工程坝址洪水频率设计的分析与探讨

何 飞

（四川水利职业技术学院， 四川 成都 610200）

洪水频率[1]，指某水利工程的洪水特征值（如洪峰流量等）出现的累计频率。即在在一定时期（如n年）内，该特征值等于或超过某定量的可能出现概率。它是为了实际工程选择合格的设计流量而制定的一个设计标准。其设计的合理性，对于各水利工程的河段堤防、分洪设施、滞洪工程或调洪能力强大的水库等的建设及维护，具有举足轻重的意义。因此，本文以历史洪水调查数据为依据，采用参数估计法计算出各频率下的洪峰流量。最后，以一个具体工程实例进行计算演示，并对计算结果进行分析，验证了该计算方法的正确性。

1 洪水频率计算方法的提出

洪水频率的设计方法，是在分析工程实测洪水及历史洪水资料的可靠性、一致性、重现期等前提下，以一定时期内的调研历史参数为依据，然后针对其实际工程的特点（如n年连续系列，不连续系列等），进行选择。试验表明[2]，历史重现期越长，设计成果的稳定性越好，精度越高。因此，在频率计算的过程中，选择一个合适的重现期，是非常重要的。最后，确定合理的计算方法（比如连续系列系统，采用矩法），进行相关参数的计算（如均值流量、变差系数、偏态系数等）。本文以不连续系列的系统为例，探讨洪水频率的计算。

1.1 调查期为n年的洪水频率分析

假设一个水利工程坝址属于不连续系列，结合其n年历史数据的调查分析报告，已知在给定的某个洪水系列中，存在一个特大值，此时，定义该特征值为本系列的最大值，重现期为n1年。以此类推，将重现期为年，特征值由大到小进行排位。以上ni年大洪水与水文站实测的n年历史资料相结合，构成一个不连续的洪水系列，其均值如下式所示。

1.2 洪水频率曲线统计参数的确定

由于假设的工程采用的是不连续的洪水系列进行计算。因此，根据文献[3]的方法，频率分布函数选用P-III型频率曲线，采用参数估计法进行计算。如果在迄今的N年中已查明有a个特大洪水（其中有l个发生在n年实测或插补系列中），假定（n-l）年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的（N-a）年系列的相等，即

2 工程实例演示

2.1 实例概况

本文以沱江干流三皇庙水文站为例，以1941年～2016年共76年实测年最大洪峰流量资料为依据。结合历史最大洪水资料和实测连续的年最大洪峰流量资料，定义了1840年～2016年（系列长度为n=177年）的不连续洪水系列，进行频率分析计算。

根据章节1.1～1.2所述步骤，首先，以1981年实测的洪水定义为最大值，其重现期n为172年；其次，将1840年测量的洪水排为第二，重现期为81年，以此类推，总共定义5个特征值（即54年、41年、33年）。将这五年大洪水与三皇庙水文站实测的71年洪水资料，组成一个不连续的洪水系列。将公式（1-1）～（1-4）代入计算，计算结果如图1及表1所示。

图1 . 三皇庙站洪水频率计算图

表1 三皇庙站年Qmax频率计算成果表(N=172年)

将本次计算结果与同处沱江干流的九龙滩电站1941～1987年水文计算数据（如表2所示）进行对比。

表2 九龙滩电站洪水分析计算成果

从表1和表2的数据可知，三皇庙水文站的计算结果与后者部分结论基本一致，相对误差小于1%。三皇庙水文站的洪水分析、计算成果满足本阶段要求，故洪水频率的计算是合理的。

3 结论

（1）．提出了以历史数据为依据，选择合理的洪水重现期，采用参数估算的方法对水利工程进行洪水频率计算的思想。

（2）．以沱江干流三皇庙水文站为计算实例，计算出了各种频率下的洪峰流量，并通过对比九龙滩电站的洪水分析计算成果，验证了方法的正确性。

（3）．洪水频率的计算中，除重现期的确定以外，采用不同的方法计算得到的精度是不同的，而本文只采用了参数估算法，因此，在计算过程中，与他计算方法（比如双权函数法、适线法等）的精度结果对比如何，并不确定。所以，在未来的研究探索中，需要逐渐地完善计算的过程，力争采用多种方法进行计算对比，以此不断提高结果的准确性，为水利工程的优化设计奠定良好的基础。