对于百年一遇的极端高水位的计算分析方法是利用已有站点的长期年最高值水位，选用合适的概率分布函数进行频率分析推求不同重现期的极端高水位。据有关文献记载，相关研究者从1914年开始使用适线法进行水文资料的频率分析。这种方法的优点在于计算量小．比较容易通过已有的长期数据进行验证，因而在我国沿海地带被大量采用。在有长期数据的情况下，这种分析方法常被使用。

在我国东南沿海地区主要以Gumbel和Weibull模型为主，然而在已有研究中还缺少在福建海岸带对这几种方法的系统比较，因此就各种频率分析方法的选择比较以及进一步研究有着重要的理论意义和现实价值 。

福建省是我国遭受台风影响较严重的省份，对于风暴潮位的重现期的研究对评价海塘防御能力具有重要的意义。

1．通过模型适线与两个研究站点的实测数据相比较，Lognormal方法在对极端水位估计中，其表现优于其他方法，具有最好的相关系数和最小的均方根差，同时对历史最高水位的估计中拥有最小的绝对误差。

2．各种方法对历史年最高水位数据的高端水位的估计中偏低，这有可能会带来对极端水位的偏低估计，因此在这一点上，Lognormal方法是相对其他方法偏安全的，得出的结论对工程应用也有实际的借鉴价值 。2100433B

我国海岸线曲折绵长。是世界上海洋灾害最为严重的少数国家之一，其中风暴潮灾害频繁，是影响我国沿海地区最为严重的海洋灾害。福建省是我国风暴潮灾害较多的省份，风暴潮灾害在一定程度上成为制约福建省滨江临海地区经济持续、稳定、健康发展的因素之一。对于风暴潮引起的极端水位的预测对于工程建设及海岸防护有着极其重要的作用。工程设计中对于堤防和洪水位有着不同的标准。最为常用的是100年一遇的极端高水位．在一些重要的大型城市的重现期要求更高，有的达到200年甚至更高的1000年一遇。如果计算中低估了极端高水位值将危及到人民的生命财产安全。在拥有长期水位数据的情况下，频率分析方法以其计算快捷和易验证的优点而被广泛用于极端水位的估计，以Gumbel，Lognormal和Weibull为代表的频率分析方法在不同站点都有过成功的应用，而现有的频率分析方法可能还缺少在福建沿海的系统比较 。

1.方法介绍

Sobey等人于2005年在美国太平洋海岸带的极端水位研究中发现Lognorma和Weibull模型在极端水位估计中表现的较好，而Frechet模型则表现较差。在我国对于极端高水位的分析当中，Gumbel方法被广泛采用，也取得了很多成功的应用。

福建省沙埕站作为福建海岸带的代表站点，其年极值水位数据用于此次研究中来比较各种方法的表现。按照各种方法的应用程序，将各种方法应用于沙埕站点的年最高水位数据系列，数据长度为50年。

2.参数估计方法

对于Weibull、Lognormal、Gumbe1分布模型的参数估计选用最大似然估计(MLE)。因为它通常与其他方法相比无偏性更好，更加稳定并且精度高。最大似然法的基本思想是，寻找估计值使这个采样的“可能性”最大化。由于对数是单调函数，这相当于对数最大化的可能性。

这些方法的另一主要区别在于对高端水位的拟合。最大的估计误差出现在对最高历史水位的预测上。对于沙埕站，回归年为51年的最高历史观测水位是1.91m，而由Lognormal、Gumbel和Weibull模型的估计值分别为1.70m、1.64m和1.39m。

Lognormal相对于Gumbel略好，但是如果分别用这些方法推求100年，200年和1000年一遇的高水位那么差别会更大，其中在200年和1000年一遇的极端水位估计中，Lognormal模型会比Gumbel模型分别低估0.08m和0.13m。

从各种方法与实测值的比较中可以看到，Log—normal方法是表现最好的，与实测值相比拥有最大的相关性和最小的均方根误差，对历史最高值最小的估计误差，相对于其他传统方法更安全。可以推荐为研究地点的频率分析方法 。

