20172.廣義帕雷托分布(gpd)在波浪極值推算中的應(yīng)用

1、廣義帕雷托分布（GPD）在波浪極值推算中的應(yīng)用摘要波浪是海水重要的運(yùn)動(dòng)形式之一，波浪的研究對(duì)海岸保護(hù)、防止水土流失、海運(yùn)、海上石油和天然氣設(shè)施保護(hù)等都至關(guān)重要。在海洋工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)各種海洋水文氣象的極值參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中波浪極值參數(shù)作為一種重要的水文參數(shù)，對(duì)某些海洋工程來(lái)說(shuō)是很必要的。海洋中的波浪觀測(cè)資料是有限的，往往不能滿足海洋工程的需求。隨著海浪數(shù)值模式的發(fā)展和逐漸成熟，利用海浪數(shù)值模擬的方法來(lái)進(jìn)行海浪研究成為獲取

2、目標(biāo)海域波浪極值參數(shù)的重要手段。本文基于第三代海浪數(shù)值模式SWAN，利用CCMP風(fēng)場(chǎng)資料（1988年1月~2010年12月）一共23年的風(fēng)場(chǎng)資料作為輸入場(chǎng)對(duì)中國(guó)海的海浪場(chǎng)進(jìn)行模擬，并與22001號(hào)和21004號(hào)浮標(biāo)資料對(duì)比驗(yàn)證，對(duì)比顯示模擬結(jié)果基本可信，然后以此計(jì)算結(jié)果為樣本進(jìn)行波浪極值推算工作。常用的波浪極值參數(shù)推算方法是廣義極值分布。本文引入廣義帕雷托分布（GPD），采用部分歷時(shí)序列法獲取樣本序列。相比于廣義極值分布（GEV），基于

3、部分歷時(shí)序列法的GPD能夠更加充分的利用原始資料，GPD模型也具有更高的擬合精度和穩(wěn)定性，包括在高值區(qū)域，其實(shí)用性和說(shuō)服力更強(qiáng)。分析了22001號(hào)浮標(biāo)附近區(qū)域尺度參數(shù)和重現(xiàn)期極值分布情況，討論了區(qū)域內(nèi)的海洋環(huán)境狀況。隨著科技的進(jìn)步和設(shè)計(jì)理念的進(jìn)一步發(fā)展，為了優(yōu)化海洋工程設(shè)計(jì)方案，經(jīng)常把方向性波浪極值參數(shù)考慮在內(nèi)。采用GEV模型進(jìn)行波浪方向性極值推導(dǎo)，出現(xiàn)了強(qiáng)浪向重現(xiàn)期極值大于無(wú)方向性重現(xiàn)期極值的情況。分析其原因，很有可能是GEV模型樣本

4、取值方法的問(wèn)題。采用GPD模型進(jìn)行波浪方向性極值推導(dǎo)，沒有再出現(xiàn)這一問(wèn)題。在限制了閾值之后，出現(xiàn)在某一年的某一波向上沒有超過(guò)閾值的樣本出現(xiàn)的情況，這時(shí)就凸顯了年最大值統(tǒng)計(jì)法樣本量的穩(wěn)定性。從結(jié)果上來(lái)說(shuō)，GPD模型推算的重現(xiàn)期極值略大于GEV模型推算的重現(xiàn)期極值。關(guān)鍵詞：GPD；SWAN；有效波高；重現(xiàn)期periodofextremevalue.Analyzingthecauses，islikelytobeGEVmodelsampleob

5、tainmethods.UsingGPDmodeltocalculatedirectionalreturnperiodofextremewavevalue，thisproblemdidnotappearagain.Afterlimitingthreshold，itispossibleinagivenyearwaveofacertaindirectionhasnosamplelagerthanthreshold，ithighlightst

6、heannualmaximumstatisticalmethod’sstabilityinobtainingsample.Intermsoftheresultsinthispaper，usingtheGDPmodeltocalculatethereturnperiodofextremevalueisslightlygreaterthantheGEVmodelcalculatethereturnperiodofextremevalue.K