袁博文，牟獻(xiàn)友，冀鴻蘭，張寶森

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.黃河水利委員會(huì) 黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003）

1 研究背景

在冬季，我國高緯度地區(qū)的江河普遍存在冰凌問題［1］。冰凌與人民生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)，特別是當(dāng)出現(xiàn)冰塞、冰壩致使水位壅高時(shí)，有可能會(huì)誘發(fā)嚴(yán)重的凌洪災(zāi)害，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。

黃河內(nèi)蒙段從寧夏石嘴山入境，至山西河曲出境［2］，全長約830 km，每年度冰期（從開始流凌至全線開河）從當(dāng)年的11月中下旬開始至翌年3月份結(jié)束，冬季嚴(yán)寒而漫長，冰期長達(dá)4～5個(gè)月，極易出現(xiàn)冰凌災(zāi)害，其中又以巴彥高勒至托克托縣一段最為危險(xiǎn)［3］。

托克托縣河段位于黃河內(nèi)蒙段下端，下游有萬家寨水利樞紐，為萬家寨水利樞紐的庫尾河段，受萬家寨水庫影響，該河段出現(xiàn)了一些特殊的冰情現(xiàn)象?；诖耍瑢W(xué)者們開展了大量的科學(xué)研究，積累了豐富的研究成果?？伤鼐甑龋?］基于實(shí)測(cè)資料和萬家寨水庫運(yùn)用情況，對(duì)庫區(qū)河道冰情進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了初始封河期水庫調(diào)度方案。馬喜祥等［5］在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合萬家寨水庫冰情資料，分析了庫區(qū)河段冰情特點(diǎn)及封開河過程。康玲玲等［6］依據(jù)氣溫資料，對(duì)氣溫的時(shí)空分布特征及演變過程展開研究，建立了氣溫要素與凌情特征的關(guān)系式。朱欽博［7］基于野外原型觀測(cè)，利用Mann-Kendall檢驗(yàn)法與多段線性回歸法，結(jié)合度-日法研究氣候變化對(duì)冰蓋生消的影響。陳守煜等［8］采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，綜合分析黃河內(nèi)蒙段凌汛成因，提出了適用于研究段的冰凌預(yù)報(bào)方法。雷冠軍等［9］采用TOPSIS-模糊綜合評(píng)判模型對(duì)預(yù)報(bào)因子進(jìn)行識(shí)別，選出合理的預(yù)報(bào)因子進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高了預(yù)測(cè)精度。張防修等［10］基于實(shí)測(cè)冰情資料，建立河冰動(dòng)力學(xué)模型，模擬河冰生消及槽蓄水增量過程，分析了槽蓄水增量的主要來源。王軍等［11］運(yùn)用數(shù)值模擬方法，通過求解冰塞面變形方程獲得冰塞堆積厚度，對(duì)穩(wěn)封期冰塞堆積情況進(jìn)行了定量分析。趙水霞等［12］依據(jù)野外冰情監(jiān)測(cè)及水文、氣象資料，基于Landsat8遙感影像，針對(duì)什四份子彎道冰情演變過程進(jìn)行研究。冀鴻蘭等［2］通過對(duì)比分析萬家寨水庫建成前后水庫上游河段的冰情特性，探究了水庫上游河段的冰情變化規(guī)律及影響因素。

目前已有的研究成果主要集中于庫尾河段的冰情現(xiàn)象、河冰生消演變、封開河預(yù)報(bào)等方面，針對(duì)該河段暢流期、冰期的水位、水深、流量、流速等水動(dòng)力參數(shù)的時(shí)空分布研究較少。因此，本文以萬家寨水庫上游壩址至頭道拐河段為研究對(duì)象，依據(jù)歷年實(shí)測(cè)資料，運(yùn)用HEC-RAS軟件對(duì)研究河段進(jìn)行水動(dòng)力模擬，重點(diǎn)分析水位、水深、流速等在暢流期（汛期和非汛期）、冰期（包括流凌期、穩(wěn)封期、開河期）的分布特征及演變規(guī)律，揭示水動(dòng)力因素對(duì)研究河段冰情的影響機(jī)制，為治理萬家寨水庫至頭道拐河段的冰凌災(zāi)害提供理論依據(jù)。

