工程科学与技术   2021, Vol. 53 Issue (1): 13-17, 46

1. 四川大学 水利水电学院，四川 成都 610065;
2. 成都大学 建筑与土木工程学院，四川 成都 610106

Preliminary Probe on Basic Concept of Flood Risk for Wading Project
WANG Wensheng1, HUANG Weijun2, QIN Guanghua1, DING Jing1
1. College of Water Resource & Hydropower, Sichuan Univ., Chengdu 610065, China;
2. School of Architecture and Civil Eng., Chengdu Univ., Chengdu 610106, China
Abstract: Flood risk is a very important subject in hydrology. Firstly, the exact meaning of flood risk has been discussed, and two concepts of flood risk in the current situation, time risk and annual risk, have been pointed out. In the former, Both risks resulting from annual maximum flood and submajor flood are considered simultaneously in the design. In the latter, only risk resulting from annual maximum flood is considered in the design. Secondly, frequency or probability is defined as flood risk degree in this paper. While time frequency corresponds to time flood risk degree, annual frequency corresponds to annual flood risk degree. Lastly, the analysis and calculation show that the standards for flood control of annual flood risk degree and time flood risk degree are different from each other. The difference between annual flood risk degree based on annual maximum flood value and that based on annual maximum and submajor flood value has been discussed. The former accords with current standard for flood control of water-related engineering, whereas the latter is not consistent fully with the current standard for flood control.
Key words: flood risk    flood risk degree    standard for flood control    annual maximum sample selection    super quantitative sampling

1 洪水风险的含义和理念 1.1 洪水风险的含义

1）它是一个不幸（不利或非期望）的事件。事件（xx0）发生就意味着风险出现，灾害就发生。人们期望该事件不发生，形象地称为“非期望事件”。

2）它是一个不确定性事件。事件（xx0）是可能事件，“发生”的可能性大小不确定。追根溯源，事件（xx0）的不确定是由洪水x不确定性导致的。

3）它是一个面对将来的事件。作为风险的事件，必须是面临的事件（将来的事件）。因此，就风险本质而言，必然隐藏着预测的含义，一种概率意义下的定量预测。

1.2 洪水风险的理念

2 洪水风险度量

2.1 以年风险为基础的防洪标准

 ${P}_{{\rm{y}}}=\frac{1}{{N}_{{\rm{y}}}}$ (1)

2.2 以次风险为基础的防洪标准

1）以选样个数直接转换

 $T = n \times k$ (2)

T个洪水由大到小排序后，序号为m的洪水xm的频率Ps为：

 ${P_{\rm{s}}} = \frac{m}{T}$ (3)

 ${R}= \frac{1}{{P}_{\rm{s}}} = \frac{T}{m}$ (4)

 ${N_{\rm{s}}} = \frac{R}{k}$ (5)

 ${N_{\rm{s}}} = \frac{T}{{km}} = \frac{1}{{k{P_{\rm{s}}}}}$ (6)

2）依据公式推导转换

 ${P_{\rm{c}}} = 1 - {\left( {1 - {P_{\rm{s}}}} \right)^k}$ (7)

 ${P_{\rm{c}}} = 1 - {{\rm{e}}^{ - k{P_{\rm{s}}}}}$ (8)

Pc=1/Nc代入式（8），可得：

 $\frac{1}{{N}_{{\rm{c}}}}=1-{{\rm{e}}}^{-k{P}_{{\rm{s}}}}$ (9)

NcNs具有明显区别。下面讨论二者的关系。将式（6）代入式（9）得：

 $\frac{1}{{{N_{\rm{c}}}}} = 1 - {{\rm{e}}^{ - \frac{1}{{{N_{\rm{s}}}}}}}$ (10)

 ${N_{\rm{s}}} = \frac{1}{{\ln\; {N_{\rm{c}}} - \ln ({N_{\rm{c}}} - 1)}}$ (11)

2.3 以分期洪水风险为基础的防洪标准

 图1 洪水频率曲线示意图 Fig. 1 Schematic diagram on the flood frequency curves

PAPB表示次风险度，不符合年风险度的要求。为此，必须将次风险度换算成年风险度。考虑一般情况，A和B期洪水间存在统计相关关系（独立为特殊情况）。

 ${P}_{{\rm{c}}}=1-C(u,v)$ (12)

xAxB独立时，C(u,v)=uv，式（12）变为[16]

 ${P_{\rm{c}}} = 1 - uv = 1 - \left( {1 - {P_{\rm{A}}}} \right)\left( {1 - {P_{\rm{B}}}} \right) = {P_{\rm{A}}} + {P_{\rm{B}}} - {P_{\rm{A}}}{P_{\rm{B}}}$ (13)

 ${P}_{{\rm{c}}}={P}_{{\rm{A}}}+{P}_{{\rm{B}}}$ (14)

 ${P}_{{\rm{A}}}={P}_{{\rm{B}}}=\frac{1}{2}{P}_{{\rm{c}}}$ (15)

 图2 分期洪水频率曲线示意图 Fig. 2 Schematic diagram on the flood frequency curves in different seasons

3 3种洪水风险度的对比分析

Pc来自式（7）和（12），表明Pc受次风险度影响。具体而言，式（7）的PcPs的影响，式（12）的PcPAPB共同影响。由于PsPAPB分别受到一年中次大洪水等影响，Pc必然最终受到次大洪水等的影响。换言之，Pc所表征的年风险度不但包含年最大洪水导致的风险，也在一定程度上包含次大洪水等引起的风险。以次风险度为基础转换而得到的Pc总要烙上次风险度的痕迹，隐含有次风险度的“基因”。要满足现行防洪标准，必须摆脱次风险度的影响，也就是说只有排除次大洪水值等信息；否则，防洪达标是不可能的。现行防洪标准Py表征完全由年最大洪水导致的年风险。因此，Py不能和Pc混淆。由于Pc增加了次大值等导致的风险，甚至大于Py。文献[15]的计算实例显示出这一特性。本文作者根据实际资料计算，其结果也验证了这一情况。

4 结　语

1）讨论洪水风险的基本含义，即为面临的可能非期望事件；给出了次风险和年风险理念，前者是计及年内最大和次大洪水引起的风险，认为年内最大和次大洪水引起的风险都应在设计中考虑；后者认为只有年内最大洪水引起的风险在设计中考虑。

2）将洪水风险的大小度量为风险度，以频率表示。与次风险度对应的称作次频率，与年风险度对应的称作年频率。

3）以年最大洪水信息为基础的年风险和以次大洪水信息为基础获得的年风险，二者在含义上有所不同。前者符合现行标准要求，后者不完全符合要求。

4）基于次风险度间接推导出重现期NcNs，与直接推求的Ny相比，它们在数量上有差异，本质上也不同；一般情况下，Nc<NyNs<Ny

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