复合极值分布的参数估计及其在工程设计中的应用

在海洋工程、水利工程等建筑工程中，合理地确定多年一遇波高、洪水量等，对于建筑物设计的安全和造价问题是十分重要的。兼顾安全和费用两方面的要求，就得在各种各样的计算方法中选择较为理想的方法进行推算。就海浪波高设计而言，     

江苏滨海海域海上风电场的极值波高推算

为了给江苏滨海海域海上风电场的结构设计提供更为合理的设计参数,本文利用定量分析法对比分析了采用不同推算方法推算得到的工程海域极值波高,讨论了不同推算方法的差异及影响。结果表明：采用年极值法、条件极值法（包括风暴统计法、阈值上限法）和组合法推算出的工程海域极值波高受理论频率曲线、热带风暴年均频次、极端设计风速和特定水位的影响较大。其中,热带风暴年均频次主要影响风暴统计法推算的结果,当热带风暴年均频次不小于1时,推算的结果趋于稳定,相对偏差小于5%;极端设计风速和特定水位主要影响组合法推算的结果,极端设计风速的选择主要影响极值波高在各个方向上的分布,特定水位的叠加主要影响极值波高的幅值;对于非特定水位下的极值波高,利用条件极值法中的风暴统计法推算的结果最大,为6.55 m;利用年极值法中P-Ⅲ型曲线推算的结果最小,为5.48 m;两者相对偏差约20%;对于特定水位下的极值波高,利用组合法推算出的NW—SE方向极值波高与水位呈正相关,即叠加正水位时,极值波高增大,叠加负水位时,极值波高减小,幅值变化可达±15%;且极值波高的方向分布与所采用的极端设计风速的方向分布相同,利用极值波高对应的设计...     

一种推算设计波高的新方法

本文提出了一种推求设计波高的新方法。用时间序列分析中的自回归-滑动平均(ARMA)模型分析年极值波高,进行建模、预报和频率分析,推求一定重现期设计波高。对于没有特大值的年极值波高序列,本文提出的方法推求的长重现期设计波高比规范方法推求的相应设计波高偏小;对于有特大值的年极值波高序列,本文提出的方法推求的长重现期设计波高较规范方法推求的相应设计波高大许多。本文中的方法所得结果较为合理。     

重现期设计波高相对应的波浪周期推算方法的讨论

一、前言关于重现期设计波高相对应的波浪周期的推算方法在《港口工程技术规范》第二篇第一册第22条中规定:“与某一重现期的设计波高相对应的波浪周期的推算方法有两种:1.按第四章的风浪要素计算图直接查出与该设计波高相对应的周期(平均周期T);2.用波高最大值相对应周期(T)所组成的系列进行频率分析,以确定与设计波高为同一重现期的周期值。当地大的波浪主要为风浪时,可用方法1;当地大的波浪主要为涌浪或混合浪时,可用方法2。”     

海洋重现期波高统一化计算方法

重现期波高是港口海岸及海洋工程设计中不可回避的一个重要设计参数,尤其对深水海港、海上平台、海底油气管道、沿海核电站等重大涉海工程设计具有巨大的经济价值和深远的社会效益。但是,现有重现期波高推算缺乏统一的计算方法,导致计算结果相差悬殊。研究重现期波高的统一化计算方法,分析重现期波高计算中存在的各种不确定因素,提出减少这些不确定因素的新方法,建立误差小、应用方便、方法统一的重现期波高计算方法。基于澳大利亚悉尼站的长期连续观测波浪数据,研究发现:广义帕累托函数(generalized Pareto distribution III,GPD-III)和威布尔(Weibull)是重现期波高计算的最佳候选极值分布函数,新推导的函数形状参数计算公式较好提高重现期波高的计算精度,极值波高数据的分析方法和样本大小是影响重现期波高计算精确度的两个重要因素,短期波浪资料和年极值法可能高估重现期波高值。逐个风暴的极值波高数据分析法及最佳候选极值分布函数GPD-III和Weibull建议应用于涉海工程设计的重现期波高推算。     

由离散波面坐标值计算波高的若干问题

一、问题的提出在分析海浪的特征时,波高是一项基本的要素。因为它反映了海浪的主要特征。海浪的跨零波高定义为跨零点一侧的显著波峰与另一侧的显著波谷之间的高度差。所以,要想得到波高,首先要找出波高对应的峰值和谷值,即记录曲线上的极值(包括极大值和极小值),然后     

