【摘要】：隨機水文時間序列在時域和頻域上都有著豐富的統(tǒng)計特性,游程理論作為離散隨機過程的一種基礎(chǔ)性分析方法,能夠同時反映時域和頻域的特征,因此在水文干旱、海浪波群等研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是目前基于游程理論對水文時間序列游程的概率分析大部分都是針對水文時間序列游程極大值的探討,其理論結(jié)果主要應(yīng)用于洪水與干旱的研究中。然而隨機水文時間序列游程的極值分布所蘊含的意義遠不止這些,游程的極小值同樣具有重要的現(xiàn)實工程意義。所以,本文以平穩(wěn)水文時間序列為研究對象,對其進行了游程極小值的分析,其中利用了一階馬爾科夫鏈對問題進行了簡化,并且將得到的理論方法應(yīng)用到確定內(nèi)河碼頭施工水位等實際問題中。具體研究內(nèi)容及所得結(jié)論如下:①回顧總結(jié)了水文時間序列游程極值的研究成果,對其中的一些基本理論公式進行了驗證,指出了水文時間序列游程極大值的理論方法中存在的不足;②基于對游程極大值理論中不足之處的討論,提出了對游程極值研究的一種改進分析理論,該理論充分考慮了水文時間序列中整游程與正、負游程之間的關(guān)系。以整游程長度與負游程長度為例,利用二者間的數(shù)值關(guān)系構(gòu)建了概率空間,將相關(guān)變量的概率計算都限制在該區(qū)域內(nèi);③利用改進的分析理論,重新推導(dǎo)得到了游程極值分析中各個重要物理量的概率特性,同時還提出了水文時間序列游程極大值的兩種近似的計算方法。以某河流的年徑流量為例,將這兩種近似的計算方法與文獻中的方法進行了比較。計算發(fā)現(xiàn)與文獻中的結(jié)果比較吻合,在一定程度上驗證了本文理論方法的有效性;④針對游程極小值開展了研究分析,利用不同的思路得到了水文時間序列游程極小值的近似計算方法。將上述游程極小值理論應(yīng)用到內(nèi)河港口航道水工建筑物的施工水位確定上,經(jīng)計算對比了三種不同施工水位方案對應(yīng)的各目標(biāo)歷時概率,對施工水位的確定提供了新思路。本文基于前人在兩態(tài)游程極大值方面的工作,進一步對平穩(wěn)隨機水文時間序列游程極值的概率特性開展了研究,提出了游程極小值的概率分析理論,并將該理論方法應(yīng)用到確定內(nèi)河碼頭施工水位實際問題中,豐富了隨機水文時間序列游程分析法在水利工程中的實際應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P333
【圖文】：

前者突出表現(xiàn)在過程中有明顯的周期性變化。如圖1-1（a）所示，河流日徑流過程具有明顯的以年為周期的變化。而后者的表現(xiàn)則是水文過程有隨機變化的特征，從圖 1-1（b）能看出，每一年的日徑流量的過程是不相同的，在數(shù)值大小和波動情況上都會存在差異。水文時間序列可以按照不同的隨機過程分類標(biāo)準(zhǔn)進行分類，其中按照是否平穩(wěn)可以將水文序列分為平穩(wěn)水文序列和非平穩(wěn)水文序列。一般而言，平穩(wěn)水文時間序列的特征是序列過程的統(tǒng)計特性不隨時間的推移而變化。本論文針對平穩(wěn)水文時間序列開展研究。

序列中所蘊含的規(guī)律。本文首先對水文時間序列的游程極大值的研究方法進行了總結(jié)，驗證了成果，并對其中一些不夠完善之處進行了探討。針對前人研究成果中的處提出相應(yīng)的改進方法，對游程極大值的分布函數(shù)做出了一個修正，以為平穩(wěn)水文時間序列游程極小值的研究基礎(chǔ)。根據(jù)經(jīng)典極值理論，利用一階馬爾科夫鏈的無后效性，考慮在一個完備間及游程中各個變量的相互關(guān)系，推導(dǎo)平穩(wěn)水文時間序列游程極小值的。給出極小值的分布函數(shù)表達式，利用不同的數(shù)學(xué)方法對其進行近似計平穩(wěn)水文時間序列游程極小值的一些概率特征。將前文提出的對游程極大值的分布函數(shù)的修正結(jié)果應(yīng)用于文獻中的算例結(jié)果與文獻中的結(jié)果進行相互對比驗證。最后將新提出的游程極小值分一理論方法運用于內(nèi)河航道建筑物的施工水位分析中，對施工水位的選參考依據(jù)。本文的研究路線圖如下：

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文如圖 2-1 中首尾兩段，均只包含了一個轉(zhuǎn)折點。在本文中，這種非完整游程段整游程段一樣算作一個游程，其歷時長度同樣也算作游程長度。相鄰的一組游程代表著一個整游程，將整游程的個數(shù)記做 Nt，一個整游程的游程長度記 ，它們滿足 Lt= Lp+ Ln。

【參考文獻】

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1 甘茂林;呂王勇;符璐;;基于離散參數(shù)馬爾科夫鏈的PM_(2.5)預(yù)測[J];安全與環(huán)境工程;2016年01期

2 孫鵬;張強;涂新軍;江濤;;基于馬爾科夫鏈模型的鄱陽湖流域水文氣象干旱研究[J];湖泊科學(xué);2015年06期

3 左冬冬;侯威;顏鵬程;封泰晨;;基于游程理論和兩變量聯(lián)合分布的中國西南地區(qū)干旱特征研究[J];物理學(xué)報;2014年23期

4 楊好周;梁忠民;胡義明;常文娟;;游程理論在云南省干旱重現(xiàn)期分析中的應(yīng)用[J];水電能源科學(xué);2013年12期

5 葛彩蓮;;應(yīng)用游程理論分析無定河流域氣象干旱[J];水利科技與經(jīng)濟;2012年09期

6 石先武;方偉華;林偉;李穎;;基于極值理論的中國臺風(fēng)降水分布不確定性分析[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年05期

7 趙君;張曉民;陳雅倩;李靜;;區(qū)域洪澇災(zāi)害風(fēng)險估算模型及其應(yīng)用[J];河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

8 許月萍;張慶慶;樓章華;劉德地;;基于Copula方法的干旱歷時和烈度的聯(lián)合概率分析[J];天津大學(xué)學(xué)報;2010年10期

9 趙曉慎;吳海波;張超;;多年持續(xù)隨機水文干旱特征的研究[J];華北水利水電學(xué)院學(xué)報;2010年04期

10 王志良;李偉偉;;游程分布在河南省安陽地區(qū)旱澇問題中的應(yīng)用研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年19期

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1 鄧達;內(nèi)河框架式碼頭施工水位的優(yōu)化研究[D];重慶交通大學(xué);2014年

2 汲劍銳;馬爾科夫鏈應(yīng)用的一些探討[D];華中師范大學(xué);2012年

3 張海瑜;SPSS軟件在管理決策方面的應(yīng)用擴展[D];北京化工大學(xué);2011年

本文編號：2807068