基于超閾法的海洋工程極端環(huán)境條件重現(xiàn)期值計算理論與方法研究
發(fā)布時間:2021-04-08 19:28
目前世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)入資源環(huán)境瓶頸期,陸地資源和空間所承載的壓力越來越大,世界各國紛紛將開發(fā)資源豐富的海洋納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。但是海洋環(huán)境也正在逐漸變得惡劣,各種海洋災(zāi)害頻發(fā),對各種海洋工程裝備和設(shè)施提出更高的要求。準(zhǔn)確推算海洋極端環(huán)境要素出現(xiàn)概率和大小對海洋工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性起到至關(guān)重要的作用。在海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,海洋極端環(huán)境條件及其導(dǎo)致的環(huán)境荷載的確定是重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。目前,各國技術(shù)規(guī)范中估計海洋環(huán)境設(shè)計參數(shù)基本都選取每年最大值進(jìn)行統(tǒng)計,該方法嚴(yán)重浪費(fèi)數(shù)據(jù),從原始數(shù)據(jù)中只獲取少量信息,需要相對長期資料才能保證估計值合理性;另外各國現(xiàn)行方法中主要采用單因素頻率分析法估計海洋環(huán)境要素設(shè)計參數(shù),由于該方法沒有利用聯(lián)合分布分析方法考慮多種海洋環(huán)境條件共同作用,各種海洋環(huán)境條件的影響都是獨(dú)立分析后再簡單疊加,可能導(dǎo)致設(shè)計參數(shù)偏大,從而增加工程的建設(shè)成本。本文主要從一維和多維兩個方面對超閾模型進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:首先分析一維超閾法取樣,主要提出超閾模型分析海洋環(huán)境參數(shù)中新的取樣分組方法和解決選取最佳閾值的問題。分析分組的基本原則以及現(xiàn)有的分組方法的優(yōu)缺點,把握分組中關(guān)鍵因素:區(qū)...
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:131 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 全球海洋極端氣候環(huán)境變化
1.1.2 海岸和近海工程災(zāi)害形勢嚴(yán)峻
1.2 海洋環(huán)境條件重現(xiàn)期值推算方法的研究現(xiàn)狀
1.2.1 一維超閾模型研究現(xiàn)狀
1.2.2 多維超閾模型研究現(xiàn)狀
1.2.3 超閾模型取樣方法研究現(xiàn)狀
1.3 本文研究的主要內(nèi)容及意義
第二章 超閾模型和隨機(jī)模擬理論
2.1 一維超閾分布理論
2.1.1 極值分布理論
2.1.2 廣義 pareto 分布理論
2.2 一維超閾模型
2.2.1 GPD 模型
2.2.2 PDS 模型
2.2.3 復(fù)合分布模型
2.3 多維極值分布理論
2.3.1 多維極值分布
2.3.2 D-范數(shù)描述方法
2.3.3 常用的多維極值分布
2.4 多維模型的隨機(jī)模擬方法
2.4.1 隨機(jī)模擬法介紹
2.4.2 任意分布的隨機(jī)數(shù)生成
2.4.3 隨機(jī)模擬方法積分
2.5 本章小結(jié)
第三章 超閾模型取樣分組方法
3.1 傳統(tǒng)取樣方法分析
3.2 新的超閾模型分組取樣方法
3.3 超閾模型取樣方法分析
3.3.1 觀測數(shù)據(jù)分析
3.3.2 閾值u 的確定
3.3.3 參數(shù)估計和擬合檢驗
3.3.4 計算結(jié)果分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 P-G 復(fù)合分布模型取閾方法
4.1 閾值確定原理和變點法定義
4.1.1 P-G 復(fù)合分布閾值確定原理
4.1.2 閾值敏感性分析
4.1.3 變點方法定義
4.2 變點選閾方法
4.2.1 變點檢驗
4.2.2 變點法選閾步驟
4.3 方法驗證與實例分析
4.3.1 樣本分析
4.3.2 參數(shù)估計
4.3.3 方法驗證
4.3.4 滑動取樣分析
4.3.5 分方向波高統(tǒng)計
4.4 本章小結(jié)
第五章 多維超閾模型及其隨機(jī)模擬方法
5.1 多維超閾分布模型
5.1.1 多維廣義 Pareto 分布
5.1.2 Pickands 相關(guān)函數(shù)性質(zhì)
5.1.3 多維超閾分布定義比較
5.1.4 MGPD 分布參數(shù)模型
5.2 MGPD 的參數(shù)估計方法
5.3 多維泊松復(fù)合超閾模型
5.4 多維超閾分布隨機(jī)數(shù)的生成
5.4.1 多維超閾分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生步驟
5.4.2 產(chǎn)生單純體上同分布隨機(jī)向量
5.4.3 多維泊松復(fù)合超閾分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法
5.5 本章小結(jié)
第六章 多維超閾模型工程應(yīng)用
6.1 多變量海洋環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)計算方法
