不連續(xù)序系列洪水頻率計算分析

吳玲玲

（丹東市水利勘測設(shè)計研究院，遼寧 丹東118000）

1 概 況

沙里寨水文站位于大洋河干流上，該站于1933年12月設(shè)立，集水面積4810km2，具有1956至2012年共57年實測水文資料。歷史洪水根據(jù)調(diào)查及歷史文獻(xiàn)的分析，自1746年以來，該流域發(fā)生較大洪水的年份有1888，1960，1917，1937年等，1888年大洪水為1746年以來的267年的第一位大洪水，而1960年、1937年洪水為自1917年以來的第一、二位洪水。

2 洪水頻率分析

沙里寨水文站洪水頻率，原有成果是按照實測系列為1956—1993年，僅采用分別處理法計算，由于原有成果距今相差20多年，為了水文數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，文中增加1994—2012年實測資料，采用分別處理法和統(tǒng)一處理法兩種方法，對洪水頻率進(jìn)行計算。

計算方法及各參數(shù)含義如下：

2.1 計算方法

方法一是采用分別處理法，將實測系列和特大值看作是各自從總體中獨立抽取的幾個隨機(jī)連序系列，分別在各自系列中進(jìn)行排位，各系列的經(jīng)驗頻率計算公式如下：

N1年系列：

N2年系列

其中：n——實測或插補(bǔ)延長的系列；m——n年系列的序位；N1——調(diào)查考證期；M1——調(diào)查考證期N1年內(nèi)的前a1項特大洪水的序位；N2——更長的調(diào)查考證期；M2——更長的調(diào)查考證期N2年內(nèi)的前a2項特大洪水的序位。

方法二是采用統(tǒng)一處理法，將實測洪水與歷史洪水一起組成一個不連續(xù)的系列，為首的a項特大的洪水經(jīng)驗頻率計算，采用數(shù)學(xué)期望公式如下：

其中：M——歷史特大洪水按遞減次序排位的序號；N——調(diào)查考證期。

實測期n內(nèi)的一般洪水，采用下述公式計算經(jīng)驗頻率：

其中：Pm——實測系列第m1項的經(jīng)驗頻率；a——在N年中連續(xù)順位的特大洪水項數(shù)；n——實測或插補(bǔ)延長的系列；l——實測洪水系列中抽出特大值處理的洪水項數(shù)；m——n年系列的序位。

洪峰均值及變差系數(shù)Cv的初估值，按照矩法計算公式適當(dāng)修正，采用下述公式計算：

按照上述兩種方法計算的經(jīng)驗頻率過程，見表1沙里寨水文站洪峰經(jīng)驗頻率計算表。

2.2 計算結(jié)果

設(shè)計洪峰頻率曲線線型選擇皮爾遜Ⅲ型，Cs＝2.5Cv，通過調(diào)整變差系數(shù)Cv值和洪峰均值，使選用的設(shè)計頻率曲線與全部經(jīng)驗點據(jù)擬合最佳。設(shè)計洪峰頻率計算結(jié)果見表1沙里寨水文站設(shè)計洪峰成果。

2.3 成果合理性分析

大洋河流域自上而下共有三處水文站，分別為岫巖水文站、文家街水文站及沙里寨水文站，經(jīng)過洪水頻率計算，另兩處水文站變差系數(shù)Cv，分別采用1.14和1.10，符合Cv由上游至下游逐漸減小的規(guī)律。

大洋河流域與愛河流域均在丹東地區(qū)，氣候條件無差別，自然地理條件較一致，流域內(nèi)均山嶺重疊，支流多，河曲多，水力資源豐富，同時兩條流域河道長度及集雨面積十分接近。繪制大洋河及愛河流域各水文站的設(shè)計洪峰與集雨面積關(guān)系圖，可以看出趨勢線居于點群中間，設(shè)計洪水成果符合地區(qū)分布規(guī)律。

表1 沙里寨水文站設(shè)計洪峰成果表 m3/s

3 結(jié) 論

由上述數(shù)據(jù)分析可知，兩種方法經(jīng)驗頻率值差距較小，設(shè)計頻率曲線是一致的，所以在計算經(jīng)驗頻率時兩種方法均可采用。如實測資料代表性較好時，可采用方法一，同時計算過程較為簡單；如調(diào)查和考證的歷史洪水資料較為可靠時，且為首的幾項大洪水無遺漏時，可采用方法二。