[发明专利]波高阈值的选取方法

说明书

波高阈值的选取方法，基于目标位置，获取波高原始样本，确定波高阈值区间；确定设计波高的重现期序列i，结合波高阈值基于广义帕累托分布，基于指定重现期，根据超过阈值的样本波高值计算阈值区间内的每个阈值对应的设计波高，得到设计波高值Hs_i,j；计算相邻阈值对应的设计波高值的差值，根据差值获得稳定阈值区间，并选取稳定阈值区间内的阈值作为合理阈值，其对应的计算波高值为设计波高。本方法可客观、直接判断推算值稳定性来进行波高阈值的选取，不受人为因素影响，可直接客观的获得波高阈值的选取结果，能够自主判别，进行区域应用，更好地为海洋、海岸工程服务。

技术领域

本发明涉及一种设计波高推算的阈值选取方法。

背景技术

合适的设计波高推算对海洋和海岸工程的设计十分重要，如码头、防波堤的结构设计和海洋平台的建设。近几年，超阈法(PeakOverThresholdmethod，POT)结合广义帕累托分布(PeakOverThresholdmethod，GPD)进行设计波高推算，在海洋和海岸工程领域应用广泛。超阈法是选取超过某个固定值(阈值)的独立大值作为样本的取样方法；广义帕累托分布是一种概率分布模型，可以对超阈法提取的超阈量进行不同重现期的设计波高推算。

POT/GPD法进行设计波高推算的关键是阈值的选取。传统的阈值选取方法为GPD参数图解法，即选取GPD参数稳定区间的低边界值作为阈值。传统方法存在人为因素影响较强的缺点，需要较高的专业知识进行主观判断，而且GPD参数波动较大，稳定区间不明显、不唯一，无法进行区域性应用。采用GPD参数图解法确定阈值进而进行设计波高推算，是一种间接的阈值选取方法，它通过判断GPD参数稳定，得出样本稳定，进而得出稳定设计波高对应的合理阈值。

因而，发明一种直接、客观、简单的自动阈值选取方法是很重要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种不受人为因素影响的、直接的设计波高阈值的选取方法。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

波高阈值的选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于目标位置，获取波高原始样本，确定样本数量N_tot，在波高最大值u_M和波高最小值u₁确定的候选阈值区间内，以一定步长计算规范化候选阈值，获得波高阈值区间；

S2：确定设计波高的重现期序列i；

S3：基于广义帕累托分布，基于指定重现期，根据超过阈值u_j的样本波高值计算阈值区间内的每个阈值u_j对应的设计波高，得到设计波高值Hs_i,j；

S4：计算相邻阈值对应的设计波高值的差值ΔHs_i,j＝Hs_i,j-Hs_i,j-1；

S5：若ΔHs_i,j≤0，且ΔHs_i,j后对应的3个连续波高差值含负但非全负或均为0，则ΔHs_i,j对应的阈值u_j为稳定阈值区间的低边界；若ΔHs_i,j+m后对应的6个连续波高差值均大于等于0，则ΔHs_i,j+m对应的阈值u_j+m为稳定阈值区间的高边界，阈值区间[u_j,u_j+m]为稳定阈值区间，选取稳定阈值区间内阈值作为合理阈值，进行设计波高推算。

作为优选：选取稳定阈值区间[u_j,u_j+m]对应的高边界值u_j+m即为合理阈值。