變化環(huán)境下珠江廣州河段最高洪潮水位演變特征分析

摘要：珠江廣州河段最高洪潮水位演變特征對于廣州市防洪工程的規(guī)劃設(shè)計意義重大。用滑動平均法、M-K法等方法，分析了珠江廣州河段4個水文站歷年（53～115 a）最高洪潮水位序列的均值、方差、變差系數(shù)等變化特征；對水位極大值進行了考證；用P-Ⅲ型頻率曲線對整個序列和每20 a序列進行擬合和分析，并對未來時段的頻率分布特征進行了推斷。結(jié)果顯示：珠江廣州河段最高洪潮水位總體呈波動上升趨勢，序列均值、方差及變差系數(shù)均有增大趨勢，近年來水位屢創(chuàng)新高，水文序列的一致性已遭到極大的破壞，傳統(tǒng)的使用長系列資料的水文頻率分析方法在變化環(huán)境下可能會產(chǎn)生較大的偏差。建議不要過分強調(diào)資料序列的長度，而應(yīng)更加重視近期資料的應(yīng)用，并可適當(dāng)外延。

關(guān)鍵詞：變化環(huán)境；趨勢分析；突變分析；水文頻率；珠江；廣州

中圖分類號：TV122文獻標識碼：A文章編號：1001-9235（2024）07-0038-10

王進，梁穎珊，林凱榮.變化環(huán)境下珠江廣州河段最高洪潮水位演變特征分析［J］.人民珠江，2024，45（7）：38-47.

Analysis of Evolutionary Characteristics of Highest Water Levels in Pearl River Guangzhou Reach under Changing Environments

WANG Jin1，LIANG Yingshan1，LIN Kairong2，3，4

（1.Guangzhou Hydrological Branch of Guangdong Provincial Hydrological Bureau，Guangzhou 510150，China;2.School of CivilEngineering，Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510275，China;3.Guangdong Key Laboratory of Marine Civil Engineering， Guangzhou 510275，China;4.Guangdong Engineering Technology Research Center of Water Security Regulation and Control for Southern China，Guangzhou 510275，China）

Abstract：The evolution characteristics of the highest water levels in the Pearl River are of great significance for the planning and design of flood control works in Guangzhou.By using the moving average method and the Mann-Kendall（M-K）method，the variation characteristics of statistical parameters such as mean value，variance，and coefficient of variation of the highest water level series at four hydrological stations in the Pearl River Guangzhou reach over the years（53～115 a）are analyzed.The highest water level is investigated.The P-Ⅲtype frequency distribution curve is utilized to fit and compare the entire sequence and every 20-year sequence，and the frequency distribution characteristics of future time periods are inferred.The results show that the highest water levels in the Pearl River Guangzhou reach are generally fluctuating and rising，and the mean and variance（and coefficient of variation）of the series are increasing.In recent years，the water levels have repeatedly reached new highs，and the consistency of the hydrological series has been greatly damaged.Traditional hydrological frequency analysis methods using long-series data may produce significant deviations in changing environments.It is suggested that the length of the data series should not be overemphasized，andmore attention should be paid to the application of recent data，and the appropriate extension of the trend.

Keywords：changing environment;trend analysis;mutation analysis;hydrologic frequency;Pearl River;Guangzhou

水文頻率（概率）分布估計理論和方法是工程水文計算的核心科學(xué)問題［1］。傳統(tǒng)的水文頻率分析方法的一個基本前提是水文系列滿足一致性假設(shè)［2］，即水文極值的概率分布或統(tǒng)計規(guī)律在過去、現(xiàn)在和未來保持不變［3］。然而，美國著名水文學(xué)者Milly等［4］在Science雜志上刊文提出了“一致性已經(jīng)消亡（stationary is dead）”的論斷，即在氣候變化和人類活動的影響下，水文序列已經(jīng)不再滿足一致性［5］，基于一致性假設(shè)的水文概率分布估計理論和方法［6］已經(jīng)無法幫助人們正確揭示變化環(huán)境下水資源和洪水演變的長期規(guī)律［7］，采用現(xiàn)有的工程水文分析方法制定的流域開發(fā)利用工程、防洪和抗旱工程的運行調(diào)度等，將面臨由變化環(huán)境帶來的風(fēng)險［8］。

