李亞龍,孫曉俊,吳曉蓓
(1.黑龍江省黑河水文局,黑龍江 黑河 164300;2.松遼委黑龍江水文水資源勘測局,黑龍江 黑河 164300)
水文資料整編規(guī)范規(guī)定:“對于結(jié)冰期無冰塞、冰壩壅水現(xiàn)象的測站,可采用改正系數(shù)法定線推流?!?/p>
改正系數(shù)法是推算冰期流量最常用的方法。由于春季流冰初、秋季流冰末及封凍初、封凍末測流困難,危險,測次很少,給定線帶來一定難度,往往因為定線不準確,推算的流量誤差很大。
選用遜畢拉河上的幾處水文站冰期實測流量資料,參照水位、氣溫、冰情等因素的變化趨勢進行綜合分析,基本上反映了改正系數(shù)的變化規(guī)律、范圍,繪制了改正系數(shù)標準過程線,供定線及合檢參考。
以實測冰期流量(Qo),除以同水位在暢游期標準曲線上查得的流量(Qc),計算改正系數(shù)(K):
因為 Qo<Qc,所以 K<1。
改正系數(shù)標準過程線的繪制方法:
1)以改正系數(shù)為縱坐標,時間(月、日)為橫坐標,把各年實測的改正系數(shù)用不同的符號點繪,定出各年的改正系數(shù)過程線。然后按冰情現(xiàn)象出現(xiàn)的時間左右移動進行分析綜合,定出改正系數(shù)標準過程線(見圖1)。
圖1 改正系數(shù)標準過程線
2)以改正系數(shù)為縱坐標,以封凍天數(shù)、流冰前天數(shù)為橫坐標,把各年的實測改正系數(shù)用不同的符號點繪,點子比較集中、規(guī)整,經(jīng)過綜合分析定出改正系數(shù)標準過程線。用圖1綜合前的點子分布范圍,編制春秋流冰過渡段改正系數(shù)變化表。即表 1、表2。
根據(jù)冰情的變化及對改正系數(shù)的影響,冰期可分為秋季流冰期、封凍初期、穩(wěn)定封凍期、封凍末期及春季流冰期。由于測站集水面積大小不同,緯度高低不同,河流補給不同,以及有無大的水利電力工程等,改正系數(shù)有明顯差異,其中封凍期改正系數(shù)變化幅度大。
分析成果所用的資料,為北緯 48°~50°,集水面積為5000~15000 km2,流域內(nèi)無水電工程。
表1 春季流冰過渡段改正系數(shù)變化表
表2 秋季流冰過渡段改正系數(shù)變化表
1)秋季流冰期。秋季出現(xiàn)岸冰、流冰初期,水面比降、河床糙率等水文要素與暢游期同水位近似,過水斷面無明顯減小,改正系數(shù)在0.90~1.00間變化,與氣溫變化趨勢近似(見圖1)。隨著岸冰增寬增厚,過水斷面明顯縮小,糙率增大,流速減小,到封凍前改正系數(shù)逐漸減小,由0.90減小到0.60。
2)封凍初期。封凍初期冰蓋由冰塊、冰花聚集凍結(jié)而成,冰底極不平整,糙率增大(冰底與河床的混合糙率),過水斷面明顯縮小,封凍當天改正系數(shù)可減至0.20左右。隨著累積負氣溫的增加,封凍天數(shù)的增加,冰層增厚,水流不斷沖擊,冰底逐漸趨向平滑,流速稍有增大,改正系數(shù)增大。封凍后20 d左右,改正系數(shù)有一個明顯增大過程??稍鲋?.30~0.40,然后進入穩(wěn)定封凍期。
3)穩(wěn)定封凍期。穩(wěn)定封凍期,在無冰塞的情況下,改正系數(shù)緩慢減小,直至春季氣溫明顯穩(wěn)定回升,冰層開始融化,改正系數(shù)變化與累積負氣溫的增加,水浸冰厚的增加變化趨勢相應(yīng)。此段在無水電站發(fā)電放水影響,改正系數(shù)減至0.10左右。在同一緯度、同一時間,集水面積大的測站改正系數(shù)明顯偏大;集水面積相近,同一時間,緯度低的測站改正系數(shù)也明顯偏大。
4)封凍末期。隨著天氣回暖,冰上積雪開始融化,冰層也開始緩慢融化變薄,水位緩慢上漲,改正系數(shù)開始明顯增大,直至冰滑動,可增至0.40~0.50。此段改正系數(shù)變化與水位、氣溫、冰情變化趨勢一致。
5)春季流冰期。流冰初,冰塊密集,相互擁擠,水流不暢,水位時漲時落,流速偏小,改正系數(shù)在0.60~0.80間變化。隨著流冰暢通,比降變化日趨正常,改正系數(shù)增大到0.90左右。流冰末期,斷面下游河道無底冰、無冰堆阻水,各水文要素與暢游期近似,改正系數(shù)在0.95~1.00間變化,與水位、冰情變化相應(yīng)。
1)實測流量測次比較多,可參照冰情、氣溫、水位變化趨勢,亦可參照改正系數(shù)標準過程線定線。
2)秋季流冰末到封凍初無實測流量,可根據(jù)冰情變化,從表2中選相應(yīng)地改正系數(shù)點在圖上,參照改正系數(shù)標準過程線定線。
3)封凍末到春季流冰初無實測流量,可根據(jù)冰情、水位變化,從表1中選相應(yīng)地改正系數(shù)點到圖上,參照改正系數(shù)標準過程線定線。
4)冰期兩個相鄰測次時間過長,切忌用直線連接兩個相鄰測次的改正系數(shù),必須參照冰情水變化趨勢定線,亦可參照改正系數(shù)標準過程線定線。