都能达到设计航深的具体要求。开江后,在封冻期水流作用下形成的深槽,在开江后,水流条件发生变化的情况下,并不稳定,可能发生变化、移动。表现在航道维护上就是频繁的移动航标、改变航道。开封江水流的差异,对河床的不同影响造成了开江后的航道巨大变化。

5维护特点

5.1松花江的维护

在春季流冰后在松花江很快就形成春季枯水,松花江下游江面宽,深槽窄、水浅、滩多、弯曲,再加上5个月封冻期低水位对河床的影响,航道在开江后变化非常大。春季开江是最繁忙的时节。在流冰结束后各航道段就尾随冰排出航。以最快的速度进入自己管辖的区段,本着先道后灯的原则,尽快恢复标道,满足开江运输船舶航行。为此每个航道段都要摸清管辖区段的深沟浅滩,掌握水流变化的趋势,把航道设置在最大深槽内。开江中航标的变标工作是非常辛苦的,黑龙江省在冬季江河封冻,大地形成冻土层,冻土层达到1.0m左右,在开江后,冻土层仅表面融化,铁锹仅能挖入一锹深。松花江佳同线,开江后航标变动最为频繁,各航道段为了保证航道设置在最大深槽,几乎要取消、移动、增设标志近百余座。

5.2黑龙江航道维护

黑龙江开江后,在确定冰排彻底流完后,航标段才可以进行维护,黑龙江航道为中俄共管,标志各维护各方一侧,航标变动要根据前一年中俄双方达成的例会变标项目。开江后马上检查航道、浅滩测水,恢复冬季及流冰影响造成异常的标志,设置浮标,安设航标灯,进行例会项目的现场勘测工作,发现问题及时上报,没有问题在每年的7月末之前执行完所有的例会变标项目。根据天气自然情况,一般在10月中旬开始收浮,然后收灯,在流冰前完成收浮收灯工作。

5.3乌苏里江航道维护

乌苏里江维护一般在5月初,乌苏里江开江后由于黑龙江未开,航道段只能等到黑龙江开江后,由同江进入黑龙江,沿黑瞎子岛水域绕航进入乌苏里江。各航道段带足航标器材,由下向上游恢复标志,因地置宜,根据水位,设置航标。虎头以上为三等标,即木制标杆,假标板。乌苏里江江岸地势低,流冰期水位高就会造成很多航标流失。对流失的标志进行恢复是乌苏里江航道的主要工作,航道段一直维护到松阿察河口。下航时执行理会项目。乌苏里江一般在5月中旬至6月中旬出现洪水,为一年中水位最高期。8月份出现一次中洪水,一般没有春季高。乌苏里江在枯水期,航道维护自然水深。

结束语

黑龙江流域河流的季节性封冻,形成了航道维护的周期性和不连续性。黑龙江省航道局为了改善航行条件,减少在封冻期和流冰期水流、水位变化下对河床的影响,稳定深槽。相继开工建设了佳同线整治工程、依佳线整治工程、界河航标、测量、疏浚一期、二期基建工程,改善了黑龙江全流域的航道维护及航行状况。

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