千年一遇、萬年一遇的長江洪水流量是怎樣計算出來的?
落英繽紛
許多人在網上抨擊洪水千年一遇、萬年一遇的說法,譴責某些官員以此為藉口,推諉責任。但他們對千年一遇、萬年一遇的洪水是怎樣計算出來的很不理解,以為是胡編的。有人問,人類有記載的歷史一共五千年,萬年一遇的洪水流量你是怎麼知道的?站在外行人的觀點上,提出這種問題可以理解,這都是因為對基本的數據處理方法缺乏了解所致。
這千年一遇和萬年一遇是如何確定的?一般以洪峰流量的出現頻率確定,三峽工程壩址代表水文站為宜昌站,不同頻率的洪水流量是:二十年一遇洪水流量為72300立方米/秒,百年一遇洪水流量為83700立方米/秒,千年一遇洪水流量為98800立方米/秒,萬年一遇洪水流量為113000立方米/秒,可能最大洪水的洪水流量為120000~127000立方米/秒。這些標準主要是根據歷史資料通過頻率分析獲得的。 現在介紹一下頻率分析的方法,見下圖:
(1) 收集宜昌站歷年來的洪水流量紀錄,點在圖上。然後
(2) 根據流量大小,劃分幾個等級,如圖上的藍色橫線所示。每個帶的中間值,就是此帶的名義流量。
(3) 對於每一等級,計算它的平均發生周期。比如從下往上數第三個帶內有三個點,得到兩個間隔,這兩個間隔的和的數值除以2,就是這個等級的平均周期。第一個帶有8個點,那就要把7個間隔數值加起來,再除以7了。
(4) 樣本點的數量有限,可以移動分帶的垂直位置,多做幾次,這樣就增加了樣本點的數量,而且增加了結果的穩定性(Robustness)。在統計學上,這個方法叫鞋帶(Bootstrapping)。
得到流量和周期的樣本後,點到下一張圖上:
這張圖用時間周期的常用對數值作橫坐標,使得擬合曲線具有線性。
對於已有的流量-周期數據作最小二乘意義上的擬合直線,加以延長,就可以得到百年一遇、千年一遇、萬年一遇的流量了。擬合的意義是,畫一條直線,儘可能代表樣本點的走向趨勢。
由此可見,萬年一遇的流量並非從歷史上真的這種大洪水得到,而是從已有數據作線性外推得到的。這是一種非常簡單而基本的數據處理方法。
我沒有徵詢過宜昌站工作人員的意見,但是估計他們用的方法跟我的不會差太多。你把宜昌站提供的百年一遇、千年一遇、萬年一遇的流量數據點到圖上,會發現它們成一條直線。這就證實了我的算法。