凌汛，（英文名Ice flood）俗稱冰排，是河流水位因冰對水流的阻力而明顯上升的水文現(xiàn)象。冰有時會聚集成冰塞或冰壩，導(dǎo)致水位大幅上升，最終淹沒海灘或決堤，這就是所謂的紅菱。

發(fā)生凌汛的自然條件取決于河流的地理位置和河道形狀，河流從低緯度流向高緯度是發(fā)生凌汛的重要因素根據(jù)凌汛的形成和發(fā)展，可以分為“流凌期”封凍期”開河期”冬季截流期和春季開河期可能發(fā)生凌汛。中國北方的黃河、黑龍江、松花江容易發(fā)生凌汛。

我國30 N以北的河流，冬季都有不同程度的結(jié)冰，這對水利非常重要、航運、交通、水力發(fā)電、供水、引流等等都有不可避免的影響。

商代有《易經(jīng)·坤卦》“初六服霜堅冰至”的記載。陳清康奇《郎潛紀(jì)聞》第10卷：黃河水信…冬天叫凌汛十月，叫曹福水在11月和12月，它被稱為Culing水。東漢中學(xué)《禮記·倉月》“在孟東 s月，水開始結(jié)冰，在隆冬，冰很強(qiáng)，在冬季，冰很豐富”記錄了冰的演變過程。凌汛，俗稱冰筏，英文名Ice flood。

熱力因素

熱環(huán)境主要包括空氣溫度、水溫、太陽輻射風(fēng)力等氣象因素。冰形成的必要條件是水溫處于冰點(一般為0℃)下面，水分子之間的氫鍵足以克服水流外力的影響。水溫受溫度的影響很大，所以溫度在熱環(huán)境中起主導(dǎo)作用，也是熱狀況的集中表現(xiàn)。解凍期，太陽輻射通過輻射能使冰體表面融化，風(fēng)通過風(fēng)化使其由硬變脆，加快了解凍速度。

在整個凌汛期，氣溫的極值、平均值、各溫度狀態(tài)的波動幅度穩(wěn)定度和持續(xù)時間對冰現(xiàn)象和冰災(zāi)的發(fā)展有不同的影響。具體表現(xiàn)為：

①最高(低)氣溫、平均溫度和持續(xù)時間決定了河中流動冰的密度、冰塊體積及數(shù)量。

②封、開河期間，溫降和溫升直接影響截流、開河速度，特別是開河時期，氣溫上升越大，開河速度越快，容易形成“武開河”

③穩(wěn)定凍結(jié)期，溫度穩(wěn)定的程度決定了冰期穩(wěn)定的程度如果溫度波動，很容易形成冰塞。

動力因素

動力條件主要包括流量、流速、水位和儲罐儲存量的增加。流動是水動力的來源，流速與流動有關(guān)，影響冰的運移速度、冰塞的速度和形式等。水位是決定洪水是否會蔓延的重要指標(biāo)。箱內(nèi)蓄水增量是凌汛期上游來水與下游出水之差，即凈蓄水量，在開河期集中釋放，形成更大的動力。截流前的冬季降水量決定了截流時河道的蓄水量截流時河道蓄水量大，河道水位高，河道凍冰面變寬，為次年春季凌汛的發(fā)生提供了水動力條件和充足的冰。開河期河道內(nèi)有足夠的冰時，大量冰塊遍布河道并不斷相互擠壓堆積，為冰壩的形成創(chuàng)造了條件。冬春季流域降水也是冰壩形成的動力條件之一。

河勢因素

河勢條件是容易誘發(fā)冰災(zāi)的主要原因之一，包括河向、河勢坡降、斷面幾何特征、河相系數(shù)和彎曲程度等因素。河流走向是影響上下游溫度分布特征的主要因素，決定了上下游的封閉性、開河時序。河勢坡降、斷面幾何特征、河相系數(shù)和彎曲程度決定了河段的過流能力和泄冰能力。

