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《河海大学》 2007年
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极值波高统计分析方法比较研究

曹兵  
【摘要】:海浪是发生在海洋表面的一种波动现象,它蕴藏着巨大的能量,然而海浪的巨大能量也往往构成着严重威胁。在海岸和海洋结构物的工程设计与建设中都需考虑设计波高,同时,风暴波高的统计研究对风暴潮的计算、对海岸及沙滩的侵蚀等问题也具有十分重要的意义。 本文主要研究在确定设计波高时,包括利用长期资料和短期资料两种情况,使用何种采样方法,分布函数,参数估计方法较优,同时得出他们之间的组合方案。另外,讨论国内只有每日四次观测资料时,如何处理数据,使得结果更加精确;并分析与逐时观测资料之间的差别,以作修正。经研究得以下主要结论: (1) 对澳大利亚悉尼观测站资料研究表明,利用长期资料设计波高时,采样方法选用年N大波法最优,其次是波高阈值法,建议不要使用年最大值法。年N大波法时,N的取值为5或者6个;波高阈值法时,阈值取使得年平均波高数在8~10个左右。取用分布函数时,首先选用三参数的Weibull分布函数、其次是Gumbel分布函数。参数估计方法建议使用最小二乘法。 (2) 提出了一种估计三参数Weibull分布函数参数的新方法。该方法从极值的理论求解出发,求得关于形状参数的关系式,然后进行迭代得到结果。这种方法通过公式转换,求解过程变得简化可行,与以往求解方法相比,精度得到提高。 (3) 利用国内资料(以连云港为例)分析和比较,采用月极值作样本要比采用阈值法取样本分析稳定。本测站的最优组合是采样方法选用月极值,且N值取为8~10个,分布函数用三参数Weibull分布。 (4) 通过对澳大利亚拜伦湾观测站资料的研究,在利用短期资料设计波高时,建议使用逐时波高资料作计算。当只有每日四次观测资料时,文章提出了各情况下的修正系数。在利用我国短期波高资料设计波高时,使用每日四次资料要比用日最大值资料计算的结果好。使用分布函数时,建议首选三参数Weibull分布,其次是Gumbel分布。
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