基于线性矩的特征波高区域频率分析

发布时间：2020-10-29 08:24

　　 在处理海岸工程的一系列问题如岸滩掩护、冲刷、基础和海岸结构物的设计时,都需要考虑当地多年一遇的设计波高状况,多年一遇设计波高的取值决定结构的安全性和经济性。　 本文首先将一种广泛应用于陆地水文学且能够很好概括水文资料统计性质的统计方法-线性矩理论引入到海洋水文分析领域。使用Monte-Carlo模拟对线性矩方法在参数估计方面的表现与经典的三种估计方法进行了对比,讨论了四种方法在参数估计中的不确定性。模拟认为线性矩方法在小样本的参数估计方面有良好的无偏性和样本变异性,并且在估计多参数模型时的计算量方面远小于传统的矩方法和极大似然估计方法。　 本文第二部分从数理统计的角度讨论了极值波高推算的方法和各种模型的理论基础,应用特点及适用范围。使用线性矩方法分别结合两种常用的随机波浪长期统计方法(过阈极值法和年度极大值法)分析美国沿岸站点的实测数据和我国秦皇岛历史波浪数据,并对线性矩方法估计得到的结果同传统的经验适线方法的结果进行了对比。认为线性矩方法可以应用在对应重现期特征波高的计算。　 推求多年一遇的设计波高时需要大量的实测数据作为统计分析工作的基础,而在实际工程中某些站点缺少充分的信息,以至于不足以确定罕遇事件的频率。基于线性矩的区域频率分析方法的基本思想是利用不同站点的水文信息,以空间替代时间,来弥补单站记录的短缺。本文的第三部分通过对北美洲加利福尼亚海域的实际观测数据进行近岸波浪区域频率分析。具体内容包括:数据甄别、区域一致性检验、统计模型选取与拟和、各站区域频率分位数推求。将区域分析结果与单测站估计结果进行了对比。研究认为,经过检验满足数据一致性的区域可以使用该方法弥补数据的稀缺。　　
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：P731
【部分图文】：

和财产的安全；另一方面又可以避免设效益；Graham[2]在分析北海北部设计波高波高多增加 1 英尺，就会增加几百万美分析是海洋水文学中的一个严峻而又有实测年份是有限的，目前，我国沿海海洋历史资料，而工程上所需的多年一遇极值的现有观测记录中，为了从现有实测资料常均应用极值理论和适线法，求出某要的理论曲线，或通过坐标变换把它化成，如图 1.1。目前国内外常用的极值估计验性的，如皮尔逊 III 型曲线等；另一类法，Weibull 曲线法以及根据短期观测资分布在第二章中有所介绍。但实际工程中间跨度的实测信息，成为预测极值事件

图 3.1 两参数和三参数分布线性矩子图：E －指数分布，G －Gumbel 分布，L－Logistic 分布匀分布，GPA－广义帕热图分布，GEV－广义极值分布义 Logistic 分布，LN3－对数正态分布，PE3－Pearson 绘制是由根据各分布类型的4τ 与3τ 显性关系得性关系：84 30iiiτ Aτ== ∑式系数如下表：表 3.14τ3τ 多项式系数（图中缩写意义同图，OLB－4τ3τ 关系范围） GEV GLO LN3 PE3 0.10701 0.16667 0.12282 0.12240196 0.11090 - - -

3.2 异质性因子＝5％时，各种估计方法的相对偏差图 3.3 异质性因子＝5％时，各种估计方法的均方差Inhomogeneity factoras[%]图 3.4 各种估计方法分位数相对误差随着异质性系数变化趋势RMSE[%]Inhomogeneity Factor图 3.5 各种估计方法所得分位数均方差随着异质性系数变化趋势图 3.2，图 3.3 所示为在给定 5％的异质性系数情形下四种估计方法对应分数(2 3 410 ,10 ,10 )的相对偏差和均方差。线性矩方法在整个分位数范围的相对
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本文编号：2860637