河道曲折，分岔系數(shù)大，容易造成冰塞形成冰壩，河道邊界條件阻礙冰塞演變。通道形狀可以用兩個參數(shù)來表示通道彎曲系數(shù)和通道突然收縮的寬度與寬度之比。河道彎曲系數(shù)是河道的實際長度與河道直段長度的比值河道彎曲系數(shù)越大，河道越蜿蜒，河道形狀對對流冰的阻擋作用越大。流冰往往堆積在河流的轉(zhuǎn)彎處，堵塞河流的橫斷面，降低流速，逐漸積冰。河道驟縮寬度與窄化寬度之比，即原河道斷面寬度與窄化河道斷面寬度之比驟縮寬度與窄河道寬度之比越大，河道斷面寬度變化越明顯，河道形狀對冰塞的阻擋作用越大當(dāng)冰塞到達(dá)這一河段時，過流斷面突然縮小，輸冰能力急劇下降，造成大量冰塞和冰壩。

根據(jù)凌汛的形成和發(fā)展，可以分為“流凌期”封凍期”開河期”

流凌期

冬天，黃河下游的氣溫降到零攝氏度以下、當(dāng)水溫達(dá)到零度時，河面開始結(jié)冰，水中產(chǎn)生冰花。冰花隨著水流逐漸凝結(jié)成冰球或冰塊，俗稱滴水冰一般滴冰期多在12月。

封凍期

在河流冰流時期，隨著溫度的降低，冰流密度增大，冰逐漸堆積凍結(jié)，所以自下而上凍結(jié)，這就是黃河“封凍期”，俗稱“封河期”根據(jù)觀測資料，黃河下游最早12月封凍，最晚2月中旬封凍。

開河期

初春，氣溫上升到零度以上，河冰開始融化；氣溫持續(xù)上升，冰蓋脫落、滑動凍結(jié)解凍和通話。根據(jù)觀測資料統(tǒng)計，黃河下游的解凍始于1月初，最遲于3月中旬結(jié)束。

凌汛是位于較高緯度的河流特有的水文現(xiàn)象，通常發(fā)生在冬季的截流期和春季的開河期。中國的凌汛主要發(fā)生在北方的大江大河，比如黃河、黑龍江、松花江。

黃河

黃河的汛期一般為11月至次年3月。看來截流時間晚了、冰凍日數(shù)偏多、封河水位較高、通話時間短等四個特點。黃河河道幾乎是從上到下“幾”之字形，在從寧夏到內(nèi)蒙古的河段、河南至山東河段由低緯度流向高緯度，因此黃河凌汛多發(fā)生在寧夏、內(nèi)蒙古和山東河段主要受溫度影響、水溫、它是由流量河流形態(tài)等幾個因素綜合影響形成的。

位置

黃河流域冬季受西伯利亞季風(fēng)影響，氣候干燥寒冷，降雨稀少，流量小。冬天最低溫度在0℃以下，所以黃河很多河段會結(jié)冰。但在氣溫、在流量和河流特性的綜合作用下，造成凌汛災(zāi)害的主要原因是黃河上游的寧蒙河段和黃河下游的寧蒙河段。

這兩段河流的共同特征如下：河流坡度小，流速慢，都是從低緯度流向高緯度河流兩端寧蒙段緯度差5°，下游段3°以上。冬天氣溫乍暖還寒，冰又薄又厚，封河時自下而上，開河時自上而下。截流期，由于河道下端已經(jīng)截流，水流阻力增大，上端冰水容易在截流處回水，形成河漫灘決口。開河時，上游先開河，而下游還在封凍，上游解凍的大量冰水沿途匯集沖向下游，越積越多，即形成凌汛洪峰，有時還形成冰壩，導(dǎo)致決堤。

時間

黃河下游的汛期從12月1日開始至次年2月底。冰凌的發(fā)生、發(fā)展一般包括洪水期、封河發(fā)展期、有四個階段截流期和開河期（特殊年份除外）

頻率

自古以來，黃河就有多次凌汛災(zāi)害從1620年到1949年，有記錄的冰洪災(zāi)害有13次。1949年以前，平均每兩年就有一次災(zāi)難性的冰災(zāi)。1949年以后，黃河的冰情開始有了更詳細(xì)的記錄1960年和1964年冬季氣溫驟降，黃河流域發(fā)生兩次大規(guī)模凌汛災(zāi)害。

