歷史調查系列洪水重現期實例分析

王秋媛　張磊　孫侃

【摘要】：洪水頻率分析是水利工程水文計算的重要內容之一，是各項水利工程規劃設計標準的基礎依據。針對存在歷史調查洪水或特大洪水的設計斷面，目前針對其頻率的計算目前還無較權威的方法。本文以實例流域水文斷面歷年洪峰流量為例，利用獨立樣本分析法對該斷面洪水頻率進行了分析計算，并對該方法在實際工作中的使用優點進行論述。

【關鍵詞】：歷史洪水；不連續洪水系列；實測洪水系列；經驗頻率；頻率成果對比

洪水頻率一般指某洪水特征值（如洪峰流量等）出現的累計頻率。即在多年時期內，該特征值等于或超過某定量的可能出現次數，以百分數表示，其倒數即為“重現期”。例如百年一遇即在一百年內可能重現一次，也可能多次出現，但在截至目前現有資料系列分析出其累計頻率為1%。按照自然規律，特大洪水出現次數少，一般洪水出現次數多，須根據長期實測資料及運用數理統計方法求得。通俗講洪水頻率只是說明某一量級洪水發生幾率的情況，也就是出現的可能性是多少，具有較寬泛的意義，其重現期不代表絕對性和唯一性，僅表示在該量級洪水出現的平均時間范圍。水利工程設計中涉及的洪水頻率是工程前期設計標準的重要指標，是各項工程指標的主要設計依據。連續系列一般性洪水頻率計算比較簡單，按照皮爾遜Ⅲ型曲線的適線方法定線即可。本文對資料系列中存在連續（不連續）實測或調查特大洪水時，其洪水頻率的計算方法進行分析論述。

1、不連續特大洪水系列頻率實例分析

在洪水系列中加入特大洪水時的經驗頻率，目前存在著基于兩種不同概念的計算方法，誰優誰劣，目前尚無定論。二者主要差別在于是否將特大洪水系列計入一般系列樣本中，也就是說是按一個還是兩個樣本來進行計算的差別。本文按兩個獨立樣本的方法來處理特大洪水系列。特大洪水系列的經驗頻率計算公式為p（Q_M）=M/（N+1）；一般洪水系列的經驗頻率按下式計算；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；N為特大洪水系列中首項的重現期，實現由歷史洪水調查考證時確定；m為實測一般洪水按遞減順序排列的序號；L為實測洪水中特大洪水的數目；n為實測洪水的年數。文中將對數據系列按無特大洪水和有特大洪水兩種方法對計算結果進行對比分析。

1.1 實例斷面洪水頻率計算

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

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年按一般系列連續洪水，其中1960年洪水因缺測，按上下游站面積比例法插補計算，面積比指數取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測洪水數據分別計算該站洪水頻率，并進行對比分析。經適線后計算結果見軟件截圖，對比情況見表1。

結語

經以上分析計算可知，年最大洪水頻率計算時是否加入歷史洪水對計算結果影響較大，且重現期越長誤差越大，本例中最大誤差達25.7%。實際在洪水頻率計算工作中往往忽視調查歷史大洪水，有時也存在對歷史調查洪水不認可的現象，但經文獻刊印的歷史調查洪水其可信度還是較高的，不應輕易舍棄，否則洪水頻率分析結果會偏小很多，對水利工程設計存在不利影響。

【參考文獻】：

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