特大值处理方法在小河站设站年限分析中的应用

王成建 刘向楠

由于小河站设站年限一般较短，观测资料系列有限，在采用设计洪水和枯水检验法进行频率分析时，易出现特大值问题，造成分析结论不合理。因此，在频率分析过程中遇到特大值问题时，应采取合理的处理方法，确定特大值的频率值后再进行适线检验，得到合理的结果。本文对小河站设站年限分析中遇到特大值问题采用同频率分析方法处理进行了有意探索。

1. 小河站设站年限检验方法

表1 西台峪站年最大流量统计表

小河站设站目的主要是收集小流域的暴雨洪水资料，探求产汇流参数在水文分区和下垫面变化的规律。一般认为，小河站设站年限为10～15年，且测得20年一遇的洪水资料就可达设站目的。而如何确定达设站目的，则需进行设站年限检验。

小河站的设站年限检验需要根据小河站观测资料结合水文参数特征值进行，以确定小河站观测年限是否达到设站目的。一般来说，采用的检验方法主要有3种：抽样误差检验法、设计洪水和枯水检验法、产汇流参数检验法，具体应用详见《河北省小河站设站年限检验方法研究》（《河北水利》2010年第7期）。

2. 特大值处理方法

由于小河站观测资料系列较短，在采用P-Ⅲ型曲线对实测资料系列进行适线时，易出现特大值问题。对特大值进行处理可以采取历史洪水调查，即将调查得到的历史洪水作为代表总体的一个样本，与实测数据共同组成一个不连续的系列，再采用P-Ⅲ型曲线进行拟合。但是，由于洪水调查工作量较大，不宜采用。同频率分析方法是采用与洪水要素密切相关的其他要素实测资料，来确定同时段内洪水要素的重现期区间，从而解决洪水资料系列不够长、特大值高挂的情况。但是，同频率分析条件要求比较高，一是相关水文要素关联度较高，二是相关联的水文要素系列较长，或者已有该水文要素的分析结果。

现结合实例，对历史洪水调查与同频率分析方法的应用作简要剖析。

3. 实例

西台峪站为浅山区代表站，是海河流域子牙河水系泜河南支的控制站，集水面积127km2，其年最大流量数据如表1所示。

3.1 问题提出

在采用设计洪水和枯水检验法进行设站年限分析时，由于最大流量1963年3990m3/s属于特大值，而实测系列仅有45站年，公式计算频率值与该流量实际频率存在较大的差距，采用P-Ⅲ型曲线进行适线时，该点据出现了“高挂”现象。

3.2 处理方法

从河北省水利厅1984?年刊印的《河北省洪水调查资料》可知，西台峪站1917和1924年调查洪峰流量分别为1240m3/s和 725m3/s，计算得到 1963年3990m3/s的频率值为1.1%。但是从适线图来看，P-Ⅲ型分布曲线Cs/Cv值存在反曲。因此，还需要查找其他资料，对该特大值的频率合理性进行分析。

河北省水文总站1984年刊印的《河北省短历时设计暴雨图集》中对西台峪上游獐么雨量站实测最大6h雨量的重现期分析结果为500年，西台峪雨量站实测最大6h雨量的重现期分析结果为20～50年。由于降雨与洪水的相关性比较高，且已有频率分析结果，因此，采用降雨作为洪水的同频率分析参照要素，初步分析西台峪1963年洪峰流量的重现期应在100年一遇至500年一遇之间，取其中值为300年一遇。按照 p=0.3%，对实测系列（1960～2004）重新适线，如图所示。

通过历史洪水调查结合同频率分析方法，较好的解决了实测资料系列较短造成的特大值问题。

4. 结论

在频率分析中，由于实测资料系列相对较短，对实测系列中特大值的处理较为常见，采用的方法也各不相同，但是其目的都是确定特大值的合理频率，得到合理的适线结果。

本文对西台峪水文站在设站年限分析中出现的特大值问题，采用了历史洪水调查结合同频率分析的方法，是对利用P-Ⅲ型分布曲线解决特大值问题的一种不常见的分析方法，是采用历史洪水调查、水文参数解决特大值问题方法之外的一种有益探索。

从西台峪设站年限设计洪水检验成果来看，频率分析的结论与采用其他方法分析得到的结论基本一致，表明：同频率分析方法在解决频率分析中遇到的特大值问题，具有一定的价值。