辽宁东部水文站冰期最佳测流时机的试验分析

张忠国

（辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000）

辽宁东部水文站冰期最佳测流时机的试验分析

张忠国

（辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000）

辽宁东部山区河流冬季结冰期较长，瞬时流量受冰情影响变化明显。长期以来，各水文测站冰期流量测验频次基本采取平均每旬两次，测流时间则随意选择，用改正系数法或连实测流量过程线法推求日平均流量难以得到理想成果。本文以辽宁省水文局在辽东地区冰期流量测验试验成果，分析总结在不同水文站，不同冰情条件下如何选取最佳测流时机，合理布置测流频次和时间，以提高本站冰期日平均流量的推求精度，为提高水文资料质量提供保证。［关键词］水文站；冰情；日平均流量；测流时机；辽宁东部

1 结冰期河流流量变化特征

1.1 冰情特点

辽宁东部地区全年结冰期一般在120 d左右。该地区所有水文站冬季均受冰情影响，将年末、年初的秋冰与春冰相连，冰情变化规律基本相同，大致可分为结冰期、稳定封冻期和流冰期。其中稳定封冻期时间最长，一般可达100 d左右，而流冰期一般发生在稳定封冻期前后两段，时间持续相对较短。

由于冬季气温突变现象较少，冰塞、冰坝及“武开河”等特殊冰情比较少见，一般天气变暖时，常出现岸边融冰、冰上流水等现象。

1.2 冰情对断面流量的影响

随着冰情的产生与变化，河流流量随之发生改变，与畅流期比较在相同水位下流量变小。而冰情不同，对断面流量的影响程度不同，冬季结冰期冰情从岸冰、流冰（花）到封冻，冰情对断面流量的影响越来越大，而春季解冻期冰情从封冻、岸边融冰到流冰，冰情对断面流量的影响越来越小。如果以相同水位下冰期流量Q冰与畅流期流量Q畅的比值反映冰情对流量的影响，Q冰/Q畅=1则说明河道断面流量不受冰情影响；Q冰/Q畅值越小说明河道冰情对河道断面流量的影响越大；当河道发生“连底冻”现象，此期间Q冰/Q畅=0，河道断面流量相应为零。

这一时期天气寒冷，流量测验条件困难，大多水文站测流频次低，测流时间也大多选在中午天气变暖时。这种情况下，测得资料无论用改正系数法还是连实测流量过程线法推求日平均流量，都很难代表实际变化情况。

2 冰期试验数据

针对上述情况，辽宁省水文局在辽宁东部部分水文站进行了冰期流量测验最佳时机试验分析，寻求各站在冰期主要冰情时段的最佳测流时间，使之尽可能代表当日平均流量值。

2.1 稳定封冻期

本文选用资料：某河砬子沟水文站某年实测流量资料，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为试验资料，见表1。

2.2 流冰期

本文选用资料：某河太平哨水文站某年实测流量资料，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为试验资料，见表2。

3 最佳测流时机的分析

根据砬子沟站稳定封冻期试验资料，用面积包围法可较精确计算出该站当年上半年稳定封冻期2月8日、9日、10日日平均流量分别为：Q砬8=2.58 m3/s，Q砬9=3.50 m3/s，Q砬10=4.27 m3/s； 当年下半年稳定封冻期12月3日、4日、5日日平均流量分别为：Q砬3=11.7 m3/s，Q砬4=11.0 m3/s，Q砬5= 9.94 m3/s。

表1 砬子沟站某年实测流量成果

以上日值可认为是实际发生值（标准值），通过对比分析，不难发现该站年初、年末的稳定封冻期14时（除两次11至14时之间）所测流量均与日平均流量最为接近，规律性很强，所以可认为该站稳定封冻期最佳测流时间为每日14时，此时测得的流量可以代表该日的平均流量值。

根据太平哨站流冰期试验资料，用面积包围法可较精确计算出该站本年上半年流冰期4月5日、6日、7日日平均流量分别为：Q太5=15.9 m3/s，Q太6=13.7 m3/s，Q太7=17.4 m3/s；当年下半年流冰期11月29日、30日、12月1日日平均流量分别为：Q太29=14.3 m3/s，Q太30=14.3 m3/s，Q太1=14.3 m3/s。

同理，该站年初、年末的流冰期11时（除一次11至14时之间，一次8至11时之间）所测流量均与日平均流量最为接近，可认为该站流冰期最佳测流时间为每日11时，此时测得的流量可以代表该日的平均流量值。

4 偏差计算

在文中选取的两个测站的资料中，各站冰期测流频次均为平均每旬两次，在测流时间上，砬子沟站习惯于上午11时左右测流，太平哨站习惯于下午15时前后测流。如果按该站原测流频次和时间，用连实测流量过程线法计算日平均流量，计算偏差见表3。

表2 太平哨站某年实测流量成果

表3 传统测法与试验分析资料计算日平均流量偏差计算表

5 结 论

由表1、表2实测成果可见，冰期所测流量与水位关系极为不密切，推流方法比较复杂；由表3计算结果可见，按原测流频次，用连实测流量过程法推求的日平均流量成果与实际情况（标准值）相差很大。所以该地区若用传统的测验整编方法推求冰期逐日平均流量值，无法得到理想成果。要有效解决这一问题，应积极开展不同河流、不同测站、不同冰情条件下的试验分析，寻求该站结冰期合理的测流频次和最佳测流时机，灵活掌握不同冰情条件下的流量整编方法，以保证逐日平均流量的推求精度，同时也可达到精简测次的目的。

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2015-09-10