第三章　水文统计的基本方法

第一节　概述

在上一章中我们介绍了取得河川径流资料以及其他有关水文、气象资料的基本方法，但是取得这些资料并不是我们的最终目的，我们的目的是要通过对资料的分析，找出河川径流的变化规律，并利用这些规律为水利工程的规划、设计、施工和运行管理提供水文依据，那么用什么途径达到这个目的？如何达到？这正是本章所要回答的问题之一。

我们知道，水文现象是自然现象的一种，它具有必然性的特点，也具有偶然性的特点。

对于必然现象，一般而言，通过物理成因分析，将描述现象的数学物理方程列出并求解，即可预测以后任意时刻的状态。例如，依据流域上降落的雨量和流域前期湿润情况，通过对暴雨洪水的分析，便可做出洪水过程的预估。水文学中称水文现象的这种必然性为确定性。

对于偶然现象，表面看起来好像是无规律可循，但是观察了大量的同类随机现象之后还是可以看出其规律性的。例如，投掷一枚硬币，出现正面或反面是一种随机现象，但多次重复投掷，就可以发现出现正面和反面的次数接近相等。又如河流上任一断面的年径流量由于受到许多因素的影响，每年都不相同，所以是一种随机现象。但多年长期观测的结果却表明，年径流量的平均值是一个相当稳定的数值，并且特大或特小的年径流量出现的机会都较小，而中等大小的年径流量出现的机会较大。随机现象的这种规律需要从大量的随机现象中统计出来，所以称为统计规律。

研究随机现象统计规律的学科称为概率论，而由随机现象的一部分试验资料去研究总体现象的数字特征和规律的学科称做数理统计学。概率论与数理统计是密切相关的，数理统计学必须以概率论为基础。概率论往往把由数理统计所揭示的事实提高到理论的认识。

由于水文现象具有一定的随机性，且这种随机性规律需要由大量资料统计出来，因此，用数理统计方法来分析研究这些现象可以认为是符合实际的，也是合理的。通常在工程水文中将数理统计这个词改称为水文统计。

工程水文中使用水文统计方法，不仅合理，而且也是必要的。例如，河流水资源的开发利用需要考虑未来时期河流水量的多少；设计拦河坝、堤防需要知道未来时期河中洪水的大小，这些都要求对未来长期的径流情势做出预估。如果所建工程计划使用100年，就应该对未来100年中的径流情势做出估计。但是，由于影响径流的因素众多，在目前的科学技术水平下，我们还不能对径流做出长期的定量预报，甚至在定性预报上的可靠性也不大，因而只能基于统计规律，运用数理统计方法对径流情势做出概率预估，以满足工程的需要。