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深圳市台风风场数值模拟与危险性分析

作　者: 魏巍
导　师: 肖仪清
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: CE台风风场模型数值模拟 Monte Carlo方法极值风速危险性分析
分类号: P444
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 127次
引　用: 2次
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内容摘要

深圳市是我国东南沿海的重点城市,深圳市气象灾害发生频率高、影响面广、危害性大,其中最严重的气象灾害是台风。随着经济与社会的快速发展,城市超高层建筑和大跨结构层出不穷,这些高层建筑与大跨结构对风荷载非常敏感,在设计中,风荷载成为主控荷载。通过数值模拟方法研究深圳地区台风的危险性及极值风荷载条件,这将为提高该地区的防风抗灾水平起到重要作用。首先,采用中国台风网“CMA-STI热带气旋最佳路径数据集”中的1949年到2008年台风数据和国家海洋局第一海洋所提供的1949年到2002年的包含六级风速半径的台风数据进行研究。应用模拟圆法,分别用250km和500km模拟圆半径分别提取台风数据,应用K-S拟合优度检验,统计得到影响深圳地区台风关键参数的概率分布模型,研究了台风关键参数之间的相关性。其次,介绍了成熟台风风场模型CE风场模型和有限差分方法求解CE风场的过程。并用台风黑格比(Hagupit)实测数据验证CE台风风场模型,结果表明该模型适用于我国东南沿海。另外讨论了Holland压力形状参数B和粗糙长度对风速计算的影响,并确定其计算方法。讨论了登陆台风的衰减模型,计算得到了衰减系数。最后,采用Monte Carlo随机抽样的方法,用文中提到的两种提取台风极值风速序列的方法,结合CE台风风场模型和台风衰减模型产生了模拟台风,得到极值风速系列。推算出重现期为10年、50年、100年与200年的极值风速,比较了两种方法对结果的影响。分析了模拟圆半径的选取、模拟圆内外数据的选取,台风关键参数和样本年份对极值风速值的影响。同时比较规范推导出的深圳地区的不同重现期的推荐风速与本文计算的结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-12
    1.1.1 课题背景  10-12
    1.1.2 本课题研究的目的和意义  12
  1.2 国内外相关方向发展现状  12-17
    1.2.1 台风风场模型  12-15
    1.2.2 台风关键参数的概率分布模型  15-16
    1.2.3 台风极值风速的概率分布模型  16-17
  1.3 课题来源、主要研究内容和研究方案  17-20
    1.3.1 课题来源  17
    1.3.2 本文主要研究内容  17-18
    1.3.3 研究方案  18-20
第2章深圳市台风关键参数的概率分布  20-33
  2.1 引言  20
  2.2 模拟圆法与台风数据处理  20-21
  2.3 台风关键参数的概率分布模型及参数统计  21-29
    2.3.1 台风年发生率  22-24
    2.3.2 台风移动方向  24
    2.3.3 台风移动速度  24-25
    2.3.4 台风中心压差  25-26
    2.3.5 台风最大风速半径  26-28
    2.3.6 台风中心到模拟点间的最小距离  28-29
  2.4 台风关键参数概率模型的参数估计及拟合优度检验  29-31
  2.5 台风关键参数的相关性研究  31
  2.6 本章小结  31-33
第3章 CE 台风风场模型的求解与适用性验证  33-51
  3.1 引言  33
  3.2 CE 风场模型  33-38
    3.2.1 CE 台风风场的物理模型  33-35
    3.2.2 梯度风气压场模型  35-36
    3.2.3 边界层模型  36-38
  3.3 CE 台风风场模型的求解  38-39
  3.4 Holland 压力形状参数B 和粗糙度长度z_0 对模拟风速的影响  39-45
    3.4.1 Holland 压力形状参数B 的计算  43-44
    3.4.2 Holland 压力形状参数B 与其他台风关键参数相关性分析  44-45
  3.5 台风衰减模型  45-46
  3.6 实测数据验证CE 台风风场模型  46-50
  3.7 本章小结  50-51
第4章深圳市台风风场数值模拟与危险性分析  51-68
  4.1 引言  51
  4.2 台风风场数值模拟  51-55
    4.2.1 Monte Carlo 方法简述  51-52
    4.2.2 模拟生成台风过程  52-53
    4.2.3 方法一  53-54
    4.2.4 方法二  54
    4.2.5 方法一与方法二的差别  54-55
  4.3 台风极值风速的概率分布拟合  55-56
    4.3.1 Gumbel 分布和Weibull 分布模型  55
    4.3.2 Gumbel 分布和Weibull 分布的参数估计  55-56
  4.4 台风极值风速的推算  56-58
    4.4.1 方法一  56-57
    4.4.2 方法二  57-58
  4.5 深圳市台风极值风速数值模拟与危险性分析  58-66
    4.5.1 规范推荐风速  58-59
    4.5.2 数值模拟极值风速结果及分析  59-66
  4.6 本章小结  66-68
结论  68-70
参考文献  70-74
致谢  74

深圳市台风风场数值模拟与危险性分析

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