歷史洪水調查重現期實例分析

王同旭

(黑龍江省水文水資源中心大慶分中心，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

洪水頻率主要是指在一次洪水過程中，某一洪水要素(如洪峰)在一定時段內出現的可能次數，即在多年時期內某一洪水特征值等于或超過某個數值的可能次數，一般以百分數表示，洪水頻率的倒數即為“重現期”。例如，百年一遇，即在100年內可能重現一次，也可能多次出現。截至目前，現有系列資料分析出其累計頻率為1%。按照自然規律，特大洪水出現次數較少，一般洪水則較多，須根據長期實測資料及運用數理統計方法分析求得。洪水頻率說明某一量級洪水發生幾率的情況，即出現的可能性多少，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是比較簡單的，即按照皮爾遜Ⅲ型曲線的適線方法定線便可。

1 加入歷史不連續特大洪水調查的頻率分析

1.1 歷史洪水調查

歷史洪水調查一般是指發生年代久遠，缺少實測數據、僅依靠走訪與實地勘測及文獻記載等方式獲得的洪水要素數據。歷史洪水調查內容一般包括發生時間、洪峰水位、洪水水面線痕跡、洪水漲落情況、河道過水斷面和河床組成情況及暴雨、災情和流域自然地理情況等，計算方法主要有洪峰流量分析、洪水過程線推求、洪水重現期確定等。若調查的河段位于水文站附近，利用水文站的水位流量關系外延曲線，由洪痕水位確定其洪峰流量，是比較可靠的方法。當必須用水力學公式計算洪峰流量時，水力參數的采用應慎重。用單河段資料推算的各次洪峰流量要作合理性檢查。

1.2 實例斷面洪水頻率計算分析

在洪水系列中加入特大洪水時的經驗頻率計算存在是否按一個系列計算的問題，二者的計算方法和考慮的影響因素有明顯差別，主要在于是否將特大洪水系列計入一般系列樣本中，即按一個還是兩個樣本來進行計算的差別。按一個系列樣本進行計算時，方法比較簡便，將歷史洪水調查的不連續系列大洪水編入同一系列中進行經驗頻率計算，再進行理論頻率曲線適線。這樣做的不利之處是僅考慮了歷史洪水的量級，而沒有考慮時間跨度，有可能造成人為縮短系列長度，致使計算出的洪水頻率變大。按兩個樣本系列分別計算洪水經驗頻率時，雖然充分考慮了歷史洪水的量級和時間跨度因素，但如果洪水調查數據精度偏低，可能導致頻率計算結果存在較大偏差。

分別對以上兩種處理方法進行對比分析，按兩個獨立樣本方法來處理特大洪水系列時。

特大洪水系列的經驗頻率計算公式為：

計算一般洪水系列的經驗頻率按下式：

以上兩式中，M為特大洪水按遞減順序從大到小排列的序號，N為系列中特大洪水首項的重現期。實際上，在計算時，通過調查考證確定，m為一般洪水按序號排列(遞減順序排列)，L為在實測洪水系列中特大洪水的個數，n為實測洪水的年數。

對兩種方法的計算結果進行對比分析。

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，進行對比分析。經適線后計算結果見圖1，對比情況見表1，歷史洪水經驗頻率計算結果見表2。

圖1 加入歷史洪水后洪峰頻率曲線圖Fig.1 Curve of flood peak frequency after the addition of historical floods

表1 實例站最大洪水頻率計算成果表Tab.1 Maximum flood frequency calculation results for example stations

表2 實例站歷史洪水經驗頻率計算表Tab.2 Calculation of historical flood experience frequency of example stations

洪水特征序號M序號m年份洪峰流量m3/s歷史洪水經驗頻率%實測一般洪水經驗頻率%一般洪水2719781 14053.232819591 11054.842919931 10056.453019641 09058.063119671 09059.683219871 03061.293319861 02062.903419901 02064.5235195799166.1336198496067.7437198993069.3538199887270.9739195886872.5840197780774.1941200480275.8142197976377.4243199572679.0344201172380.6545198265282.2646198063783.8747200063485.4848197061187.1049197557488.7150200746190.3251200145491.9452200240393.5553200837695.1654199936696.7755195434198.39

2 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數據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%。洪水頻率計算實際中往往忽視調查歷史大洪水，有時也存在對洪水歷史不認可的現象。但經文獻刊印的歷史洪水調查，其可信度較高，不應輕易舍棄，否則洪水頻率分析結果會偏小很多，對工程設計造成不利影響。