库漠屯水文站洪水频率计算

魏艳凤 孙卓

摘 要：2013年8月10日是库漠屯水文站建站以来出现的第一号洪水，水位235.29米，为此做一次洪水频率计算，该站为五十年一遇的特大洪水。了解掌握该测站洪水重现期，为水文的中长期预报作参考，为修建水利工程防洪安全标准和设计标准提供重要依据，使水利工程发挥重要作用。

关键词：频率；偏差系数；离差系数；均值；模比系数

库漠屯水文站是嫩江上游重要把口站，中央、省、地、市重要报汛站。

1950年8月建站，测站位于东经125°11′，北纬49°24′，集水面积32229平方公里。建站六十四年发生较大洪水有十余次（233.50m以上洪水），一般3-5年出现一次，大洪水约10年左右出现一次，特大洪水约30年左右出现一次。

2013年8月10日，是建站以来出现的第一号洪水（235.29m），为此有必要对该站重做一次洪水频率计算，掌握洪水重现期，为水文的中长期预报作参考。

1 流域自然地理概况

嫩江发源于大兴安岭北邻伊勒呼里山中段南坡，源头左有南瓮河，右有南阳河，二源与二根河汇合后称嫩江。河流全长1416公里，流域面积为24.39万平方公里。上源流经山区，属山区性河流。

由库漠屯水文站以下进入平原，属平原性河流。流域呈树枝状，支流众多，较大支流右岸有卧都河、门鲁河、泥鳅河、科洛河，左岸有古里河、那都河、多布库尔河、甘河等。流域成扇形，由北向南倾斜，地形变化较大，平均海拔高200-300m，流域植被良好，坡度较大，径流条件良好。

2 气候特征和洪水形成来源

该站地处高纬度，冬季严寒少雪，夏季湿润多雨。冬季最低氣温零下47℃，夏季最高气温达38℃左右，流域内无霜期120天左右，最大冻土为2.5-3.0m，最大冰厚为1.3-1.5m左右。

流域内多年平均降水量为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月降水量较少，不足全年降水量的10%。

形成大洪水来源有两种情况，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径流形成的洪水。

3 资料来源和历史洪水调查

本次频率计算所选用数值均摘自《黑龙江省水文特征值统计》。洪水调查部分主要参考《黑龙江省洪水调查资料》 、《黑河地区灾情调查汇编》等。

对于历史洪水的洪峰流量推求，我们采用历年水位流量关系延长法推求，即根据调查历史洪水洪痕，引测到本站基面上求出高程，查找历年水位流量关系推求出历史洪水洪峰流量。

参考《库漠屯水文站历史洪水调查成果》可知，库漠屯站1898年洪水在库漠屯村田荣久家院内洪痕引测高程为235.43m（大连基面），用该站历年水位～流量综合关系线延长查得洪水流量为4670m3/s，可供高水频率曲线延展参考。

4 计算方法与公式的选用

作为频率曲线线型的Γ分布，一般有三个统计参数，均值Q、离差系数CV和偏差系数CS，水文系列通常较短，偏差系数无法确定。所以在频率计算中采用适线法来确定偏差系数。对于系列的均值Q和离差系数CV可用公式计算。

常用的经验频率公式有：

P=■×100% （1）

■=■（■Qi） （2）

CV=■（3）

式中：n：为实测系列长度；

m：为序号

CV：为离差系数；

■：为历年洪水流量均值

Ki：为模比系数，即Ki=Q/■

参见库漠屯站洪水频率计算表1。

根据公式算得库漠屯站洪水频率计算参数为：

Q=■（■Qi）=■=1467（m3/s）

CV=■=■=0.65

假定CS=3CV和CS=4CV两种，频率计算结果见表2、表3：

表2 库漠屯站CS=3CV时的频率计算表（Q=1467， CV=0.65）

表3 库漠屯站CS=4CV时的频率计算表（Q=1467， CV=0.65）

KP直接查Γ分布模比系数KP值表得知，然后采用目估适线法是把水文系列的各项数值与对应的经验频率点在频率格纸上，用目估的方法，通过点群中心（或照顾比较可靠或占主要地位点子的附近）绘制出频率曲线。绘制前必须先假定一套均值Q、离差系数CV及偏差系数CS值。然后据此绘出频率曲线，查看这条频率曲线是否与点子配合得好，如果不理想，可再假定一套统计参数，直至目估后认为满意为止。一般认为Q和CV值随机性小一些，故先列表计算Q和CV值，再根据这对Q及CV，假定一些CS值，把不同CS时的频率曲线画在已点好经验点子，（即水文系列各项数值与经验频率的对应点）的格纸上，选择适线配合比较满意的那条曲线，如图1。

图1

图1中①曲线为CS=3CV，②曲线为CS=4CV，由图1可以看出CS=3CV大部分点子配合得较好。

5 频率计算目的与结论

频率计算是用来分析研究某种随机变量出现不同数据可能性的数学工具，水文计算中常常需要知道大于某一水文特征值的频率是多少，也就是要提供相应于一定频率的水文数据。了解掌握该测站洪水重现期，为水文的中长期预报作参考，为地方政府及防汛抗旱指挥部门，当好水文尖兵和耳目作用；为修建水利工程提供防洪安全标准和设计标准提供重要依据，使水利工程发挥重要作用，为人类作出更大贡献。

通过本次频率分析计算，CS=3CV配线较好，库漠屯水文站2013年8月10日发生的特大洪峰为五十年一遇的特大洪水，见表4、表5。

表4 库漠屯站历年水位～流量关系表

表5 库漠屯站洪水频率计算成果表

参考文献

[1]金光炎.水文统计计算[M].北京：水利出版社出版，1980：84-95.

[2]黑龙江省水文总站.黑龙江省水文特征值统计[Z].黑龙江省水文总站刊印，1973：68-70，1985：60.

[3]黑河水文分站.黑河地区灾情调查汇编[Z].黑河水文分站刊印，1976：36.

[4]蒋金珠.工程水文及水利计算[M].北京：中国水利水电出版社出版，2000：50-56.

作者简介：魏艳凤（1976-），女，黑龙江嫩江人，工程师。

孙卓（1979-），女，吉林长岭人，工程师。