撫順地區冰期流量測驗整編方法簡析

陳 俊

(遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113015)

撫順地區冰期流量測驗整編方法簡析

陳 俊

(遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113015)

撫順地區冬季冰期時間較長，河道流量受冰期影響較大，地區內水文站所處地理位置不同，受冰情影響程度各不相同，目前采用測驗整編方法存在不合理現象，因此需要對各站進行詳細分析研究，找出能夠滿足測驗精度的簡便方法。文章通過對撫順地區各水文站冰期流量測驗整編現狀的分析研究，在典型時段進行加密觀測，找出影響冰期流量測驗整編精度的因素，有針對性的選擇相應的流量測驗整編方法，以達到既保證流量推算的極度，又能減輕水文站職工勞動強度的目的。

冰期；流量測驗整編；改正系數法；連實測流量過程線法

0 前 言

撫順市地處遼寧省東部，地處中溫帶，屬大陸性季風氣候，一年四季受季風支配，冬季以偏北風為主，受西伯利亞寒潮影響，降雪少，寒冷漫長，河流冰期較長，一般120-150d，占全年天數1/3左右。受冰期的影響，河道流量會發生不規則性變化，為保證推流精度，必然要求增加流量測次。同時由于河道結冰，大部分水文站需要進行鑿冰眼或者破冰測流，大大增加了流量測驗的難度。因此，分析探索出既能保證冰期流量測驗精度，又能減輕水文站職工工作量的流量測驗辦法是必要和有意義的。

1 撫順地區冰期現狀

根據冰情變化的規律，大致可以將冰期分為結冰期、穩定封凍期和流冰期，其中穩定封凍期持續時間相對較長。受地理位置和人文環境影響，撫順地區各水文站的穩定封凍時間相差較大。其中蒼石水文站(原北口前水文站)、占貝水文站位于山區，寒冷氣候持續時間較長，穩定封凍期時間較長，一般在90d左右；撫順水文站屬于城市站，氣溫相比山區普遍偏高，同時受上游大型水庫大伙房水庫調度和區間水利工程影響，穩定封凍期時間變幅較大，一般在30-90d；東洲、南章黨水文站受污水排放或地質條件影響，穩定封凍期時間相對較短，偶有全冰期無穩定封凍現象，一般在30-60d。撫順地區屬長白山支脈，山溪性河流較多，流冰期持續時間較短，一般在4h-2d。因此，針對各水文站不同的特性，需要有針對性的選擇最適合本站的流量測驗和整編方法。

2 撫順地區冰期流量測驗整編方法簡介

2.1 測驗方法

撫順地區各水文站冰期流量測驗方法主要采用流速儀法，通過鑿冰眼、破冰的方式進行測驗，或者在水文站基本斷面上下游一定距離內選取暢流河段進行測驗工作。在流量測驗過程中需要注意以下3點：①通過鑿冰眼測流時要求選取冰眼位置合理，根據斷面地勢變化和流蘇分布情況，使測速垂線能夠控制斷面部分流量變化情況；②測流時機要掌握準確，滿足流量推算的要求，在條件允許的情況下可以簡化相關測次；③要注意特殊冰情的出現，如冰上流水、層冰層水、冰壩和冰塞等冰情，需要及時增加測次，確保流量原始數據的完整性和準確性。

2.2 整編方法

2.2.1 結冰期

隨著結冰期的到來，河道斷面有效過水斷面隨氣溫變化而變化，流量日變化略滯后于氣溫日變化一段時間，流量值隨水位而變化，總體趨勢在暢流期關系線左側(見圖1)。對于撫順地區結冰期的流量測驗資料一般采用改正系數法、日平均值法、代表性測流時段法等辦法進行日平均流量的整編工作(見圖2)。

圖1 冰期與暢流期水位流量關系

圖2 蒼石水文站冰期時段混合過程線圖

比較常用的推流辦法為改正系數法，即用暢流期曲線作為標準曲線，將同水位下的冰期與暢流期流量根據公式K=Q冰/Q暢計算出改正系數，然后繪制改正系數過程線即可得出冰期對應水位的冰期流量；在撫順地區部分水文站也有采用日平均值法進行流量推算工作，即根據氣溫變化，每日多時段進行流量測驗，將所有測得流量值取平均值作為當日日平均流量；代表性測流時段法我們可以看成日平均值法的簡化版本，即通過試驗比對，計算流量比率Q實/Q平均值等于或基本接近1的時間作為日最佳測流時間，以該時間對應實測流量當作日平均流量。