“平均位置”法在波高观测中的应用

一、引言SBA1-2型岸用光学测波仪是海滨测站从事波浪观测的常规仪器(二型测波仪),它是在HAB-1(一型测波仪)改型基础上研制生产的。经过改型,克服了一型仪在分划板设计上采用等高逐步刻度法进行波高观测,随着波高的增加误差亦增大的缺点。由于在设计原理上采用了定点等高刻度刻划波高标尺,使二型仪的设计更为合理,测量精度也相应提高。但从设计原理所导出的“逐个波高计算”方法中可以看出,二型测波仪观测、计算繁索复杂,比一型的工作量增加了数倍以上,这也是当时二型仪难以推广的原因。能否找     

渤海南部海域年极值波浪和设计波浪的特征研究

本文用统计计算和后报方法，获得了本海域不同海区多年年极值波高（Ｈ１／１０）资料。用Ｐ－Ⅲ型和短期测波资料频率分析方法，估算了各海区的设计波高，并依据文献［３］计算出对应的平均周期。用Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｆｆ适合度方法检验所得的结果表明，依Ｐ－Ⅲ型方法拟配的理论频率曲线与经验点十分吻合，从而确定了本海域不同海区最佳的设计波浪。分析本海域年极值波浪的基本特征表明，本海域除了渤海湾北部海区以外，主浪向一般为ＮＮＥ向，渤海海峡区的年极值波高和设计波高均为最大，而向莱州湾及渤海湾沿岸海区逐渐减小；在沿岸海区，由龙口至黄河口一带的极值波高较大。     

三种设计波高计算方法比较

目前国际上设计波高的常用计算方法有三种:年最大波高法(Annual Maximum method)、波高阈值法(Peak-Over-Threshold method)和年N大波法(Annual-NLargest method)。利用澳大利亚悉尼观测站连续16年的实测资料和Gumbel概率分布函数对这三种方法进行分析和比较,选出一种比较好的计算方法。结果表明,由年最大波高法计算得到的设计波高值偏大,线性回归系数较小,均方误也较大;波高阈值法计算所得结果与阈值本身取值关系并不大,线性回归相关性也较好;年N大波法计算得到的设计波高与每年大波数量取值无关(N≥5时),均方误较小,线性回归相关性较好。因此,在这三种方法中,年N大波法更适合用来计算设计波高,建议每年大波数取5~6个。     

如何估价最大波高

开采大陆架石油和天然气的设备,对风、波高、气象等有很高要求。从而如何佔价波高是保证平台安全和开采效率的前提。目前采用的计算波高的方法有两种:一是综合波的诸要素,计算其经验分布函数。然后再进行近似计算,采用外推法则用于波高大数值范围。第二种是最近五年内发展起来的暴风设计法。     

挪威沿海的设计波高

本文系统地阐述了设计波高的三种通用方法;分析了常用公式H=H_s (1/2 lnN)~(1/2)中N和τHs的合理取值;应用波浪后报的波高资料,进行了全方向和分方向的极值波高统计,提出了在资料足够时(m≥20年),应该采用分方向的极值波高统计以替代惯用的、不分波向而把每年的最大波高取来进行统计计算的全方向极值波高统计,这样得出的设计波高既合理,又安全。最后,文章给出了挪威沿海水域的最劣波向及其相应的设计波高值。     

关于海洋工程设计波高标准研究

针对海洋工程设计波浪标准存在的一些问题,本文提出以海洋工程构筑物的使用期和使用期内可能超过设计波高的危险率作为控制条件的海洋工程设计波高标准,推导出一组适用于各种资料取样方法和波浪不同的原始分布形式下设计波高推算公式,根据海洋工程构筑物使用期、设计危险率以及设计海域的波高统计特征值,即可推算设计波高,文中还通过算例,将这组新公式的计算结果与现行各种方法进行了比较.     

