基于不同选样方法的雨潮遭遇风险分析

感潮地区内涝灾害的发生同时受涝区暴雨与承泄区潮位2个致灾因子影响,在雨潮遭遇风险分析过程中,不同的选样方法将对分析结果造成影响。以中(山)珠(海)联围感潮地区为例,基于年最值选样法与超阈值选样法并结合Copula函数,对研究区雨潮遭遇风险进行分析,结果表明:①超阈值1 d降雨样本序列具有更大的样本容量,其包含更多降雨量较大的暴雨事件,同时这些较大的暴雨事件往往会与高潮位相遭遇;②由于超阈值样本序列包含了更多有效的雨潮事件数据信息,从防洪排涝规划设计的角度考虑,采用超阈值选样法得到的雨潮边缘分布更为安全,且具有更高的准确性;③基于超阈值选样法得到的雨潮联合分布具有更高的拟合优度,同时在年最值样本序列遗漏掉一些较大的暴雨信息的情况下,由超阈值样本序列计算得到的非期望雨潮组合事件发生的概率要较大一些。

高层建筑围护结构风压系数的概率特征及其极值POT估计

为获得高层建筑围护结构设计风荷载,通常需要考虑其表面风压系数的概率特征,进而进行极值估计。针对当前基于超越阈值模型的风压系数极值估计方法存在阈值选取困难,需要较大样本的不足,基于高层建筑标准模型进行风洞试验,首先研究其表面风压系数的概率特征,结果表明迎风区测点接近高斯分布,分离区测点风压系数母体接近Gamma分布,风压系数极小值接近GEV(general extreme value,GEV)分布;提出一种改进的POT(peak over threshold,POT)极值估计方法进行表面风压系数极值估计,进而与几种传统极值估计方法进行对比,结果表明改进POT极值估计方法可实现小样本的风压系数极值估计,其估计结果与大样本容量的标准极值偏差小于5%,且稳定性较好;最后给出了标准高层建筑模型表面极值风压系数。

基于低载强化的横向稳定杆随机疲劳寿命预估

为了探讨低载强化在随机载荷下对构件疲劳寿命的影响,以汽车横向稳定杆为例,通过超阈值外推方法将采集的随机载荷信号外推到全生命周期。并基于外推后的载荷信号,分析其均值和幅值的分布特性,建立二维联合概率分布。根据稳定杆工作时不断承受复杂随机载荷的特点,考虑均值和幅值的影响编制二维载荷谱,并引入低载强化理论。将基于线性疲劳累积损伤理论(Miner准则)和低载强化理论预估的寿命与试验结果进行对比,验证随机载荷下基于低载强化预估寿命的有效性和精确性。

路侧直线式公交站台对非机动车行驶安全的影响

为提高非机动车在路侧直线式公交站台区域的行驶安全,以现场调查的视频数据和模拟仿真的非机动车行驶轨迹数据为基础,利用替代安全评价模型提取非机动车交通冲突数据,构建超阈值极值模型,并通过模型参数构建的事故重现水平指标,定量研究机非混行、机非物理隔离、机非标线隔离情景下,公交站台设置对非机动车行驶安全的影响。结果表明,在机非混行情景下,公交站台区域非机动车行驶的交通冲突种类繁多且冲突严重性较高,骑行安全性最低。非机动车流量和站台长度会显著影响机非标线隔离情景下非机动车的行驶安全性。在机非物理隔离情景下,非机动车行驶安全性最高,分别比机非标线隔离与机非混行情景下提高39.253%与45.281%。

基于2σ-chauvenet准则的POT模型的膨胀土渠坡位移监控指标拟定

在深挖方膨胀土渠坡的长期服役过程中,借助位移监控指标实时辨识渠坡服役性态是确保渠坡安全运行的重要手段,因此拟定合理的监控指标对于保障渠坡工程的安全具有重要意义。在POT模型的基础上,引入2σ准则和chauvenet准则,建立了阈值与监控指标之间的对应关系,通过求解满足该对应关系下的最佳阈值,建立了膨胀土渠坡位移监控指标拟定的改进POT模型,并应用于南水北调中线工程陶岔段的深挖方膨胀土渠坡工程中。结果表明,相较传统POT模型,基于2σ-chauvenet准则的改进POT模型可有效避免主观性与随机误差,具有更高的计算精度,拟定的位移监控指标更偏于安全,对防范渠坡风险、确保渠坡安全长效运行具有更强的指导意义。

