庫漠屯水文站洪水頻率計算

魏艷鳳 孫卓

摘 要：2013年8月10日是庫漠屯水文站建站以來出現的第一號洪水，水位235.29米，為此做一次洪水頻率計算，該站為五十年一遇的特大洪水。了解掌握該測站洪水重現期，為水文的中長期預報作參考，為修建水利工程防洪安全標準和設計標準提供重要依據，使水利工程發揮重要作用。

關鍵詞：頻率；偏差系數；離差系數；均值；模比系數

庫漠屯水文站是嫩江上游重要把口站，中央、省、地、市重要報汛站。

1950年8月建站，測站位于東經125°11′，北緯49°24′，集水面積32229平方公里。建站六十四年發生較大洪水有十余次（233.50m以上洪水），一般3-5年出現一次，大洪水約10年左右出現一次，特大洪水約30年左右出現一次。

2013年8月10日，是建站以來出現的第一號洪水（235.29m），為此有必要對該站重做一次洪水頻率計算，掌握洪水重現期，為水文的中長期預報作參考。

1 流域自然地理概況

嫩江發源于大興安嶺北鄰伊勒呼里山中段南坡，源頭左有南甕河，右有南陽河，二源與二根河匯合后稱嫩江。河流全長1416公里，流域面積為24.39萬平方公里。上源流經山區，屬山區性河流。

由庫漠屯水文站以下進入平原，屬平原性河流。流域呈樹枝狀，支流眾多，較大支流右岸有臥都河、門魯河、泥鰍河、科洛河，左岸有古里河、那都河、多布庫爾河、甘河等。流域成扇形，由北向南傾斜，地形變化較大，平均海拔高200-300m，流域植被良好，坡度較大，徑流條件良好。

2 氣候特征和洪水形成來源

該站地處高緯度，冬季嚴寒少雪，夏季濕潤多雨。冬季最低氣溫零下47℃，夏季最高氣溫達38℃左右，流域內無霜期120天左右，最大凍土為2.5-3.0m，最大冰厚為1.3-1.5m左右。

流域內多年平均降水量為490mm，雨量分布不均，6-9月占全年降水量的80%以上，冬季11月-3月降水量較少，不足全年降水量的10%。

形成大洪水來源有兩種情況，一是汛期6-9月，由降雨形成的洪水；二是春季流凌期融雪和降雨徑流形成的洪水。

3 資料來源和歷史洪水調查

本次頻率計算所選用數值均摘自《黑龍江省水文特征值統計》。洪水調查部分主要參考《黑龍江省洪水調查資料》 、《黑河地區災情調查匯編》等。

對于歷史洪水的洪峰流量推求，我們采用歷年水位流量關系延長法推求，即根據調查歷史洪水洪痕，引測到本站基面上求出高程，查找歷年水位流量關系推求出歷史洪水洪峰流量。

參考《庫漠屯水文站歷史洪水調查成果》可知，庫漠屯站1898年洪水在庫漠屯村田榮久家院內洪痕引測高程為235.43m（大連基面），用該站歷年水位～流量綜合關系線延長查得洪水流量為4670m3/s，可供高水頻率曲線延展參考。

4 計算方法與公式的選用

作為頻率曲線線型的Γ分布，一般有三個統計參數，均值Q、離差系數CV和偏差系數CS，水文系列通常較短，偏差系數無法確定。所以在頻率計算中采用適線法來確定偏差系數。對于系列的均值Q和離差系數CV可用公式計算。

常用的經驗頻率公式有：

P=■×100% （1）

■=■（■Qi） （2）

CV=■（3）

式中：n：為實測系列長度；

m：為序號

CV：為離差系數；

■：為歷年洪水流量均值

Ki：為模比系數，即Ki=Q/■

參見庫漠屯站洪水頻率計算表1。

根據公式算得庫漠屯站洪水頻率計算參數為：

Q=■（■Qi）=■=1467（m3/s）

CV=■=■=0.65

假定CS=3CV和CS=4CV兩種，頻率計算結果見表2、表3：

表2 庫漠屯站CS=3CV時的頻率計算表（Q=1467， CV=0.65）

表3 庫漠屯站CS=4CV時的頻率計算表（Q=1467， CV=0.65）

KP直接查Γ分布模比系數KP值表得知，然后采用目估適線法是把水文系列的各項數值與對應的經驗頻率點在頻率格紙上，用目估的方法，通過點群中心（或照顧比較可靠或占主要地位點子的附近）繪制出頻率曲線。繪制前必須先假定一套均值Q、離差系數CV及偏差系數CS值。然后據此繪出頻率曲線，查看這條頻率曲線是否與點子配合得好，如果不理想，可再假定一套統計參數，直至目估后認為滿意為止。一般認為Q和CV值隨機性小一些，故先列表計算Q和CV值，再根據這對Q及CV，假定一些CS值，把不同CS時的頻率曲線畫在已點好經驗點子，（即水文系列各項數值與經驗頻率的對應點）的格紙上，選擇適線配合比較滿意的那條曲線，如圖1。

圖1

圖1中①曲線為CS=3CV，②曲線為CS=4CV，由圖1可以看出CS=3CV大部分點子配合得較好。

5 頻率計算目的與結論

頻率計算是用來分析研究某種隨機變量出現不同數據可能性的數學工具，水文計算中常常需要知道大于某一水文特征值的頻率是多少，也就是要提供相應于一定頻率的水文數據。了解掌握該測站洪水重現期，為水文的中長期預報作參考，為地方政府及防汛抗旱指揮部門，當好水文尖兵和耳目作用；為修建水利工程提供防洪安全標準和設計標準提供重要依據，使水利工程發揮重要作用，為人類作出更大貢獻。

通過本次頻率分析計算，CS=3CV配線較好，庫漠屯水文站2013年8月10日發生的特大洪峰為五十年一遇的特大洪水，見表4、表5。

表4 庫漠屯站歷年水位～流量關系表

表5 庫漠屯站洪水頻率計算成果表

參考文獻

[1]金光炎.水文統計計算[M].北京：水利出版社出版，1980：84-95.

[2]黑龍江省水文總站.黑龍江省水文特征值統計[Z].黑龍江省水文總站刊印，1973：68-70，1985：60.

[3]黑河水文分站.黑河地區災情調查匯編[Z].黑河水文分站刊印，1976：36.

[4]蔣金珠.工程水文及水利計算[M].北京：中國水利水電出版社出版，2000：50-56.

作者簡介：魏艷鳳（1976-），女，黑龍江嫩江人，工程師。

孫卓（1979-），女，吉林長嶺人，工程師。