抚顺地区冰期流量测验整编方法简析

陈 俊

(辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113015)

抚顺地区冰期流量测验整编方法简析

陈 俊

(辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113015)

抚顺地区冬季冰期时间较长，河道流量受冰期影响较大，地区内水文站所处地理位置不同，受冰情影响程度各不相同，目前采用测验整编方法存在不合理现象，因此需要对各站进行详细分析研究，找出能够满足测验精度的简便方法。文章通过对抚顺地区各水文站冰期流量测验整编现状的分析研究，在典型时段进行加密观测，找出影响冰期流量测验整编精度的因素，有针对性的选择相应的流量测验整编方法，以达到既保证流量推算的极度，又能减轻水文站职工劳动强度的目的。

冰期；流量测验整编；改正系数法；连实测流量过程线法

0 前 言

抚顺市地处辽宁省东部，地处中温带，属大陆性季风气候，一年四季受季风支配，冬季以偏北风为主，受西伯利亚寒潮影响，降雪少，寒冷漫长，河流冰期较长，一般120-150d，占全年天数1/3左右。受冰期的影响，河道流量会发生不规则性变化，为保证推流精度，必然要求增加流量测次。同时由于河道结冰，大部分水文站需要进行凿冰眼或者破冰测流，大大增加了流量测验的难度。因此，分析探索出既能保证冰期流量测验精度，又能减轻水文站职工工作量的流量测验办法是必要和有意义的。

1 抚顺地区冰期现状

根据冰情变化的规律，大致可以将冰期分为结冰期、稳定封冻期和流冰期，其中稳定封冻期持续时间相对较长。受地理位置和人文环境影响，抚顺地区各水文站的稳定封冻时间相差较大。其中苍石水文站(原北口前水文站)、占贝水文站位于山区，寒冷气候持续时间较长，稳定封冻期时间较长，一般在90d左右；抚顺水文站属于城市站，气温相比山区普遍偏高，同时受上游大型水库大伙房水库调度和区间水利工程影响，稳定封冻期时间变幅较大，一般在30-90d；东洲、南章党水文站受污水排放或地质条件影响，稳定封冻期时间相对较短，偶有全冰期无稳定封冻现象，一般在30-60d。抚顺地区属长白山支脉，山溪性河流较多，流冰期持续时间较短，一般在4h-2d。因此，针对各水文站不同的特性，需要有针对性的选择最适合本站的流量测验和整编方法。

2 抚顺地区冰期流量测验整编方法简介

2.1 测验方法

抚顺地区各水文站冰期流量测验方法主要采用流速仪法，通过凿冰眼、破冰的方式进行测验，或者在水文站基本断面上下游一定距离内选取畅流河段进行测验工作。在流量测验过程中需要注意以下3点：①通过凿冰眼测流时要求选取冰眼位置合理，根据断面地势变化和流苏分布情况，使测速垂线能够控制断面部分流量变化情况；②测流时机要掌握准确，满足流量推算的要求，在条件允许的情况下可以简化相关测次；③要注意特殊冰情的出现，如冰上流水、层冰层水、冰坝和冰塞等冰情，需要及时增加测次，确保流量原始数据的完整性和准确性。

2.2 整编方法

2.2.1 结冰期

随着结冰期的到来，河道断面有效过水断面随气温变化而变化，流量日变化略滞后于气温日变化一段时间，流量值随水位而变化，总体趋势在畅流期关系线左侧(见图1)。对于抚顺地区结冰期的流量测验资料一般采用改正系数法、日平均值法、代表性测流时段法等办法进行日平均流量的整编工作(见图2)。

图1 冰期与畅流期水位流量关系

图2 苍石水文站冰期时段混合过程线图

比较常用的推流办法为改正系数法，即用畅流期曲线作为标准曲线，将同水位下的冰期与畅流期流量根据公式K=Q冰/Q畅计算出改正系数，然后绘制改正系数过程线即可得出冰期对应水位的冰期流量；在抚顺地区部分水文站也有采用日平均值法进行流量推算工作，即根据气温变化，每日多时段进行流量测验，将所有测得流量值取平均值作为当日日平均流量；代表性测流时段法我们可以看成日平均值法的简化版本，即通过试验比对，计算流量比率Q实/Q平均值等于或基本接近1的时间作为日最佳测流时间，以该时间对应实测流量当作日平均流量。

2.2.2 稳定封冻期

当河道冰情进入稳定封冻期后，断面流量受各种因素的影响变得越来越小，在没有降水、上下游水利工程蓄放水等因素影响时，基本不会发生流量日变化现象。在稳定封冻期期间，由于河道流量变化幅度较小，可以适当减少流量测次，可以选择固定时间段结合天气和上下游水利工程运行状态进行流量测验，通过连实测流量法或连时序法进行流量推算的整编工作。抚顺、占贝水文站在稳定封冻期还需要主要由于上游水库、电站放水导致的河道冰情急剧变化，及时对河道水情进行观测测量[1]。

2.2.3 流冰期

抚顺地区流冰期较短，持续时间最短几个小时，最长2d左右，该期间的流量过程和水位变化过程有一定的关系，可以采用连实测流量过程线法、关系线法或者改正系数法进行流量推算的整编工作。