2 研究區(qū)域概況

研究河段選定為萬家寨水利樞紐上游壩址至頭道拐河段，全長114 km［4，13］，如圖1所示。研究河段按照河道類型可分為三段：頭道拐以下至神泉全長15 km，屬內(nèi)蒙古平原性河道，斷面寬淺，比降為0.1‰～0.4‰；神泉以下至拐上河道，平原向峽谷過度，比降逐漸增大，平均為1.2‰；拐上以下至壩址為萬家寨庫區(qū)，全長72 km，屬峽谷型河道，河寬300～500 m，平均比降為1.4‰。尤其是在距壩53～60 km的牛龍灣河段，河道寬窄相間，最寬250 m，最窄僅有83 m，比降陡緩相間，最大為1.77‰，最小為0.43‰，冬季冰凌下泄不暢，極易出現(xiàn)卡冰結(jié)壩，發(fā)生冰凌災(zāi)害。研究區(qū)域冬季受蒙古高氣壓控制，氣候干燥寒冷，首凌日期一般為每年11月中下旬，12月進(jìn)入穩(wěn)封期，次年3月解凍開河，冰期較長［14］。該河段暢流期為每年4月—10月，汛期一般為7月—9月。

圖1 研究區(qū)域河道及斷面位置

3 數(shù)據(jù)選取與研究計(jì)算方法

3.1 數(shù)據(jù)選取數(shù)據(jù)來源為萬家寨水利樞紐公司和頭道拐水文站的歷年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。河道地形數(shù)據(jù)選取萬家寨水利樞紐公司每年的實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，由于第二次（10月份左右）實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)反映的是冰期前的河道地形且基本能夠反映本年度河道地形狀況，因此選取第二次實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)［15］。部分?jǐn)嗝娴奈恢萌鐖D1所示。研究區(qū)域由上游至下游沿程布設(shè)有主要的自記式水位計(jì)13個(gè)，頭道拐水文站位于研究區(qū)域的最上端。本文選取麻地壕、蒲灘拐、拐上、水泥廠、岔河口、城坡、壩前碼頭7個(gè)自記式水位計(jì)的實(shí)測(cè)逐日水位數(shù)據(jù)，選取頭道拐水文站實(shí)測(cè)逐日流量數(shù)據(jù)，水位計(jì)位置如表1所示。

3.2 研究計(jì)算方法HEC-RAS（Hydrologic Engineering Center River Analysis System）是由美國陸軍兵工團(tuán)水文工程中心研發(fā)的一款軟件，主要用于恒定流、非恒定流的水動(dòng)力模擬等計(jì)算。本文主要使用HEC-RAS軟件中非恒定流模塊，原理主要依據(jù)質(zhì)量守恒及動(dòng)量守恒［16-17］，具體控制方程如下。

連續(xù)性方程：

表1 自記水位計(jì)位置

動(dòng)量方程：

式中：AT為河道的過水?dāng)嗝婷娣e，m2；t為計(jì)算時(shí)間，s；Q為流量，m3/s；x為河道計(jì)算長度，m；ql為單位長度的側(cè)向流量，m3/s；g為重力加速度，m/s2；Sf為阻力坡降；V為流速，m/s。

離散方法采用隱式有限差分格式，控制方程的有限差分格式如下。

連續(xù)性方程：

動(dòng)量方程：

離散過程中采用時(shí)間和空間離散，計(jì)算方法采用Newton-Raphson迭代法。

在HEC-RAS軟件中，從收集整理的數(shù)據(jù)中選取2013年10月的淤積測(cè)驗(yàn)的實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，由上游至下游在Cross Section中按斷面輸入地形數(shù)據(jù)。其中，斷面間主河槽及左右岸距離由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及左右岸斷面邊界點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)確定；依據(jù)各自記式水位計(jì)的實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值［18-21］進(jìn)行糙率n值的率定；由測(cè)時(shí)水位數(shù)據(jù)及實(shí)際地形情況給出接點(diǎn)處的斷面里程；束縮擴(kuò)張損失系數(shù)主要通過經(jīng)驗(yàn)確定：一般情況下漸變流取0.1和0.3，河道構(gòu)筑物附近取0.3和0.5，急變流取0.8和0.5。

