淺議冰期流量測驗方法及精度分析

馬永紅

(吉林省水文水資源局吉林分局，吉林 吉林 136000)

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淺議冰期流量測驗方法及精度分析

馬永紅

(吉林省水文水資源局吉林分局，吉林 吉林 136000)

在吉林省，每年的冰期為150～180d，在全年天數的一半以上，而且吉林省是一個水域比較發達的地區，因此每年對冰期流量的測試就成為了一個十分重要的內容。文章根據吉林省水文冰期流量的情況，結合水文測站的測量結果，對金沙河冰期流量測試的方法以及各種方法的精度進行了分析。

冰期流量；測驗方法；精度分析；資料整編

冰期一般分為5個階段，分別是秋季流冰期、封凍初期、穩定封凍期、封凍末期及春季流冰期。其中12月到次年的3月是穩定封凍期，主要特征為氣溫低、冰層厚、地面凍層厚，河流來水量主要是依靠深層地下水來進行補給，日流量的變化也不明顯，因此河流流量的變化呈現較為明顯的退水曲線，其它4個階段的水文流量變化則比較明顯，稱之為非穩定封凍期。在這五個階段中，除了穩定封凍期以外，其它4個階段的日流量變化都比較明顯，這主要是日流量會受到氣溫等因素的影響。在進行流量資料整編的時候，首先需要提升測量的精度，如果只是單純增加流量測試次數，這樣花費的人力、物力以及財力就會提升，而精度不一定會提升。因此就需要以流量的精度測量為前提，這樣既能夠降低成本的花費滿足精度要求，也能夠滿足資料整編的需求。

1 冰期水位—流量關系特點及資料整編方法

金沙河在結冰的過程中，水流過的有效面積在不斷減少，摩擦阻力也在不斷增加，水位和流量之間的關系也表現的比較凌亂。如果沒有出現冰壩、冰塞等情況，這么流量和水位之間的變化趨勢是偏向暢流期曲線的左側，也就是冰期流量逐漸減少。對這一時期的冰期流量進行推求的時候，一般是采用改正系數法。改正系數法主要是指以暢流期曲線作為標準曲線，用同水位下冰期流量與暢流期流量之比來作為改正系數。

由于冰期流量往往會受到冰塞、冰壩等情況的影響，水位會出現非正常情況的上漲，也會出現回水頂托的現象，河道水位和流量之間的對應關系也會受到各種因素的影響而造成混亂，冰期流量的變動也比較復雜，此時就需要采用時序法或者連實測流量過程線法。目前在進行冰期流量測試的時候，這兩種方法的應用比較普遍，盡管成本較高，但是都可以在過程線上直接讀出冰期流量[1]。

在對金沙河進行流量測驗的時候，實際工作過程中，常采用單一連實測流量過程線法來進行資料整編，這主要是因為該方法對環境的要求并不是很嚴格，不用考慮冰期的具體情況，資料整編的過程也比較簡單。

2 吉林省金沙河的基本情況

吉林省金沙河年徑流量在5.0～15億m3，是吉林省內流量相對較大的一條河流，在流域內平均年氣溫在在1.0℃左右，在每年1月份溫度最低，為-22.9℃，在冰期流域內溫度最大變化差是9℃。根據1981—2014年的冰情測試資料顯示，冰期內規律變化比較穩定，主要有岸冰、流冰、冰上流水、岸邊融冰、封凍等情況，偶有冰塞、冰壩等情況發生。河流結冰日期一般在11月上旬的時候，封凍日期在11月中旬，解凍時間在4月上旬，處于冰期最長的時間是150d。

3 穩定封凍期的流量測試次數

3.1 分析方法的選擇

本文在研究過程中選用2014—2015年年吉林省金沙河測得的冰期流量數據，2014年12月到2015年1月—3月的流量測試區，在每月的10日、20日以及30日為流量測試日期。對測量數據使用的過程線法進行處理，根據統計顯示，如果每10d測試一次流量，那么推算的誤差在5%以內，因此能夠保證推流的精度。