3 流量测验整编方法的选用

冰期流量测验及整编方法较多，但各水文站所处地理位置、河流特性以及人文环境都有较大的差异，因此不能千篇一律的选择同样的模式进行测验整编工作。在本次分析研究中，选取2015年抚顺地区五处水文站冰期相关资料，并选取典型时段进行加密测次测验数据进行分析研究，通过面积包围法计算实际平均流量，最终通过各方法计算值得相互比较选出最适合本站的测验整编方法，既满足流量推算的精度，又能节省劳动力，最大限度的降低冬季测流的困难度。分析结果见表1。

表1 结冰期各水文站推算流量对照表 m3/s

从表1中可以看出： ①苍石、抚顺水文站应用改正系数法推算结冰期流量值得时产生误差值较大，主要因为苍石、抚顺水文站断面上下游受水利工程影响，水位经常受其蓄放水影响产生突变，部分时段水位为假水位，从而导致推算流量和实际流量差异较大。在使用日平均值法和代表性时段法推算流量时，产生误差均较小，综合考虑成果精度和工作量等因素，可以确定两水文站结冰期最佳测验整编方法为日平均值法。②占贝水文站在使用日平均值法和代表性时段法进行流量推算时产生的误差较大，分析原因为该站上游电站放水，导致该站断面流量产生突变，这两种办法不能实时反应流量变化过程，为减少因此产生的误差，必然要求增加流量测次，大大增加了水文站职工的工作量，因此该站结冰期最佳测验整编方法为改正系数法。③东洲、南章党水文站在应用三种测验整编方法推流时产生的误差均较小。其中东洲水文站在使用代表性时段法推算流量时误差值相对较大，分析研究后发现原因为代表性时段选择错误，改正后误差值符合整编规范要求，因此确定两水文站结冰期最佳测验方法为代表性时段法。

表2 稳定封冻期各水文站推算流量对照表 m3/s

从表2中可以看出：除占贝水文站在应用日平均值法和代表性时段法推算流量时误差较大以外，其余各测站在稳定封冻期应用多种方法进行流量推算时产生误差均较小。主要原因为进入稳定封冻期后，河流的流量基本不会发生大幅变化，各种因素的影响很小，因此大大减少了流量推算的难度。分析研究占贝站出现较大误差状况原因和结冰期误差产生原因基本一致。综合分析各种影响因素后，稳定封冻期各水文最佳测验整编方法为连实测流量过程线法。

表3 流冰期各水文站推算流量对照表 m3/s

从表3中可以看出：苍石、占贝、东洲水文站在流冰期使用多种测验整编方法推流时产生误差均较小；南章党水文站因为河道断面发生变化，应用上年关系线进行改正系数法推流必然导致误差增大；抚顺水文站由于流冰冰情出现时，受区间水利工程影响水位流量关系紊乱，导致改正系数法和关系线法误差较大。由于流冰期出现时间短暂，情况复杂，因此在流冰期进行流量测验时要结合多种测验整编方法进行流量推算。

5 结 语

目前抚顺地区的实际工作中，大部分测站冰期测验采用连实测流量法或连时序法整编，该方法主要特点为简便易懂、约束条件宽松和推流过程简单，但该方法要求测量测次足够，工作成本相对较大；改正系数法要求流量测次相对较少，以能控制水位变化为前提，在没有水位异常变化的情况下，可以满足流量推求的精度要求，同时大大减轻了工作人员的劳动强度。同时，还需要注意冰坝、冰塞以及水位突变等情况，及时增加水位、流量测次，保证水文资料的准确性。

各种测验整编方法各有优劣，在测验整编过程中不能照本宣科式的选择，也不能千篇一律的采用同一种办法，而是要根据本站实际情况，分时段采用相应的测验整编方法，才能达到既保证测验整编的精度，又能节省劳动力的目的。

[1]刘智力,任海青.鸭绿江感潮段潮流型态分析[J].东北水利水电，2002(03):24-26.

Study on Test Reorganization Method of Flow of Funshun Area in Ice Age

CHEN Jun

(Liaoning Provincial Funshun Hydrological Bureau, Fushun 113015, China)

The ice age in the winter is long in Funshun area, flow quantity of the river course is affected greatly by ice age, the hydrological stations in the area are located in different positions, and the degree affected by ice regime is also different. At present, there are unreasonable practices in testing reorganization method, and detailed analysis needs to be done for finding the simple method according with the test accuracy. This paper researches the current situation of test reorganization for flow quantity of each hydrological station in the Fushun area during the ice age, carrying out the encryption observation in the typical period of time to look for the factors affecting the test reorganization accuracy of flow quantity in the ice age and selecting in target the corresponding flow test reorganization method, so as to achieve both the extreme flow projections, and to reduce the labor intensity of the hydrologic station

ice age; flow test reorganization; modified coefficient method; measured flow process line method

1007-7596(2016)11-0010-03

2016-11-12

陈俊(1981-)，男，江苏泰县人，工程师，研究方向为水文与水资源管理与水资源评价等。

P332.4

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