Poisson-Gumbel复合极值分布的参数估计

本文对Poisson-Gumbel复合极值分布的现实意义进行了拓展,分别应用极大似然法(MLE)、复合矩法(CME)和概率权矩法(PWM)对Poisson-Gumbel复合极值分布中的参数进行估计,并在理论上运用蒙特卡洛方法模拟,对三种参数估计方法的统计性质进行讨论,最后给出在汇率分析中的一个应用实例。结果表明:三种方法中,极大似然法效果最好且表现最稳定。

几何-Gumbel复合极值分布的参数估计

文章将Gumbel分布与几何分布"混合",提出了一个新的复合极值分布—几何-分布.该分布对极值事件的统计建模提供了一种新的更具灵活性的选择。本文研究了该分布参数的极大似然估计、复合矩估计以及概率权矩估计,讨论了参数估计的统计性质,并通过数值模拟,对三种估计方法进行了比较。

基于插值修正ACER的脐带缆响应短期极值预测方法研究

针对脐带缆在随机载荷作用下其响应难以准确预测的问题,本文提出了一种基于插值技术与平均条件超越率(average conditional exceedance rate,ACER)的海洋脐带缆响应极值预测方法。构造随机波浪荷载作用下脐带缆结构响应的数值模型,获取脐带缆关键位置处的张力与曲率响应时程数据。分别求解张力和曲率时间序列对应的1~4阶ACER函数值,选取合适阶数的ACER函数,采用三次样条插值与B样条插值技术对平均条件超越点的尾部区域进行插值。对插值曲线外推,实现在不同超越概率下脐带缆的结构响应极值预测。本方法适用于非独立同分布下的海洋脐带缆张力与曲率响应数据的极值预测,并利用Gumbel极值分布模型进行对比,讨论并验证本文所提方法在海洋脐带缆响应极值预测中的适用性。

复合极值分布理论及其工程应用

复合极值分布理论在国际上公开发表以来得到了国内外的大量引用和应用。本文就该理论由一维拓宽至多维进行了理论论述 ,并对其不同模式在海岸、海洋和水利工程中的应用做了实例计算。

基于Gumbel极值分布的大型原油储罐剩余寿命预测

储罐的剩余寿命是预测储罐的未来工作能力,预测储罐未来腐蚀发展趋势和壁厚减薄趋势。预测其在满足剩余强度及其安全性要求前提下储罐的剩余寿命。根据储罐的腐蚀特点,储罐的最大腐蚀坑深服从Gumbel I型最大极值分布。基于最大极值分布和概率统计,推导出储罐剩余寿命计算公式。储罐的剩余寿命由储罐中幅板的剩余寿命决定。分别采用API653和API 650的规定确定罐底板和罐壁板的最小允许厚度。在0.99、0.999和0.999 9的可靠度下储罐A的剩余寿命分别为25年、20年和17年。与国外标准进行对比,国内标准对储罐检修周期的规定相对保守。提出的剩余寿命预测方法对于确定储罐检修周期具有参考价值。

Poisson-Logistic二元复合极值模型在平台甲板标高设计中的应用

考虑到平台所在海区台风出现的频次及其诱发之风、浪、潮、流极端海况联合出现的概率特性,本文推导出Poisson-Logistic二元复合极值模式,并以平台甲板标高进行实例计算。新模式增加了概率模型的物理内涵,解决了Logistic模型阈值选取的任意性。对海洋工程极端海况荷载组合预测具有广泛的应用前景。

用Gumbel极值分布推算气候极值的方法

介绍了用Gumbel极值分布理论推算气候极值的矩法、Thomas曲线公式和最小二乘法。并计算多年一遇的年最高气温、年最大均风速、年最大日降雨量和年最大波高。指出,变率小的要素极值再现期短;变率大的要素极值再现期长;Thomas曲线公式的计算结果较其它两种方法接近历史实况,且计算简便。

