波高与风速联合概率分布研究

基于copula函数论述了两变量的联合概率分布方法.此方法的主要优点是边缘分布可由不同的分布函数构成,变量间可具相关性.以粤东汕尾海域极值波高与相应风速为研究实例,经分析获得以下结果:(1)优选的极值波高和风速可分别由P-Ⅲ型和GEV 分布表示:(2)拟合优度检验指标表明二者的最优连接函数为Archimedean co...     

广东沿海的极值风速概率分布研究

简要论述了当前广泛使用的极值理论和极值分布理论3个概率分布模型——标准耿贝尔(SG)分布、广义极值(GEV)分布和广义帕累托分布(GPD).应用模型推算广东沿海9个站点的极值风速,对比分析结果表明:(1)3个模型都是推算极值风速的合适模型,但GPD模型可更充分地利用实际观测站点数据,风速拟合的PPCC和RMSE指标确定GPD是更优的概率模型; (2)选取的超阚值风速样本服从GPD-Ⅱ型分布,偏向于给出比SG模型和GEV模型更大的极值风速估计值; (3)从工程安全考虑,尤其在观测数据较少情况下推算工程设计风速可优先选用GPD模型.     

Hilbert变换在海浪波高与周期联合分布函数中的应用

Longuet-Higgins(1983)[1]导出了波高与周期的联合分布函数,此分布函数虽然与实际数据符合良好,但存在很大的缺陷,如:由此分布函数得出的波高分布为形式较为复杂的非Rayleigh分布,很难应用于工程计算中。孙孚(1988a)[2]应用射线理论导出了一种波高与周期联合分布,虽然弥补了Longuet-Higgins的一些缺陷,但推导过程过于复杂。本文在窄谱假定下通过应用Hilbert变换方法得出新的分布函数并与前两者比较,表明Hilbert变换的方法不但简便,而且完全克服Longuet-Higgins的不足,可以方便的应用于工程计算中。本文也为Hilbert变换的方法在工程中的应用提供了理论依据。     

有效波高的非线性统计及在南海卫星高度计中的应用

在已获得的海浪非线性波面概率模式的基础上通过Ochi关系，导出了一种有效波高的非线性统计分布。分布表明，本研究结果既推广了有效波高的双参数对数－正态分布，又能够以波陡作为有效波高的非线性控制参量来体现概率分布形式的变化。此研究应用于南海卫星高度计的资料分析，获得了理论与现场数据较为吻合的结果。     

Poisson-Logistic二元复合极值模型在平台甲板标高设计中的应用

考虑到平台所在海区台风出现的频次及其诱发之风、浪、潮、流极端海况联合出现的概率特性，本文推导出Poisson—Logistic二元复合极值模式，并以平台甲板标高进行实例计算。新模式增加了概率模型的物理内涵，解决了Logistic模型阈值选取的任意性。对海洋工程极端海况荷载组合预测具有广泛的应用前景。     

逻辑斯蒂增长模型在集装箱运量长期预测中的应用

多因素动态生成系数法是目前集装箱吞吐量预测方法中最为成熟、应用最为广泛的预测方法。该办法首先确定外贸年增长率预测外贸量,然后通过生成系数得到集装箱吞吐量预测值。然而,在进行中长期集装箱吞吐量预测时,未来外贸年增长率的确定经常缺乏依据,导致长期预测结果精度较差。论文通过利用逻辑斯蒂增长模型进行中长期经济增长预测,再利用经济增长与外贸量的回归分析进行外贸量预测来解决这一问题,最终完成了天津港2005~2020年集装箱吞吐量预测的任务。从原理和结果上看,逻辑斯蒂增长模型是更为适宜和先进的方法,可以用来改进多因素动态生成系数法,提高中长期集装箱预测的精度。     

基于Copula函数的联合概率法在海洋工程中的应用

本文介绍了Copula函数的定义、属性和几种特殊的Copula函数.将Copula函数应用到近海工程中,用其建立了最大有效波高和最大风速的联合分布函数并检验,结果表明:Copula函数能够比较好的模拟实际的联合概率分布。通过Copula方法,可以由边缘分布和一个连接它们的Copula函数来得出联合分布函数,发挥其描述相关性尤其是尾部相关性的优势。该方法在近海工程的工程可靠度、设计标准和失效概率的计算中具有广泛的应用前景。     

最大熵模型在海洋生物适生区预测中的应用

最大熵模型是以最大熵理论为基础的一种物种分布模型。经过十几年的发展,最大熵模型的计算方法不断迭代并趋于稳定,并在陆地生物适生区预测中开展了系统的、成熟的应用。而在海洋环境中,最大熵模型的应用也已经进入到了快速发展的阶段。但是受限于数据量的匮乏,最大熵模型在海洋环境中的应用仍旧需要不断的探索。最大熵模型具有小样本量预测的优势,其相关应用成果为单一物种、生物群落、生物多样性的保护,生物入侵事件的管控和预警,渔业养殖的减耗增效等提供了关键性的数据支撑,同时在海洋古生态学研究、海洋基因资源获取、海洋极端环境生物多样性保护等方面极具发展前景。     

基于Clayton Copula函数的二维Gumbel模型及其在海洋平台设计中的应用

根据Gumbel分布和Clayton Copula函数构造出二维Gumbel Clayton Copula分布,根据渤海海域某观测站测得的1970—1993年年最大波高及风速,具体介绍该二维Gumbel模型在海洋工程设计中的使用方法。通过导管架平台基底剪力计算表明,使用该二维Gumbel模型所得的50a一遇剪力值降低了37%,对于边际油田,可以降低荷载设计标准,从而减少海洋工程的投资费用。     

