□劉煥陽(yáng) □劉愛(ài)嬌（河南省漯河水文水資源勘測(cè)局）

1.問(wèn)題的提出

1975年8月，河南省中南部的沙潁河、洪汝河等水系發(fā)生了特大暴雨，出現(xiàn)了建國(guó)以來(lái)罕見(jiàn)的特大洪水，導(dǎo)致了境內(nèi)的板橋和石漫灘兩座大型水庫(kù)垮壩，給全省乃至全國(guó)水利界帶來(lái)很大的震動(dòng)和反思。這次史稱(chēng)“75·8”的特大暴雨洪水，刷新了許多水文要素國(guó)內(nèi)實(shí)測(cè)系統(tǒng)值的記錄。洪水過(guò)后，河南水利界的反思之一就是對(duì)境內(nèi)所有大型水庫(kù)的規(guī)劃指標(biāo)進(jìn)行了重新修訂。筆者通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，在規(guī)劃頻率不變的情況下，一些水庫(kù)（如：板橋、薄山、陸渾等）的規(guī)劃值修訂前后發(fā)生了很大變化，這實(shí)際上是由于規(guī)劃時(shí)進(jìn)行水文頻率計(jì)算的誤差造成的。水文頻率計(jì)算的誤差在教科書(shū)和水文規(guī)范中雖然沒(méi)有提及，但在實(shí)際工作中卻經(jīng)常遇到。

2.頻率計(jì)算概述

3.常用于水文頻率計(jì)算的水文要素分類(lèi)

在進(jìn)行水文頻率計(jì)算時(shí)，首選要選取水文要素。常用于頻率計(jì)算的水文要素筆者認(rèn)為可分為三類(lèi)：

3.1 均值類(lèi)：指水文要素在選定時(shí)段內(nèi)的平均值，反映水文要素隨以選定時(shí)段為時(shí)間單位的變化情況。這類(lèi)值很多，如日均值、旬均值、月均值、年均值等。該類(lèi)值常用于取水工程、航運(yùn)等的規(guī)劃設(shè)計(jì)中。

3.2 極值類(lèi):指水文要素在選定時(shí)段內(nèi)的最大或最小值，反映水文要素在選定時(shí)段內(nèi)的極端變化情況。這類(lèi)值在實(shí)際中應(yīng)用最廣泛，如年最大流量、24h最大降水量、年最高水位等。該類(lèi)值常用于水庫(kù)、橋梁等的規(guī)劃設(shè)計(jì)中。

3.3 總量類(lèi)：指水文要素在選定時(shí)段內(nèi)的總數(shù)量，反映水文要素受下墊面、天氣情況等自然因素的變化特征。如年降水量、月、年徑流量、年輸沙量等。該類(lèi)值有些與均類(lèi)值可以相互轉(zhuǎn)變，如月徑流量與月平均流量、年均含沙量與年均輸沙率等。該類(lèi)值主要用于水庫(kù)的調(diào)節(jié)演算等工作中。

4.導(dǎo)致水文頻率計(jì)算誤差的主要因素

水文要素的變化受許多因素影響，水文頻率計(jì)算是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)研究其變化規(guī)律的一種計(jì)算。在計(jì)算中易使成果出現(xiàn)誤差的因素主要有以下幾個(gè)方面：

4.1 資料系列的長(zhǎng)度。目前我們所能搜集到的資料是非常有限的，只是無(wú)限長(zhǎng)資料系列的一個(gè)樣本。因此，這個(gè)樣本的系列越長(zhǎng)越好。但在實(shí)際工作中，所有站點(diǎn)的實(shí)測(cè)資料都比較短，大部分僅有30—50年，長(zhǎng)的也不過(guò)百年。故在水文頻率計(jì)算時(shí)需要調(diào)查和考證歷史暴雨洪水，以延長(zhǎng)資料系列長(zhǎng)度。本文開(kāi)始提出的問(wèn)題，主要是由于規(guī)劃修建大型水庫(kù)時(shí)，實(shí)測(cè)資料都很短（均不足20年，少的僅幾年），再加上歷史洪水調(diào)查和考證不夠，從而造成成果出現(xiàn)較大誤差。

4.2 人類(lèi)活動(dòng)影響。人類(lèi)活動(dòng)是導(dǎo)致水文要素變化最活躍因素，在水文頻率計(jì)算時(shí)要充分考慮。如上游修建了水庫(kù)，改變了洪水的自然變化過(guò)程，削減了部分極值類(lèi)水文要素，對(duì)部分均值類(lèi)水文要素也有調(diào)節(jié)。

4.3 水文要素的選取。前面對(duì)常用頻率計(jì)算的水文要素已進(jìn)行了分類(lèi)，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)選這一水文要素也行，選那一水文要素也可的現(xiàn)象。如計(jì)算某一次洪水為多少年一遇時(shí)，是選洪峰流量還是選次洪量？大部分人喜歡選洪峰流量，因?yàn)檫@樣的資料容易獲得。但具體到某一站來(lái)說(shuō)，就需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。如澧河（淮河的三級(jí)支流），該河自上游至下游過(guò)水能力逐漸減小，其控制站——何口站的斷面過(guò)水能力為3000m3/s,下游約4km河道的過(guò)水能力就減到了1900m3/s，該河極易出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)洪水，“75·8”和 2000年的“7·15”洪水，曾造成站以上河堤多處坍塌和大范圍漫溢；因此，若選用洪峰流量來(lái)分析洪水的發(fā)生頻率，僅還原計(jì)算就可能帶來(lái)很大誤差，筆者認(rèn)為該站就應(yīng)該選取次洪量來(lái)進(jìn)行洪水頻率計(jì)算。也就是說(shuō)水文要素的選取要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。

5.水文頻率計(jì)算改進(jìn)建議

現(xiàn)行的水文頻率計(jì)算方法，應(yīng)進(jìn)行以下兩方面改進(jìn):

5.1 評(píng)價(jià)水文頻率計(jì)算成果的確信度。在進(jìn)行工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，有些地方的實(shí)測(cè)資料較長(zhǎng)，有些地方的實(shí)測(cè)資料較短，有些地方無(wú)實(shí)測(cè)資料；不同情況下，水文頻率計(jì)算在資料延長(zhǎng)或借用時(shí)所得的成果應(yīng)該說(shuō)明，他們的確信度是不一樣的。因此，在進(jìn)行水文頻率計(jì)算時(shí)，要根據(jù)資料的實(shí)際情況制定、評(píng)定成果確信度的標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 制定頻率曲線延長(zhǎng)的范圍。在進(jìn)行頻率計(jì)算后要點(diǎn)繪頻率曲線，一般查千年以上的頻率時(shí)需要延長(zhǎng)曲線，延長(zhǎng)線的范圍多大沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定，如高水延長(zhǎng)一般不超過(guò)實(shí)測(cè)流量變幅的30%，低水延長(zhǎng)一般不超過(guò)實(shí)測(cè)流量變幅的10%，超過(guò)該范圍時(shí)至少要用兩種方法進(jìn)行比較。而頻率曲線的應(yīng)用卻沒(méi)有類(lèi)似的規(guī)定，大部分根據(jù)需要來(lái)延長(zhǎng)。因此認(rèn)為理論界應(yīng)對(duì)此進(jìn)行研究，也制定類(lèi)似的規(guī)定，從而可避免隨意性，提高成果的精度。