千年一遇、万年一遇的长江洪水流量是怎样计算出来的?
落英缤纷
许多人在网上抨击洪水千年一遇、万年一遇的说法,谴责某些官员以此为借口,推诿责任。但他们对千年一遇、万年一遇的洪水是怎样计算出来的很不理解,以为是胡编的。有人问,人类有记载的历史一共五千年,万年一遇的洪水流量你是怎么知道的?站在外行人的观点上,提出这种问题可以理解,这都是因为对基本的数据处理方法缺乏了解所致。
这千年一遇和万年一遇是如何确定的?一般以洪峰流量的出现频率确定,三峡工程坝址代表水文站为宜昌站,不同频率的洪水流量是:二十年一遇洪水流量为72300立方米/秒,百年一遇洪水流量为83700立方米/秒,千年一遇洪水流量为98800立方米/秒,万年一遇洪水流量为113000立方米/秒,可能最大洪水的洪水流量为120000~127000立方米/秒。这些标准主要是根据历史资料通过频率分析获得的。 现在介绍一下频率分析的方法,见下图:
(1) 收集宜昌站历年来的洪水流量纪录,点在图上。然后
(2) 根据流量大小,划分几个等级,如图上的蓝色横线所示。每个带的中间值,就是此带的名义流量。
(3) 对于每一等级,计算它的平均发生周期。比如从下往上数第三个带内有三个点,得到两个间隔,这两个间隔的和的数值除以2,就是这个等级的平均周期。第一个带有8个点,那就要把7个间隔数值加起来,再除以7了。
(4) 样本点的数量有限,可以移动分带的垂直位置,多做几次,这样就增加了样本点的数量,而且增加了结果的稳定性(Robustness)。在统计学上,这个方法叫鞋带(Bootstrapping)。
得到流量和周期的样本后,点到下一张图上:
这张图用时间周期的常用对数值作横坐标,使得拟合曲线具有线性。
对于已有的流量-周期数据作最小二乘意义上的拟合直线,加以延长,就可以得到百年一遇、千年一遇、万年一遇的流量了。拟合的意义是,画一条直线,尽可能代表样本点的走向趋势。
由此可见,万年一遇的流量并非从历史上真的这种大洪水得到,而是从已有数据作线性外推得到的。这是一种非常简单而基本的数据处理方法。
我没有征询过宜昌站工作人员的意见,但是估计他们用的方法跟我的不会差太多。你把宜昌站提供的百年一遇、千年一遇、万年一遇的流量数据点到图上,会发现它们成一条直线。这就证实了我的算法。