基于POT法确定风压系数极值的自动阈值选取与参数估计

风压系数极值是确定建筑围护结构设计风荷载的重要变量。实现阈值自动选取和合适的模型参数估计方法是保证超阈值模型极值计算结果精确性的先决条件,也是当前超越阈值模型研究的热点和难点。以CAARC高层建筑刚性模型测压风洞试验数据为基础开展超越阈值模型极值计算方法研究,通过对独立峰值数量和相关性研究独立峰值提取方法的性能;采用蒙特卡罗法研究4种不同的广义Pareto分布参数估计方法的性能,给出最佳参数估计方法选择建议;提出基于形状参数或极值估计结果稳定性的变点-局部比较阈值自动选取新方法。研究结果表明,基于变点理论-形状参数/极值稳定性阈值自动选取方法具有较小的样本依赖性,以及有较好的样本非高斯适用性,由此构建的改进超越阈值模型计算风压系数极值与标准极值的偏差小于5%,且完全实现阈值客观、自动选取,研究结论完善了小样本风压系数极值估计方法,对确定建筑围护结构设计风荷载具有重要意义,且可推广到其他极值估计领域。

城市管道排水与河道排涝设计标准的关系

在我国城市排水规划和设计中,由于管道排水与河道排涝调蓄能力的不同,暴雨资料的选样方法和设计暴雨的历时均存在一定差异,致使城市管道排水与河道排涝设计标准之间常常难以衔接。为此,以南京市的雨量资料为研究对象,采用新颖的研究思路,得出了不同选样方法与设计暴雨重现期之间的定量关系。该方法解决了管道排水与河道排涝设计重现期之间不衔接的问题,为城市排水规划中设计标准的确定提供了参考依据。

变化环境下武江超定量洪水门限值响应规律及影响

世界众多江河洪水超定量(POT)系列门限值已发生变化,门限值选取不当会影响频率分析合理性。结合历史洪水资料,采用洪水POT理论分析变化环境下武江门限值响应规律及影响。结果表明:武江流域下垫面植被和径流系数在1991年明显改变,变化环境下不仅洪水门限值显著增大,且超过特定量级洪水的发生次数也在增加,POT模型能捕捉洪水在量级和发生次数方面的变化信息。分别选用变化环境前后门限值来推算设计洪峰,当重现期大于200年时,坪石站差异度达19.21%,犁市站达8.12%以上。选用变化环境后高门限值可有效提高线型对大洪水的拟合程度和设计洪水计算精度。

基于POT方法的商业银行操作风险极端值估计

对于商业银行而言,操作风险已经成为与市场风险和信用风险同样重要的风险。本文利用极值理论超越样本的估计能力,采用极值理论中对数据要求量较少,可以进行单步预测的超阈值(POT)方法对我国商业银行操作损失极端值分布进行估计,以均值超额函数图和拟合直线的交点确定阈值,估计出给定置信水平之下操作风险损失的分位数,从而使得国内商业银行操作风险监管资本的计算成为可能。

基于极值风速预测的台风数值模型评述

在沿海台风多发地区,高耸及长大建筑结构对于极值风速作用非常敏感,因此在结构的设计、施工与使用期间有必要合理估算结构设计使用期限内可能遭遇的台风极值风速。台风极值风速的估算不仅涉及台风风场的数值模拟,也包括风速样本的采集与统计分析过程。较系统地介绍了台风风场结构的各类数学模型,并对它们在不同使用目的背景下的适用性作了评述与比较。最后,基于越界峰值法探讨了工程场地一定重现期内台风极值风速预测的可行性。

FPOT方法在洪水频率分析中的应用研究

研究了POT的改进方法,即单峰型洪水地区的连续径流过滤超定量(FPOT)方法,给出了客观标准,以选择合理的门限值和超定量年发生次数,更具有物理统计意义。用泊松或二项分布估计超定量发生次数、指数分布估计超定量洪水,将二者结合模拟年最大超定量洪水。实例计算和统计试验的结果表明,FPOT取样方法不仅比较科学合理,而且还可提高设计洪水的计算精度。

台风随机模拟与极值风速预测应用

采用Monte-Carlo台风风场随机模型,结合台风历史记录资料和近地台风观测结果,对上海周边沿海区域内的台风风场参数合理取值进行了优化.以越界峰值法和广义Pareto分布探讨了工程场地目标重现期内极值风速预测分析过程,使在较短台风风速序列上进行极值风速预测成为可能.而后,将上述理论与方法应用于上海—崇明越江通道工程极值风环境研究,预测了台风气候模式工程场地重现期极值风速结果,并与实测结果和规范进行了对比.

