单站设计值估计-华南沿海湿润区非平稳性洪水序列频率研究

有了区域频率曲线后，就可估计单站的非平稳性洪峰设计流量：

式中：为第i个站点t时间节点处的超过概率P的设计洪水流量。

根据式（8.14）计算单站非平稳性条件下的洪峰设计值。为了对比区域TVM法、传统区域频率分析法、单站TVM法和传统P-Ⅲ频率分析法计算结果的差异，取时间点为2010年，用4种频率分析方法分别计算各区最优分布下的重现期为100年的洪峰设计值，其中传统频率分析方法采用极大似然法估计参数。计算结果见表8.6～表8.9。

表8.6　Ⅰ区4种频率分析方法各站2010年条件下100年一遇设计值　单位：m3/s

表8.7　Ⅱ区4种频率分析方法各站2010年条件下100年一遇设计值　单位：m3/s

表8.8　Ⅲ区4种频率分析方法各站2010年条件下100年一遇设计值　单位：m3/s

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表8.9　Ⅳ区4种频率分析方法各站2010年条件下100年一遇设计值　单位：m3/s

各水文分区中，总体而言Ⅰ区洪峰序列表现有上升趋势（均值上升或标准差上升，下同）；Ⅱ区和Ⅲ区洪峰序列虽有部分站点表现出轻微上升或下降趋势，但基本上序列表现较为平稳；Ⅳ区洪峰序列变化趋势较为剧烈且复杂，武江流域剧烈上升，而东江流域则显著下降。

Ⅰ区100年一遇设计洪水量级：除了迁江站和南宁站外，其他水文站点中区域TVM法比传统区域频率分析法计算结果偏大，单站TVM法也比传统P-Ⅲ频率分析法偏大。无论是均值还是标准差均呈上升趋势，区域中量级较大的洪水相比过去更加容易发生。因此，如果忽略序列的非平稳性，采用传统频率分析方法估计得到的洪峰设计值将会比实际情况偏低（表8.6）。这主要跟西江流域兴建堤防引起的洪水归槽现象有关[7]。

Ⅱ区100年一遇设计洪水量级：高道站、盘江桥站、三岔站和涌尾站区域TVM法比传统区域频率分析法计算结果偏大，单站TVM法也比传统P-Ⅲ频率分析法偏大（表8.7）。平乐站、江边站、双捷站、横石站和柳州站相对稳定，区域TVM法与传统区域频率分析法间差别不大。洪水序列有上升趋势的水文站的空间分布与地形有密切联系，相关研究也得到相同结论，彭俊台[8]指出珠江流域内极端降水事件的多发区周围往往有山脉或高大地形环绕，由于山区或者丘陵区地势较高，因而易发生山洪等灾害。

Ⅲ区100年一遇设计洪水量级：总体而言区域TVM和单站TVM法与传统区域和传统P-Ⅲ频率分析法计算结果基本没有差别，洪峰比较平稳（表8.8）。区域内百色站洪峰序列表现有轻微上升趋势，金鸡站和常乐站比较平稳，新和站则有轻微下降趋势。研究发现除了博罗站外，区域内其他水文站点均位于流域的支流上，受变化环境影响较小。而博罗站洪峰变化过程较为复杂，呈现“先下降-后轻微上升”的变化过程，这应该与流域内水利工程调蓄和该水文站位于网河河口区有关，受到潮汐等众多因素影响。

Ⅳ区100年一遇设计洪水量级：武江流域坪石站、犁市站和长坝站区域TVM法比传统区域频率分析法计算结果偏大，单站TVM法也比传统P-Ⅲ频率分析法偏大；东江流域龙川站、河源站区域TVM法比传统区域频率分析法计算结果偏小，单站TVM法也比传统P-Ⅲ频率分析法偏小（表8.9）。洪峰流量变化主要成因详见第3～4章。

另外，从表8.6～表8.9的结果中也可以发现，虽然非平稳性方法都比传统方法更能反映序列的变化趋势，但是若以单站的非平稳性方法跟区域非平稳性方法的结果进行对比，单站方法估计的设计值普遍与区域方法估计结果有所偏差。导致这种现象出现可能是因为单站方法也许过分依赖站点自身检测出来的趋势成分，计算中这种趋势变化对结果的影响较高，而区域方法除了考虑站点数据自身趋势成分外，还充分考虑了水文分区中所有站点在统计上的共性部分，计算中单站趋势变化对结果的影响不如单站方法。