在桥梁、港口、堤防设计中，对不同重现期的最高水位的推算具有十分重要的意义。对于设计最高水位的计算大别有两种途径：第一种途径是直接用实测水位按年选取最高水位作为计算样本，通过统计分析，以计算设计最高水位。其主要依据是水位观测容易获得，精度较流量测验为高。水位基面选择不影响设计最高水位数值，计算简便；第二种途径认为水位对于河道断面在高水位漫滩时，其递增率较小，致其精度较差，且从而可能产生偏度为负的现象。加之，如桥梁、港口等设计中尚需计及河道冲刷淤积影响需要有设计条件下的流速数值，必须通过流量才能求得。因此认为应改用流量计算的设计值通过水位流量关系求出相应的设计最高水位。同时，直接用实测最高水位补算设计最高水位不能充分反映出河道断面冲淤对断面变化的影响，而流量却可反映这种影响。所以这种意见认为可用流量间接计算设计最高水位 。

在水运工程水文分析与计算中所提出的频率与保证率，原出自于水利水电工程中分析安全与效益而使用的2个水文学概念。频率是枢纽工程或堤防工程中防范某种量级洪水风险的一种设计标准。例如某枢纽设计洪水频率为1%，即该枢纽可调蓄百年一遇的洪水，若超过百年一遇的洪水，该枢纽就无力调蓄，甚至该枢纽本身也可能存在一定的危险。对堤防来说，频率概念就更明确了。某一堤防高程设计为抵御洪水频率为5%的洪水，当20年一遇洪水来临时，虽然该堤防是安全的，但为防止洪水进一步上涨，因而可能还要临时加高，不允许一分一秒的洪水越堤。显然，频率在水利工程中是一个防范风险方面的指标。

保证率是水利水电枢纽设计中保证出力的一种设计标准。例如，某水利水电枢纽设计出力的保证率为95%，说明该水利水电枢纽平均每年大约有347d能够保证出力。显然，保证率在水利水电工程中，不是一个风险指标，而是一个效益大小的指标。

因此，频率是一个风险指标，而保证率却是一个效益指标，是反映2种不同性质的指标。因而，在使用这两个指标时，应根据所针对的问题性质来合理地采用。

“国标”及“规范”在确定航道设计水位的规定中，频率与保证率2种指标都被引用了。对于山区航道设计而言，一般没有防范洪水风险的要求，而是对全航段有多大的通航效益提出了要求。平均每年实际通航的天数才是该航段通航效益的具体体现。而设计最高通航水位，对航道而言，应该是考虑洪水影响航行天数的一项指标。

在大多数山区河流中，洪水期由于水流条件的恶化等原因而停航是客观存在的事实。但是，在“国标”与“规范”中，并没有直接规定各级航道在洪水期允许停航的天数( 或保证率) ，因此在计算航道通航效益时，考虑洪水停航天数就比较麻烦。因为频率的统计样本是年，而保证率的统计样本是天。况且重现期只能表明平均多少年遇到一次这样的洪水，而不表明平均一年有几天遇到这样的洪水。

按“国标”所规定的频率要求，因洪水影响设计标准船舶( 队) 正常航行的天数是极少的。长江合江站所在Ⅲ级航道的河段按20年一遇要求，其对应的保证率为99.98%，平均每年仅为0.07d，即平均约13～14年仅有1d对设计标准船舶( 队) 的正常航行产生影响，这与实际情况相差甚远。即使按“国标”“注”中规定：“Ⅲ级航道洪水重现期可采用10年”，其对应的保证率也只有99.96%，平均每年也只有0.14d，即平均约6～7年才有一天对设计标准船舶( 队) 的正常航行产生影响，这也与实际情况相差甚远。对其它各级航段来说，也都有类似情况。

事实上在许多山区通航河流上，即使所有跨河建筑物都满足“国标”的要求，而在洪水期影响通航的并不是跨河建筑物，而是航道本身的水流条件。这些恶劣的碍航水流条件产生时的水位较有关规范所规定的洪水重现期所相应的水位为低。为使“国标”对设计通航水位的规定与通航效益紧密联系，可考虑将频率法改为综合历时保证率法。这样才能将由于水位问题的洪水与枯水问题一样，用同一种表述方法来反映，而且在一个规范中相同性质的问题应该用同一种方法来计算确定 。

河流处于最高水位时，往往河水流速急，漩涡多，鱼类分散，难垂钓；水流缓慢或静水湖泊，鱼儿往往靠边，以钓近岸为主，如水过浑，也难钓到鱼 。