田京楠，孫 侃，田長(zhǎng)濤

( 伊春水文局，黑龍江 伊春153000)

0 前 言

冰期流量不僅受結(jié)冰期地表徑流和地下徑流的影響，同時(shí)還受氣溫、水溫、地溫以及河道內(nèi)冰凌體的影響，所以變化比較復(fù)雜，特別在山區(qū)中小河流更為明顯。受這些因素的綜合影響，河流冰期流量測(cè)驗(yàn)和資料整編工作相對(duì)于暢流期都要增添許多難度。根據(jù)冰期水位、流量、冰情、氣溫等要素的變化特點(diǎn)，冰期可分為5個(gè)階段: 即秋季流冰期、封凍初期、穩(wěn)定封凍期、封凍末期及春季流冰期。除穩(wěn)定封凍期外，其他4個(gè)階段都存在著明顯的流量日變化過(guò)程，而且日變化過(guò)程受氣溫等因素的影響存在著明顯變化規(guī)律。在流量資料整編方面，因?yàn)槭紫纫ＷC定線推流的精度，如果單純要求流量測(cè)次足夠多，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)驗(yàn)工作所花費(fèi)的人、財(cái)、物力的大幅度增加。因此為了既要保證冰期流量測(cè)驗(yàn)精度，滿足資料整編需要，又要盡可能減少工作成本，有必要分析探索冰期流量資料整編的適用方法。本文選擇永翠河帶嶺站多年冰期流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行最佳流量資料整編方法分析。

1 冰期水位～流量關(guān)系特點(diǎn)及資料整編方法簡(jiǎn)介

在河道結(jié)冰期間，水流有效過(guò)水面積減小，磨阻增大，水位～流量關(guān)系點(diǎn)子分布與暢流期相比比較散亂，如果沒(méi)有特殊冰情( 冰壩、冰塞) 影響，流量主要隨水位而變化，總的趨勢(shì)是偏向暢流期曲線的左側(cè)，見(jiàn)圖1。即同水位下冰期流量偏小。這一時(shí)期的冰期流量推求方法一般常用改正系數(shù)法。改正系數(shù)法是指用暢流期曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線，用同水位下的冰期流量與暢流期流量相比而得出改正系數(shù)，用各時(shí)刻的改正系數(shù)去乘相應(yīng)暢流期流量即可得出冰期對(duì)應(yīng)時(shí)間的冰期流量。改正系數(shù)公式為

當(dāng)冰期流量經(jīng)常受冰塞、冰壩等特殊冰情影響時(shí)，水位會(huì)出現(xiàn)非正常上漲，形成回水頂托現(xiàn)象，此時(shí)河道水位與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系因受多種不穩(wěn)定因素影響會(huì)失真而發(fā)生紊亂。冰期流量有時(shí)受氣溫影響也比較明顯，當(dāng)氣溫在日內(nèi)波動(dòng)較大時(shí)，會(huì)引起的較復(fù)雜的冰情變化，從而改變過(guò)水?dāng)嗝娴谋榄h(huán)境而影響流量的變化，上述情況下一般采用連時(shí)序法或連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法，見(jiàn)圖2、3，來(lái)推求冰期流量，這兩種方法都要求流量測(cè)次較多，而且工作成本較高，但流量推求方法簡(jiǎn)單，都是直接在過(guò)程線上查讀冰期流量。