6.1.1 多變量分析方法在海洋工程中的應(yīng)用
6.1.2 考慮多維環(huán)境變量推求重現(xiàn)值方法
6.2 樣本簡述
6.3 邊緣分析和共同閾值選取
6.3.1 邊緣分布及邊緣轉(zhuǎn)換
6.3.2 確定共同閾值
6.4 聯(lián)合概率分析
6.4.1 聯(lián)合分布和相關(guān)系數(shù)估計
6.4.2 超閾聯(lián)合概率模型的構(gòu)造變量法求解
6.4.3 參數(shù)敏感性分析
6.5 超閾模型隨機(jī)模擬求解
6.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
主要結(jié)論和成果
研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]臺風(fēng)作用下核電站海岸防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的概率分析[J]. 劉德輔,韓鳳亭,龐亮,王風(fēng)清. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(06)
[2]臺風(fēng)波高重現(xiàn)值的泊松最大熵分布估計[J]. 董勝,劉偉,寧進(jìn)進(jìn). 中國造船. 2009(04)
[3]發(fā)達(dá)國家海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及對中國的啟示[J]. 儲永萍,蒙少東. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2009(08)
[4]廣東省1991~2005年5種主要海洋災(zāi)害概況[J]. 鄧松,劉雪峰,游大偉,湯超蓮. 廣東氣象. 2006(04)
[5]臺風(fēng)“伊布都”對珠海市桂山島某灣東防波堤損壞原因分析[J]. 黎志均,劉永鋒. 中國港灣建設(shè). 2006(05)
[6]氣候變化國家評估報告(Ⅱ):氣候變化的影響與適應(yīng)[J]. 林而達(dá),許吟隆,蔣金荷,李玉娥,楊修,張建云,李從先,吳紹洪,趙宗群,吳建國,居輝,嚴(yán)昌榮,王守榮,劉允芬,杜碧蘭,趙成義,秦保芳,劉春蓁,黃朝迎,張小全,馬世銘. 氣候變化研究進(jìn)展. 2006(02)
[7]用Pearson-Ⅲ概率分布推算重現(xiàn)期年最大日雨量[J]. 林兩位,王莉萍. 氣象科技. 2005(04)
[8]復(fù)合極值分布理論及其工程應(yīng)用[J]. 劉德輔,王莉萍,宋艷,龐亮. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2004(05)
[9]對我國海上邊際油田開發(fā)價值預(yù)期的反思[J]. 趙聲振. 國際石油經(jīng)濟(jì). 2004(08)
[10]蒙特卡羅計算機(jī)模擬方法及其在石油領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 張軍,張立紅. 油氣田地面工程. 2003(09)
博士論文
[1]基于最大熵分布的海洋平臺環(huán)境條件聯(lián)合重現(xiàn)值推算[D]. 劉偉.中國海洋大學(xué) 2011
[2]中國沿海臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估研究[D]. 殷杰.華東師范大學(xué) 2011
[3]多維復(fù)合極值分布理論及其工程應(yīng)用[D]. 王莉萍.中國海洋大學(xué) 2005
[4]多維聯(lián)合概率的隨機(jī)模擬技術(shù)及其工程應(yīng)用[D]. 宋艷.中國海洋大學(xué) 2004
碩士論文
[1]港口及海岸工程設(shè)計波浪及相應(yīng)極端荷載分析理論及方法研究[D]. 姜云鵬.中國海洋大學(xué) 2007
本文編號:3126122
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:131 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 全球海洋極端氣候環(huán)境變化
1.1.2 海岸和近海工程災(zāi)害形勢嚴(yán)峻
1.2 海洋環(huán)境條件重現(xiàn)期值推算方法的研究現(xiàn)狀
1.2.1 一維超閾模型研究現(xiàn)狀
1.2.2 多維超閾模型研究現(xiàn)狀
1.2.3 超閾模型取樣方法研究現(xiàn)狀
1.3 本文研究的主要內(nèi)容及意義
第二章 超閾模型和隨機(jī)模擬理論
2.1 一維超閾分布理論
2.1.1 極值分布理論
2.1.2 廣義 pareto 分布理論
2.2 一維超閾模型
2.2.1 GPD 模型
2.2.2 PDS 模型
2.2.3 復(fù)合分布模型
2.3 多維極值分布理論
2.3.1 多維極值分布
2.3.2 D-范數(shù)描述方法
2.3.3 常用的多維極值分布
2.4 多維模型的隨機(jī)模擬方法
2.4.1 隨機(jī)模擬法介紹
2.4.2 任意分布的隨機(jī)數(shù)生成
2.4.3 隨機(jī)模擬方法積分
2.5 本章小結(jié)
第三章 超閾模型取樣分組方法
3.1 傳統(tǒng)取樣方法分析
3.2 新的超閾模型分組取樣方法
3.3 超閾模型取樣方法分析
3.3.1 觀測數(shù)據(jù)分析
3.3.2 閾值u 的確定
3.3.3 參數(shù)估計和擬合檢驗
3.3.4 計算結(jié)果分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 P-G 復(fù)合分布模型取閾方法
