基于超阈法的海洋工程极端环境条件重现期值计算理论与方法研究
发布时间：2021-04-08 19:28
目前世界经济进入资源环境瓶颈期，陆地资源和空间所承载的压力越来越大，世界各国纷纷将开发资源丰富的海洋纳入国家发展战略。但是海洋环境也正在逐渐变得恶劣，各种海洋灾害频发，对各种海洋工程装备和设施提出更高的要求。准确推算海洋极端环境要素出现概率和大小对海洋工程的安全性和经济性起到至关重要的作用。在海洋工程结构设计中，海洋极端环境条件及其导致的环境荷载的确定是重要的基础环节之一。目前，各国技术规范中估计海洋环境设计参数基本都选取每年最大值进行统计，该方法严重浪费数据，从原始数据中只获取少量信息，需要相对长期资料才能保证估计值合理性；另外各国现行方法中主要采用单因素频率分析法估计海洋环境要素设计参数，由于该方法没有利用联合分布分析方法考虑多种海洋环境条件共同作用，各种海洋环境条件的影响都是独立分析后再简单叠加，可能导致设计参数偏大，从而增加工程的建设成本。本文主要从一维和多维两个方面对超阈模型进行研究，主要研究内容和创新点如下：首先分析一维超阈法取样，主要提出超阈模型分析海洋环境参数中新的取样分组方法和解决选取最佳阈值的问题。分析分组的基本原则以及现有的分组方法的优缺点，把握分组中关键因素：区...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 全球海洋极端气候环境变化
1.1.2 海岸和近海工程灾害形势严峻
1.2 海洋环境条件重现期值推算方法的研究现状
1.2.1 一维超阈模型研究现状
1.2.2 多维超阈模型研究现状
1.2.3 超阈模型取样方法研究现状
1.3 本文研究的主要内容及意义
第二章 超阈模型和随机模拟理论
2.1 一维超阈分布理论
2.1.1 极值分布理论
2.1.2 广义 pareto 分布理论
2.2 一维超阈模型
2.2.1 GPD 模型
2.2.2 PDS 模型
2.2.3 复合分布模型
2.3 多维极值分布理论
2.3.1 多维极值分布
2.3.2 D-范数描述方法
2.3.3 常用的多维极值分布
2.4 多维模型的随机模拟方法
2.4.1 随机模拟法介绍
2.4.2 任意分布的随机数生成
2.4.3 随机模拟方法积分
2.5 本章小结
第三章 超阈模型取样分组方法
3.1 传统取样方法分析
3.2 新的超阈模型分组取样方法
3.3 超阈模型取样方法分析
3.3.1 观测数据分析
3.3.2 阈值u 的确定
3.3.3 参数估计和拟合检验
3.3.4 计算结果分析
3.4 本章小结
第四章 P-G 复合分布模型取阈方法
4.1 阈值确定原理和变点法定义
4.1.1 P-G 复合分布阈值确定原理
4.1.2 阈值敏感性分析
4.1.3 变点方法定义
4.2 变点选阈方法
4.2.1 变点检验
4.2.2 变点法选阈步骤
4.3 方法验证与实例分析
4.3.1 样本分析
4.3.2 参数估计
4.3.3 方法验证
4.3.4 滑动取样分析
4.3.5 分方向波高统计
4.4 本章小结
第五章 多维超阈模型及其随机模拟方法
5.1 多维超阈分布模型
5.1.1 多维广义 Pareto 分布
5.1.2 Pickands 相关函数性质
5.1.3 多维超阈分布定义比较
5.1.4 MGPD 分布参数模型
5.2 MGPD 的参数估计方法
5.3 多维泊松复合超阈模型
5.4 多维超阈分布随机数的生成
5.4.1 多维超阈分布随机数产生步骤
5.4.2 产生单纯体上同分布随机向量
5.4.3 多维泊松复合超阈分布随机数产生方法
5.5 本章小结
第六章 多维超阈模型工程应用
6.1 多变量海洋环境标准计算方法
6.1.1 多变量分析方法在海洋工程中的应用
6.1.2 考虑多维环境变量推求重现值方法
6.2 样本简述
6.3 边缘分析和共同阈值选取
6.3.1 边缘分布及边缘转换
6.3.2 确定共同阈值
6.4 联合概率分析
6.4.1 联合分布和相关系数估计