模型計(jì)算過程中，選擇非恒定流計(jì)算模塊（Unsteady Flow），以WD72斷面為模擬計(jì)算上邊界，WD01斷面為下邊界；利用頭道拐水文站（距WD72斷面6.1 km）2013—2014年實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)及麻地壕自記式水位計(jì)（距WD72斷面5.0 km）2013—2014年實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)構(gòu)建水位流量關(guān)系作為上邊界條件，壩前碼頭水位計(jì)（距WD01斷面690 m）2013—2014年實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)作為下邊界條件，邊界條件如圖2所示。時(shí)間步長選擇1 d，給定一個(gè)初始流量作為初始條件，模擬計(jì)算從-90 d開始，給予一定的預(yù)熱時(shí)間使得模擬計(jì)算至第一天達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，減少初始條件對(duì)模擬計(jì)算的影響［22］。模擬計(jì)算時(shí)間為2013年4月1日—2014年3月31日，進(jìn)行一個(gè)年度的暢流期、冰期的水動(dòng)力模擬，計(jì)算步長同樣選擇1 d。此外，為了避免水庫調(diào)節(jié)影響水位變化從而導(dǎo)致模擬水位出現(xiàn)突變現(xiàn)象，選擇WD60斷面（研究河段全長114 km，WD57（距壩57 km）斷面為研究河段的中間斷面，但由于水位數(shù)據(jù)存在缺失，因此選擇WD60斷面）作為模擬河段的分界點(diǎn)，分段對(duì)研究河段進(jìn)行水動(dòng)力驗(yàn)證模擬，在驗(yàn)證模擬中，利用WD60斷面附近水泥廠水位計(jì)實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)構(gòu)建第一段的下邊界條件及第二段的上邊界條件，并對(duì)糙率等模型參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

圖2 模擬邊界條件

同時(shí)，為更好的揭示研究河段冰期水動(dòng)力參數(shù)時(shí)空分布特性及演變規(guī)律，進(jìn)行2015—2016年度冰期（2015.11.1—2016.3.31）的水動(dòng)力模擬計(jì)算，同2013—2014年度冰期的模擬結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，從而得到更?zhǔn)確、更符合實(shí)際情況的結(jié)論。

4 模擬結(jié)果分析

4.1 模擬結(jié)果驗(yàn)證選取2013年4月1日—2014年3月31日蒲灘拐、拐上、岔河口、城坡水位計(jì)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別與WD71、WD65、WD57、WD28的模擬水位結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，由于岔河口水位計(jì)的實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)在2013年5月份存在缺失，因此所選擇的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)從2013年6月1日開始。驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示，其中WD71與蒲灘拐對(duì)比，最大差值0.70 m，最大相對(duì)誤差為12.95%；WD65與拐上對(duì)比，最大差值0.85 m，最大相對(duì)誤差為12.42%；WD57與岔河口對(duì)比，最大差值1.14 m，最大相對(duì)誤差為12.12%；WD28與城坡對(duì)比，最大差值2.80 m，最大相對(duì)誤差為11.83%。相對(duì)誤差均較小，模擬結(jié)果可靠。

圖3 水動(dòng)力模擬結(jié)果驗(yàn)證

4.2 流量、水位模擬結(jié)果分析由岔河口冰情站的統(tǒng)計(jì)資料：研究河段2013—2014年度冰期首凌時(shí)間為2013年11月27日，于12月15日全線封河進(jìn)入穩(wěn)封期，流凌歷時(shí)19 d，封凍天數(shù)為93 d；河段2014年3月15日首開，并于3月23日全線開通，開河歷時(shí)9 d。

