应用气温临界指标法在松花江依兰站预报开江日期示例
2012-10-24鞠贵权王宏博
鞠贵权,王宏博
(1. 哈尔滨水文局,哈尔滨150010;2. 佳木斯水文局,黑龙江 佳木斯154000)
1 流域概况
1.1 自然地理特征
依兰站位于黑龙江省依兰县依兰镇,是松花江干流控制站。集水面积491 706 km2。断面至上游通河站河长103 km。断面至河口距离375 km。河道坡降为0.11‰。河槽形状为U 形,流域地势西南高东北低。河流总的走向由西南方向流向东北。上下游河道弯曲,弯曲系数为1.039,在基本水尺断面的右岸上游1 300 m处有牡丹江汇入。下游左右各1 800、1 300 m处各有巴兰河和倭肯河汇入。河流顺直长度约2 800 m,河床稳定,无冲淤变化。
1.2 河道特征
依兰位于松花江干流中段,由哈尔滨市至通河,江道比降较平缓,为0.055‰ ~0.044‰,左岸有最大的支流呼兰河汇入。下行20 km,江道进入长达130 km的低山丘陵地带,两岸是张广才岭和小兴安岭的山前过渡带,河谷较狭,两岸为高平原和丘陵区,左岸有支流少陵河、木兰达河,右岸有蚂蚁河注入。自通河县下行约70 km,进入干流上有名的“三姓”浅滩区,浅滩区长约27 km,江道水面宽1.5 ~2.0 km,坡降0.06‰~0.15‰,中、低水时期水深只有1 m多,枯水时水深降至1 m以下,流速只有1 m/s。航运水路宽500 ~600 m,江道中多岛屿和沙洲,并有暗礁,且有多处岩石突露水面,为松花江上有名的碍航江段。过三姓浅滩,右岸有大支流牡丹江和倭肯河汇人,左岸有汤旺河汇入,本河段水面逐渐展阔,水深也逐渐加大。依兰站基本水尺断面以下10 km德裕镇附近有大浅滩,在冬季水位低时,大浅滩形成连底冻。秋、春季该处经常出现冰凌卡塞,开江期甚至出现冰坝现象。
1.3 水利工程情况
本站干流上游256 km处有松花江大顶子山航电枢纽工程及支流上游137 km处有牡丹江莲花电站一座。
大顶子山航电枢纽工程工程运行影响依兰站中低水时期水位、流量及冰情等水文要素。莲花电站集水面积仅占依兰站以上集水面积的6.1%,但其运行发电泄流对依兰站低枯水水位、流量影响较大,冰期影响显著。
1.4 测站概况
测验河段上下游均较顺直,长约2 800 m。主槽靠近左岸,右岸为堤坝控制。其坝高为102.70 m,左岸也为堤坝,高程为100.00 m,可控制一般大洪水。在洪水期起到控制作用。水位在97.00 m时两岸控制量好。左岸为迎兰乡,右岸为依兰镇。断面上游约1 300 m处有牡丹江汇入,受涨落率影响因素较小。该站水位流量为单一曲线。断面比较稳定。河槽控制条件比较好,河道束狭,坡降较大,水流湍急。起点距380 ~550 m为中泓,流向变化很小。基本水尺断面和流速仪测流断面为同一个断面。最大水面宽为709 m( 1998年实测) ,基本水尺断面与上、下游浮标断面各相距100 m,与上下比降断面为300 m。本站河床主要由卵石和沙组成。
1.5 冰情特征
多年平均开江日期4月12日,最早开江日期3月27日(1952年) ,最晚开江日期4月23日(1956年) 。
多年平均封江日期11月28日,最晚封江日期12月15日(1961年) ,最早封江日期11月12日(1958年) 。
多年平均封冻天数为136 d,其中年最长封冻天数156 d,年最短封冻天数114 d。
自建站以来,依兰江段共计发生冰凌卡塞、冰坝22 次,平均2 ~3 a发生一次。形成冰坝9 次,平均5 ~6 a发生1 次。20 世纪90年代末至今尚无出现冰坝。1960年4月21日,河道束狭的依兰江段形成严重冰坝,依兰站水位在3 d内上涨了3.94 m,4月24日洪峰水位达到97.10 m,该水位为解放后50余年的第一位凌汛最高洪水。4月25日冰坝溃决后,冰块向下游推移。
2 气温临界指标法开江日期预报
2.1 预报方法
水位随气温回升而上涨,水位随时间上涨的速度用抛物线表示为:
式中:H 为随时间上涨的水位; t 为时间; a、b、c 为系数,对上式微分整理得:
式中:c 即为水位上涨的加速度,绘制c 与D 的关系图。其中个别年份过零日期的计算值用实测资料校正。
2.2 方案合格率
气温临界指标法:C 与D 相关图预报方案合格率90%,为甲等方案。
图1 松花江依兰站C(水位上涨加速度)与D(过零日期到开江日期)相关图
表1 松花江 依兰站临界气温指标法成果表
[1]吴艳春,李庭松,梁玉影. 松花江依兰站H ~Q 线合理性分析[J]. 黑龙江水利科技,2003,31(4) :26.