当统计的样本分别为水位、高潮位与低潮位时,统计获得的累积频率分别称为潮位累积频率、高潮累积频率与低潮累积频率。若样本只采用整时水位数据,则称潮位累积频率为历时累积频率。统计累积频率时需注意累积的方向,区分以下累积还是以上累积。其中,以下累积频率F(z)是单调增函数,而以上累积频率F(z)是单调减函数。如《港口与航道水文规范》(JTS 145—2015)中对海港设计水位的规定条目为“位于海岸和感潮河段常年潮流段的港口,设计高水位应采用高潮累积频率10%的潮位或历时累积频率1%的潮位,设计低水位应采用低潮累积频率90%的潮位或历时累积频率98%的潮位”。按常理推测,累积频率越小,对应的潮位高度越大,故此处为以上累积频率。由该规范附录中给出的累积频率计算方法,可确认为采用以上累积频率。
下面以某验潮站的三年实测水位数据(起算面为长期平均海面)为例,统计潮位的以上累积频率的基本步骤如下:
(1)统计时间段内的水位量值范围,经统计为:-310.0~314.2cm。
(2)选取数值系列zm,并组成区间。参照覆盖水位量值范围并以一定的固定间隔(通常采用10cm)划分为:-310~-300cm、-300~-290cm……310~320cm等。因统计的是以上累积频率,故将区间按从高到低排列,如表6.1中第一列所示。
(3)统计各区间内水位出现的次数,即表6.1中第二列的频次。
(4)将频次除以水位的总次数,获得各区间的频率,即表6.1中第三列。
(5)按区间从高到低(表6.1中从上到下)将频率进行累加,获得各区间的累积频率:将该区间及之前的频率相加或者将前一个区间的累积频率与本区间的频率相加。
表6.1 潮位累积频率统计
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由三年实测水位数据的高潮和低潮信息,分别由高潮位与低潮位代替上述的水位,相应地统计获得高潮累积频率和低潮累积频率。图6.2为以上累积频率曲线。
图6.2 以上累积频率曲线
对于某一选定的高度z,对应的潮位、高潮位或低潮位的以上累积频率是指潮位、高潮位或低潮位中高于z所占的比例。对照于深度基准面的保证率概念,低潮位的以上累积频率等同于深度基准面的保证率。因此,以上累积频率也称为保证率,分别称为潮位保证率、高潮保证率与低潮保证率。
对于某一选定的高度z,对应的潮位、高潮位或低潮位的以下累积频率是指潮位、高潮位或低潮位中低于z所占的比例。统计以下累积频率的步骤与以上累积频率相似,差异在于将表6.1中的区间由从高到低的顺序改为从低到高的顺序,统计各区间的频次与频率后,同样地从上到下进行频率累加。图6.3为对应的以下累积频率曲线。
为了保证统计结果的可靠性,实测水位数据应有足够的时长。对半日潮类型,要求时长不少于一年;对于日潮类型,时长要求应更长。若只统计某个季节或月份的累积频率,时长应达到多年。
图6.3 以下累积频率曲线
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