頭道拐水文站為萬家寨水庫的入庫站，因此，在不考慮支流匯入的情況下，頭道拐2013—2014年的流量逐日變化過程基本上可以代表全河段的流量變化情況。由圖2（a）可知，2013年4月1日—2014年3月31日，流量出現(xiàn)兩次較高的峰值，分別出現(xiàn)在汛期（2013年9月）與開河期（2013年3月）；3次較低的谷值分別出現(xiàn)在枯水期（2013年5月）、流凌開始前（2013年10月）以及穩(wěn)封期（2013年1月）。此外，上邊界的流量與水位的日變化趨勢(shì)基本一致，而壩前碼頭自計(jì)式水位計(jì)位于萬家寨水庫上游690 m，其水位變化受水庫調(diào)解的影響大，通過圖2（b）可以發(fā)現(xiàn)，為防止出現(xiàn)凌洪災(zāi)害，在汛期（主要指洪汛期）和開河期，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)，水位明顯降低。

因此針對(duì)2013—2014年度冰期特征及流量變化情況，選取2013年12月14日（流凌期，該日在流凌期內(nèi)實(shí)測(cè)流量最?。?、2014年3月22日（開河期，該日在開河期實(shí)測(cè)流量最大）作為典型日，選取汛期2013年9月14日（汛期該日實(shí)測(cè)流量最大）、枯水期2013年5月19日（枯水期該日實(shí)測(cè)流量最?。┳鳛閷?duì)比日，分析這4個(gè)典型時(shí)期的水位分布情況，各時(shí)期模擬水位在空間上的分布如圖4。

圖4 4個(gè)典型時(shí)期模擬水位空間分布

由圖4可知，4個(gè)典型時(shí)期的水位存在一定的差異性和特殊性?？菟诤土髁杵诘乃惠^高，整個(gè)河段的平均水位在977 m左右。反觀汛期和開河期，由于降雨集中和冰蓋消融，流量較大，但水位相對(duì)較低，河段平均水位分別為969.90 m、972.65 m。研究河段全長114 km，選擇WD57斷面（岔河口，距壩57 km）為分界界定上下游，流凌期上游平均水位984.42 m，下游平均水位972.97 m；開河期上游為982.21 m，下游為967.52 m；枯水期為980.64 m與970.11 m；汛期為981.92 m與962.85 m，上下游水位差分別為11.45、14.69、5.53和19.07 m，水位差與流量呈正相關(guān)關(guān)系，流量越大上下游水位差越大。在汛期與開河期，水庫通過調(diào)節(jié)庫水位，增大上下游的水位差，保證上游洪水或冰凌順利下泄，防止災(zāi)害發(fā)生。

4.3 水深模擬結(jié)果分析對(duì)WD71、WD65、WD57、WD28共4個(gè)斷面的水深變化過程進(jìn)行模擬分析，模擬水深逐日變化過程如圖5所示。

枯水期（2013年5月）流量小，各斷面水深出現(xiàn)明顯降低，WD71斷面5月水深相較4月最大降幅為1.45 m，WD65斷面水深最大降幅為1.47 m，WD57斷面與WD28斷面的降幅分別達(dá)到了2.97 m與3.38 m。汛期8、9月降水集中，降水量驟增，流量急劇增大，兩個(gè)月的平均流量為1085.03 m3/s，最大流量可達(dá)1520 m3/s，但萬家寨水庫為防止上游河段在汛期出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，開閘放水，降低庫水位，因此WD28斷面水深在汛期明顯降低，8、9月兩個(gè)月的平均水深為8.53 m，較之5、6月的平均水深降低了14.41 m，WD57斷面降低1.32 m，WD65與WD71斷面由于距離水庫較遠(yuǎn)，庫水位調(diào)節(jié)對(duì)二者的影響程度較小，水深出現(xiàn)小幅上漲，分別上漲0.68 m與0.75 m。隨著氣溫降低，河段出現(xiàn)流凌，流量增大，各斷面的水深增大；進(jìn)入穩(wěn)封期后，河段封河，冰蓋覆蓋河面，各斷面的水深均出現(xiàn)一定程度的降低，而在整個(gè)穩(wěn)封期內(nèi)，各斷面的水深變化呈現(xiàn)先降后升再降的變化趨勢(shì)。3月15日河段開河，由于冰蓋融化等原因河段內(nèi)流量逐步增大，各斷面水深也逐步增加，但從3月20日開始，為保證冰凌順利下泄，降低河道內(nèi)出現(xiàn)卡冰結(jié)壩從而誘發(fā)冰凌災(zāi)害的概率，水庫降低庫水位。由圖2（b）可知，壩前碼頭的水位在3月20日至23日這4天內(nèi)，從970.34 m降低至960.86 m，降幅達(dá)到9.48 m，其余各斷面水深也有不同程度的降低，WD71-WD28斷面分別降低了0.59、1.42、2.93和8.76 m。