變化環(huán)境下洪水頻率分析的核心內(nèi)容包括水文序列非一致性檢驗方法與非一致性洪水頻率分析方法2個方面［1-2］。國內(nèi)外學(xué)者提出了許多非一致性檢驗方法，其中應(yīng)用廣泛的是Mann-Kendall、Spearman和貝葉斯方法等非參數(shù)方法。謝平等［9］提出了水文變異診斷系統(tǒng)，綜合各種方法的結(jié)果，力求變異檢驗結(jié)果更加可靠。國內(nèi)外學(xué)者在非一致洪水頻率分析較為常用的方法是還原/還現(xiàn)［10］，認為非一致性水文序列由確定性成分和隨機性成分組成，確定性成分通常被定義為非一致性成分，而隨機性成分被定義為一致性成分。然而，還原/還現(xiàn)涉及的因素很多，其一致性修正成果的可靠性一直存在爭議［11］。國內(nèi)外發(fā)展趨勢是基于非一致性極值系列直接進行水文頻率分析，代表性的成果有時變矩法［12］、混合分布法［13］和條件概率分布法［14］等，尤其以時變矩法研究最多。

在全球氣候變化和中國城市化進程持續(xù)快速推進的背景下，城市洪澇災(zāi)害已成為影響城市正常運行和發(fā)展的最主要的自然災(zāi)害之一，嚴重威脅到城市居民的生命財產(chǎn)安全［15］。珠江是廣州的母親河，珠江主航道穿過廣州城，前后航道環(huán)繞著海珠島，廣州浮標廠水文站是珠江后航道的水文代表站。廣州浮標廠水文站百余年的水文監(jiān)測資料顯示，珠江后航道歷年最高潮水位有顯著上升的趨勢［16］，特別是近年來受“黑格比”（2008年）、“天鴿”（2017年）、“山竹”（2018年）等強臺風(fēng)暴潮襲擊，部分站點實測最高潮位接連突破歷史極值［17］，給廣州市的防洪排澇帶來了前所未有的壓力。本文采用相對成熟的診斷方法對廣州河段浮標廠、黃埔、老鴉崗、中大等4個潮（水）位站的最高洪潮水位進行分析，試圖找出其演變特征和規(guī)律。

1研究區(qū)概況

廣州市地處中國華南地區(qū)、珠江下游、瀕臨南海，地理坐標位于東經(jīng)112°57′～114°3′、北緯22°26′～23°56′。全市下轄11個區(qū)，總面積為7 434.40 km2，2022年常住人口為1 873.41萬人［18］，城鎮(zhèn)化率為86.5%［19］。廣州市屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，年平均氣溫在21.7～23.1℃，雨水資源豐富，平均年降水量1 923 mm，平均年降水日數(shù)149 d。

本文的研究對象是珠江廣州河段，主要包括西航道、前航道、后航道和黃埔航道等河流，跨越荔灣、越秀、天河、海珠等廣州市主城區(qū)，河道總長63.5 km，岸線總長125.66 km。珠江廣州河段屬于珠江三角洲河網(wǎng)區(qū)的一部分［20］，屬感潮河道，汛期既受來自流溪河、北江及西江的洪水影響，又受東江洪水的頂托，更受到來自南海至伶仃洋的潮汐影響，洪潮混雜，流態(tài)復(fù)雜。按照國家《防洪標準》［21］和廣州市相關(guān)規(guī)劃［22-23］，廣州市為特大城市，廣州市中心城區(qū)防洪（潮）標準為200年一遇，即珠江廣州河道應(yīng)能達到200年一遇以上的防洪（潮）標準。

所有的數(shù)據(jù)資料均來源于廣東省水文局。珠江廣州河段先后設(shè)立了浮標廠、黃埔、老鴉崗、中大等4個潮（水）位站，基本情況見表1，位置見圖1。這4個潮位站是廣州中心城區(qū)防洪潮的代表站，本文選用了這4個潮位站歷年的最高潮水位資料開展了相關(guān)研究。這些潮位站具有較長歷史的監(jiān)測資料，并且布局合理，能夠反映出珠江廣州河段的潮水位變化特征。其中，珠江后航道廣州浮標廠水文站設(shè)立于1908年，至2022年已有115 a觀測歷史，是珠江三角洲地區(qū)屈指可數(shù)的百年水文站之一，曾記錄1915年珠江特大洪水。

2研究方法

2.1滑動平均法與趨勢線法

滑動平均法是趨勢擬合技術(shù)中的基礎(chǔ)方法［24］，它相當(dāng)于低通濾波，用確定時間的平滑值來顯示變化趨勢。對樣本數(shù)為n的序列x，其滑動平均序列見式（1）：

