基于Copula函数的设计潮位过程要素组合风险分析

现行推求设计潮位过程大多采用高潮位与潮差同频率放大的方法,未考虑到二者遭遇可能性的大小。采用G-H Copula函数建立了年最高潮位和相应潮差的二维联合分布模型,通过组合风险分析法研究了设计高潮位和设计潮差的组合风险率。以天津港多年实测资料计算分析为例,结果表明:较大重现期的高潮位和潮差同时发生的概率较小,50年一遇高潮位与50年一遇潮差组合的风险率仅为0.05%,同频率设计偏安全,可依据组合风险率适当降低潮差设计标准。所采用的联合分布模型及其应用,在定量分析基础上为设计潮位过程的推求提供了一种新方法。

基于联合分布的珠江口设计潮位过程线方法研究

针对同倍比方法与同频率方法推求设计潮位过程线中的局限性,采用4种边际分布函数对珠江口年最高潮位与年最大潮差序列进行拟合的基础上,选取4种不同的二维Archimedean Copula函数建立珠江口年最高潮位与年最大潮差的联合分布,并分析了高潮位重现期与潮位过程同现重现期的线性关系。结果表明:高潮位与潮差的同现重现期总是大于相应边际分布的重现期,并且随着边际分布重现期的增大,同现重现期增幅也越大,说明较高重现期的高潮位与潮差同时发生的可能性很小;基于高潮位重现期与潮位过程同现重现期的线性关系,采用基于联合分布的方法推求珠江口潮位过程线,推求结果较同频率法更为合理。

唐山丰南海域潮汐特征分析

基于唐山丰南海域三个潮位观测站的周年实测数据,对该海域的潮汐性质、潮位特征值、理论最低潮面、平均海平面、设计高低水位等进行分析计算。结果表明:该海域的潮汐性质属不正规半日潮,三个观测站的年平均潮差分别为234 cm、224 cm、209 cm,各站最高潮位、最低潮位等特征值的出现时刻基本一致,涨潮历时均小于落潮历时,从近岸到离岸的涨落潮历时差逐渐减小;三个观测站的月平均海平面变化趋势基本一致,三个观测站的理论最低潮面分别位于平均海平面下245 cm、238 cm、228 cm;三个观测站的设计高水位分别为205 cm、203 cm、195 cm,设计低水位分别为-135 cm、-129 cm、-120 cm。

大连太平湾海域潮位特征分析

根据太平湾海域实测潮位资料,对该海域的潮汐性质、潮位特征值、理论最低潮面、平均海平面、设计高水位、设计低水位等进行了分析计算。结果表明:太平湾海区的潮汐属不正规半日混合潮性质,日潮不等现象明显;平均海平面在国家85基面下0.05 m,理论最低潮面在国家85基面下1.70 m;设计高水位1.62 m,设计低水位-1.36 m(国家85基面)。

宁波沿海设计高潮位分析及查算图绘制

选取宁波沿海16个潮位站作为代表站,采用年最高潮位极值Ⅰ型分布法、年最高潮位P-Ⅲ型分布法、极值同步差比法、高潮同步相关法四种方法进行频率计算,根据计算结果绘制不同海域设计高潮位查算图,为宁波市沿海地区工程建设提供参考和依据,也便于查求无资料地区的设计高潮位。

基于Copula函数的瓯江设计潮位过程研究

在推求设计潮位过程中,同频率法因高潮位与潮差为独立分布的假定存在主观性和随意性。针对这一问题,以瓯江为研究对象,根据温州站1970—2018年的潮位,利用Copula函数构建年最高潮位和同期潮差的二元联合分布,分析不同频率高潮位和潮差的组合风险,构造给定频率设计高潮位下,条件最可能潮差模型,并首次利用遗传算法求解,然后按高潮位和条件最可能潮差组合双重控制求得设计潮位过程线。结果表明:瓯江高潮位与潮差不具备同频率的特性,低频率的高潮位与高频率的潮差遭遇概率更高;应用遗传算法求解的条件最可能模型是可行的。2~200 a重现期的设计高潮位下,条件最可能潮差为1.90~2.34 a一遇,基于该方法推求的设计潮位过程线较同频率法统计基础更强、更合理,用于防洪排涝工程设计计算安全裕度更大。

基于Copula函数推求设计潮位过程线

现行推求设计潮位过程线采用的同频率设计方法,未考虑到高潮位与潮差间的相关性及同时发生的概率。择优选用G-H Copula函数建立年最高潮位和年最大潮差的二维联合分布模型,对重现期进行计算与分析。以天津港塘沽站长期潮位资料为研究数据,经分析得到以下结果:在年最高潮位与年最大潮差相关性弱的感潮河段,较大重现期的高潮位和潮差同频率发生的概率很小;实测资料中年最高潮位与相应潮差的同现重现期主要受高潮位重现期的控制,且二者间存在良好的线性相关关系。提出了一种以高潮位为控制要素,结合同现重现期推求设计潮位过程线的方法,可应用于以考虑高潮位为主的防洪潮设计,而对以考虑潮流为主的设计潮位过程线推求则不适用。