浅议冰期流量测验方法及精度分析

马永红

(吉林省水文水资源局吉林分局，吉林 吉林 136000)



浅议冰期流量测验方法及精度分析

马永红

(吉林省水文水资源局吉林分局，吉林 吉林 136000)

在吉林省，每年的冰期为150～180d，在全年天数的一半以上，而且吉林省是一个水域比较发达的地区，因此每年对冰期流量的测试就成为了一个十分重要的内容。文章根据吉林省水文冰期流量的情况，结合水文测站的测量结果，对金沙河冰期流量测试的方法以及各种方法的精度进行了分析。

冰期流量；测验方法；精度分析；资料整编

冰期一般分为5个阶段，分别是秋季流冰期、封冻初期、稳定封冻期、封冻末期及春季流冰期。其中12月到次年的3月是稳定封冻期，主要特征为气温低、冰层厚、地面冻层厚，河流来水量主要是依靠深层地下水来进行补给，日流量的变化也不明显，因此河流流量的变化呈现较为明显的退水曲线，其它4个阶段的水文流量变化则比较明显，称之为非稳定封冻期。在这五个阶段中，除了稳定封冻期以外，其它4个阶段的日流量变化都比较明显，这主要是日流量会受到气温等因素的影响。在进行流量资料整编的时候，首先需要提升测量的精度，如果只是单纯增加流量测试次数，这样花费的人力、物力以及财力就会提升，而精度不一定会提升。因此就需要以流量的精度测量为前提，这样既能够降低成本的花费满足精度要求，也能够满足资料整编的需求。

1 冰期水位—流量关系特点及资料整编方法

金沙河在结冰的过程中，水流过的有效面积在不断减少，摩擦阻力也在不断增加，水位和流量之间的关系也表现的比较凌乱。如果没有出现冰坝、冰塞等情况，这么流量和水位之间的变化趋势是偏向畅流期曲线的左侧，也就是冰期流量逐渐减少。对这一时期的冰期流量进行推求的时候，一般是采用改正系数法。改正系数法主要是指以畅流期曲线作为标准曲线，用同水位下冰期流量与畅流期流量之比来作为改正系数。

由于冰期流量往往会受到冰塞、冰坝等情况的影响，水位会出现非正常情况的上涨，也会出现回水顶托的现象，河道水位和流量之间的对应关系也会受到各种因素的影响而造成混乱，冰期流量的变动也比较复杂，此时就需要采用时序法或者连实测流量过程线法。目前在进行冰期流量测试的时候，这两种方法的应用比较普遍，尽管成本较高，但是都可以在过程线上直接读出冰期流量[1]。

在对金沙河进行流量测验的时候，实际工作过程中，常采用单一连实测流量过程线法来进行资料整编，这主要是因为该方法对环境的要求并不是很严格，不用考虑冰期的具体情况，资料整编的过程也比较简单。

2 吉林省金沙河的基本情况

吉林省金沙河年径流量在5.0～15亿m3，是吉林省内流量相对较大的一条河流，在流域内平均年气温在在1.0℃左右，在每年1月份温度最低，为-22.9℃，在冰期流域内温度最大变化差是9℃。根据1981—2014年的冰情测试资料显示，冰期内规律变化比较稳定，主要有岸冰、流冰、冰上流水、岸边融冰、封冻等情况，偶有冰塞、冰坝等情况发生。河流结冰日期一般在11月上旬的时候，封冻日期在11月中旬，解冻时间在4月上旬，处于冰期最长的时间是150d。

3 稳定封冻期的流量测试次数

3.1 分析方法的选择

本文在研究过程中选用2014—2015年年吉林省金沙河测得的冰期流量数据，2014年12月到2015年1月—3月的流量测试区，在每月的10日、20日以及30日为流量测试日期。对测量数据使用的过程线法进行处理，根据统计显示，如果每10d测试一次流量，那么推算的误差在5%以内，因此能够保证推流的精度。