凌峰一路上冰凌泛濫有增無減、水位高、封凍后流速減小、水箱大幅度蓄水的幾個特點。

凌峰沿程增大

冬季河道結(jié)冰，阻擋了部分上游的水，增加了河道的蓄水量當(dāng)上游在下游開河前解凍，受阻的水急劇釋放，產(chǎn)生凌峰，凌峰被傳遞下去，迫使沿途冰凍的路段解凍，使冰水匯聚，沿途凌峰增多。

水位高

由于冰對水流的阻力，以及frazil冰和冰蓋占據(jù)了部分過水面積，所以在相同流量下，水位高于無冰期。

封凍后流速減小

過水?dāng)嗝鏉裰荛L增加、水力半徑的減小和冰蓋底面的粗糙增加了水流的阻力與無冰期相比，相同水位下斷面最大流速明顯減小，位置下移至水流中心冰蓋的底面越粗糙，向下運動的深度就越大。等速線在過水?dāng)嗝嫘纬砷]合曲線。

槽蓄水量變幅大

水箱蓄水量的變化可分為三個階段一個是形成階段，從凍結(jié)到穩(wěn)定凍結(jié)，罐體儲水能力逐漸增大。第二，在穩(wěn)定階段，冰蓋下的水流在穩(wěn)定封閉期處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，水箱的蓄水量變化不大。第三個階段是發(fā)布階段解凍期，冰蓋融化，槽蓄釋放，逐漸減少。坦克的庫容與洪水的關(guān)系主要表現(xiàn)在解凍期和開河期，坦克的庫容迅速釋放，形成洪水。

孕災(zāi)環(huán)境

一般是指發(fā)生凌汛地區(qū)的自然環(huán)境，包括溫度變化、河道地形、水庫調(diào)節(jié)和各種水工建筑物等因素。目前普遍認(rèn)為，災(zāi)害易發(fā)環(huán)境不僅包括誘發(fā)災(zāi)害的自然環(huán)境，還包括人為因素引起的環(huán)境變化易災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性越弱，災(zāi)害的損失就越高。

氣溫變化

受全球溫室效應(yīng)影響，黃河頭道角冬季氣溫明顯呈逐年上升趨勢（除了特別寒冷的冬天），1998-2016年，封凍期累計負(fù)溫上升近50攝氏度。氣候變暖導(dǎo)致萬家寨上游的截流位置逐漸向下游偏移，下游水工建筑物有一定的攔冰作用，容易產(chǎn)生冰花、流動的冰形成一堆冰，然后演變成冰塞甚至冰壩，最終造成冰川洪水。

河道地形

以黃河為例黃河截流期間，由于流量相對較小，在冰流過的彎道處容易發(fā)生積冰，使流速變慢，積冰規(guī)模增大，逐漸發(fā)展為冰塞、冰壩。此外，泥沙凝結(jié)滯于河床，導(dǎo)致河道比降減小，水庫回水末端水位由深變淺，河道過流能力提高、輸送冰水的能力會減弱，在截流期和開河期會有冰聚集堵塞，形成：水塞、冰情水情頻發(fā)，嚴(yán)重影響了兩岸的正常生活和生產(chǎn)。

水庫調(diào)節(jié)

隨著水庫的建立，河流原有的生態(tài)系統(tǒng)也將發(fā)生變化，其功能和結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性變化，自然水環(huán)境的生態(tài)平衡很容易被破壞，從而對庫區(qū)和庫區(qū)上下游造成損害、甚至整個流域系統(tǒng)都會有一定的影響。黃河萬家寨水庫投入運行以來，萬家寨水庫附近的天然河道形態(tài)發(fā)生了很大變化，庫區(qū)水面比降減小，回水末端水流速度減弱，輸送冰水的能力明顯降低上游來的浮冰在庫區(qū)堆積，成為第一個封凍位置，隨后向上蔓延封凍，封凍長度增加，導(dǎo)致水庫建成前的未封凍河段變成了今天穩(wěn)定的封凍河段，現(xiàn)在的未封凍河段水面面積年年變化。冰塊紛紛淤塞堆積在水庫尾段，阻斷了上游來水，從而增加了水庫蓄水增量在融冰期，沿河攜帶大量的冰，在彎道或河寬較窄的地方容易堵塞筑壩，造成凌汛。

