[发明专利]一种基于短期测风资料的设计风速取值方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于短期测风资料的设计风速取值方法，包括获取多年逐小时平均风速，计算平均风速阈值；选择超过平均风速阈值的平均风速，构建超阈值平均风速序列；采用广义Pareto分布模型拟合超阈值平均风速序列，计算重现期的设计风速。同时公开了相应的系统。本发明采用统计学的方法解决了测风资料年限不足时的设计风速取值问题，为测风资料短缺地区的工程结构抗风设计提供了支撑。

技术领域

本发明涉及一种基于短期测风资料的设计风速取值方法及系统，属于工程抗风结构设计领域。

背景技术

在工程结构抗风体系中，抗风失效风险的评估是极其重要的，而其中设计风速分析计算具有举足轻重的影响。现有的设计风速取值方法主要采用Gumbel频率分布模型(极值Ⅰ型)、P-III型频率分布模型，两种频率分布模型均需要至少25年的历年最大10min平均风速序列进行输入，才能满足结构抗风设计的要求。然而，许多工程建设区域远离长期气象站，并不具备规程规范要求的25年历年最大10min平均风速序列，导致测风资料短缺地区的工程设计风速计算存在极大的困难。

发明内容

本发明提供了一种基于短期测风资料的设计风速取值方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于短期测风资料的设计风速取值方法，包括，

获取多年逐小时平均风速，计算平均风速阈值；

选择超过平均风速阈值的平均风速，构建超阈值平均风速序列；

采用广义Pareto分布模型拟合超阈值平均风速序列，计算重现期的设计风速。

获取多年逐小时平均风速，计算平均风速阈值，具体过程为，

获取多年逐小时平均风速，选择日最大平均风速，构建日最大风速序列；

计算日最大风速序列的平均值和标准差；

根据平均值和标准差，计算平均风速阈值。

计算平均风速阈值的公式为，

其中，u₀为平均风速阈值，S分别为日最大风速序列的平均值和标准差。

计算重现期设计风速的公式为，

其中，V_R为重现期R的设计风速，u₀为平均风速阈值，σ为尺度参数，λ为超阈值平均风速序列中的月平均样本数。

响应于R10年，V_R＝u₀+σln(12λR)。

采用K-S拟合优度检验方法检验广义Pareto分布模型的拟合效果，采用χ²检验方法检验超阈值平均风速序列中的每月样本数是否服从以λ为参数的Poisson分布，若检验的置信度均超过置信度阈值，则设计风速合理；其中，λ为超阈值平均风速序列中的月平均样本数。

一种基于短期测风资料的设计风速取值系统，包括，

阈值模块：获取多年逐小时平均风速，计算平均风速阈值；

超阈值序列模块：选择超过平均风速阈值的平均风速，构建超阈值平均风速序列；

设计风速计算模块：采用广义Pareto分布模型拟合超阈值平均风速序列，计算重现期的设计风速。

设计风速计算模块采用的计算公式为，