圖1 正常情況下冰期與暢流期水位～流量關(guān)系曲線對(duì)比圖

圖2 冰期連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線圖

圖3 連時(shí)序法水位～流量關(guān)系曲線圖

2 永翠河帶嶺站冰期流量整編方法分析

2.1 測(cè)站斷面冰情特征簡(jiǎn)介

帶嶺站位于黑龍江省伊春市帶嶺區(qū)，為永翠河出口控制站，屬國(guó)家二類(lèi)精度站，集水面積為677 km2，斷面以上河長(zhǎng)61 km，至河口距離為5.7 km，流域多年平均氣溫為1.0℃。冰期最低氣溫為1月，多年均值為－22.9℃，流域冰期最大日溫差變幅為9℃。經(jīng)歷年實(shí)測(cè)冰情資料統(tǒng)計(jì)( 1981—2010年) ，流域冰期冰情變化規(guī)律較穩(wěn)定，主要冰情現(xiàn)象有岸冰、流冰、冰上流水、岸邊融冰、封凍等，無(wú)冰塞、冰壩等特殊冰情現(xiàn)象發(fā)生。河流結(jié)冰日期在10月下旬，封凍時(shí)間為11月中旬，解凍時(shí)間在4月下旬，終冰( 暢流) 時(shí)間為5月上旬，河流處于冰期時(shí)間長(zhǎng)度約200 d，其中封凍天數(shù)約150 d。

2.2 冰期流量資料不同整編方法成果對(duì)比分析

目前，連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法是冰期流量資料整編工作中公認(rèn)的推流精度最高且適合于冰期各種冰情狀況的方法，但該方法要求測(cè)流次數(shù)較多，工作成本較高，一般不作為最優(yōu)選擇。本文選用帶嶺站近年來(lái)10個(gè)年份的實(shí)測(cè)冰期流量資料，采用上述3 種冰期流量整編方法進(jìn)行成果對(duì)比分析，以推流精度較高的連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法整編成果為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其余兩種方法進(jìn)行精度檢驗(yàn)，分析檢驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)表1?！端馁Y料整編規(guī)范》規(guī)定，在進(jìn)行流量資料不同整編方法結(jié)果精度分析時(shí)，若與標(biāo)準(zhǔn)方法所對(duì)比分析的流量絕對(duì)誤差＜3%，則可采用新方法進(jìn)行流量資料整編。由分析結(jié)果可知，系列樣本中采用連時(shí)序法整編流量成果的合格年份有7個(gè)，流量測(cè)次數(shù)平均減少17%，而改正系數(shù)法的合格年份有9個(gè)，流量測(cè)次數(shù)平均減少40%。從結(jié)果精度檢驗(yàn)和節(jié)省流量測(cè)驗(yàn)工作量角度來(lái)看，改正系數(shù)法比較適合該站冰期流量資料整編。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前在實(shí)際工作中，一些測(cè)站冰期常年單一采用連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法來(lái)進(jìn)行流量資料整編，主要原因在于該方法使用環(huán)境的約束條件寬松，不必考慮冰情環(huán)境的具體變化，資料整編推流過(guò)程也比較簡(jiǎn)單。連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法和連時(shí)序法雖然都屬于簡(jiǎn)便易懂的冰期流量推求方法，但其最適合于冰期流量受多種無(wú)規(guī)律復(fù)雜因素影響時(shí)來(lái)使用，而且這兩種方法都要求流量測(cè)次較多，工作成本較高，不適合長(zhǎng)期使用。改正系數(shù)法所需流量測(cè)次相對(duì)較少，只要流量測(cè)次能控制水位變化過(guò)程且水位無(wú)異常變化時(shí)，就能夠滿足推求冰期流量的整編精度要求。在山區(qū)小面積流域站，一般冰期水位不受特殊冰情影響而產(chǎn)生異常變化，其水位與流量存在較穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此帶嶺站適合采用改正系數(shù)法來(lái)推求冰期流量，在極個(gè)別情況下出現(xiàn)影響水位正常變化過(guò)程的特殊冰情時(shí)，可短時(shí)間內(nèi)采用連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法，只有這樣才能在保證流量資料整編精度的前提下，以最小的工作成本來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確推求冰期流量的目的。

表1 永翠河帶嶺站冰期流量不同整編方法成果對(duì)比分析表

［1］鄧先俊. 陸地水文學(xué)［M］. 北京:水利電力出版社，1984.

［2］湖北省水利學(xué)校. 水文資料整編［M］. 北京:水利水電出版社，1979.

［3］水利部水文局. SL247－1999 水文資料整編規(guī)范［S］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，1999.