金沙河在稳定封冻期(12月—次年3月)的时候，径流量是全年径流量的0.28%～2.0%，稳定封冻期在对河流进行补给的时候，主要是通过地下径流进行补给，此时没有工业废水和生活污水的注入，因此该阶段的曲线呈现出退水曲线。为了提升整编资料的精度，对定线进行推流的时候是采用实测流量过程线法。在对流量进行测验的时候，可以采用均匀布设流量测次。因此，每10d进行一次流量测试就能够满足实际要求。

3.2 流量停测的分析

金沙河在每年的时候都会有90d的以上的封冻稳定期，此时的径流量不到全年的5%。而对稳定封冻期内的流量进行分级以后，然后进行回归分析，此时就可以对稳定封冻期内的流量进行推测，就可以作为流量停测时期数据参考。

4 非稳定封冻期的流量测试次数

4.1 测量过程及方法

根据资料显示，吉林省金沙河在进入冰期以后，2014年11月13日出现冰情以后，还会连续流动13d才能够进入稳定封冻期，在这个阶段总共测流4次，在14日、17日、20日、25日进行测流，主要是对测试点的水位、冰情以及气温进行测试，主要是采用涉水测量的方法来对流量进行测量，采用精测法。

对测量结果进行分析显示，冰期流量日的变化是随着冰情的变化而变化的，气温是造成冰情变化的最主要因素，而其它天气比如降水、风力等也会对流量日的变化产生影响，但影响较小。流量日的变化主要表现为的下面的特点：在每日2～5时的流量最小；5～11时随着气温的升高流量会逐渐增加；11～17时的时候流量的变化比较缓慢，但是一天中流量最大值会在此时出现；17时～次日2时，此时流量依旧变得缓慢。

4.2 代表性测流阶段

在非稳定封冻期测流的时候，需要选用一天中最具有代表性的时期来对流量进行测定，这样就能够尽量减少测量的测试，测量的精度也会比较高。通过对金沙河冰期流量日的流量测试数据显示，将平均日流量作为标准值，然后和选定的代表性时段建立相互关系，然后进行误差计算。比如对每日8时和20时进行流量测试，选用其平均值作为日平均流量。对结果分析显示，没有系统误差，累计频率95%的相对误差为7.4%，累计频率75%的相对误差为5%，而在9时测定流量为日流量平均值，系统误差为2.9%，相对误差精度比8时和20时平均值低。因此8—20时之间是金沙河水文站进行流量测试的代表性阶段[2]。

5 结 论

金沙河稳定封冻期在1、2月，该阶段流量测试的次数≥3次，每10d测试一次；3、12月这两个月测试次数在3～5次，每7d测试1次，这样获得的数据就能够满足水文资料编写过程中对精度的要求。

而在非稳定封冻期，流量是与气温、冰情、降水以及水位之间存在着密切的关系，需要根据水文的变化来增加次数，过程线峰谷拐点之间应该有足够的测量次数，这样才能将整个流量的变化过程描述出来。在金沙河站进行流量测试的时候，一天中8时到20时之间是最佳的测试时间，能够代表平均测量值。当测量人力达不到要求的时候，为了减少次数可以将9时的流量测试值作为一天中的平均流量值。但是当气温、冰情等发生变化或者出现较大范围内的雨雪天气的时候，需要增加测试的次数。目前对金沙河冰期流量的测试规律把握得还不透彻，因此就需要对流量测验的过程进行简化，对冰期的测试次数以及测试时间进行最优化的选择。

[1]姜喜民,朱晶,金鑫家.浅议冰期流量测验方法及精度分析.黑龙江水专学报,2009,36(02)：22-24.

[2]田京楠,孙侃,田长涛.永翠河带岭站冰期流量整编方法分析.黑龙江水利科技,2012(01)：14-15.

2016-07-26

马永红(1974-)，男，吉林四平人，工程师。

1007-7596(2016)09-0041-02

P332.4

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