=xi+j-1，（j=1，2，?，n-k+1）（1）

式中：k為滑動長度。作為一種規(guī)則，可以證明，經(jīng)過滑動平均后，序列中短于滑動長度的周期大大削弱，顯現(xiàn)出變化趨勢。

2.2曼肯德爾法

曼肯德爾法（Mann-Kendall，M-K）是一種用于檢測序列變化趨勢的非參數(shù)檢測方法，最初由曼（H.B.Mann）和肯德爾（M.G.Kendall）提出，后來經(jīng)其他人進一步改進完善。這一方法的優(yōu)點是不需要樣本遵從一定的分布［24］，也不受少數(shù)異常值的干擾，適用于類型變量和順序變量，不僅可檢測序列的變化趨勢，還可以明確突變發(fā)生的時間及突變區(qū)域。方法概述如下。

對于具有n個樣本量的時間序列x，構(gòu)造一個秩序列，見式（2）、（3）：

sk=ri，k=2，3，…，n（2）

其中：

ì+1，xigt;xj

ri=í?0，xi≤xj，j=1，2…，i（3）

可見，秩序列sk是第i時刻數(shù)值大于j時刻數(shù)值個數(shù)的累計數(shù)。

在時間序列隨機獨立的假定下，定義統(tǒng)計量見式（4）：

UFk=，k=1，2，?，n（4）

式中：UF 1=0，μ、σ分別是累計數(shù)sk的均值和方差，在數(shù)據(jù)序列x獨立同分布的條件下，可見式（5）：

UFk為標準正態(tài)分布，它是按時間序列x順序x 1，x2…xn計算出的統(tǒng)計量序列，給定顯著性水平，查正態(tài)分布表，若|UFk|gt;Ua，則表明序列存在明顯的趨勢變化。一般可設(shè)a=0.05，那么臨界值u=±1.96。

按時間序列x逆序xn，xn-1…x 1，再重復(fù)上述過程，同時使UBk=-UFk，UB1=0。分別給出UF和UB曲線圖。若UFk的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢。當(dāng)它們超過臨界值直線時，表明上升或下降趨勢明顯。超出臨界線的范圍為出現(xiàn)突變的時間區(qū)域。如果UFk和UBk兩條曲線出現(xiàn)交點，且交點在臨界線之間，那么交點對應(yīng)的時刻便是突變開始的時間。

2.3水文頻率分析法

根據(jù)SL 44—2006《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》［25］，本文采用皮爾遜Ⅲ型曲線（簡稱P-Ⅲ曲線）進行水文頻率分析。P-Ⅲ曲線的統(tǒng)計參數(shù)有均值、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)等3個，均值反映的是序列的平均情況，變差系數(shù)反映的是序列的離散程度，偏態(tài)系數(shù)反映的是序列在均值兩邊的對稱程度。本文首先采用矩法初步估算統(tǒng)計參數(shù)，然后用經(jīng)驗適線法對統(tǒng)計參數(shù)進行調(diào)整，使曲線盡可能擬合全部數(shù)據(jù)點。

3分析與討論

3.1過程線及滑動平均值的變化特征分析

研究的4個水文站的資料年限不同，浮標廠站從1908年設(shè)站至2022年共115 a，歷時最長，其他3個站至2022年的資料長度分別為77、67、53 a。4個水文站的歷年最高洪潮水位過程線見圖2，各自的歷年最高水位20 a滑動平均值過程線見圖3。

從圖2、3可以看出，站點之間的水位監(jiān)測數(shù)值雖然稍有不同，但變化趨勢和步調(diào)基本保持一致。由于浮標廠站的資料年限遠遠大于其他3個站，是珠江三角洲地區(qū)為數(shù)不多的百年老站，具有更好的時間代表性，本文予以重點分析。主要的分析結(jié)果如下。

浮標廠站的年最高水位總體呈上升趨勢。其中，1908—1950年（除去1915年世紀大洪水）水位變化比較平緩；1950年起開始呈現(xiàn)出一種快速上升趨勢并持續(xù)到1960年代末，1960年代水位基本都在2.00 m以上，但尚未超過2.5 m；1970年代初至1980年代末平均水位略有下降；1990年代初至2022年呈平緩上升趨勢，最高水位在1998年后多次突破2.5 m，2018年達到近年來的最高（2.89 m）。

黃埔、老鴉崗和中大等3個站點的資料系列較短，近年來的變化趨勢與浮標廠站相似，水位總體呈上升趨勢。其中，在2018年“山竹”臺風(fēng)中3個站的水位值分別達到了3.10、3.07、3.23 m，比浮標廠的水位值高出0.18～0.34 m。

