潘佳佳，郭新蕾，王 涛，付 辉，李甲振，郭永鑫

（流域水循环模拟与调控国家重点实验室，中国水利水电科学研究院，北京 100038）

1 研究背景

北半球较高纬度的地区约有60%以上河流在冬季会遭遇河冰问题，我国北纬30度以北占国土3/4的流域均可能出现流凌和冰封。不仅天然河流，北方人工大型输水明渠冬季也常常会形成冰盖。冬季冰期流量是寒区河渠水文、水力学测量和计算的重要水力参数之一，更是凌汛洪水预测预报的主要因子。它对于估算河渠输水输冰能力、冰塞冰坝预报、河道及其水利工程的安全设计起着关键作用。

北方河流传统冰期测流需要沿河道横断面在冰层上钻孔10个以上，通过各孔测量垂线上不同水深处的流速。然后利用断面上的流速积分得到相应的总流量。但是，这种测量方法不能测量初封期或冰盖不稳定断面的流量。而且寒冷恶劣气候条件下耗费的人力、财力大，测量时间长，不利于大面积长历时的流量测量［1-4］。长时间的冰盖测流还置测量人员于落水高风险中，时有冰盖破裂人员坠水的事故［5-6］。这严重制约了冰期流量采集，影响北方河流冬季防凌减灾［7-8］。

受季节性气温变化影响，高纬度寒区河流冬季流量观测均需考虑冰盖的影响［9-11］。Walker［12］针对美国爱荷华州的三条河流在1987—1988年冬季开展了6周的现场测量，分别采用冰期和非冰期的流量比例法、同流域的水文类比法、考虑河冰糙率的修正水位流量曲线法、单点指示流速法和均匀流法观测了冰盖下的断面流量，并对不同方法的准确性进行了对比分析。……