二维复合极值模型在暴雨多变量联合分布中的应用

为了更好地描述暴雨多变量特征,构建以GPD为边缘分布的泊松-二维Copula复合极值模型,并将其应用于成都温江站暴雨雨量和暴雨雨峰的联合概率分布计算,研究表明该模型:理论联合频率与经验联合频率吻合较好,能用于暴雨联合分布的计算;考虑了暴雨过程出现的频次,增加了概率模型的物理内涵,选取独立的暴雨过程极大值作为样本,克服了GPD阈值选取的随意性;可以推广应用于连续分布为其他的Copula函数的情形,具有广泛的应用前景。

非高斯风荷载极值估计:基于HPM转换过程的经验公式

风荷载极值概率信息对于结构抗风可靠性设计十分重要,基于Hermite多项式模型(Hermite polynomial model,HPM)转换过程方法由于在估计强非高斯性风荷载极值方面表现优异,因而受到研究人员的青睐从而被广泛应用。另一方面,该方法的使用过程烦琐且有较强的理论性,不利于工程应用。为此,该文基于该方法提出非高斯风荷载极值估计的经验公式,首先系统地阐述基于HPM转换过程方法,接着对风荷载的极值分布函数模型展开讨论,之后通过回归分析提出风荷载极值分布函数的经验公式,并对其适用性和精确性加以验证。研究成果表明,仅需知晓风荷载若干统计特征的情况下,经验公式可快速估计风荷载极值,精度上与HPM转换过程方法基本相同,而在效率和便捷性方面显著提升,便于在工程中推广使用。

复合极值分布在建筑极值风速预测中的应用

对潮涟岛26年的风速资料进行了统计分析,利用不同的概率预测模型进行了极值风速预测,并对结果进行了研究,说明了复合极值分布理论在极值风速概率预测模型中理论上的先进性和计算结果的稳定性。

复合极值分布在台风风暴潮增水重现期计算中的应用研究

考虑小样本或无规律极值样本的情况下,引入描述随机事件发生次数的离散型分布,以三沙站为例,研究了Poisson-Gumbel复合极值分布在台风风暴潮重现期计算中的应用效果。结果表明:复合极值分布计算结果对样本数据较为敏感,标准差小的样本数据其复合分布的低频值显著偏低;对具有一定离散度的短时间序列数据,复合分布的计算结果稳定,且对低频值的估算也更准;对于较长时间序列的数据,阈值取值偏低则高频次发生值更准,阈值取值偏高则低频次发生值更准。

复合极值分布参数的概率权矩估计

复合极值分布已经在某些领域得到了应用,但是由于其分布函数的数学表示比较复杂,有关的参数估计问题未能被深入讨论。文章给出了复合极值分布参数λ、α、β的概率权矩,得到了相应的参数估计;并对复合极值分布的两个问题进行了讨论。

一个新的复合极值分布

提出了一个新的具有单调降危险率的厚尾分布,该分布通过"混合"Pareto分布和Poisson分布而成,是一种复合极值分布。导出了新分布的概率统计特性,研究了各种可应用于风险分析和可靠性工程的特征量(包括矩、熵、危险率函数、平均剩余寿命等),获得了未知参数极大似然估计的存在唯一性。数值模拟表明该极大似然估计具有良好的有限样本性质。

复合极值分布的参数估计及其在工程设计中的应用

在海洋工程、水利工程等建筑工程中，合理地确定多年一遇波高、洪水量等，对于建筑物设计的安全和造价问题是十分重要的。兼顾安全和费用两方面的要求，就得在各种各样的计算方法中选择较为理想的方法进行推算。就海浪波高设计而言，

