2 还原标准

上述分析和检验,当发现洪水系列不具备一致性时应采取还原措施,将整个系列都统一到某一相同的径流形成基础上。对此有两种不同的观点:一是“向前看齐”,即把系列统一到现在或未来的某种径流形成水平上,由此直接推求设计洪水,以提供规划设计应用。美国第二次水资源评论时的做法基本上是这样,他们认为最近20年(1955—1975年)资料的径流形成条件是一致的,代表近代的水平,故不需还原修正,而直接进行水文计算。二是主张“向后看齐”,即把系列都统一到人类活动对径流影响不显著的天然状态水平,以此推求设计洪水,并在规划设计时考虑人类活动措施的作用。表面上看,似乎二者都合理,仔细分析后可看到后者是正确的、是适合我国国情的。理由如下:

(1)大规模的人类活动措施,尤其修建大型水利水电工程,人们对洪水有相当大的控制能力,影响后的洪水已经不是随机抽样的结果。为恢复抽样的随机性,需要予以还原,以满足数理统计法最起码的要求。

(2)我国许多河流都有丰富的历史特大洪水记载,并在大量反复调查核实基础上,整编刊印成册。故我国的设计洪水计算规范,特别强调为增加系列的代表性,一定要考虑历史洪水,这种洪水一般都可看作是天然状态下形成的,故可与直接还原到天然状态的洪水组成一个系列。若采用“向前看齐”的观点,以人类活动措施后的流域状态作为“还原”标准,则无法利用历史洪水资料参与频率计算。因为要把历史洪水转化为现在状态的洪水,将需要准确掌握历史洪水的地区组成、暴雨时空分布等,但这是很难办到的。

(3)大规模人类活动措施,尤其大中型蓄水工程,常使中小洪水减小,大洪水则减少不多,甚至反而加大。例如分乡站1978年最大洪峰较小,天然状态下为258m3/s,措施后为94.4m3/s,削减63%,1981年最大洪峰较大,天然状态下为911m3/s,措施后为898m3/s,削减1%。因此,人类活动影响后的频率曲线参数与天然状态下不同,并且当影响严重时,频率曲线的线型也会发生改变。图3是金沙江屏山站洪水受上游一系列梯级水库(溪落渡等)影响后的频率密度曲线和分布曲线。线型已发生了根本变化,由皮Ⅲ型单峰铃形密度曲线变成了多峰形,相应的频率分布曲线形成了两个平缓的台阶,且随着控制运用方案的不同,其形状也不同。到目前为止,无法用某种线型来概括这种变化,若考虑向自然状态的还原计算,这个问题便不存在了。

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图3 屏山站受上游库群影响后的年最大一日洪量频率密度线及频率分布线

(4)受到人类活动影响明显的洪水若不还原到天然状态水平,则由于各流域所受人为影响的不同,统计参数将难于进行地区综合,这将不利于用地区综合法推求无资料流域的设计洪水。

综上所述,还原的标准应该是“向后看齐”。将受人为措施影响严重的洪水还原为天然状态的洪水。不过这里所指的天然状态,并非流域上一点人为措施都没有,而是指流域上无大中水库和为数极多的小水库塘堰,与过去历史上的情况差不多,基本不破坏抽样的随机性和系列不产生明显的趋势性变化。例如分乡站1970年前的情况,即可看作是天然状态。