歷史調(diào)查系列洪水重現(xiàn)期實(shí)例分析

王秋媛　張磊　孫侃

【摘要】：洪水頻率分析是水利工程水文計(jì)算的重要內(nèi)容之一，是各項(xiàng)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)依據(jù)。針對(duì)存在歷史調(diào)查洪水或特大洪水的設(shè)計(jì)斷面，目前針對(duì)其頻率的計(jì)算目前還無較權(quán)威的方法。本文以實(shí)例流域水文斷面歷年洪峰流量為例，利用獨(dú)立樣本分析法對(duì)該斷面洪水頻率進(jìn)行了分析計(jì)算，并對(duì)該方法在實(shí)際工作中的使用優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】：歷史洪水；不連續(xù)洪水系列；實(shí)測洪水系列；經(jīng)驗(yàn)頻率；頻率成果對(duì)比

洪水頻率一般指某洪水特征值（如洪峰流量等）出現(xiàn)的累計(jì)頻率。即在多年時(shí)期內(nèi)，該特征值等于或超過某定量的可能出現(xiàn)次數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示，其倒數(shù)即為“重現(xiàn)期”。例如百年一遇即在一百年內(nèi)可能重現(xiàn)一次，也可能多次出現(xiàn)，但在截至目前現(xiàn)有資料系列分析出其累計(jì)頻率為1%。按照自然規(guī)律，特大洪水出現(xiàn)次數(shù)少，一般洪水出現(xiàn)次數(shù)多，須根據(jù)長期實(shí)測資料及運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求得。通俗講洪水頻率只是說明某一量級(jí)洪水發(fā)生幾率的情況，也就是出現(xiàn)的可能性是多少，具有較寬泛的意義，其重現(xiàn)期不代表絕對(duì)性和唯一性，僅表示在該量級(jí)洪水出現(xiàn)的平均時(shí)間范圍。水利工程設(shè)計(jì)中涉及的洪水頻率是工程前期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)，是各項(xiàng)工程指標(biāo)的主要設(shè)計(jì)依據(jù)。連續(xù)系列一般性洪水頻率計(jì)算比較簡單，按照皮爾遜Ⅲ型曲線的適線方法定線即可。本文對(duì)資料系列中存在連續(xù)（不連續(xù)）實(shí)測或調(diào)查特大洪水時(shí)，其洪水頻率的計(jì)算方法進(jìn)行分析論述。

1、不連續(xù)特大洪水系列頻率實(shí)例分析

在洪水系列中加入特大洪水時(shí)的經(jīng)驗(yàn)頻率，目前存在著基于兩種不同概念的計(jì)算方法，誰優(yōu)誰劣，目前尚無定論。二者主要差別在于是否將特大洪水系列計(jì)入一般系列樣本中，也就是說是按一個(gè)還是兩個(gè)樣本來進(jìn)行計(jì)算的差別。本文按兩個(gè)獨(dú)立樣本的方法來處理特大洪水系列。特大洪水系列的經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式為p（Q_M）=M/（N+1）；一般洪水系列的經(jīng)驗(yàn)頻率按下式計(jì)算；p（Q_m）=（m+L）/（n+1）；以上二式中，M為特大洪水按遞減順序從大到小排列的序號(hào)；N為特大洪水系列中首項(xiàng)的重現(xiàn)期，實(shí)現(xiàn)由歷史洪水調(diào)查考證時(shí)確定；m為實(shí)測一般洪水按遞減順序排列的序號(hào)；L為實(shí)測洪水中特大洪水的數(shù)目；n為實(shí)測洪水的年數(shù)。文中將對(duì)數(shù)據(jù)系列按無特大洪水和有特大洪水兩種方法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

1.1 實(shí)例斷面洪水頻率計(jì)算

選擇湯旺河出口控制站晨明站為例，該站共有4次歷史調(diào)查洪水，其中1961年洪水有部分實(shí)測過程，本次將其列入實(shí)測歷史洪水。

位于大洪水系列第1位的是1911年洪水，洪峰流量7290 m3/s，位于第2位的是1961年洪水，洪峰流量5280 m3/s，位于第3位的是1945年洪水，洪峰流量5034 m3/s，位于第4位的是1951年洪水，洪峰流量3424 m3/s。該站洪水系列共64年，特大洪水系列為以上4年的歷史大洪水，其余60年按一般系列連續(xù)洪水，其中1960年洪水因缺測，按上下游站面積比例法插補(bǔ)計(jì)算，面積比指數(shù)取0.67，即〖Q_晨明1960=Q_伊新1960 （F_晨明/F_伊新 ）〗^0.67。加入歷史洪水后系列均值和Cv

值計(jì)算公式如下：

Q ?=1/N[∑_（i=1）^a?〖Q_i+〗 ∑_（j=1）^b?〖Q_j+〗 （N-a-b）/（n-L） ∑_（k=1）^（n-L）?〖Q_k]〗

本次采用加入歷史洪水與僅利用實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)分別計(jì)算該站洪水頻率，并進(jìn)行對(duì)比分析。經(jīng)適線后計(jì)算結(jié)果見軟件截圖，對(duì)比情況見表1。

結(jié)語

經(jīng)以上分析計(jì)算可知，年最大洪水頻率計(jì)算時(shí)是否加入歷史洪水對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大，且重現(xiàn)期越長誤差越大，本例中最大誤差達(dá)25.7%。實(shí)際在洪水頻率計(jì)算工作中往往忽視調(diào)查歷史大洪水，有時(shí)也存在對(duì)歷史調(diào)查洪水不認(rèn)可的現(xiàn)象，但經(jīng)文獻(xiàn)刊印的歷史調(diào)查洪水其可信度還是較高的，不應(yīng)輕易舍棄，否則洪水頻率分析結(jié)果會(huì)偏小很多，對(duì)水利工程設(shè)計(jì)存在不利影響。

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