圖3所示，用最小二乘法擬合了4個站點1980—2022年最高水位的線性趨勢線，趨勢線的斜率分別達到0.005 6、0.011 8、0.010 7、0.009 7 m/a，平均為0.009 5 m/a。根據(jù)《2022年中國海平面公報》［26］，1980—2022年南海沿海海平面上升速率為3.6 mm/a。兩者對比可知，珠江廣州河段歷年最高水位的上漲速率遠高于南海海平面的上漲速率。

圖3a所示，同時擬合了浮標廠站1908—2022年最高水位的線性趨勢線，趨勢線的斜率為0.005 9 m/a，與其1980—2022年的趨勢線斜率非常接近，并且長短2條趨勢線基本重合，這進一步證實了浮標廠站最高水位的長期上漲趨勢。

3.2年最高水位的M-K突變分析

圖4給出了4個水文站最高潮水位的M-K突變檢驗UFk與UBk曲線。從UFk曲線可見，受1915年大洪水影響，UFk值在1915年附近先后突破0.05顯著性水平臨界線（1.96）和0.01顯著性水平臨界線（2.56），之后回落到0附近；1920—1945年UFk值變化較為平緩，反復(fù)在0附近振蕩；1946—1980年UFk值有快速上升趨勢，并分別在1956、1959年突破了顯著性水平0.05臨界線（1.96）和顯著性水平0.01臨界線（2.56），表明這一階段年度最高水位的快速遞增趨勢；1980年后，UFk值的上升趨勢有所減緩；2020—2022年UFk值達到了7.5左右，表明整個水位序列的遞增趨勢顯著。UFk和UBk曲線在1955年相交，表明1955年是上升趨勢（突變）開始的時間。

黃埔站在1965年后UFk有持續(xù)上升趨勢，并在1973—1978年呈顯著上升趨勢，之后稍有回落，從2005年起再次呈顯著上升趨勢，先后突破0.05顯著性水平臨界線（1.96）和0.01顯著性水平臨界線（2.56）；UFk和UBk曲線在2000年相交，表明2000年是黃埔站突變開始的時間。老鴉崗站的UFk上升趨勢不明顯，這可能是由于其位于上游，受潮汐和河道變化影響較小有關(guān)。中大站UFk總體呈先降后升的趨勢，在2005年后上升趨勢明顯。

3.3最高水位滑動標準差的變化分析

圖5給出了4個站最高潮水位20 a滑動標準差過程線。從中可以看出，浮標廠站1980年前在0.08～0.22波動，1980年后表現(xiàn)出迅速向上攀升的趨勢，1990年前后突破0.25，2000年前后突破0.30。其他3個站的最高潮水位20 a滑動標準差在1980年后也表現(xiàn)出向上攀升的趨勢。這一現(xiàn)象表明，珠江廣州河段在1980年后最高潮水位的波動幅度具有顯著增強的趨勢。

3.4水位極大值的考證分析

表2列出了浮標廠水文站自1908年設(shè)站以來記錄超過2.50 m的高水位，共有8次。除了1915年特大洪水外，其中7次發(fā)生在1998年后的近25 a，表明近年來水文極端事件發(fā)生頻率有所增加。表2還列出了其他3個站點同期對應(yīng)的最高水位值，這4個站點的同期最大水位值互有高低，其中2018年“山竹”臺風(fēng)中大站的最高水位值達到了3.28 m，比同期浮標廠站高出0.39 m，距離浮標廠1915年最高水位3.48 m僅0.20 m。

1915年洪水是廣州有水文記錄以來最嚴重的洪水［27］。珠江流域西、北、東江同時發(fā)洪，又適逢大潮頂托，致各江中下游和珠江三角洲堤圍盡決，廣州水淹7晝夜，珠江三角洲農(nóng)田受淹逾67萬hm2，災(zāi)損378萬元，死傷10余萬人，災(zāi)情嚴重。浮標廠站、黃埔站是珠江三角洲地區(qū)防洪潮水位分析計算最重要的2個代表站，規(guī)劃設(shè)計單位對其水位特大值的重現(xiàn)期做出過多次推斷，但推斷結(jié)論屢次被現(xiàn)實數(shù)據(jù)推翻。

