超阈法-Copula函数在极端水位重现期值计算中的应用研究

发布时间：2022-12-08 18:32

　　重现期水位是重要的海洋水文参数,合理计算重现期高水位是海岸防护标准制订和海洋工程设计的基础,对工程的安全性和经济性有重要意义。目前,我国规范中计算重现期水位的方法是以每年最大值作统计样本的年极值法,该方法数据利用率不高,需要足够长的连续样本才能保证结果的精度,若有其中一年最大值缺失就不能应用;另外年极值法直接处理天文潮和随机增水联合作用后组合形成的水位数据,作为单变量的频率分析方法,计算过程中没有体现各变量对水位变化的影响。本文针对传统重现期水位计算方法的局限性,基于分组取样方法和复合极值理论,探讨了重现期增水计算的复合分布模型;利用Copula函数构建天文潮和随机增水的联合分布并推求重现期水位。论文的主要工作和成果如下:（1）在常用分组方法时间窗口法和双阈值法的基础上,提出了适用于增水数据处理的基于小阈值的时间窗口分组法。该方法步骤明确,操作性强,能快速得到满足超阈模型要求的独立样本。（2）基于小阈值的时间窗口取样法和复合极值理论,得到了重现期增水计算的P-GP（泊松-广义帕累托）复合分布法。在取阈过程中引入了变点理论,改进了平均寿命图取阈值的方法。复合分布法的重现期增水与年极值法进... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 单变量频率分析研究现状
        1.2.2 多变量频率分析研究现状
        1.2.3 存在的问题
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 基本统计理论和数据
    2.1 极值分布理论
        2.1.1 极值分布类型
        2.1.2 广义Pareto分布理论
    2.2 超阈模型理论
        2.2.1 GPD模型
        2.2.2 PDS模型
        2.2.3 复合分布模型
    2.3 基本数据概况
    2.4 本章小结
第三章 计算重现期增水的超阈模型方法
    3.1 超阈法分组研究
        3.1.1 传统分组方法概述
        3.1.2 基于小阈值的时间窗口法
        3.1.3 分组方法验证
    3.2 取阈方法研究
        3.2.1 传统取阈方法
        3.2.2 基于变点理论的阈值确定方法
        3.2.3 变点取阈法验证
    3.3 参数估计和拟合检验
        3.3.1 点估计
        3.3.2 拟合优度检验
    3.4 重现期增水计算结果
        3.4.1 超阈量拟合
        3.4.2 增水的复合P-GP分布
    3.5 滑动取样分析
    3.6 本章小结
第四章 基于Copula函数的天文潮增水联合分析和重现期水位计算
    4.1 Copula函数理论
        4.1.1 Copula函数定义
        4.1.2 Copula函数分类
        4.1.3 Copula函数参数估计方法
        4.1.4 Copula函数选择
    4.2 确定边缘分布
    4.3 Copula函数参数估计
    4.4 拟合优度评价
    4.5 重现期水位计算
        4.5.1 联合概率法
        4.5.2 条件概率法
    4.6 基于Copula函数的重现期水位计算与其他方法的比较
        4.6.1 年极值法
        4.6.2 等效二维分布
        4.6.3 计算结果比较
    4.7 本章小结
结论与展望
    主要结论
    创新点
    展望
参考文献
攻读博士/硕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]Copula函数在水文多变量分析计算中的问题[J]. 宋松柏.  人民黄河. 2019(10)
[2]基于Copula函数的新型综合干旱指数构建与应用[J]. 张迎,黄生志,黄强,李沛,马岚.  水利学报. 2018(06)
[3]基于Copula函数的汉江中上游流域极端降雨洪水联合分布特征[J]. 陈心池,张利平,闪丽洁,杨卫,徐霞.  长江流域资源与环境. 2015(08)
[4]水文频率分析中参数估计最大熵法的梅林变换推导[J]. 张明,张阳.  水资源与水工程学报. 2015(04)
[5]我国极端降水阈值确定方法的对比研究[J]. 迟潇潇,尹占娥,王轩,孙钰科.  灾害学. 2015(03)
[6]额尔齐斯河流域上游地区近50 a来气温和降水变化的DFA分析[J]. 高沈瞳,徐长春.  冰川冻土. 2014(03)
[7]基于Copula函数的非一致性洪水峰量联合分析[J]. 冯平,李新.  水利学报. 2013(10)
[8]超定量系列波浪重现期值研究[J]. 罗耀,朱良生.  水运工程. 2013(05)
[9]基于Copula函数的水量水质联合分布函数[J]. 张翔,冉啟香,夏军,宋星原.  水利学报. 2011(04)
[10]基于Copula函数的河川径流丰枯遭遇分析[J]. 莫淑红,沈冰,张晓伟,李占斌.  西北农林科技大学学报(自然科学版). 2009(06)

博士论文
[1]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[D]. 罗耀.华南理工大学 2013
[2]多维最大熵模型及其在海岸和海洋工程中的应用研究[D]. 陶山山.中国海洋大学 2013
[3]基于Copula函数的设计洪水计算方法研究[D]. 李天元.武汉大学 2014
[4]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

硕士论文
[1]基于最大熵-Copula函数的感潮河段降雨潮位联合概率及重现期分布研究[D]. 范嘉炜.天津大学 2017
[2]降雨事件联合概率分析及其在城市内涝风险评估中的应用[D]. 黄宁.浙江大学 2016
[3]海岸工程极端设计水位组合分析[D]. 余海静.中国海洋大学 2006



本文编号：3713905