今年，自长江流域入汛以来，防汛压力持续走高，汛情、洪水成了大家广泛关注的问题。一个已经是老生常谈的水文专业术语——“N年一遇设计洪水”——频繁进入了公众的视野。
在媒体的报道中，“某某地遭百年一遇洪水”“百年一遇洪灾来袭”的标题总是反复出现。诸如下面这种新闻，很多人应该并不陌生。
看多了这样的报道，想必也有许多读者感到疑惑：一辈子短短数十年，这些“百年一遇”的洪水怎么三番五次地发生？是媒体的“标题党”在作祟，还是有其他原因？
本期全媒派（ID：quanmeipai）转载长江水情的文章，为大家解密，媒体为什么会频繁使用“N年一遇”这样的词，记者老师们用对了吗？
许多媒体在使用“N年一遇”时，其实略去了两个字，水文专业术语中，“N年一遇洪水”实为“N年一遇设计洪水”。
首先，我们需要了解“设计洪水”这个评价工程安全风险程度的概念。在设计前期确定工程规模时，要同时顾及工程安全和经济可行。对工程安全构成威胁的自然风险就包括了地震、暴风、雷电、暴雨、洪水等等。对于我们耳熟能详的水库、堤防、桥梁、码头等工程来说，为了满足其功能和安全性，就需要使其能够抵御某一量级的洪水。
直接修成金刚不坏之身？太贵。实惠先行？出了事故得不偿失。这时候，以“设计标准确定工程规模”的思路就出现了。可问题又来了，我们为什么不直接用洪水的历史排名来当做标准？这不是更直观吗？
确实，在早期，水利工程规模是依据历史上实实在在出现过的大洪水加以计算处理作为设计洪水标准的。但历史太长，我们对洪水的观测又相对太短，于是人们开始用概率描述某一量级洪水出现的可能性（水文上习惯称频率），“N年一遇设计洪水”由此出现。
所以，“N年一遇”是一个统计学概念，我们形象地称之为“重现期”。
如果把发生某一量级以上的洪水看做一个事件，“重现期”N则表示发生这一事件平均需要轮转的年数。当我们说“百年一遇设计洪水“的时候，实际上是说在很长很长的历史时期内，平均100年就可以发生1次不小于这一量级的洪水，这个“量级”可以是洪峰流量，也可以是洪量。
重现期长，设计频率小，洪水量级大；重现期短，设计频率大，洪水量级小。
无论是媒体采编者还是读者，都需要明白的是，平均100年出现1次，并非每100年出现一次。怎么理解呢？我们回到重现期的倒数“设计频率”上来：
那么，每年都有0.01的可能性出现百年一遇设计洪水，在连续的100年中出现1次或1次以上百年一遇设计洪水的概率还是1%吗？
当然，即便这100年当中一次大于等于百年一遇标准的设计洪水都没出现过，也是可能的，而且概率有36.6%。同理类推：100年中发生且只发生1次的概率为37%，发生2次的概率为18.5%，发生3次的概率为6.1%。
可以说，即便在100年中同一河段遭遇3次百年一遇或更大的设计洪水，也不算是小概率事件。看到这里，我们基本上可以确定，媒体短短数十年间多次将“百年一遇”做到标题里，并非违背科学依据的造谣。
也可以这样理解：把很长的历史时期发生的大洪水看做一个整体，发生百年一遇设计洪水是事件，那么这一事件在整体中的分布是不均匀的。比如在1万年中发生了100场这样的洪水，可以是前5000年发生了60场，后5000年只发生了40场。
亦或者说，一支福利彩票的中奖率是1%，小王、小李、小张各买了100张，小王1张没中，小李中了2张，小张中了1张，可以说小王运气欠佳，但是结果却是具有合理性的。
这也就从一个方面解释了为什么有的人年纪不大，见过的五十年一遇、百年一遇设计洪水倒不少。
而另一方面，以长江流域为例，流域面积180万平方千米，大小湖泊与干支流众多。同一年中不同河流甚至同一河流的不同河段，丰枯水平都是不同的，其设计洪水标准也就是分别确定的；而洪水重现期又可以根据洪峰、不同时段洪量分别评价——遇到矮胖型洪水，洪峰重现期短、洪量重现期长；遇到尖瘦型洪水，则相反。
为了让大家更好地理解前面提到的概念，下面举几个例子巩固一下。
N年内发生1次以上N年一遇设计洪水：汉口水文站有实测洪水资料以来，最大60日洪量排名前2位的分别是1954年和1998年，其中1998年的洪量重现期在50~100年间，也就是说，在1954~1998年这45年的时间内，发生了2次重现期大于50年的洪水。
同一年中不同河流的丰枯水平不同：以1998年长江上游不同支流的洪水为例，岷江、沱江1998年是中小洪水年，而沱江二级支流索溪河则发生了重现期超过50年的特大洪水；嘉陵江武胜以下的两条支流中，东支渠江1998年是小水年，西支涪江局部则出现了超历史记录的洪水。
大洪水在临近年份中发生在不同流域：今年鄱阳湖、綦江等流域水系都已发生了超历史洪水，重现期初估都在50年以上；2018年嘉陵江干流实测洪峰流量重现期约50年，其支流白龙江局部实测洪峰流量重现期约100年；2016年长江中游清江出口控制站还原水库影响后洪峰流量重现期约100年。所以在这个话题上，媒体的报道素材真的不少。
了解了这么多关于设计洪水重现期、设计频率的概念，那设计频率是怎么计算的呢？重现期与历史排位又有什么关系？
前面说到，汉口水文站实测最大60日洪量排名第一的是1954年。汉口站从1922年开始监测并统计时段最大洪量，至今近100年，是不是可以由此推算1954年的重现期约为100年呢？
事实上，1954年汉口站实测最大60日洪量重现期近200年！
水文过程的变化是随时间变化的不平稳随机过程，我们实际观测了N年，所组成的容量为N的样本，实际上只是无限长的历史时期这个“总体”当中无数组样本的其中之一，直接用这个样本中某一事件实际出现的频率去计算理论概率，必然极大地受到了抽样误差的影响。就好比皇马和巴塞罗那踢3场球，皇马赢了2场，我们不能由此判断皇马胜率为66.7%。
这个时候，智慧的人类想到了调查历史洪水和借助模型的手段，这个模型在水文统计中称为线型选择。目前我国最常用的水文频率计算分布线型为皮尔逊III型分布（简称P-III）。
那么，一个河段洪水计算得到的设计频率/重现期是固定不变的吗？答案是否定的。
随着实测系列的延长，样本容量发生变化，设计洪水需要不断修正；而区域内气候、下垫面条件的趋势性变化以及人类的影响（比如在河流上修建水库调蓄来水）都会导致水文情势发生变化，洪水作为一种典型的水文特征，它的重现期自然也会随之变化，到那时候，就要重新计算设计频率了。
所以，媒体可以正常使用“N年一遇”这样的表述，但其中的标准在发生变化，需要注意根据实际情况有所区分。
总之，“百年一遇”是为了方便描述某一量级洪水出现频率而提出的概念，但“百年一遇”并不是每一百年出现一次，而是每年该洪水出现的概率为百分之一。因此，在短时间里遇到好几次“百年一遇”“五十年一遇”的洪水也是完全有可能的。此外，随着观测时间的延长、水文情势的变化，洪水的重现期也会发生改变。所以，下次再看到“百年一遇”的新闻标题，大家也不用感到震惊和困惑了。