圖5 4個(gè)斷面模擬水深變化過程

通過統(tǒng)計(jì)分析，歷年冰凌災(zāi)害多發(fā)生于距壩66 km處曹家灣河段，以2015—2016年度冰期為例：封河期12月9日，曹家灣河段上游出現(xiàn)冰塞現(xiàn)象，10日冰塞潰決下移，曹家灣河段由于過水?dāng)嗝嫘《l(fā)生強(qiáng)烈緊冰作用，冰凌擠壓堆積，水位迅速上漲，水深增加，左岸沿黃公路漫凌受淹，形成災(zāi)害；開河期3月20日，曹家灣河段出現(xiàn)冰壩，隨著上游來流量增大，水深迅速增加，左岸沿黃公路上水最深達(dá)1.5 m，沿岸多個(gè)村落受壅水威脅，在冰壩潰決過程中，曹家灣下游水泥廠處的自記式水位計(jì)鋼架被冰凌摧毀。

曹家灣斷面附近布設(shè)有WD62、63斷面，對(duì)其兩個(gè)年度冰期（2013—2014、2015—2016年度）的水深變化過程進(jìn)行模擬分析，并與WD65號(hào)斷面模擬水深值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出，在2013—2014年度冰期，WD62、WD63、WD65斷面的平均水深分別為4.99、4.60和5.38 m；2015—2016年度冰期平均水深分別為2.55、3.22和3.24 m。在冰期，曹家灣河段附近各斷面的水深低于上游斷面，河流過水?dāng)嗝嫘?，冰凌在此處下泄不暢，容易形成卡冰結(jié)壩，最終誘發(fā)冰凌災(zāi)害。

圖6 冰期各斷面水深變化過程

4.4 流速模擬結(jié)果分析2013—2014年度的WD71、WD65、WD57、WD28斷面模擬流速變化如圖7所示。由圖7可見，各斷面模擬流速日變化差異較大，斷面流速最大值出現(xiàn)在汛期，最小值出現(xiàn)在穩(wěn)封期。WD71、WD65、WD57、WD28斷面在汛期（2013年8、9月）的平均流速為1.06、2.29、1.05和1.15 m/s；穩(wěn)封期（2014年1、2月）平均流速為0.29、0.50、0.21和0.09 m/s。4個(gè)斷面中，WD65斷面的流速明顯大于其他3個(gè)斷面，整年度的平均流速為1.42 m/s，其他3個(gè)斷面的平均流速均在0.5 m/s左右。各斷面的流速變化趨勢(shì)比較一致，4、5月流速整體呈下降趨勢(shì)；隨著黃河內(nèi)蒙段進(jìn)入汛期，流量增大，各斷面流速隨之增大，并于9月中旬達(dá)到峰值，WD65斷面最大流速達(dá)2.79 m/s，其余3個(gè)斷面最大流速在1.35 m/s左右；汛期過后，流速逐漸降低，并且進(jìn)入流凌期后，流速下降速率進(jìn)一步加快；進(jìn)入穩(wěn)封期后，流速相對(duì)較小，變化較平穩(wěn)，WD71、WD65、WD57、WD28斷面的平均流速分別為0.28、0.50、0.20和0.11 m/s；進(jìn)入開河期，各斷面流速迅速增大直至全線開河。3月15日至3月23日，以WD65斷面為例，流速從0.64 m/s增大至1.46 m/s。

進(jìn)一步分析冰凌災(zāi)害易發(fā)的曹家灣河段附近流速變化，選取WD61、WD62、WD63斷面與其上游的WD65斷面進(jìn)行對(duì)比，變化過程如圖8所示。由圖8可見，WD65與WD63斷面的流速相差不大，平均流速分別為0.60與0.57 m/s，下游WD62、WD61斷面流速明顯小于二者，平均流速分別為0.46與0.25 m/s。因此，當(dāng)上游冰凌以較大流速下泄至WD62、WD61斷面，流速突然降低，冰凌極易在此處下沉堆積誘發(fā)冰凌災(zāi)害。