1998年《西北江三角洲39個潮位站計算分析報告》［28］認為，廣州浮標廠9316號臺風(fēng)所引起的異常增水是該站自1908年以來的除1915年外的最高水位，認定“1993年的最高潮位（2.44 m）是20世紀以來排第一位潮位，重現(xiàn)期定為100 a”。2011年《珠江流域綜合規(guī)劃修編珠江三角洲主要測站設(shè)計潮站復(fù)核報告》，認為大部分河口站0814號臺風(fēng)“黑格比”最高潮位（2.57 m）是自20世紀以來排行第一的最高潮位，因此將其重現(xiàn)期定位為110 a［29-30］。然而，自1993年以來，浮標廠水位超過2.44 m的年份有7次，超過2.57 m的年份也有4次，2018年山竹臺風(fēng)期間甚至達到2.89 m。按照上述2份報告分析，短期內(nèi)就會出現(xiàn)很多次100年一遇和超100年一遇，這顯然是不合理的。2021年《廣東省生態(tài)海堤建設(shè)“十四五”規(guī)劃》，將浮標廠水文站50、100、200年一遇的水位分別定為2.82、2.96、3.10 m。其中，100年一遇水位比原9316號臺風(fēng)時的最高水位高出了0.52 m。按此標準，2018年“山竹”臺風(fēng)水位值（2.89 m）的重現(xiàn)期高于50年一遇，低于100年一遇。

2004年4月，廣東省發(fā)布了《廣東省海堤工程設(shè)計導(dǎo)則（試行）》［31］，導(dǎo)則里黃埔站100年一遇的設(shè)計潮位值是2.57 m。而黃埔站在近20 a里發(fā)生了3次超2.57 m的情況，分別是2008、2017、2018年。

由上面分析可知，在變化環(huán)境下，水文序列的一致性已遭到破壞，水位屢創(chuàng)新高（1915年除外），近期的100年一遇標準比早期的100年一遇標準高出很多。這一方面要求及時更新數(shù)據(jù)資料來分析計算設(shè)計頻率數(shù)值，另一方面也對較為久遠的歷史資料的可用性提出質(zhì)疑。

3.5實測數(shù)據(jù)分時段P-Ⅲ型曲線擬合

以浮標廠站1921—2020年共100 a的歷年最高水位按20 a的等份分成5個時段，分別進行P-Ⅲ型分布曲線適線擬合，同時對1908—2022年全時段歷年最高水位進行擬合（CS/CV參照《廣東省海堤工程設(shè)計導(dǎo)則（試行）》定為了6.0），得到頻率曲線見圖6。從中可以看出：①均值μ′在1941—1960和1961—1980兩個時間段大幅抬升，最近20 a（2001—2022）上升趨勢有所緩和，但仍創(chuàng)造了新高，最近20 a的均值比最早20 a（1921—1940）均值上升了0.55 m；②變差系數(shù)在前3個20 a分別為0.10、0.10、0.08，在后2個20 a分別大幅增加為0.13和0.16，表明這一時間水位的波動幅度加大；③各頻率設(shè)計值按時間順序依次大幅提高，以200年一遇（P=0.5%）為例，5個時段的設(shè)計值分別為2.18、2.34、2.63、2.97、3.34 m，第五個時段比第一個時段增加1.16 m；④全時段（1908—2022年）擬合曲線各頻率設(shè)計值總體上高于前4個20 a的設(shè)計值，但低于最后一個20 a（2001—2020年）的設(shè)計值，P=0.5%設(shè)計值相差0.23 m。

用類似的方法，對黃埔、老鴉崗、中大等3個站分別進行P-Ⅲ型分布曲線適線擬合和各級頻率設(shè)計值計算，得到的結(jié)果見表3、圖6，結(jié)果表現(xiàn)出與浮標廠站相似的規(guī)律：各個20 a小頻率的設(shè)計值按時間順序依次增加，全時段小頻率的設(shè)計值低于最后一個20 a的設(shè)計值。

3.6未來時段P-Ⅲ型曲線設(shè)計值估算

從前面的分析可知，珠江廣州河段各時段歷年最高潮洪水位資料不滿足一致性要求，并且均值和標準差（變差系數(shù)）2項統(tǒng)計指標都有增大的趨勢。本文通過分析各站年最高水位的變化特征，并在這基礎(chǔ)上對未來20 a（2021—2040年）均值和變差系數(shù)進行估算，計算出未來20 a（2021—2040年）的設(shè)計值，以期為設(shè)計及施工單位提供工作參考和比對。

