历史洪水调查重现期实例分析

王同旭

(黑龙江省水文水资源中心大庆分中心，黑龙江 大庆 163000)

0 引言

洪水频率主要是指在一次洪水过程中，某一洪水要素(如洪峰)在一定时段内出现的可能次数，即在多年时期内某一洪水特征值等于或超过某个数值的可能次数，一般以百分数表示，洪水频率的倒数即为“重现期”。例如，百年一遇，即在100年内可能重现一次，也可能多次出现。截至目前，现有系列资料分析出其累计频率为1%。按照自然规律，特大洪水出现次数较少，一般洪水则较多，须根据长期实测资料及运用数理统计方法分析求得。洪水频率说明某一量级洪水发生几率的情况，即出现的可能性多少，具有较宽泛的意义，其重现期不代表绝对性和唯一性，仅表示在该量级洪水出现的平均时间范围。

水利工程设计中涉及的洪水频率是工程前期设计标准的重要指标，是各项工程指标的主要设计依据。连续系列一般性洪水频率计算是比较简单的，即按照皮尔逊Ⅲ型曲线的适线方法定线便可。

1 加入历史不连续特大洪水调查的频率分析

1.1 历史洪水调查

历史洪水调查一般是指发生年代久远，缺少实测数据、仅依靠走访与实地勘测及文献记载等方式获得的洪水要素数据。历史洪水调查内容一般包括发生时间、洪峰水位、洪水水面线痕迹、洪水涨落情况、河道过水断面和河床组成情况及暴雨、灾情和流域自然地理情况等，计算方法主要有洪峰流量分析、洪水过程线推求、洪水重现期确定等。若调查的河段位于水文站附近，利用水文站的水位流量关系外延曲线，由洪痕水位确定其洪峰流量，是比较可靠的方法。当必须用水力学公式计算洪峰流量时，水力参数的采用应慎重。用单河段资料推算的各次洪峰流量要作合理性检查。

1.2 实例断面洪水频率计算分析

在洪水系列中加入特大洪水时的经验频率计算存在是否按一个系列计算的问题，二者的计算方法和考虑的影响因素有明显差别，主要在于是否将特大洪水系列计入一般系列样本中，即按一个还是两个样本来进行计算的差别。按一个系列样本进行计算时，方法比较简便，将历史洪水调查的不连续系列大洪水编入同一系列中进行经验频率计算，再进行理论频率曲线适线。这样做的不利之处是仅考虑了历史洪水的量级，而没有考虑时间跨度，有可能造成人为缩短系列长度，致使计算出的洪水频率变大。按两个样本系列分别计算洪水经验频率时，虽然充分考虑了历史洪水的量级和时间跨度因素，但如果洪水调查数据精度偏低，可能导致频率计算结果存在较大偏差。

分别对以上两种处理方法进行对比分析，按两个独立样本方法来处理特大洪水系列时。

特大洪水系列的经验频率计算公式为：

计算一般洪水系列的经验频率按下式：

以上两式中，M为特大洪水按递减顺序从大到小排列的序号，N为系列中特大洪水首项的重现期。实际上，在计算时，通过调查考证确定，m为一般洪水按序号排列(递减顺序排列)，L为在实测洪水系列中特大洪水的个数，n为实测洪水的年数。

对两种方法的计算结果进行对比分析。

采用加入历史洪水与仅利用实测洪水数据分别计算该站洪水频率，进行对比分析。经适线后计算结果见图1，对比情况见表1，历史洪水经验频率计算结果见表2。

图1 加入历史洪水后洪峰频率曲线图Fig.1 Curve of flood peak frequency after the addition of historical floods

表1 实例站最大洪水频率计算成果表Tab.1 Maximum flood frequency calculation results for example stations

表2 实例站历史洪水经验频率计算表Tab.2 Calculation of historical flood experience frequency of example stations

洪水特征序号M序号m年份洪峰流量m3/s历史洪水经验频率%实测一般洪水经验频率%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 结语

经以上分析计算可知，年最大洪水频率计算时是否加入历史洪水数据对计算结果影响较大，且重现期越长，误差越大。本例中，最大误差达25.7%。洪水频率计算实际中往往忽视调查历史大洪水，有时也存在对洪水历史不认可的现象。但经文献刊印的历史洪水调查，其可信度较高，不应轻易舍弃，否则洪水频率分析结果会偏小很多，对工程设计造成不利影响。