曹家灣下游牛龍灣河段（距壩56 km左右），由于河道寬窄相間、比降陡緩相間，同樣為凌汛易發(fā)河段。因此模擬分析牛龍灣河段附近斷面（WD57、WD56、WD54、WD52）冰期流速變化，與曹家灣斷面進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，變化過程如圖9所示。由圖9可以看出，WD57、WD56、WD54斷面冰期平均流速在0.24 m/s左右，而其下游WD52斷面冰期的平均流速為0.18 m/s，對(duì)比發(fā)現(xiàn)流速同樣出現(xiàn)一定程度的減小，與曹家灣附近斷面的流速變化規(guī)律存在相似性。

圖7 各斷面模擬流速變化過程

圖8 曹家灣附近斷面冰期模擬流速變化過程

圖9 牛龍灣附近斷面冰期模擬流速變化過程

5 結(jié)論

本文基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及HEC-RAS軟件對(duì)黃河干流萬家寨水庫上游壩址至頭道拐河段進(jìn)行水動(dòng)力模擬研究，并對(duì)該河段水位、流量、水深、流速的時(shí)空分布特征進(jìn)行定性定量分析，得到以下結(jié)論：（1）針對(duì)研究河段，應(yīng)用HEC-RAS軟件進(jìn)行水動(dòng)力模擬計(jì)算，并根據(jù)實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)對(duì)模擬水位進(jìn)行驗(yàn)證，模擬值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差＜13%，吻合度較高。結(jié)果表明運(yùn)用HEC-RAS軟件可以準(zhǔn)確系統(tǒng)的反映研究河段的水動(dòng)力因素時(shí)空分布特性。（2）選取典型日，模擬計(jì)算了4個(gè)典型時(shí)期（流凌期、開河期、枯水期、汛期）水位分布情況，得到了模擬水位在研究區(qū)域的空間分布特性，各典型時(shí)期的上、下游水位分別為984.42與972.97 m、982.21與967.52 m、981.92與962.85 m、980.64與970.11 m，水位差分別為11.45、14.69、5.53和19.07 m。結(jié)合流量變化特征，研究河段大流量主要出現(xiàn)在汛期和開河期，因此水位差與流量呈正相關(guān)關(guān)系，流量越大上下游水位差越大。（3）2013—2014年度流凌期各斷面水深漲幅最大，WD71、WD65、WD57斷面的水深漲幅分別為1.49、2.59和3.08 m，WD28斷面的水深有所下降，降幅為5.25 m，系水庫調(diào)節(jié)影響。進(jìn)入開河期，各斷面水深先增大，后在水庫影響下迅速減小，3月20—3月23日，各斷面水深平均降低3.43 m。2013—2014年度各斷面流速變化差異較大，流速最大出現(xiàn)在汛期，4個(gè)斷面平均流速為1.39 m/s，流速最小出現(xiàn)在穩(wěn)封期，4個(gè)斷面平均流速為0.27 m/s。研究河段在整個(gè)冰期內(nèi)的流速相對(duì)較小，4個(gè)斷面平均流速為0.32 m/s。4個(gè)斷面中，WD65斷面的流速最大、水深最小。（4）針對(duì)曹家灣河段，造成其易發(fā)生凌汛災(zāi)害的主要原因有：①在冰期，曹家灣河段與其上下游河段的水位相差不多，但水深在此處有所降低，說明該河段淤積問題相對(duì)嚴(yán)重，河底地形在此處有所抬高，過水?dāng)嗝孑^小，冰凌易出現(xiàn)阻塞，造成壅水現(xiàn)象；②曹家灣上下游河段的流速差較大，其上游WD65斷面冰期平均流速為0.60 m/s，下游WD61斷面冰期平均流速為0.25 m/s，水流經(jīng)過曹家灣河段流速突然降低，上游來冰易在此處下沉堆積，誘發(fā)冰凌災(zāi)害。此外，由于曹家灣河段的過水?dāng)嗝孑^小，一旦出現(xiàn)卡冰結(jié)壩現(xiàn)象，河段就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的緊冰現(xiàn)象，造成水位迅速上漲，凌災(zāi)迅速產(chǎn)生，給搶險(xiǎn)救災(zāi)造成一定的困難。