交通橋梁

橋梁和河流流動相互作用，這些橋梁和它們的河流共同形成了一個人為的災(zāi)害易發(fā)環(huán)境，使一些河流變窄，導(dǎo)致水位不斷上升，引發(fā)冰凌災(zāi)害，對沿海生物造成危害、生產(chǎn)造成損失；或者冰塞和橋墩相互擠壓，冰塞對橋墩的破壞力很大如果橋墩損壞，不僅會造成交通堵塞和人員受傷，還會造成冰凌泛濫，帶來嚴(yán)重危害。同時，由于泄冰不暢，影響上游流量，使頭轉(zhuǎn)斷面流量值降低，容易造成頭轉(zhuǎn)站小流量持續(xù)時間延長的現(xiàn)象。

致災(zāi)因子

致災(zāi)因子是指在災(zāi)害易發(fā)環(huán)境中形成的，對災(zāi)害有直接或間接作用的各種影響因素致災(zāi)因子與易發(fā)災(zāi)環(huán)境相互作用，共同作用于承災(zāi)體，引發(fā)冰洪災(zāi)害?？偟膩碚f，災(zāi)害易發(fā)環(huán)境為致災(zāi)因子的產(chǎn)生提供了條件，同時致災(zāi)因子也在不斷地影響和改變著災(zāi)害易發(fā)環(huán)境。致災(zāi)因子的存在不一定導(dǎo)致災(zāi)害，但它是構(gòu)成災(zāi)害系統(tǒng)必不可少的子系統(tǒng)。

槽蓄水量增加

水流在開閘破冰等因素作用下滯留在河道內(nèi)的現(xiàn)象，在封凍期經(jīng)常發(fā)生，增加的水量就是河道蓄水的增量。通常春季氣溫回暖，冰蓋融化，水庫水泄出，與上游未凍文明來水一起排出，下游河道流量沿途劇增，形成凌峰，特別是出現(xiàn)冰塞時、當(dāng)出現(xiàn)冰壩等致災(zāi)模式時，容易造成凌汛災(zāi)害。

流凌歷時

流冰是指截流期河流完全封凍前冰體隨水流動，開河期河流解凍開化后碎冰順流而下的現(xiàn)象。冰塞首日定義為每年封河期和開河期河流上游冰塞的第一天，冰塞全天定義為冬季封河日和春季開河日。根據(jù)統(tǒng)計資料，初冰越早，江尾越晚，凌汛災(zāi)害危險期越長，風(fēng)險越大。凌汛期的長短只是反映了凌汛可能發(fā)生的時期，是否是災(zāi)害要看當(dāng)時的具體情況。

冰塞（壩）持續(xù)時長

冰塞、冰壩的形成是發(fā)生凌汛的先決條件，也是導(dǎo)致江河截流時發(fā)生凌汛災(zāi)害的主要因素。冰塞、冰壩持續(xù)時間越長，越容易造成斷面的堵塞和河道的回水，而由于上游不斷來水，水位持續(xù)急劇上漲，最終導(dǎo)致水流攜帶大量冰塊沖向河岸，誘發(fā)冰凌災(zāi)害。同時，冰塞、冰壩的持續(xù)時間也直接影響著冰凌災(zāi)害的嚴(yán)重程度：冰塞、冰壩的持續(xù)時間越長，冰凌洪水的持續(xù)時間也會越長，淹沒面積也會擴(kuò)大，不僅會給沿海居民的生活造成嚴(yán)重?fù)p失，也會給后續(xù)的搶險救災(zāi)行動帶來諸多不便。冰塞、冰壩等冰災(zāi)模式并不完全確定會導(dǎo)致冰凌泛濫，但冰凌泛濫必然伴隨著冰凌堆積、冰塞或冰壩的出現(xiàn)。

