水文頻率在水利工程設計中的作用

羅文廣,文 聘

（1.四川蜀禹水利水電工程設計有限公司; 2.四川省電力設計院,成都 610000）

0 前言

水文頻率顧名思義就是水文在一定時間內的起伏次數。在大自然環境下，水文頻率的發生沒有規則性，是隨機的，是一種很常見的現象，例如降雨現象如果水文頻率的研究對象是降雨，那么降雨量的大小、降雨次數、年降雨量、降雨量峰值、降雨量谷值等變量就是水文頻率的研究內容。研究一個地區的水文頻率，可以起到防止洪澇災害，以便及時做出應對措施，以免人們生命財產受到威脅，根據水文頻率推測出來的數據顯示，就能確定水利工程建設規模，進而設計出水利工程的結構圖。因此，水文頻率是水利工程設計的重要依據。

1 水文頻率等級的確定

水文頻率有0.01%、0.1%、1%、10%、20%五個等級用以衡量不同量級的洪水，水文頻率常用%來表示,水文頻率與洪水量級出現頻率是呈正比的，頻率越小，就指這一量級以上的洪水發生頻率越低；反之，水文頻率越大，洪水發生頻率越高。

頻率衡量法并不是水文頻率衡量洪水的唯一標準，還會用到重現期（以年為單位）來表示，某一量級的洪水重現期為十年，俗稱十年不遇洪水，指的是這個量級的洪水在一段時間里，每十年出現一次的概率。事實上，十年里有可能不止出現一次，有可能不出現。

水文頻率和重現期既是衡量洪水量級的一個標準，又是確定水利工程設計規模和等級的重要憑據。結合我國現有的抗洪技術，洪水等級包括重現期≤10年，視為一般洪水；20年≥重現期≥10年，視為較大洪水；50年≥重現期≥20年，視為大洪水；重現期≥50年，視為特大洪水。

洪水等級的劃分，并不是特指某一地區，技術人員結合各地水文頻率考慮多項因素劃分出的等級，結果經相關部門審核通過才發布的，內容真實、可靠。

2 頻率計算方法

繪制水文頻率曲線，可以用來解決經驗頻率曲線的延長問題，在水文行業中，理論評論曲線是一種p—m型曲線，包括3個變量（X3，Cv，Cs），這三個變量決定p—m型曲線的整體走向與變化規律。但水文變量的具體數值是未知的，一般只有通過樣本資料才能推出三個統計參數，由于三個統計參數的隨機性，所以抽樣可能存在誤差性，促使由樣本資料推測而來的三個統計參數繪制的p—m型曲線沒有完全反映出整體的分布規律。實踐工作的開展過程中，技術人員一般采用抽樣的統計參數及p—m型曲線的樣本來做實驗，一般通過多次實驗以減少誤差，進一步得到更好的p—m型曲線頻率分布圖。

在水文頻率計算中用到的方法叫做適點配線法，又稱適線法。適線法也不能精確的繪制出p—m型曲線頻率分布圖，目前這種誤差還難以計算。所以，技術人員在水利工程設計上就要多方面結合考慮，不僅要觀察統計參數的變量，還要結合水文、地質等環境因素，只有整體結合考慮，才能計算出最精確的p—m型曲線頻率分布圖。

3 水利工程設計標準

3.1 興利標準

水利工程今后可為社會發展、國民經濟造福良多、例如養殖畜牧業、航空運輸業、電廠發電、農民灌溉、人類生活供水等。水利工程興建規模足夠大，同時水文頻率相對較小時，就能將水利工程優勢發揮到極致，但由于這樣投資成本巨大，可行性不大。例如大眾所熟知的三峽大壩水利工程，它作為我國最大的水利發電工程，可實現大規模供電，但相應投資額度也較大。為保證工程的合理投資與投資收益，不可避免要分析論證以及研究與探討。假如，投資額度大于供電收益，那么工程規模擴大不可行，反之供電效益大于投資額度，那么工程規模可以擴大。所以，傳統設計理念認為在工程設計過程中，應保證一個區域供水用量充足，此舉大可不必，而應在合適的供水用量值里選一個最佳值，將供水適度值和區域用水協調值，兩者結合起來才能保障供水范圍更廣，用水時間更長，這也是確保設計用水的合理性、科學性的有效措施。如果設計保證率過高就會使投資額度變大、供電效益減少。是以，水利工程在設計過程中，水文頻率是必須考慮的重點環節。

3.2 防洪標準

防洪是水利工程的另一重要任務，在于將現有的人力資源和科學技術相結合，實現防治洪澇災害的一項設計標準。防洪對象較多，例如，農村、城市、機場、礦地等場所，這些地方大多沒有防治洪澇災害等措施，所以國家需重點興建堤防、水庫等水利工程旨在防治洪澇災害，避免人類生命財產受到威脅。防洪設計標準應結合地區的地形地貌進行設計，做到對水利工程的有效利用。在長期降雨量較大以及洪水量級較大的地區，應大規模興建水利工程。設計人員在設計防洪工程時還應考慮工程的經濟性，結合水文、地質等環境因素，使水利工程在后期預期收益大于投資額度，節約成本，促進我國水利工程事業的發展。

4 結語

水文頻率指的是水利工程范圍內的流域發生過的水文過程，在未來期間水利工程可以用到的水文過程，在這一過程中，要對水文頻率進行調節計算，經過水文頻率的調節，計算在一定直徑里水流量，進而算出水利工程興建的規模大小。水文頻率最常用的計算方法是適線法頻率計算，它對樣本資料的估算、總體統計參數以及總體概率分布探求均有顯著效果。適線頻率法可以運用到計算未來水文過程，在水利工程設計工作中，結合水文樣本資料的估算，用適線法計算出水文的適線，最終得出結論里的頻率曲線做成水文總體概率分布的近似值。

目前，我國水利工程已為人類帶來諸多福利，也起到灌溉、航運、生活用水等方面綜合性作用。水文頻率則給水利工程的建設帶來了可靠的水文數據，例如徑流量等變量，為興建水利工程作出了貢獻，實踐過程中應引起重視。

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