汕尾100kW波力电站气室模型性能试验

在造波水槽进行了100kW波力电站气室模型性能试验。测定了设计波周期下，不同入射波高时的ΔPav-Qav、ηA-Qav、NA－Qav以及不同喷咀比时的ΔPav-Qav曲线。还测定了两种喷咀比下，不同入射波高时，波力电站气室性能随波周期变化曲线。数据表明，该气室的设计和建造虽受到站址地形条件和施工条件的诸多制约，但仍有较高的波能转换效率。     

基于独立样本的设计波高推算及其应用

极值样本的选取和分布模型的确定是设计波高推算中的两个关键环节。使用阈值法选取波高过阈样本作为极值样本时,常用标准风暴长度法对超出量序列进行“去聚类”处理,以使样本符合独立性标准。然而标准风暴长度法中的标准风暴长度需要人为选择,增加了取样结果的不确定性。本文提出了一种自动的标准风暴长度估计方法,并基于该方法选取了粤西海域的波高过阈样本。波高过阈样本具有尖峰、厚尾的统计特征,为了更准确地拟合该样本,本文基于组合模型原理构建了一种新的分布模型——Gumbel-Pareto分布模型,并用该模型进行了粤西海域的设计波高推算,结果表明Gumbel-Pareto分布对波高过阈样本的拟合优度比Gumbel分布和广义Pareto分布更高,可以为大型海洋工程设计波高的确定提供参考。     

海洋和海岸工程中与设计波高相应的波周期的推算方法

一、前言在海洋和海岸工程建筑物的设计中,波要素的提供是一个十分重要的问题。而在波要素中,波高和周期的确定又具有特别重要的意义。根据目前的研究成果,对于提供多年一迂最大设计波高并不是太困难的事情,然而,其对应周期的确定,现在尚无统一的     

波浪周期对海洋建筑物的影响

在影响海洋结构物设计的海洋环境动力因素如风、海浪、海流和海冰等中,通常海浪是最重要的。在考虑海浪对建筑物作用时,人们往往强调波高而对周期重视不够。本文通过模拟实验或理论计算进一步显示了波高和周期对于海洋建筑物设计具有同等重要性,只不过它们的表现形式不同而已。     

烟台海域海浪各种波高间关系的探讨

一、前言波高是海浪的主要因素,根据各方面的需要,波高可分为最大波高(Hm),十分之一大波波高(H1/10),有效波高(H1/3)和平均波高(H),各种波高之间存在着密切的关系。《海滨观测规范》中已介绍Hm与H1/3和H1/10与H1/3的经验关系式,但对各海区由于地理地形等特殊条件影响,海浪各种波高之间关系与规范介绍的经验关系式有多大差异尚无定论。本文利用实测资料就烟台海区各种波高之间的关系进行一些探讨。     

确定海上极值波高的一种方法

本文介绍了海上极值波高设计值的确定方法,在数学原理上,该方法主要是通过波高的理论分布,或者由实测资料得出的波高经验概率分布,推求海上极值波高的众值和具有一定保证率的设计值。对于实测波高经验分布的模拟,本文采用F(x)=1-exp[-αx~bexp(-cx~d)]形式的拟合函数,并用非线性最小二乘法原理确定拟合函数中的非线性参数。实践证明,本方法计算简便,效果良好,可供实际工程设计时使用。     

波高与周期、海况与结构物反应间的等概率组合

各种海洋结构物所受的波浪效应,大体上是正比于海况的强度和波列中个别大的波高的。因此,长期以来海洋工程是以某一累积概率的波高的重现期作为海洋结构物的设计标准。然而,某一设计波高和不同波周期的组合对各类海洋结构物的波浪荷载、从而对结构物的尺度都有十分显著的影响,谷本胜利等[1]计算了在一固定的换算深水波高H_o'=7米的情况下,改变有效波周期T_s=9-16秒时,所要求的直立防波堤的堤宽(见图1)。     

基于广义极值分布的设计波高推算

简介了广义极值分布函数及其3种参数估计方法,包括极大似然(ML)、线性矩(LM)和间隔最大积(MPS)估计的计算方法。使用广义极值分布函数推算了北部湾涠洲岛海域3个波向的年波高极值序列设计波高,并与Weibull分布、Gumbel分布和皮尔逊Ⅲ型分布的推算结果加以对比。分析表明,涠洲岛海域极值波高服从于广义极值Ⅲ型分布,拟合优度检验结果表明广义极值分布能更好地拟合极值波高;MPS方法是一种优良的参数估计法,推算的设计波高可作为海岸环境工程设计的首要参考值。