辽宁省河流冰情时空特征及区划分析研究

2021-10-23侯铁铮

水利技术监督 2021年10期

侯铁铮

(辽宁省辽阳水文局，辽宁辽阳 111000)

辽宁地区河流属于典型的季节性河流，进入冬季后，河流开始结冰封冻，气温升高进入春季后，河流开始解冻[1]。对于河流冰情特征的分析有助于区域涉河工程建设以及河流解冻后的汛情研判[2]。河流冰情主要包含结冰期、封冻期以及解冻期三个主要的过程，其影响因素也较多，其中气温与水温是河流冰情影响的主要因素[3]。近些年来，河流冰期特征分析已取得一定研究成果[4-11]，但对辽宁地区河流冰情系统分析的研究还较少，尤其对冰情空间分布特征还未进行相关研究，多个研究成果表明[12-15]，河流冰情时空分布差异性较为明显，不同区域河流结冰、封冻、解冻时期都有明显的区别，需要对其空间分布进行分析，从而为制定相对应的河流冰情预报、涉水水利工程施工建设提供重要的决策依据。

1 站点选择与资料年限

河流冰情资料来自水文年鉴资料，包括典型河流代表站的初冰日期、终冰日期、封冻天数、封冻日期、解冻日期、河流水温以及河心最大冰厚等。在资料相对完整的基础上，在全省选取代表性河流的重点水文站14处，见表1。初冰、封冻天数资料年限为1987—2019年。

表1 辽宁省14个代表站及所在河流情况

2 河流冰情时间特征

2.1 典型河流代表站初冰日期时间特征

选取14处典型代表水文站初冰期数据，对各站点初冰日期演变特征进行分析，结果如图1所示。

从图 1可以看出，初冰日期的年际波动较大，并且从上世纪80年代末至今大部分站点的初冰日期发生在11—12月份，其中韩家杖子初冰日期发生最早，在10月下旬至11月上旬；辽阳、三岔河最晚，在11月中旬至12月中旬。从上世纪80年代末至2013年的总体趋势上可以看出，各水文代表站的初冰日期大部分呈上升趋势，即推迟趋势(抚顺、朝阳站呈下降趋势)，其中缸窑口、业主沟和凌海水文站的推迟程度最明显。

图1 代表站历年初冰日期演变图

续图1 代表站历年初冰日期演变图

2.2 典型河流代表站封冻时间特征

结合选取的14处典型代表水文站封冻天数数据，对各站点封冻天数演变特征进行分析，结果如图2所示。

图2 代表站历年封冻天数演变图

续图2 代表站历年封冻天数演变图

从图2可以看出，封冻天数的年际波动较大，并且从上世纪80年代末至今大部分站点的封冻天数在80～120天之间，其中业主沟封冻天数最长，在120～140天之间；茧场最短，在60～100天之间。从上世纪80年代末至2013年的总体趋势上可以看出，各水文代表站的封冻天数大部分呈上升趋势，即延长趋势(业主沟、缸窑口、登沙河和朝阳站呈下降趋势)，其中抚顺、凌海和韩家杖子水文站的延长程度最大。

3 河流冰情空间特征

3.1 典型河流代表站初冰日期空间特征

结合14个站点初冰日期数据，对典型河流代表站不同年代的初冰日期的空间分布特征进行分析，结果如图3所示。

图3为多年(1987—2019年)平均的初冰日期分布图。由图可以看出，初冰日期从朝阳、阜新至抚顺一带发生最早，在11月1—12日之间；最晚发生在盘锦至辽阳地区，大致在11月23—27日之间。其余地区初冰日期发生在11月13—22日之间。

图3 典型河流代表站不同年代的初冰日期的空间分布特征

3.2 典型河流代表站封冻天数空间特征

结合14个站点封冻天数数据，对典型河流代表站不同年代的封冻天数的空间分布特征进行分析，结果如图4所示。

图4 典型河流代表站不同年代的封冻天数的空间分布特征

由图可以看出，封冻天数在阜新、沈阳、铁岭、抚顺、本溪和丹东地区最长，为108天以上；封冻天数最短在朝阳、葫芦岛和大连地区，为96天以下。辽宁省河流封冻日期呈中部和西部少部分地区较晚，在12月6日以后，朝阳地区在12月1日以后；而大连南部、阜新沈阳北部以及本溪丹东东部地区封冻日期最早，在11月26日之前。

4 河流冰情区划分析

4.1 河流结冰期区划

将辽宁省典型河道初冰日期所处的时间以旬(每个月分别有上旬、中旬和下旬)为单位，将初冰、终冰日期绘制到同一张图中，从而进行区域划分，结果如图5所示。

图5 河道初冰、终冰日期区域划分

由图可以看出，初冰日期从朝阳、阜新至抚顺一带发生最早，在11月上中旬，最晚发生在盘锦至辽阳地区，大致在11月下旬。终冰日期在阜新、铁岭、抚顺、本溪和丹东地区发生最晚，在4月上旬，最早发生在葫芦岛、盘锦至辽阳地区，大致在3月中下旬。

4.2 河流封冻天数区划

辽宁省从上世纪80年代末至2019年，大部分站点的封冻天数大约在90～120天之间，并且其总体趋势表现出延长趋势。将河道封冻天数每10天划分为一个等级，则辽宁省河流封冻天数区划结果如图6所示。

图6 河道封冻天数区域划分

由图可以看出，在阜新、沈阳、铁岭、抚顺、本溪和丹东地区最长，封冻天数最短在朝阳、葫芦岛和大连地区。从上世纪80年代末至今大部分站点的封冻日期平均发生在11—12月份，并且绝大部分代表站的封冻日期呈推迟趋势。从上世纪80年代末至今大部分站点的解冻日期发生在2—3月份，并且各水文代表站的解冻日期大部分呈推迟趋势。