遼寧東部水文站冰期最佳測流時機的試驗分析

張忠國

（遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000）

遼寧東部水文站冰期最佳測流時機的試驗分析

張忠國

（遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000）

遼寧東部山區(qū)河流冬季結(jié)冰期較長，瞬時流量受冰情影響變化明顯。長期以來，各水文測站冰期流量測驗頻次基本采取平均每旬兩次，測流時間則隨意選擇，用改正系數(shù)法或連實測流量過程線法推求日平均流量難以得到理想成果。本文以遼寧省水文局在遼東地區(qū)冰期流量測驗試驗成果，分析總結(jié)在不同水文站，不同冰情條件下如何選取最佳測流時機，合理布置測流頻次和時間，以提高本站冰期日平均流量的推求精度，為提高水文資料質(zhì)量提供保證。［關(guān)鍵詞］水文站；冰情；日平均流量；測流時機；遼寧東部

1 結(jié)冰期河流流量變化特征

1.1 冰情特點

遼寧東部地區(qū)全年結(jié)冰期一般在120 d左右。該地區(qū)所有水文站冬季均受冰情影響，將年末、年初的秋冰與春冰相連，冰情變化規(guī)律基本相同，大致可分為結(jié)冰期、穩(wěn)定封凍期和流冰期。其中穩(wěn)定封凍期時間最長，一般可達100 d左右，而流冰期一般發(fā)生在穩(wěn)定封凍期前后兩段，時間持續(xù)相對較短。

由于冬季氣溫突變現(xiàn)象較少，冰塞、冰壩及“武開河”等特殊冰情比較少見，一般天氣變暖時，常出現(xiàn)岸邊融冰、冰上流水等現(xiàn)象。

1.2 冰情對斷面流量的影響

隨著冰情的產(chǎn)生與變化，河流流量隨之發(fā)生改變，與暢流期比較在相同水位下流量變小。而冰情不同，對斷面流量的影響程度不同，冬季結(jié)冰期冰情從岸冰、流冰（花）到封凍，冰情對斷面流量的影響越來越大，而春季解凍期冰情從封凍、岸邊融冰到流冰，冰情對斷面流量的影響越來越小。如果以相同水位下冰期流量Q冰與暢流期流量Q暢的比值反映冰情對流量的影響，Q冰/Q暢=1則說明河道斷面流量不受冰情影響；Q冰/Q暢值越小說明河道冰情對河道斷面流量的影響越大；當河道發(fā)生“連底凍”現(xiàn)象，此期間Q冰/Q暢=0，河道斷面流量相應為零。

這一時期天氣寒冷，流量測驗條件困難，大多水文站測流頻次低，測流時間也大多選在中午天氣變暖時。這種情況下，測得資料無論用改正系數(shù)法還是連實測流量過程線法推求日平均流量，都很難代表實際變化情況。

2 冰期試驗數(shù)據(jù)

針對上述情況，遼寧省水文局在遼寧東部部分水文站進行了冰期流量測驗最佳時機試驗分析，尋求各站在冰期主要冰情時段的最佳測流時間，使之盡可能代表當日平均流量值。

2.1 穩(wěn)定封凍期

本文選用資料：某河砬子溝水文站某年實測流量資料，其中2月8日0:00至11日0:00和12月3日0:00至6日0:00為試驗資料，見表1。

2.2 流冰期

本文選用資料：某河太平哨水文站某年實測流量資料，其中4月4日0:00至7日24:00和11月29日0:00至12月1日24:00為試驗資料，見表2。

3 最佳測流時機的分析

根據(jù)砬子溝站穩(wěn)定封凍期試驗資料，用面積包圍法可較精確計算出該站當年上半年穩(wěn)定封凍期2月8日、9日、10日日平均流量分別為：Q砬8=2.58 m3/s，Q砬9=3.50 m3/s，Q砬10=4.27 m3/s； 當年下半年穩(wěn)定封凍期12月3日、4日、5日日平均流量分別為：Q砬3=11.7 m3/s，Q砬4=11.0 m3/s，Q砬5= 9.94 m3/s。

表1 砬子溝站某年實測流量成果

以上日值可認為是實際發(fā)生值（標準值），通過對比分析，不難發(fā)現(xiàn)該站年初、年末的穩(wěn)定封凍期14時（除兩次11至14時之間）所測流量均與日平均流量最為接近，規(guī)律性很強，所以可認為該站穩(wěn)定封凍期最佳測流時間為每日14時，此時測得的流量可以代表該日的平均流量值。

根據(jù)太平哨站流冰期試驗資料，用面積包圍法可較精確計算出該站本年上半年流冰期4月5日、6日、7日日平均流量分別為：Q太5=15.9 m3/s，Q太6=13.7 m3/s，Q太7=17.4 m3/s；當年下半年流冰期11月29日、30日、12月1日日平均流量分別為：Q太29=14.3 m3/s，Q太30=14.3 m3/s，Q太1=14.3 m3/s。

同理，該站年初、年末的流冰期11時（除一次11至14時之間，一次8至11時之間）所測流量均與日平均流量最為接近，可認為該站流冰期最佳測流時間為每日11時，此時測得的流量可以代表該日的平均流量值。

4 偏差計算

在文中選取的兩個測站的資料中，各站冰期測流頻次均為平均每旬兩次，在測流時間上，砬子溝站習慣于上午11時左右測流，太平哨站習慣于下午15時前后測流。如果按該站原測流頻次和時間，用連實測流量過程線法計算日平均流量，計算偏差見表3。

表2 太平哨站某年實測流量成果

表3 傳統(tǒng)測法與試驗分析資料計算日平均流量偏差計算表

5 結(jié) 論

由表1、表2實測成果可見，冰期所測流量與水位關(guān)系極為不密切，推流方法比較復雜；由表3計算結(jié)果可見，按原測流頻次，用連實測流量過程法推求的日平均流量成果與實際情況（標準值）相差很大。所以該地區(qū)若用傳統(tǒng)的測驗整編方法推求冰期逐日平均流量值，無法得到理想成果。要有效解決這一問題，應積極開展不同河流、不同測站、不同冰情條件下的試驗分析，尋求該站結(jié)冰期合理的測流頻次和最佳測流時機，靈活掌握不同冰情條件下的流量整編方法，以保證逐日平均流量的推求精度，同時也可達到精簡測次的目的。

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2015-09-10