6.4.2 超阈联合概率模型的构造变量法求解
6.4.3 参数敏感性分析
6.5 超阈模型随机模拟求解
6.6 本章小结
结论与展望
主要结论和成果
研究展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风作用下核电站海岸防护标准的概率分析[J]. 刘德辅,韩凤亭,庞亮,王风清. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2010(06)
[2]台风波高重现值的泊松最大熵分布估计[J]. 董胜,刘伟,宁进进. 中国造船. 2009(04)
[3]发达国家海洋经济发展战略及对中国的启示[J]. 储永萍,蒙少东. 湖南农业科学. 2009(08)
[4]广东省1991～2005年5种主要海洋灾害概况[J]. 邓松,刘雪峰,游大伟,汤超莲. 广东气象. 2006(04)
[5]台风“伊布都”对珠海市桂山岛某湾东防波堤损坏原因分析[J]. 黎志均,刘永锋. 中国港湾建设. 2006(05)
[6]气候变化国家评估报告（Ⅱ）:气候变化的影响与适应[J]. 林而达,许吟隆,蒋金荷,李玉娥,杨修,张建云,李从先,吴绍洪,赵宗群,吴建国,居辉,严昌荣,王守荣,刘允芬,杜碧兰,赵成义,秦保芳,刘春蓁,黄朝迎,张小全,马世铭. 气候变化研究进展. 2006(02)
[7]用Pearson-Ⅲ概率分布推算重现期年最大日雨量[J]. 林两位,王莉萍. 气象科技. 2005(04)
[8]复合极值分布理论及其工程应用[J]. 刘德辅,王莉萍,宋艳,庞亮. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2004(05)
[9]对我国海上边际油田开发价值预期的反思[J]. 赵声振. 国际石油经济. 2004(08)
[10]蒙特卡罗计算机模拟方法及其在石油领域的应用[J]. 张军,张立红. 油气田地面工程. 2003(09)
博士论文
[1]基于最大熵分布的海洋平台环境条件联合重现值推算[D]. 刘伟.中国海洋大学 2011
[2]中国沿海台风风暴潮灾害风险评估研究[D]. 殷杰.华东师范大学 2011
[3]多维复合极值分布理论及其工程应用[D]. 王莉萍.中国海洋大学 2005
[4]多维联合概率的随机模拟技术及其工程应用[D]. 宋艳.中国海洋大学 2004
硕士论文
[1]港口及海岸工程设计波浪及相应极端荷载分析理论及方法研究[D]. 姜云鹏.中国海洋大学 2007
本文编号：3126122
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 全球海洋极端气候环境变化
1.1.2 海岸和近海工程灾害形势严峻
1.2 海洋环境条件重现期值推算方法的研究现状
1.2.1 一维超阈模型研究现状
1.2.2 多维超阈模型研究现状
1.2.3 超阈模型取样方法研究现状
1.3 本文研究的主要内容及意义
第二章 超阈模型和随机模拟理论
2.1 一维超阈分布理论
2.1.1 极值分布理论
2.1.2 广义 pareto 分布理论
2.2 一维超阈模型
2.2.1 GPD 模型
2.2.2 PDS 模型
2.2.3 复合分布模型
2.3 多维极值分布理论
2.3.1 多维极值分布
2.3.2 D-范数描述方法
2.3.3 常用的多维极值分布
2.4 多维模型的随机模拟方法
2.4.1 随机模拟法介绍
2.4.2 任意分布的随机数生成
2.4.3 随机模拟方法积分
2.5 本章小结
第三章 超阈模型取样分组方法
3.1 传统取样方法分析
3.2 新的超阈模型分组取样方法
3.3 超阈模型取样方法分析
3.3.1 观测数据分析
3.3.2 阈值u 的确定
3.3.3 参数估计和拟合检验
3.3.4 计算结果分析
3.4 本章小结
第四章 P-G 复合分布模型取阈方法
4.1 阈值确定原理和变点法定义
4.1.1 P-G 复合分布阈值确定原理
