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。

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.

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。

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。

三种设计波高计算方法比较

目前国际上设计波高的常用计算方法有三种：年最大波高法（Annual Maximum method）、波高阈值法（Peak—Over—Threshold method）和年N大波法（Annual N-Largest method）。利用澳大利亚悉尼观测站连续16年的实测资料和Gumbel概率分布函数对这三种方法进行分析和比较，选出一种比较好的计算方法。结果表明，由年最大波高法计算得到的设计波高值偏大，线性回归系数较小，均方误也较大；波高阈值法计算所得结果与阈值本身取值关系并不大，线性回归相关性也较好；年N大波法计算得到的设计波高与每年大波数量取值无关（N≥5时），均方误较小，线性回归相关性较好。因此，在这三种方法中，年N大波法更适合用来计算设计波高，建议每年大波数取5-6个。

设计波高分布函数比较

利用澳大利亚悉尼观测站连续16年的实测资料,并结合波高阈值法以及年N大波法两种新的采样方法,利用最小二乘法原理,对对数正态分布、Gumbel第一型极值分布、Weibull分布、指数分布和皮尔逊Ⅲ型曲线五种分布函数进行分析和比较,从而选出一种适用的分布函数。同时,文章介绍了一种最新的估计三参数Weibull分布参数的方法。结果表明:三参数Weibull分布函数的相关系数较大,拟合较好,而且均方误也都较小。从而得出结论,三参数Weibull分布函数得到的结果较好,并建议使用该分布函数进行设计波高的计算。

考虑季节变化的风暴增水随机统计分析

以青岛大港水文观测站30年的风暴增水过程为例,按照年、季、月分别建立不同的样本,以此提出新的概率统计模式,对年极值法和过阈法的计算结果进行了比较讨论,说明风暴潮季节变化考虑与否,重现值的计算误差是存在的,而且以往算法得到的重现值偏低。最后给出了青岛海岸地区考虑季节变化的风暴增水重现值。

风速统计特性研究探讨

结合上海地区两个气象站的实测数据，在对上海地区的风特性进行分析研究的基础上，提出了风速统计特性研究的一种改进方法。

Prediction of Short-Term Distributions of Load Extremes of Offshore Wind Turbines

This paper proposes a new methodology to select an optimal threshold level to be used in the peak over threshold （POT） method for the prediction of short-term distributions of load extremes of offshore wind turbines. Such an optimal threshold level is found based on the estimation of the variance-to-mean ratio for the occurrence of peak values, which characterizes the Poisson assumption. A generalized Pareto distribution is then fitted to the extracted peaks over the optimal threshold level and the distribution parameters are estimated by the method of the maximum spacing estimation. This methodology is applied to estimate the short-term distributions of load extremes of the blade bending moment and the tower base bending moment at the mudline of a monopile-supported 5MW offshore wind turbine as an example. The accuracy of the POT method using the optimal threshold level is shown to be better, in terms of the distribution fitting, than that of the POT methods using empirical threshold levels. The comparisons among the short-term extreme response values predicted by using the POT method with the optimal threshold levels and with the empirical threshold levels and by using direct simulation results further substantiate the validity of the proposed new methodology.

极限载荷外推的概率分布与拟合方法研究

针对风力发电机组在叶根处摆振力矩、挥舞力矩的极限载荷外推方法问题,以某3 MW风力发电机组为原型。采用改进冯·卡门谱进行550个3D湍流风模拟,从而减小了由湍流风造成的误差。引入过峰值阈值法,减少非重要载荷极值。利用两种拟合方法分别对两种典型概率分布进行分析对比,研究表明三参数威布尔分布下的最大似然估计法最适合计算极限外推载荷,且相对于其他3种方法更具有广泛性。

Characterizing the Seasonal and Directional Varying Properties in A Marine Environment

With noticing an increasing number of failure events for offshore structures in the present days, it is now realized that modeling the marine environment especially for exceptional environmental conditions is quite important. It is recognized that a possible improvement in the traditional modeling of environmental characteristics, which are the basis for the load models for structural analysis and design, may be needed. In this paper, the seasonal and directional varying properties in modeling the ocean parameter, the wave height, are studied. The peak over threshold（POT） method is selected to model the extreme wave height by utilizing a non-stationary discrete statistical extreme model. The varying parameters are taken into account with a changing pattern to reflect the seasonal and directional dependent behavior. Both the magnitude and the occurrence rate of the extreme values are investigated. Detailed discussion on the continuity of the established model is also given. The importance of the proposed model is demonstrated in reliability analysis for a jacket structure. The sensitivity to the changing marine environment in reliability analyses is investigated.

设计洪水计算中年最大选样法与超定量选样法的比较

利用宜昌站实测径流资料,对年最大选样法和超定量选样法进行比较,两种选样方法简便易算,超定量选样法可从有限的洪水资料中利用更多的洪水信息。在进行洪水频率分析前,检验样本系列的独立性,并利用常用的线型优选方法选择合适的频率线型。结果表明,超定量选样法在设计洪水计算中的结果是可靠的。

基于融合权重-POT的拱坝变形监控模型

引入极值理论,提出了基于融合权重的POT混凝土拱坝变形监控模型。对于多测点原型观测数据,以融合权重法确定其综合权重,以信息熵理论构建多测点的变形熵,通过POT模型设置一定的阈值,选取变形熵的超限值作为建模对象,利用广义帕累托分布拟合超限数据子样,以失效概率给出大坝变形监控指标。将该方法用于雅砻江流域某混凝土拱坝,工程实例表明,该模型可以得出更加合理的结果,更能反映工程实际。

Characteristics of wind pressure pulse on large-span flat roofs

The wind pressure pulse events, among the most important characteristics of wind pressure fluctuations on large-span flat roofs, were investigated by wind tunnel tests in this paper. Incorporating the formation mechanism of wind pressure pulse events, the peak over threshold method was employed to study properties of this kind of events. The event duration time, the energy contribution, the number of the pulse events, and the distribution of average peak pressure were calculated. Probability density functions of some typical samples in separation region were also given. Results show that the non-Gaussian roof pressure is strong in the flow separation region owing to the wind pressure pulse events. Evaluations of the extreme peak pressures, which can be determined by the peak over threshold method effectively, are important to the design of building cladding.

基于响应行为不确定性的电动汽车充电负荷预测研究

电动汽车充电负荷预测是研究电动汽车对电网规划的重要前提。文中通过对蒙特卡罗模拟进行改进分析后建立了基于响应行为不确定性的电动汽车充电负荷预测模型。首先,对充电行为不确定性因素进行分析,结合不同渗透率下的具体情况进行充电负荷随机参数调整。然后,结合随机参数及电动汽车保有量及动力电池参数等,分析了蒙特卡罗模拟算法误差产生原因,从而提出了结合POT除串法的改进蒙特卡罗法的充电负荷预测模型,同时改进了蒙特卡罗法的寻优路径以大幅度提高计算速度。最后,以山东省济南市为例,对充电负荷特征及其对配电网的影响进行了两种方法的对比分析。预测结果说明,改进后的蒙特卡罗方法对充电负荷预测研究有较高的预测准确性和较强的工程实用性。