论文部分内容阅读
深圳、香港和上海等中国东南沿海城市经济发达且人口集中，但遭受热带气旋影响频率较高，台风灾害大大增加了沿海城市和建筑物的灾害易损性与灾害链的易发性，使得抵抗热带气旋风荷载成为结构设计中的主控荷载。因此，台风影响区的风危险性分析尤为重要，而我国缺乏高质量的台风观测数据，不足以根据记录资料进行台风危险性分析。本文对the U.S Army Corps ofEngineers（即CE）台风风场模型进行改进及适用性研究，采用国外学者普遍应用的Monte Carlo数值模拟方法，预测深圳、香港和上海不同重现期的极值风速并进行台风危险性分析，为台风区设计风速的确定和抗风减灾提供合理依据。具体有以下主要内容：根据近年来学者对台风物理结构的进一步研究以及大量精确数据统计分析得出的结论，考虑温度对台风的影响以及台风中心气压随高度发生变化，研究了参数化数值台风风场和边界层等模型中参数的选定和标定，如Holland气压参数B、最大风速半径Rmax、摩擦阻力系数CD、边界层厚度h等，采用边界层平均风速随高度变化的经验模型，对CE台风风场模型进行了改进研究。并根据台风黑格比(Hagupit)、灿都(Chanthu)和韦森特(Vicente)近地观测数据对改进的CE台风风场模型的适用性进行验证，得到了较好的模拟结果，表明改进的CE台风风场模型可以较好地模拟东南沿海的台风风场。通过1949-2011年台风年鉴数据，应用模拟圆法选用了模拟圆半径为250km计算所有数据和500km只计算模拟圆内数据两种情况分别提取台风数据，利用χ2检验法和K-S检验法，统计得到中国东南沿海城市中的深圳、香港和上海遭遇台风的关键参数概率分布及参数，提出了移动速度VT和中心气压差Δp服从Gamma分布。同时分析了台风最大风速半径、中心气压差和纬度的相关性，以及台风衰减模型。结合改进的CE台风风场模型，深圳、香港和上海地区的台风关键参数概率分布及相关性和台风衰减模型，采用Monte Carlo模拟方法计算得到台风极值风速序列，然后采用Weibull分布和Gumbel分布拟合极值风速的概率分布及参数，并预测了深圳、香港和上海不同重现期的极值风速。同时分析了Holland气压参数B、模拟圆半径及数据样本选取对极值风速的影响，认为参数B模型采用Vickery08模型，极值风速概率分布选用Gumbel分布，并给出相应的参数估计。