遼寧省河流冰情時空特征及區劃分析研究

侯鐵錚

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

遼寧地區河流屬于典型的季節性河流，進入冬季后，河流開始結冰封凍，氣溫升高進入春季后，河流開始解凍[1]。對于河流冰情特征的分析有助于區域涉河工程建設以及河流解凍后的汛情研判[2]。河流冰情主要包含結冰期、封凍期以及解凍期三個主要的過程，其影響因素也較多，其中氣溫與水溫是河流冰情影響的主要因素[3]。近些年來，河流冰期特征分析已取得一定研究成果[4-11]，但對遼寧地區河流冰情系統分析的研究還較少，尤其對冰情空間分布特征還未進行相關研究，多個研究成果表明[12-15]，河流冰情時空分布差異性較為明顯，不同區域河流結冰、封凍、解凍時期都有明顯的區別，需要對其空間分布進行分析，從而為制定相對應的河流冰情預報、涉水水利工程施工建設提供重要的決策依據。

1 站點選擇與資料年限

河流冰情資料來自水文年鑒資料，包括典型河流代表站的初冰日期、終冰日期、封凍天數、封凍日期、解凍日期、河流水溫以及河心最大冰厚等。在資料相對完整的基礎上，在全省選取代表性河流的重點水文站14處，見表1。初冰、封凍天數資料年限為1987—2019年。

表1 遼寧省14個代表站及所在河流情況

2 河流冰情時間特征

2.1 典型河流代表站初冰日期時間特征

選取14處典型代表水文站初冰期數據，對各站點初冰日期演變特征進行分析，結果如圖1所示。

從圖 1可以看出，初冰日期的年際波動較大，并且從上世紀80年代末至今大部分站點的初冰日期發生在11—12月份，其中韓家杖子初冰日期發生最早，在10月下旬至11月上旬；遼陽、三岔河最晚，在11月中旬至12月中旬。從上世紀80年代末至2013年的總體趨勢上可以看出，各水文代表站的初冰日期大部分呈上升趨勢，即推遲趨勢(撫順、朝陽站呈下降趨勢)，其中缸窯口、業主溝和凌海水文站的推遲程度最明顯。

圖1 代表站歷年初冰日期演變圖

續圖1 代表站歷年初冰日期演變圖

2.2 典型河流代表站封凍時間特征

結合選取的14處典型代表水文站封凍天數數據，對各站點封凍天數演變特征進行分析，結果如圖2所示。

圖2 代表站歷年封凍天數演變圖

續圖2 代表站歷年封凍天數演變圖

從圖2可以看出，封凍天數的年際波動較大，并且從上世紀80年代末至今大部分站點的封凍天數在80～120天之間，其中業主溝封凍天數最長，在120～140天之間；繭場最短，在60～100天之間。從上世紀80年代末至2013年的總體趨勢上可以看出，各水文代表站的封凍天數大部分呈上升趨勢，即延長趨勢(業主溝、缸窯口、登沙河和朝陽站呈下降趨勢)，其中撫順、凌海和韓家杖子水文站的延長程度最大。

3 河流冰情空間特征

3.1 典型河流代表站初冰日期空間特征

結合14個站點初冰日期數據，對典型河流代表站不同年代的初冰日期的空間分布特征進行分析，結果如圖3所示。

圖3為多年(1987—2019年)平均的初冰日期分布圖。由圖可以看出，初冰日期從朝陽、阜新至撫順一帶發生最早，在11月1—12日之間；最晚發生在盤錦至遼陽地區，大致在11月23—27日之間。其余地區初冰日期發生在11月13—22日之間。

圖3 典型河流代表站不同年代的初冰日期的空間分布特征

3.2 典型河流代表站封凍天數空間特征

結合14個站點封凍天數數據，對典型河流代表站不同年代的封凍天數的空間分布特征進行分析，結果如圖4所示。

圖4 典型河流代表站不同年代的封凍天數的空間分布特征

由圖可以看出，封凍天數在阜新、沈陽、鐵嶺、撫順、本溪和丹東地區最長，為108天以上；封凍天數最短在朝陽、葫蘆島和大連地區，為96天以下。遼寧省河流封凍日期呈中部和西部少部分地區較晚，在12月6日以后，朝陽地區在12月1日以后；而大連南部、阜新沈陽北部以及本溪丹東東部地區封凍日期最早，在11月26日之前。

4 河流冰情區劃分析

4.1 河流結冰期區劃

將遼寧省典型河道初冰日期所處的時間以旬(每個月分別有上旬、中旬和下旬)為單位，將初冰、終冰日期繪制到同一張圖中，從而進行區域劃分，結果如圖5所示。

圖5 河道初冰、終冰日期區域劃分

由圖可以看出，初冰日期從朝陽、阜新至撫順一帶發生最早，在11月上中旬，最晚發生在盤錦至遼陽地區，大致在11月下旬。終冰日期在阜新、鐵嶺、撫順、本溪和丹東地區發生最晚，在4月上旬，最早發生在葫蘆島、盤錦至遼陽地區，大致在3月中下旬。

4.2 河流封凍天數區劃

遼寧省從上世紀80年代末至2019年，大部分站點的封凍天數大約在90～120天之間，并且其總體趨勢表現出延長趨勢。將河道封凍天數每10天劃分為一個等級，則遼寧省河流封凍天數區劃結果如圖6所示。

圖6 河道封凍天數區域劃分

由圖可以看出，在阜新、沈陽、鐵嶺、撫順、本溪和丹東地區最長，封凍天數最短在朝陽、葫蘆島和大連地區。從上世紀80年代末至今大部分站點的封凍日期平均發生在11—12月份，并且絕大部分代表站的封凍日期呈推遲趨勢。從上世紀80年代末至今大部分站點的解凍日期發生在2—3月份，并且各水文代表站的解凍日期大部分呈推遲趨勢。

5 結論

選取的14處水文站點初冰期從80年代到00年代變化總體較為穩定，變異點主要出現在00年代后，受氣候變化影響，均呈現較為明顯的推遲變化趨勢，尤其是東南部河流初冰期推遲趨勢明顯。

遼寧省各典型河流封凍日期呈現遞增趨勢主因是解凍日期均有所推遲，除西部部分站點外，其余各站點解凍期從2000年以后均延遲10～15天。

本文對遼寧省河流冰情變化成因還未進行具體分析，尤其是氣溫要素的變化，在后續研究中應進行河流冰情與氣溫的關聯分析。