冰塞（壩）規(guī)模

冰塞、冰壩規(guī)模越大，水的橫截面積損失越多，會影響上游水流和冰花的排出，導(dǎo)致因水位高而形成凌汛；再加上冰流不暢，容易停滯堆積，使得原本冰塞、冰壩的規(guī)模在擴(kuò)大，或者另一部分冰堆甚至冰塞是在其他具備生長條件的環(huán)境中形成的、冰壩。冰塞的逐漸擴(kuò)大和增長會引起上游水位不斷上漲，當(dāng)其規(guī)模發(fā)展到一定程度時，就會造成凌汛災(zāi)害。冰壩的不斷延伸加寬也會使上游水位上漲，冰塊會隨著水流溢出河道，導(dǎo)致上游沿岸出現(xiàn)險情；隨著冰壩增長到一定程度，溫度、在流速等綜合因素的影響下，冰壩壩體無法再承受來自上游的壓力，于是冰壩潰決，上游的水帶著碎冰排出，很容易保護(hù)海岸堤岸、橋墩等水工建筑物受損，下游水位驟升，會誘發(fā)下游凌汛災(zāi)害。

流量

流量是導(dǎo)致凌汛發(fā)生并影響凌汛災(zāi)害等級的最重要的水力因素。一般在截流初期，水面上形成完整的薄冰蓋，河流流態(tài)從阻力較小到自由流再到冰下流，冰蓋附近發(fā)育部分流動冰，使冰蓋不斷增厚、同時，受河流地形和溫度的影響，下游河段冰蓋厚度大于上游河段。但由于冰蓋和水下冰屑的存在，下游河道濕周長增大，水力半徑減小，河道斷面堵塞，糙率增大，水流速度減小，上游河道來水受阻，水位不斷上漲這部分被河流攔截的水形成了一個蓄水池蓄水，隨著上游來水的不斷流入，蓄水池的蓄水量明顯增加所以初期截流期容易出現(xiàn)小流量過程如果河水流量太小，輸送冰水的能力不足，很容易、薄冰層等陸續(xù)釋放，部分冰塊會形成冰塞，規(guī)模不斷增大，上游水位不斷上漲，造成冰塞洪水。當(dāng)河段慢慢進(jìn)入穩(wěn)定封凍期，在其底部冰蓋的水力作用下，摩擦力不斷減小，冰下過流能力由低到高逐漸增大，流量增大。春天氣溫回暖，河冰融化，之前大量增加的槽內(nèi)蓄水得到釋放凌峰流量驟增，沿途大量冰塊向下游擴(kuò)散，河面寬度變窄、下游的急轉(zhuǎn)彎或解凍河段會導(dǎo)致冰塞、冰塞成壩容易誘發(fā)冰壩洪水。