2.2.2 穩定封凍期

當河道冰情進入穩定封凍期后，斷面流量受各種因素的影響變得越來越小，在沒有降水、上下游水利工程蓄放水等因素影響時，基本不會發生流量日變化現象。在穩定封凍期期間，由于河道流量變化幅度較小，可以適當減少流量測次，可以選擇固定時間段結合天氣和上下游水利工程運行狀態進行流量測驗，通過連實測流量法或連時序法進行流量推算的整編工作。撫順、占貝水文站在穩定封凍期還需要主要由于上游水庫、電站放水導致的河道冰情急劇變化，及時對河道水情進行觀測測量[1]。

2.2.3 流冰期

撫順地區流冰期較短，持續時間最短幾個小時，最長2d左右，該期間的流量過程和水位變化過程有一定的關系，可以采用連實測流量過程線法、關系線法或者改正系數法進行流量推算的整編工作。

3 流量測驗整編方法的選用

冰期流量測驗及整編方法較多，但各水文站所處地理位置、河流特性以及人文環境都有較大的差異，因此不能千篇一律的選擇同樣的模式進行測驗整編工作。在本次分析研究中，選取2015年撫順地區五處水文站冰期相關資料，并選取典型時段進行加密測次測驗數據進行分析研究，通過面積包圍法計算實際平均流量，最終通過各方法計算值得相互比較選出最適合本站的測驗整編方法，既滿足流量推算的精度，又能節省勞動力，最大限度的降低冬季測流的困難度。分析結果見表1。

表1 結冰期各水文站推算流量對照表 m3/s

從表1中可以看出： ①蒼石、撫順水文站應用改正系數法推算結冰期流量值得時產生誤差值較大，主要因為蒼石、撫順水文站斷面上下游受水利工程影響，水位經常受其蓄放水影響產生突變，部分時段水位為假水位，從而導致推算流量和實際流量差異較大。在使用日平均值法和代表性時段法推算流量時，產生誤差均較小，綜合考慮成果精度和工作量等因素，可以確定兩水文站結冰期最佳測驗整編方法為日平均值法。②占貝水文站在使用日平均值法和代表性時段法進行流量推算時產生的誤差較大，分析原因為該站上游電站放水，導致該站斷面流量產生突變，這兩種辦法不能實時反應流量變化過程，為減少因此產生的誤差，必然要求增加流量測次，大大增加了水文站職工的工作量，因此該站結冰期最佳測驗整編方法為改正系數法。③東洲、南章黨水文站在應用三種測驗整編方法推流時產生的誤差均較小。其中東洲水文站在使用代表性時段法推算流量時誤差值相對較大，分析研究后發現原因為代表性時段選擇錯誤，改正后誤差值符合整編規范要求，因此確定兩水文站結冰期最佳測驗方法為代表性時段法。

表2 穩定封凍期各水文站推算流量對照表 m3/s

從表2中可以看出：除占貝水文站在應用日平均值法和代表性時段法推算流量時誤差較大以外，其余各測站在穩定封凍期應用多種方法進行流量推算時產生誤差均較小。主要原因為進入穩定封凍期后，河流的流量基本不會發生大幅變化，各種因素的影響很小，因此大大減少了流量推算的難度。分析研究占貝站出現較大誤差狀況原因和結冰期誤差產生原因基本一致。綜合分析各種影響因素后，穩定封凍期各水文最佳測驗整編方法為連實測流量過程線法。

表3 流冰期各水文站推算流量對照表 m3/s

從表3中可以看出：蒼石、占貝、東洲水文站在流冰期使用多種測驗整編方法推流時產生誤差均較小；南章黨水文站因為河道斷面發生變化，應用上年關系線進行改正系數法推流必然導致誤差增大；撫順水文站由于流冰冰情出現時，受區間水利工程影響水位流量關系紊亂，導致改正系數法和關系線法誤差較大。由于流冰期出現時間短暫，情況復雜，因此在流冰期進行流量測驗時要結合多種測驗整編方法進行流量推算。

5 結 語

目前撫順地區的實際工作中，大部分測站冰期測驗采用連實測流量法或連時序法整編，該方法主要特點為簡便易懂、約束條件寬松和推流過程簡單，但該方法要求測量測次足夠，工作成本相對較大；改正系數法要求流量測次相對較少，以能控制水位變化為前提，在沒有水位異常變化的情況下，可以滿足流量推求的精度要求，同時大大減輕了工作人員的勞動強度。同時，還需要注意冰壩、冰塞以及水位突變等情況，及時增加水位、流量測次，保證水文資料的準確性。

各種測驗整編方法各有優劣，在測驗整編過程中不能照本宣科式的選擇，也不能千篇一律的采用同一種辦法，而是要根據本站實際情況，分時段采用相應的測驗整編方法，才能達到既保證測驗整編的精度，又能節省勞動力的目的。

[1]劉智力,任海青.鴨綠江感潮段潮流型態分析[J].東北水利水電，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

陳俊(1981-)，男，江蘇泰縣人，工程師，研究方向為水文與水資源管理與水資源評價等。

P332.4

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