洪水频率与洪水重现期

2021年7月18日18时至21日0时，郑州市出现罕见持续强降水天气过程，全市普降大暴雨、特大暴雨，累积平均降水量449mm，强度之大令郑州市陷入洪水危机。有人称这次洪水是“百年一遇”，有人说是“千年一遇”，那么“百年一遇”、“千年一遇”是什么意思呢？洪水重现期又代表了什么含义？

自然界的事情发生情况可分为三种：即必然事件、不可能事件和随机事件。必然事件指在一定条件下必然要发生的事件，不可能事件指在一定条件下不可能发生的事件，随机事件（或称偶然事件）指在一定条件下可能发生也可能不发生的事件。随机事件一般用可能发生率，即“概率”表示。某地区某一数量级洪水的发生，属随机事件。洪水频率是指某一数量级的洪水随机变量（如洪峰流量）出现的次数与系统随机变量总数的比值，用以表示等数值出现的可能性大小。通俗地讲，是用来表示某种洪水可能出现的机遇（概率），以百分数表示（图1）。如洪水频率P=1%，表示发生频率为百分之一。

图1 洪峰流量频率曲线

洪水重现期是洪水发生频率的另一种表示方法，以年为单位。洪水重现期是指某地区发生的洪水为多少年一遇的洪水，意思是发生这样大小（量级）的洪水在很长时期内平均多少年出现一次。通常所说的某洪峰流量是多少年一遇，所说的多少年，就是该量级洪水流量的重现期。重现期一般用T表示，重现期T与频率P的关系为：T=1/P（年）。例如：P=1%时，则T=100（年），称为“百年一遇”。所谓“百年一遇”的洪水，是指在很长的一段时间内，平均一百年才出现一次这样大小的洪水，但不能认为恰好每隔一百年就会出现一次，从频率的概念理解，这样大小的洪水也可能百年内出现不止一次，也许百年中一次也没出现。

洪水频率和重现期实际上是衡量洪水量级的一个标准，是确定水利工程、堤防建设规模和等级的重要依据，水利工程的防洪能力也是按照这样计算的。万年一遇防洪标准就是能够抵御的万年一遇洪水的径流量，千年一遇防洪标准就是水利工程能够抵御千年一遇洪水的径流量。所以水利工程的防洪能力是固定的，水利工程能防住的洪水径流量是一个固定的数，假设为A m3/s。但是随着每年水文资料的更新，这个A值可能会在历史洪水流量排名里面越来越靠后，比如2020年排第一，2070年排第十。而洪水资料的年数从10000变到了10050，但是排名却从1降到了10，那么计算起来在2020年防洪标准是1/10001≈0.0001为万年一遇，在2070年就成了10/10051≈0.001为千年一遇了。当然水利工程设计的时候是按照当时的水文资料进行设计，后面若干年的情况没办法估计。

来源：华北水利水电大学黄河生态院