金沙河在穩定封凍期(12月—次年3月)的時候，徑流量是全年徑流量的0.28%～2.0%，穩定封凍期在對河流進行補給的時候，主要是通過地下徑流進行補給，此時沒有工業廢水和生活污水的注入，因此該階段的曲線呈現出退水曲線。為了提升整編資料的精度，對定線進行推流的時候是采用實測流量過程線法。在對流量進行測驗的時候，可以采用均勻布設流量測次。因此，每10d進行一次流量測試就能夠滿足實際要求。

3.2 流量停測的分析

金沙河在每年的時候都會有90d的以上的封凍穩定期，此時的徑流量不到全年的5%。而對穩定封凍期內的流量進行分級以后，然后進行回歸分析，此時就可以對穩定封凍期內的流量進行推測，就可以作為流量停測時期數據參考。

4 非穩定封凍期的流量測試次數

4.1 測量過程及方法

根據資料顯示，吉林省金沙河在進入冰期以后，2014年11月13日出現冰情以后，還會連續流動13d才能夠進入穩定封凍期，在這個階段總共測流4次，在14日、17日、20日、25日進行測流，主要是對測試點的水位、冰情以及氣溫進行測試，主要是采用涉水測量的方法來對流量進行測量，采用精測法。

對測量結果進行分析顯示，冰期流量日的變化是隨著冰情的變化而變化的，氣溫是造成冰情變化的最主要因素，而其它天氣比如降水、風力等也會對流量日的變化產生影響，但影響較小。流量日的變化主要表現為的下面的特點：在每日2～5時的流量最??；5～11時隨著氣溫的升高流量會逐漸增加；11～17時的時候流量的變化比較緩慢，但是一天中流量最大值會在此時出現；17時～次日2時，此時流量依舊變得緩慢。

4.2 代表性測流階段

在非穩定封凍期測流的時候，需要選用一天中最具有代表性的時期來對流量進行測定，這樣就能夠盡量減少測量的測試，測量的精度也會比較高。通過對金沙河冰期流量日的流量測試數據顯示，將平均日流量作為標準值，然后和選定的代表性時段建立相互關系，然后進行誤差計算。比如對每日8時和20時進行流量測試，選用其平均值作為日平均流量。對結果分析顯示，沒有系統誤差，累計頻率95%的相對誤差為7.4%，累計頻率75%的相對誤差為5%，而在9時測定流量為日流量平均值，系統誤差為2.9%，相對誤差精度比8時和20時平均值低。因此8—20時之間是金沙河水文站進行流量測試的代表性階段[2]。

5 結 論

金沙河穩定封凍期在1、2月，該階段流量測試的次數≥3次，每10d測試一次；3、12月這兩個月測試次數在3～5次，每7d測試1次，這樣獲得的數據就能夠滿足水文資料編寫過程中對精度的要求。

而在非穩定封凍期，流量是與氣溫、冰情、降水以及水位之間存在著密切的關系，需要根據水文的變化來增加次數，過程線峰谷拐點之間應該有足夠的測量次數，這樣才能將整個流量的變化過程描述出來。在金沙河站進行流量測試的時候，一天中8時到20時之間是最佳的測試時間，能夠代表平均測量值。當測量人力達不到要求的時候，為了減少次數可以將9時的流量測試值作為一天中的平均流量值。但是當氣溫、冰情等發生變化或者出現較大范圍內的雨雪天氣的時候，需要增加測試的次數。目前對金沙河冰期流量的測試規律把握得還不透徹，因此就需要對流量測驗的過程進行簡化，對冰期的測試次數以及測試時間進行最優化的選擇。

[1]姜喜民,朱晶,金鑫家.淺議冰期流量測驗方法及精度分析.黑龍江水專學報,2009,36(02)：22-24.

[2]田京楠,孫侃,田長濤.永翠河帶嶺站冰期流量整編方法分析.黑龍江水利科技,2012(01)：14-15.

2016-07-26

馬永紅(1974-)，男，吉林四平人，工程師。

1007-7596(2016)09-0041-02

P332.4

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