4.1.2 阈值敏感性分析
4.1.3 变点方法定义
4.2 变点选阈方法
4.2.1 变点检验
4.2.2 变点法选阈步骤
4.3 方法验证与实例分析
4.3.1 样本分析
4.3.2 参数估计
4.3.3 方法验证
4.3.4 滑动取样分析
4.3.5 分方向波高统计
4.4 本章小结
第五章 多维超阈模型及其随机模拟方法
5.1 多维超阈分布模型
5.1.1 多维广义 Pareto 分布
5.1.2 Pickands 相关函数性质
5.1.3 多维超阈分布定义比较
5.1.4 MGPD 分布参数模型
5.2 MGPD 的参数估计方法
5.3 多维泊松复合超阈模型
5.4 多维超阈分布随机数的生成
5.4.1 多维超阈分布随机数产生步骤
5.4.2 产生单纯体上同分布随机向量
5.4.3 多维泊松复合超阈分布随机数产生方法
5.5 本章小结
第六章 多维超阈模型工程应用
6.1 多变量海洋环境标准计算方法
6.1.1 多变量分析方法在海洋工程中的应用
6.1.2 考虑多维环境变量推求重现值方法
6.2 样本简述
6.3 边缘分析和共同阈值选取
6.3.1 边缘分布及边缘转换
6.3.2 确定共同阈值
6.4 联合概率分析
6.4.1 联合分布和相关系数估计
6.4.2 超阈联合概率模型的构造变量法求解
6.4.3 参数敏感性分析
6.5 超阈模型随机模拟求解
6.6 本章小结
结论与展望
主要结论和成果
研究展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风作用下核电站海岸防护标准的概率分析[J]. 刘德辅,韩凤亭,庞亮,王风清. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2010(06)
[2]台风波高重现值的泊松最大熵分布估计[J]. 董胜,刘伟,宁进进. 中国造船. 2009(04)
[3]发达国家海洋经济发展战略及对中国的启示[J]. 储永萍,蒙少东. 湖南农业科学. 2009(08)
[4]广东省1991～2005年5种主要海洋灾害概况[J]. 邓松,刘雪峰,游大伟,汤超莲. 广东气象. 2006(04)
[5]台风“伊布都”对珠海市桂山岛某湾东防波堤损坏原因分析[J]. 黎志均,刘永锋. 中国港湾建设. 2006(05)
[6]气候变化国家评估报告（Ⅱ）:气候变化的影响与适应[J]. 林而达,许吟隆,蒋金荷,李玉娥,杨修,张建云,李从先,吴绍洪,赵宗群,吴建国,居辉,严昌荣,王守荣,刘允芬,杜碧兰,赵成义,秦保芳,刘春蓁,黄朝迎,张小全,马世铭. 气候变化研究进展. 2006(02)
[7]用Pearson-Ⅲ概率分布推算重现期年最大日雨量[J]. 林两位,王莉萍. 气象科技. 2005(04)
[8]复合极值分布理论及其工程应用[J]. 刘德辅,王莉萍,宋艳,庞亮. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2004(05)
[9]对我国海上边际油田开发价值预期的反思[J]. 赵声振. 国际石油经济. 2004(08)
[10]蒙特卡罗计算机模拟方法及其在石油领域的应用[J]. 张军,张立红. 油气田地面工程. 2003(09)
博士论文
[1]基于最大熵分布的海洋平台环境条件联合重现值推算[D]. 刘伟.中国海洋大学 2011
[2]中国沿海台风风暴潮灾害风险评估研究[D]. 殷杰.华东师范大学 2011
[3]多维复合极值分布理论及其工程应用[D]. 王莉萍.中国海洋大学 2005
[4]多维联合概率的随机模拟技术及其工程应用[D]. 宋艳.中国海洋大学 2004
硕士论文
[1]港口及海岸工程设计波浪及相应极端荷载分析理论及方法研究[D]. 姜云鹏.中国海洋大学 2007
本文编号：3126122
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