4.1 閾值確定原理和變點法定義
4.1.1 P-G 復(fù)合分布閾值確定原理
4.1.2 閾值敏感性分析
4.1.3 變點方法定義
4.2 變點選閾方法
4.2.1 變點檢驗
4.2.2 變點法選閾步驟
4.3 方法驗證與實例分析
4.3.1 樣本分析
4.3.2 參數(shù)估計
4.3.3 方法驗證
4.3.4 滑動取樣分析
4.3.5 分方向波高統(tǒng)計
4.4 本章小結(jié)
第五章 多維超閾模型及其隨機(jī)模擬方法
5.1 多維超閾分布模型
5.1.1 多維廣義 Pareto 分布
5.1.2 Pickands 相關(guān)函數(shù)性質(zhì)
5.1.3 多維超閾分布定義比較
5.1.4 MGPD 分布參數(shù)模型
5.2 MGPD 的參數(shù)估計方法
5.3 多維泊松復(fù)合超閾模型
5.4 多維超閾分布隨機(jī)數(shù)的生成
5.4.1 多維超閾分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生步驟
5.4.2 產(chǎn)生單純體上同分布隨機(jī)向量
5.4.3 多維泊松復(fù)合超閾分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法
5.5 本章小結(jié)
第六章 多維超閾模型工程應(yīng)用
6.1 多變量海洋環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)計算方法
6.1.1 多變量分析方法在海洋工程中的應(yīng)用
6.1.2 考慮多維環(huán)境變量推求重現(xiàn)值方法
6.2 樣本簡述
6.3 邊緣分析和共同閾值選取
6.3.1 邊緣分布及邊緣轉(zhuǎn)換
6.3.2 確定共同閾值
6.4 聯(lián)合概率分析
6.4.1 聯(lián)合分布和相關(guān)系數(shù)估計
6.4.2 超閾聯(lián)合概率模型的構(gòu)造變量法求解
6.4.3 參數(shù)敏感性分析
6.5 超閾模型隨機(jī)模擬求解
6.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
主要結(jié)論和成果
研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]臺風(fēng)作用下核電站海岸防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的概率分析[J]. 劉德輔,韓鳳亭,龐亮,王風(fēng)清. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(06)
[2]臺風(fēng)波高重現(xiàn)值的泊松最大熵分布估計[J]. 董勝,劉偉,寧進(jìn)進(jìn). 中國造船. 2009(04)
[3]發(fā)達(dá)國家海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及對中國的啟示[J]. 儲永萍,蒙少東. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2009(08)
[4]廣東省1991~2005年5種主要海洋災(zāi)害概況[J]. 鄧松,劉雪峰,游大偉,湯超蓮. 廣東氣象. 2006(04)
[5]臺風(fēng)“伊布都”對珠海市桂山島某灣東防波堤損壞原因分析[J]. 黎志均,劉永鋒. 中國港灣建設(shè). 2006(05)
[6]氣候變化國家評估報告(Ⅱ):氣候變化的影響與適應(yīng)[J]. 林而達(dá),許吟隆,蔣金荷,李玉娥,楊修,張建云,李從先,吳紹洪,趙宗群,吳建國,居輝,嚴(yán)昌榮,王守榮,劉允芬,杜碧蘭,趙成義,秦保芳,劉春蓁,黃朝迎,張小全,馬世銘. 氣候變化研究進(jìn)展. 2006(02)
[7]用Pearson-Ⅲ概率分布推算重現(xiàn)期年最大日雨量[J]. 林兩位,王莉萍. 氣象科技. 2005(04)
[8]復(fù)合極值分布理論及其工程應(yīng)用[J]. 劉德輔,王莉萍,宋艷,龐亮. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2004(05)
[9]對我國海上邊際油田開發(fā)價值預(yù)期的反思[J]. 趙聲振. 國際石油經(jīng)濟(jì). 2004(08)
[10]蒙特卡羅計算機(jī)模擬方法及其在石油領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 張軍,張立紅. 油氣田地面工程. 2003(09)
博士論文
[1]基于最大熵分布的海洋平臺環(huán)境條件聯(lián)合重現(xiàn)值推算[D]. 劉偉.中國海洋大學(xué) 2011
[2]中國沿海臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估研究[D]. 殷杰.華東師范大學(xué) 2011
[3]多維復(fù)合極值分布理論及其工程應(yīng)用[D]. 王莉萍.中國海洋大學(xué) 2005
[4]多維聯(lián)合概率的隨機(jī)模擬技術(shù)及其工程應(yīng)用[D]. 宋艷.中國海洋大學(xué) 2004
碩士論文
[1]港口及海岸工程設(shè)計波浪及相應(yīng)極端荷載分析理論及方法研究[D]. 姜云鵬.中國海洋大學(xué) 2007
本文編號:3126122
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