不连续序系列洪水频率计算分析

吴玲玲

（丹东市水利勘测设计研究院，辽宁 丹东118000）

1 概 况

沙里寨水文站位于大洋河干流上，该站于1933年12月设立，集水面积4810km2，具有1956至2012年共57年实测水文资料。历史洪水根据调查及历史文献的分析，自1746年以来，该流域发生较大洪水的年份有1888，1960，1917，1937年等，1888年大洪水为1746年以来的267年的第一位大洪水，而1960年、1937年洪水为自1917年以来的第一、二位洪水。

2 洪水频率分析

沙里寨水文站洪水频率，原有成果是按照实测系列为1956—1993年，仅采用分别处理法计算，由于原有成果距今相差20多年，为了水文数据的准确性，文中增加1994—2012年实测资料，采用分别处理法和统一处理法两种方法，对洪水频率进行计算。

计算方法及各参数含义如下：

2.1 计算方法

方法一是采用分别处理法，将实测系列和特大值看作是各自从总体中独立抽取的几个随机连序系列，分别在各自系列中进行排位，各系列的经验频率计算公式如下：

N1年系列：

N2年系列

其中：n——实测或插补延长的系列；m——n年系列的序位；N1——调查考证期；M1——调查考证期N1年内的前a1项特大洪水的序位；N2——更长的调查考证期；M2——更长的调查考证期N2年内的前a2项特大洪水的序位。

方法二是采用统一处理法，将实测洪水与历史洪水一起组成一个不连续的系列，为首的a项特大的洪水经验频率计算，采用数学期望公式如下：

其中：M——历史特大洪水按递减次序排位的序号；N——调查考证期。

实测期n内的一般洪水，采用下述公式计算经验频率：

其中：Pm——实测系列第m1项的经验频率；a——在N年中连续顺位的特大洪水项数；n——实测或插补延长的系列；l——实测洪水系列中抽出特大值处理的洪水项数；m——n年系列的序位。

洪峰均值及变差系数Cv的初估值，按照矩法计算公式适当修正，采用下述公式计算：

按照上述两种方法计算的经验频率过程，见表1沙里寨水文站洪峰经验频率计算表。

2.2 计算结果

设计洪峰频率曲线线型选择皮尔逊Ⅲ型，Cs＝2.5Cv，通过调整变差系数Cv值和洪峰均值，使选用的设计频率曲线与全部经验点据拟合最佳。设计洪峰频率计算结果见表1沙里寨水文站设计洪峰成果。

2.3 成果合理性分析

大洋河流域自上而下共有三处水文站，分别为岫岩水文站、文家街水文站及沙里寨水文站，经过洪水频率计算，另两处水文站变差系数Cv，分别采用1.14和1.10，符合Cv由上游至下游逐渐减小的规律。

大洋河流域与爱河流域均在丹东地区，气候条件无差别，自然地理条件较一致，流域内均山岭重叠，支流多，河曲多，水力资源丰富，同时两条流域河道长度及集雨面积十分接近。绘制大洋河及爱河流域各水文站的设计洪峰与集雨面积关系图，可以看出趋势线居于点群中间，设计洪水成果符合地区分布规律。

表1 沙里寨水文站设计洪峰成果表 m3/s

3 结 论

由上述数据分析可知，两种方法经验频率值差距较小，设计频率曲线是一致的，所以在计算经验频率时两种方法均可采用。如实测资料代表性较好时，可采用方法一，同时计算过程较为简单；如调查和考证的历史洪水资料较为可靠时，且为首的几项大洪水无遗漏时，可采用方法二。