基于复合极值分布的台风风险分析模型

构建了一个由年极值风速的概率分布和台风损失率曲线组成的应用模型。以广东省粤西沿海地区为例,分析了其年度台风风险,计算了经济损失率的期望值。结果表明所建立的台风风险分析模型,简单实用,概括性强;采用复合极值分布使分析结果更加安全可靠,具有一定的参考价值。本文的创新之处在于考虑了一年内灾害发生的频次,将Poisson-P-Ⅲ复合极值分布应用于台风灾害的风险分析。

免疫进化算法在复合极值分布参数估计中的应用

参数估计是复合极值模型应用的难点之一,针对这一问题,利用免疫进化算法来估计复合极值模型的参数,给出在气候统计方面的两个应用实例。结果表明:免疫进化算法应用于复合极值模型参数求解是合理和可行的;相比于L-矩估计法及复合矩估计法,免疫进化算法所求参数拟合效果更好;免疫进化算法具有高效、普适的优点,在其他参数优化问题上也有广泛的应用前景。

基于Gumbel极值分布的储罐使用状态评价方法研究

储罐的剩余寿命是其长期平稳运行的保证,目前国内尚无明确的方法处置服役期满的储罐。根据储罐腐蚀特点,底板是其腐蚀最严重的部位,而底板腐蚀的最大孔深度服从Gumbel I型最大极值分布。根据最大极值分布和概率统计,推导出储罐剩余寿命计算公式,建立储罐底板剩余寿命的极大值分布预测评价方法,得出某公司储罐在0.99、0.999和0.999 9的可靠度下的剩余寿命分别为40年、34年和25年,有效指导了储罐检修周期的确定。

基于Gumbel极值I型分布下边坡稳定性二元指标体系研究

在边坡稳定性评价中,安全系数是常用的方法,但其不能考虑岩土参数实际存在的不确定性,而概率统计中的可靠度理论可对参数的不确定性进行模拟.为了更加准确地对边坡进行稳定性评价,可将安全系数与可靠性联合起来,对实际边坡的稳定性进行二元评价.设安全系数服从Gumbel极值I型分布,取一组步距一定的中值安全系数和变异系数,在边坡每个中值安全系数的不同变异系数下,计算得到破坏概率Pf的一个矩阵,进而算出可靠度,将中值安全系数与对应的可靠度相乘,得到边坡稳定性的二元评价指标.根据三峡库区某段滑坡的岩土体参数,用矩估计原理估算部分参数,得出参数的所有组合后,计算出所有的安全系数和破坏概率,用前面绘制出的边坡稳定性分区图检验,结果与实际工况相符,说明基于Gumbel极值I型分布下边坡稳定性判别可用于实际工程中.

基于泊松-对数正态复合极值模型的洪水灾害损失分析

在国际紧急灾害数据库的支持下,得到了中国在1980-2008年间发生的年洪水灾害发生次数、年单次洪水灾害经济损失极大值和年洪水灾害经济总损失3个统计指标;根据复合极值理论,利用泊松-对数正态复合极值模型对洪水灾害经济损失进行了分析。研究结果表明:(1)洪水灾害经济损失遵从对数正态分布;(2)单次极值经济损失与年经济总损失具有高度相关性;(3)复合极值方法可有效地用于洪水极值重现期的重建;(4)与传统的经验频率计算方法相比,该方法能克服因资料年限短、数据不足而造成的洪灾重现周期估算困难。

基于复合极值模型的暴雨重现期研究——以川东北地区为例

利用川东北地区29个气象观测站1960—2010年的逐年暴雨日数和暴雨日降水量资料,根据复合极值理论,建立了泊松-广义帕累托复合极值模型,利用该模型对暴雨的重现周期进行了分析.研究结果表明:1)该地区暴雨发生日数序列服从泊松分布,暴雨日降水量序列服从广义帕累托分布;2)复合极值模型不仅综合考虑了暴雨的多要素特征,而且拟合效果良好;3)在当前气候条件下,该地区50年一遇和100年一遇的暴雨日降水量空间分布特征基本一致,总体上呈现山地降水多,平地降水少的特点.