參考文獻(xiàn)：

［1］徐晶.基于可變模糊集理論的黃河內(nèi)蒙段冰情預(yù)報(bào)方法研究［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［2］冀鴻蘭，王曉燕，脫友才，等.萬家寨水庫建成后上游河段冰情特性研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2017，36（2）：40-49.

［3］潘進(jìn)軍，白美蘭.內(nèi)蒙古黃河凌汛災(zāi)害及其防御［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2008（1）：6-11.

［4］可素娟，錢云平，郝守英，等.萬家寨水庫凌情特點(diǎn)及初始封河期調(diào)度方案研究［J］.冰川凍土，2002（2）：209-213.

［5］馬喜祥，熊運(yùn)阜，徐偉，等.萬家寨水庫冰情淺議［J］.泥沙研究，2003（4）：66-72.

［6］康玲玲，王云璋，陳發(fā)中，等.黃河上游寧蒙河段氣溫變化對(duì)凌情影響的分析［J］.冰川凍土，2001（3）：318-322.

［7］朱欽博.氣候變化影響下黃河（內(nèi)蒙古段）河冰特性研究［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

［8］陳守煜，冀鴻蘭.冰凌預(yù)報(bào)模糊優(yōu)選神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP方法［J］.水利學(xué)報(bào)，2004（6）：114-118.

［9］雷冠軍，殷峻暹，劉惠敏，等.基于TOPSIS-模糊綜合評(píng)判的模糊推理模型在開河預(yù)報(bào)中的應(yīng)用［J］.南水北調(diào)與水利科技，2017，15（4）：7-12.

［10］張防修，席廣永，張曉麗，等.凌汛期槽蓄水增量過程模擬［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2015，26（2）：201-211.

［11］王軍，陳胖胖，隋覺義.穩(wěn)封期天然河道冰塞堆積的數(shù)值模擬［J］.水利學(xué)報(bào)，2011，42（9）：1117-1121.

［12］趙水霞，李暢游，李超，等.黃河什四份子彎道河冰生消及冰塞形成過程分析［J］.水利學(xué)報(bào)，2017，48（3）：351-358.

［13］袁學(xué)安，李林.萬家寨水利樞紐冰情及其對(duì)電站效益的影響［J］.水利水電工程設(shè)計(jì)，2001（3）：11-17.

［14］張璐.黃河萬家寨水庫上游段封開河特征分析及模擬預(yù)報(bào)研究［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

［15］蘇騰，黃河清，周園園.黃河寧蒙河段水文-水溫過程和河道形態(tài)變化對(duì)凌汛的影響［J］.資源科學(xué)，2016，38（5）：948-955.

［16］賀娟，王曉松.基于HEC-RAS及HEC-GeoRAS的潰壩洪水分析［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2015（6）：112-116.

［17］CHANG H W.Application of HEC-RAS model in simulation of water surface profile of river［J］.Applied Me?chanics and Materials，2014，3488（641）：232-235.

［18］PRABEER K P.HEC-RAS model for mannnig’s roughness：a case study［J］.Open Journal of Modern Hydrolo?gy，2013，3（3）：97-101.

［19］瑪哈沙提·哈孜哈力，努爾夏西·曼斯?fàn)?天然河道的糙率確定方法分析［J］.能源與節(jié)能，2017（4）：94-95.

［20］李一平，唐春燕，余鐘波，等.大型淺水湖泊水動(dòng)力模型不確定性和敏感性分析［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2012，23（2）：271-277.

［21］齊鄂榮，羅昌.庫區(qū)河道非恒定流糙率的選取及特性［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2003（2）：1-5.

［22］王宏，劉碩，萬魯河，等.冰雪消融期松花江哈爾濱段干流水動(dòng)力模擬及其時(shí)空分布特征分析［J］.冰川凍土，2015，37（5）：1275-1282.