结冰期改正系数分析

2012-09-19李亚龙孙晓俊吴晓蓓

东北水利水电 2012年5期

关键词：定线过程线气温

李亚龙，孙晓俊，吴晓蓓

（1.黑龙江省黑河水文局，黑龙江黑河 164300；2.松辽委黑龙江水文水资源勘测局，黑龙江黑河 164300）

水文资料整编规范规定：“对于结冰期无冰塞、冰坝壅水现象的测站，可采用改正系数法定线推流。”

改正系数法是推算冰期流量最常用的方法。由于春季流冰初、秋季流冰末及封冻初、封冻末测流困难，危险，测次很少，给定线带来一定难度，往往因为定线不准确，推算的流量误差很大。

选用逊毕拉河上的几处水文站冰期实测流量资料，参照水位、气温、冰情等因素的变化趋势进行综合分析，基本上反映了改正系数的变化规律、范围，绘制了改正系数标准过程线，供定线及合检参考。

1 改正系数标准过程线的绘制

以实测冰期流量（Qo），除以同水位在畅游期标准曲线上查得的流量（Qc），计算改正系数（K）：

因为 Qo＜Qc，所以 K＜1。

改正系数标准过程线的绘制方法：

1）以改正系数为纵坐标，时间（月、日）为横坐标，把各年实测的改正系数用不同的符号点绘，定出各年的改正系数过程线。然后按冰情现象出现的时间左右移动进行分析综合，定出改正系数标准过程线（见图1）。

图1 改正系数标准过程线

2）以改正系数为纵坐标，以封冻天数、流冰前天数为横坐标，把各年的实测改正系数用不同的符号点绘，点子比较集中、规整，经过综合分析定出改正系数标准过程线。用图1综合前的点子分布范围，编制春秋流冰过渡段改正系数变化表。即表 1、表2。

2 改正系数分析

根据冰情的变化及对改正系数的影响，冰期可分为秋季流冰期、封冻初期、稳定封冻期、封冻末期及春季流冰期。由于测站集水面积大小不同，纬度高低不同，河流补给不同，以及有无大的水利电力工程等，改正系数有明显差异，其中封冻期改正系数变化幅度大。

分析成果所用的资料，为北纬 48°～50°，集水面积为5000～15000 km2，流域内无水电工程。

表1 春季流冰过渡段改正系数变化表

表2 秋季流冰过渡段改正系数变化表

1）秋季流冰期。秋季出现岸冰、流冰初期，水面比降、河床糙率等水文要素与畅游期同水位近似，过水断面无明显减小，改正系数在0.90～1.00间变化，与气温变化趋势近似（见图1）。随着岸冰增宽增厚，过水断面明显缩小，糙率增大，流速减小，到封冻前改正系数逐渐减小，由0.90减小到0.60。

2）封冻初期。封冻初期冰盖由冰块、冰花聚集冻结而成，冰底极不平整，糙率增大（冰底与河床的混合糙率），过水断面明显缩小，封冻当天改正系数可减至0.20左右。随着累积负气温的增加，封冻天数的增加，冰层增厚，水流不断冲击，冰底逐渐趋向平滑，流速稍有增大，改正系数增大。封冻后20 d左右，改正系数有一个明显增大过程。可增至0.30～0.40，然后进入稳定封冻期。

3）稳定封冻期。稳定封冻期，在无冰塞的情况下，改正系数缓慢减小，直至春季气温明显稳定回升，冰层开始融化，改正系数变化与累积负气温的增加，水浸冰厚的增加变化趋势相应。此段在无水电站发电放水影响，改正系数减至0.10左右。在同一纬度、同一时间，集水面积大的测站改正系数明显偏大；集水面积相近，同一时间，纬度低的测站改正系数也明显偏大。

4）封冻末期。随着天气回暖，冰上积雪开始融化，冰层也开始缓慢融化变薄，水位缓慢上涨，改正系数开始明显增大，直至冰滑动，可增至0.40～0.50。此段改正系数变化与水位、气温、冰情变化趋势一致。

5）春季流冰期。流冰初，冰块密集，相互拥挤，水流不畅，水位时涨时落，流速偏小，改正系数在0.60～0.80间变化。随着流冰畅通，比降变化日趋正常，改正系数增大到0.90左右。流冰末期，断面下游河道无底冰、无冰堆阻水，各水文要素与畅游期近似，改正系数在0.95～1.00间变化，与水位、冰情变化相应。