测井地震联合建模方法在地质导向前导模型中的应用

在地质导向钻前建模过程时,通常利用水平井附近的多口邻井确定钻遇地层的深度及方位,该层的井间横向构造起伏可以利用解释层位来控制趋势;当井眼处测井解释的深度与解释的地震层位深度有差异时,建立的前导模型将有很大的误差。此文采用测井地震联合建模的方法来控制误差范围。该方法首先利用测井解释结果对大套的地震解释层位进行校正,根据每口井解释的小层厚度,利用滑动平均算法构造小层等厚体数据,然后利用校正后的地震解释层位横向约束控制地层起伏,建立每一地质小层的构造图,以此提高地质导向水平井着陆精度。实际资料验证,该方法会大大减小误差,能把模型误差控制在2m的范围内。     

南海北部海面风速概率分布特征

利用南海北部的浮标、石油平台观测的海面风资料,分析了0~200 km范围内,不同离岸距离站点的风速的概率分布特征。观测结果指出,各站平均风速一般最大值出现在冬季,最小值出现在夏季,具有明显的季节变化特征,并且平均风速随着离岸距离的增大也逐渐增大。对于离岸距离较近的区域（100 km以内）,海面风基本符合双参数的Weibull分布,但对于100 km以外的海面风速概率分布与Weibull分布存在明显差异,随着离岸距离的增大,平均风速和风速标准偏差也相应增大。风速平均值与风速标准偏差的比值较小时,Weibull分布的偏斜度基本为正值,当比值较大时偏斜度转为负值。随着离岸距离的增大,出现与Weibull分布不一致的情况越来越多,且与对应的Weibull分布相比,其偏斜度越小,风速概率分布越不能用Weibull分布进行较好拟合。     

基于Copula函数的海岸增水高度与相应风速的遭遇概率分析

简要论述了Copula理论与几种常用的二维Archimedean Copula函数的性质和适用性。以粤东汕头海域妈屿历年最高增水高度与相应风速的遭遇为研究实例,在分别采用3个三参数的概率分布模式:广义极值分布(GEV)、Weibull分布(WBL)和皮尔逊Ⅲ型(P-Ⅲ)分布对两个边缘分布(年最高增水高度与相应风速)拟合优度检验基础上构建了两变量联合概率分布模型。主要结果如下:(1) 年最大增水高度与相应风速的边缘分布分别服从Weibull分布和P-Ⅲ型分布;(2) 拟合优度检验指标表明二者的最优连接函数为Archimedean Copula类的Gumbel-Hougaard Copula;(3) 重现期介于2~200 a之间的边缘分布与同频率的联合分布的重现水平相对差值大约介于6.7%~22.2%之间;(4) 特定风速设计频率条件下,随年最大增水设计频率的减小,二者的遭遇概率也随之迅速减小;反之,特定增水设计频率随风速条件频率的减小,二者的遭遇概率随之明显增大。     

A probability distribution for depth-limited extreme wave heights in a sea state

A model for the depth-limited distribution of the highest wave in a sea state is presented. The distribution for the extreme wave height is based on a probability density function (pdf) for depth-limited wave height distribution for individual waves [Méndez, F.J., Losada, I.J., Medina, R. 2004. Transformation model of wave height distribution. Coastal Eng, Vol. 50, 97:115.] and considers the correlation between consecutive waves. The model is validated using field data showing a good representation of the extreme wave heights in the surf zone. Some important statistical wave heights are parameterized obtaining useful expressions that can be used in further calculations.     

基于最大熵原理的非瑞利海浪波高的统计分布

本论文在最大熵原理的基础上,通过解一个条件变分问题导出一种适用于描述非瑞利海浪波高H统计分布的概率密度函数fn(H)=αHre-βHn,用实验室风浪槽中不同风速下和不同风区处实测的36组风浪波高数据对上述概率密度函数进行验证,并与至今仍被广泛应用的瑞利波高概率密度函数加以比较.结果显示瑞利概率密度函数显著地偏离实验数据,而上述概率密度函数则与各组实测波高分布均符合良好.     

The difference between the joint probability distributions of apparent wave heights and periods and individual wave heights and periods

The joint distribution of wave heights and periods of individual waves is usually approximated by the joint distribution of apparent wave heights and periods. However there is difference between them. This difference is addressed and the theoretical joint distributions of apparent wave heights and periods due to Longuet-Higgins and Sun are modified to give more reasonable representations of the joint distribution of wave heights and periods of individual waves. The modification has overcome an inherent drawback of these joint PDFs that the mean wave period is infinite. A comparison is made between the modified formulae and the field data of Goda, which shows that the new formulae consist with the measurement better than their original counterparts.     

基于风浪联合概率模型的海洋平台结构系统可靠度分析

基于多变量极值理论的联合概率模型,根据BZ28—1油田一年多的风浪同步观测资料统计得到风浪联合概率分布及其参数,讨论了海洋平台结构系统可靠度分析的等效荷载方法,在此基础上分析了JZ20—2MUQ平台结构的系统可靠度,并与不考虑风浪相关性影响的JZ20—2MUQ平台结构的系统可靠度比较,得到了风浪相关性对系统可靠度的影响情况。     

波浪概率模型试验方法研究

目前常用的确定性模型试验不能满足海岸工程结构可靠度设计的要求。针对设计波高、周期、作用方向和水位四个水动力因素的不确定性,提出了波浪概率模型试验及其分析方法,供实验室物理和数学模型实验应用。     

Maximum entropy principle and statistical distribution of ocean wave heights

Ｍａｘｉｍｕｍｅｎｔｒｏｐｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｃｅａｎｗａｖｅｈｅｉｇｈｔｓ￥ＷｕＫｅｊｉａｎａｎｄＳｕｎＦｕ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＭａｙ１５，１９９５；ａｃｃｅｐｔｅｄＪｕｎｅ２１，１９９５）Ａ...