中國防凌措施

防止江河、湖泊、港口和水工建筑物遭受冰害時采取的措施。主要有防、蓄、分、排四種：

防：組織一支強(qiáng)有力的防凌隊伍，保衛(wèi)大堤，抵御凌汛一旦發(fā)現(xiàn)險情，立即搶護(hù)，確保大堤安全。

蓄：把上游的水蓄起來，這樣解凍前上游水小，河道蓄水少，就不會造成水位上漲，冰蓋隆起，造成災(zāi)害。

分：沿黃河的分洪工程和防洪閘用于分流和減輕大堤壓力。

排：在容易形成冰塞的狹窄河段，將冰蓋吹起，打開泄槽，使上游冰順利排出當(dāng)冰壩形成，威脅堤防安全時，及時使用飛機(jī)、大炮和炸藥炸毀了冰壩。

世界防凌措施

世界各國在高寒地區(qū)的河流中都有冰災(zāi)，但冰災(zāi)類型不同，需要采取不同的預(yù)防措施。

1.冰凌凍結(jié)江河、湖泊、對于影響航運交通的港口，可以使用破冰船破冰，或者在港口岸邊附近使用空氣幕并鎖定，以防止結(jié)冰。

2.冰凍住水電廠引水渠，或堵塞攔污柵，影響發(fā)電出力可以采取措施提高運河水位，促進(jìn)冰蓋形成，防止冰凌。

3.泄水凍結(jié)了各種泄水建筑物的閘門，影響了啟閉運行一般采用加熱或其他防凍措施。

4.冰會影響建筑物，比如橋墩、閘墩、經(jīng)常采用局部加固或打碎大塊浮冰等措施來整治河流中的丁壩。

5.冰蓋膨脹時會產(chǎn)生很大的膨脹力，增加建筑物的荷載，在建筑物的設(shè)計中要考慮到這一點也可采取在建筑物水面設(shè)置面底水流交換器防止結(jié)冰，或放置圓形浮標(biāo)減少冰壓傳遞等措施。

1993 ~ 1994年截流期間，內(nèi)蒙古三盛閘下3 ~ 5公里處形成嚴(yán)重冰塞，水位迅速上漲，在巴彥高勒水文站達(dá)到1054.40米，超過千年水位0.2米，12月7日晚決堤，淹沒80平方公里土地和6萬畝耕地，0.95萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失4000萬元。

2007 ~ 2008年封河期凍冰蓋較厚、封河長度長、三湖河口水文斷面水位在開河期間多次創(chuàng)歷史新高3月20日凌晨，內(nèi)蒙古杭錦旗都貴塔拉鎮(zhèn)蘇葵段黃河大堤決口，決口面積106平方公里，受災(zāi)人口10241人，直接經(jīng)濟(jì)損失6.9億元。 

2015年，庫布其牧業(yè)總干渠將陵水引入沙漠20162018年汛期以來，陵水累計分配5218萬立方米。

前蘇聯(lián)在橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中首次提出了河冰對橋墩和橋臺壓力的計算公式，并于1959年發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)確定了內(nèi)河建筑的相關(guān)規(guī)定，從1975年開始使用（SNIP-11-57-75）詳細(xì)闡述了冰荷載的作用原理和計算方法，并對橋墩或橋臺的平面形狀進(jìn)行了分析、大小與水成冰過程中的溫度變化有關(guān)、冰蓋、冰的計算強(qiáng)度等影響因素確定了相應(yīng)的計算系數(shù)，使得基于彈性屈服理論的冰對橋墩或橋臺的沖擊力計算標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化，在世界北方寒冷地區(qū)的許多國家仍然防冰、抗冰設(shè)計使用。

20世紀(jì)90年代，中國徐建峰首次系統(tǒng)整理了黃河內(nèi)蒙古段的凌汛災(zāi)害，并提出加固堤防、整治河道、加強(qiáng)冰情預(yù)報、控制水庫調(diào)度、運用破冰措施、防冰綜合措施，如修建海勃灣水庫。

嚴(yán)增才（2008年）段文剛（2016年）摘要通過對南水北調(diào)中線輸水工程冰期原型觀測，總結(jié)了冰災(zāi)的形成發(fā)展規(guī)律，預(yù)測了冰災(zāi)對輸水工程的影響，并提出了相應(yīng)的防治措施：攔污柵加熱；利用總干渠沿線的火力發(fā)電廠抽取冷水、排放熱水；在交叉路口建筑處增設(shè)出冰門等。

周瑞卿等人以萬家寨引黃工程實測資料為基礎(chǔ)，分析了冰情的形成和形態(tài)演變過程，通過計算冰期河流輸水能力預(yù)測了冰情，提出了冰期輸水對策：盡快形成冰蓋，把握結(jié)冰時機(jī)；結(jié)冰前，用石塊筑成臨時堤壩，提高水位，降低流速，促進(jìn)水面結(jié)冰，避免冰塞；如有必要，采取措施捆綁水并將其返回罐中；鑒于冰情的復(fù)雜性，南黃調(diào)水工程實施后，在冰期輸水運行過程中應(yīng)加強(qiáng)觀測，繼續(xù)掌握冰情，積累冰期輸水經(jīng)驗，為我國冰期輸水提供參考。