汛期分期变点分析方法的原理及验证

目前常用的汛期分期方法存在一定的主观性,划分汛期也不够精确,为此提出了用于汛期分期计算的3种变点分析模型:基于日最大值取样的均值变点分析模型、基于超定量取样的概率变点分析模型以及基于年最大值取样的概率变点分析模型。应用统计试验方法对这3种汛期分期模型进行效率评价与比较,结果表明:3种方法都可以客观、精确地进行汛期分期计算,在一定程度上避免了分期中的主观随意性;其中以基于超定量取样的概率变点分析模型具有较好的无偏性和有效性,最适宜在汛期分期计算中应用。

大跨度平屋盖表面的风压脉冲特性研究

大跨度平屋盖表面的风压脉冲特性是屋盖风压脉动特性的一个重要表现形式,基于大跨度平屋盖结构的风洞试验研究,结合风压脉冲的形成机理及利用过界峰值法研究屋盖表面风压脉冲对风压脉动的贡献及其出现的频率和峰值的大小,并从中找出反映大跨度屋盖结构的风场绕流特性和风压脉动特性的一些规律。

CVaR-EVT和BMM在极端金融风险管理中的应用研究

随着风险度量一致性原则的提出,研究发现金融机构广泛采用的VaR模型存在严重不足,尤其针对分布具有厚尾特征的极端金融风险无法有效度量。本文采用极值理论(EVT)解决VaR方法的尾部度量不足问题,利用CVaR-EVT和BMM模型分析美国、香港股票市场和我国沪深两市指数18年的日收益数据,研究发现:(1)在95%置信区间及点估计中,分位数为99%的CVaR-EVT所揭示的极端风险优于VaR的估计值,且BMM方法为实施长期极端风险管理提供了有力的决策依据,其回报率受分段时区的影响,期间越长,风险估计值越高;(2)模型采用ML和BS方法统计估值显示,我国股票市场极端风险尾部估计值高于香港和美国市场,但是,国内市场逐步稳定,并呈现出跟进国际市场且差距缩小的发展趋势。

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用,发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布.基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式,包括强震震级分布、地震复发周期和重现水平、期望重现震级、地震危险性概率和潜在震级上限等;以云南地区震级资料为基础数据,讨论了阈值选取、模型拟合诊断和参数估计;在此基础上计算了该地区的地震活动性参数.结果表明,广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布,通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致,高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定,为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.

连云港海域极值波高统计分析方法研究

利用连云港1960-2011年连续波浪资料,采用年最大波高法、波高阈值法和年N大波法3种采样方法,结合Gumbel和三参数Weibull两种分布函数,进行设计波高相关计算,并对结果进行讨论和分析,以选出较好的采样方法、分布函数及较优的组合。结果表明,在该海域计算设计波高时,采样方法首选年N大波法,N取值7~8个较优;其次是波高阈值法,阈值取为1.7~2.0 m较合适,即阈值的取值使得每年波高数平均在8~12个左右为宜;年最大值法结果可作参考。Gumbel和三参数Weibull分布函数均可使用,后者比前者的适用性更佳。通过计算分析后可得初步结论,最优组合方式是每年取8个大波,利用三参数Weibull分布函数进行计算。同时给出最优组合下连云港海域不同重现期设计波高值,供设计参考。

常规风与飓风的极值风速预测模型评述

结构在服役期内设计荷载的取值是否可靠,极大地影响着结构的安全性及经济效益。由于柔性大的结构如高耸、大跨结构和桥梁等对极值风速作用非常敏感,目前世界范围内因风灾造成的结构破坏和损失趋益严重,因此结构尤其是沿海地区结构的设计风荷载取值就非常重要。着重评述了近20年来欧美在常规风、飓风等极值风速统计预测模型方面的研究进展。

组合分布在超定量洪水系列频率分析中的应用研究

研究了估计超定量洪水年发生次数的泊松分布和二项分布,并将这两种分布分别与指数分布组合,模拟超定量洪水系列,推导出T年重现期洪水估计的计算公式。实例计算结果表明,二项分布拟合超定量洪水年发生次数的效果优于泊松分布,建议采用二项分布和指数分布组合进行年最大超定量洪水系列频率分析。

阈值法在河海工程设计中的应用

在河海工程设计中 ,通过选阈取样进行设计参数概率分析的方法已被普遍采用 .但一般凭经验确定阈值 ,不仅任意性较大 ,而且直接影响概率分析的结果 .文中根据超阈值的数学特性 ,阐述了选阈的数学理论 ,并通过一系列图表 ,对一元及多元极值分布推出确定和检验阈值的具体方法 .