第一步是對未來20 a期望值Xe的估算。從浮標廠水文站115 a的歷年最高潮洪水位及滑動均值變化情況來看，變化規(guī)律非常復(fù)雜，并不能用一個簡單的線性或非線性函數(shù)來表征，其中1908—2022、1980—2022年的平均上漲速率分別為5.9、5.6 mm/a。而1980—2022年南海沿海海平面上升速率為3.6 mm/a［29］。如果這2種趨勢繼續(xù)延續(xù)，未來20 a珠江廣州河段的最高水位的期望值將比最近20 a（2001—2020年）上升0.07～0.12 m。本文按偏保守進行估計，將未來20 a（2021—2040年）的均值上升幅度定為0.07 m，即未來20 a浮標廠EX設(shè)計值定為2.21+0.07=2.28 m。

第二步是對未來20 a變差系數(shù)CV的估算。浮標廠前5個20 a CV值分別為0.10、0.10、0.08、0.13和0.16，除了第3個略微減小外，總體上呈逐步增大趨勢。本文選取了3個等級的CV值0.14（偏保守）、0.16（中性）、0.18（偏安全）分別進行了計算。

第三步，CS/CV定為6。

按上述參數(shù)用P-Ⅲ型分布進行計算，得到未來20 a的結(jié)果見表3、圖7。用類似的方法，對其他3個站點的未來20 a的設(shè)計值進行了估算。同時，將設(shè)計值與各站全時段率定成果進行對比分析。

結(jié)果顯示，隨著變差系數(shù)的增大，各站各頻率對應(yīng)的設(shè)計值逐漸增大，且均大于全時段的率定值。鑒于近20 a（2001—2020年）的變差系數(shù)已達到0.16左右，基本為歷史最高。對未來20 a（2021—2040年）變差系數(shù)進行估計，如果太小會影響防洪安全，如果太大則會增加防洪投資，本文建議取仍取中性的0.16，即浮標廠站、黃埔站、老鴉崗站和中大站，200年一遇的設(shè)計值分別是3.54、3.63、3.68、3.71 m?！稄V東省生態(tài)海堤建設(shè)“十四五”規(guī)劃》（征求意見稿）（簡稱《規(guī)劃》）中浮標廠站、黃埔站、老鴉崗站和中大站的200年一遇水位設(shè)計值分別為3.10、3.25、3.31、3.34 m［32］?！兑?guī)劃》設(shè)計值比本文的推薦值低0.37～0.44 m，原因可能是《規(guī)劃》使用了較長的資料系列來定線，而本文更注重近期資料系列并進行了趨勢外延。

4結(jié)論

a）珠江廣州河段歷年最高潮水位總體呈上升趨勢，浮標廠站1908年以來的平均上升速率為0.005 9 m/a，浮標廠、黃埔、老鴉崗、中大4個站1980年以來的平均上升速率為0.005 6、0.011 8、0.010 7、0.009 7 m/a，遠高于同期南海海平面上升速率（0.003 6 mm/a）。

b）珠江廣州河段歷年最高潮水位的標準差、變差系數(shù)也有增大的趨勢，水位的波動幅度明顯加大。

c）按年代P-Ⅲ型曲線擬合各站年最高水位，各站規(guī)律相似，結(jié)果顯示：①最近20 a的均值比最早20 a有較大提升；②變差系數(shù)在后兩個20 a分別大幅增加，表明這一時段水位的波動幅度加大；③各頻率設(shè)計值按時間順序依次大幅提高；④全時段擬合曲線各頻率設(shè)計值總體上高于前4個20 a的設(shè)計值，但低于最后一個20 a（2001—2020年）的設(shè)計值。

d）對未來20 a設(shè)計值進行估算，結(jié)果顯示，隨著變差系數(shù)的增大，各站各頻率對應(yīng)的設(shè)計值逐漸增大，且均大于全時段的率定值。從偏工程安全角度和減少資源浪費的角度出發(fā)，2021—2040年的變差系數(shù)仍取0.16，即浮標廠站、黃埔站、老鴉崗站和中大站200年一遇的設(shè)計值分別是3.54、3.63、3.68、3.71 m，高出現(xiàn)行推薦的設(shè)防標準0.37～0.44 m。

建議在環(huán)境劇烈變化的情況下，應(yīng)注重水文的一致性審查，水文時間序列的樣本量選擇不宜一味地貪大求全，而應(yīng)重視近期數(shù)據(jù)系列的應(yīng)用，及時根據(jù)水文情勢的變化對城市防洪標準應(yīng)做出調(diào)整。

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