特大值处理对频率计算结果影响分析.docVIP

FILENAME simple_format PAGE - PAGE 1 - 特大值处理对频率计算结果影响分析 靳月灿，蔡淼，乔蒙 中国矿业大学水文与水资源工程专业，江苏 徐州 （221116） E-mail:jinyuecan@163.com 摘要：为研究特大值处理对频率计算结果的影响，通过对官寨水文站实测资料进行频率计算，对其中一次较大洪水的考虑，采用了不同方法进行处理，再运用皮尔逊Ⅲ型曲线进行配线，得到设计频率下的设计洪水值，并对所得结果进行对比分析，以说明较大洪水视为特大洪水与否对工程设计的影响，从而给水文工程设计者提供较为合理的建议。 关键词：频率计算；较大洪水；特大洪水；设计频率；对比分析 中图分类号：TV62+1 引言 洪水是一种常见的自然现象，在规划设计各类水利工程的时候，应注意分析研究洪水的规律性，合理地、恰当地预估出水工建筑物运营期间内可能遇到的洪水，具有十分重要的作用[1]。特大洪水是指实测系列和调查到的历史洪水中，比一般洪水大得多的稀遇洪水（特大洪水一般指的是历史洪水，但是在实测洪水系列中，若有大于历史洪水或数值相当大的洪水，也作为特大洪水）[2]。我国河流的实测流量资料系列一般不长，通过插补延长的系列也有限，若只根据短系列资料作频率计算，当出现一次新的大洪水以后，设计洪水数值就会发生变动，所得成果很不稳定。如果在频率计算中能够正确利用特大洪水资料，则会提高计算成果的稳定性[2]。 频率计算方法 2.1 不考虑特大值 中、英、美各国由流量资料推求设计洪水的思路是非常相似的，先按一定的规则进行资料系列选样，然后选用适宜的频率曲线线型和参数估计方法作频率分析，最后查频率曲线即可得到设计洪峰流量[3]。假设测站实测洪峰流量资料中的特大值不视为特大洪水，直接进行处理，推求设计洪峰流量。具体方法步骤： 首先筛选出年最大洪峰流量，然后将年最大洪峰流量由大到小的顺序进行排序，根据相应序号计算出各项、平均流量、模比系数和变差系数。计算公式： 经验频率 平均流量 模比系数 变差系数 式中 Pm —— 等于或大于某一变量Qm的经验频率； m —— 年最大洪峰流量由大到小排列的序号； n —— 连序系列的总数。 然后在频率格纸上点绘实测点据（纵坐标为变量的实测值，横坐标为其相对应的经验频率值），再根据该地区所处位置，依据经验估计Cs与 Cv的关系范围，尝试不同的倍比参数（必要时可调整、Cv、Cs），采用皮尔逊Ⅲ型曲线进行拟合，从中选择一条配合较好的理论频率曲线。采用该条曲线的相应参数作为总体参数的估计值，并以此来估算水文要素总体的统计规律。然后由设计频率在皮尔逊Ⅲ型频率曲线的离均系数值表中查找对应的，利用计算公式算出设计洪水值。 2.2 考虑特大值 实测洪峰流量系列中特大值经调查确定为特大洪水，它们作为代表总体的一个样本，共同组成一个不连序系列。为了避免历史洪水的经验频率与实测系列的经验频率的重叠现象，且由于在有历史洪水信息参加的设计洪水频率计算，采用统一处理法计算，成果比较可靠、合理[4]，故采用如下计算步骤： 假设在历史调查期N年中有特大洪水项，其中有项发生在n年实测系列之内，M为特大洪水由大到小排列的序号，N年中的项特大洪水的经验频率用计算。实测系列中其余的项，则均值分布在频率范围内，为特大洪水第末项的经验频率，即： 实测系列第项的经验频率计算公式为： 其中—— 年中一般洪水(包括空位)的总频率； —— 实测期一般洪水在年(除去项特大洪水)内排位的频率。 在用矩法初估参数时，对于不连序系列，假定年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的年系列的相等，即，，相应的参数公式为： 式中： —— 一般洪水，i=l+1、l+2、…、n; —— 特大洪水， j=1、2、…、a； 然后在频率格纸上点绘实测点据，依据经验估计Cs与 Cv的关系范围，尝试不同的倍比参数（必要时可调整、Cv、Cs），采用皮尔逊Ⅲ型曲线进行拟合，从中选择一条配合较好的理论频率曲线。采用该条曲线的相应参数作为总体参数的估计值，并以此来估算水文要素总体的统计规律。再由设计频率在皮尔逊Ⅲ型频率曲线的离均系数值表中查找对应的，利用计算公式算出设计洪水值。 理论上考虑或不考虑特大值对计算结果的影响：若考虑特大值为特大洪水，相当于把n 年资料展延到了N年,提高了系列的代表性，即相当于在频率曲线的上端增加了控制点。同时计算出的该点频率就会相对减小，所拟合的理论频率曲线的上部就会相对降低，从而以此参数作为总体参数的估计值，查找计算出的设计洪水值就会偏小。 应用实例 3.1 研究工程简介 官寨水文站位于淮河流域沙颖河支流干江河上，控制流域面积为1124 K㎡，所设计工程为燕山水库。该水