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研究生:蔡弘偉
研究生(外文):Tsai hung-wei
論文名稱:花蓮海域波浪之週期分佈及其統計特性研究
論文名稱(外文):Wave-period distribution and statistics at the Hua-lien waters
指導教授:張憲國張憲國引用關係
指導教授(外文):Hsien-Kuo Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:波浪週期分組組數Erlang 理論頻譜矩示性週期平均週期Normal 理論
外文關鍵詞:wave periodthe number of histogramErlang distributionspectral momentsignificant periodaverage periodNormal distribution
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本研究針對花蓮港外2004年實測的波壓器原始資料,經波壓轉換以及零上切之後所得之週期,計算其與Erlang、Gamma、Rayleigh、Longuet-Higgins各分佈理論之間的均方根誤差(MSE)、相關性(R2),以及判斷是否為雙峰直方圖與離島形直方圖,評估其最適之理論分佈與直方圖最佳分組組數。並以實測波浪壓力訊號資料所計算出的頻譜矩(spectral moment),推算出Erlang理論中的參數 、 及 ,再以其推估Erlang理論中的示性週期、平均週期,與實際波浪資料的示性週期、平均週期比較,討論理論週期統計參數與實際週期統計參數之間的相關性以及正確性。
本文發現不論在全年、每季或是每月的波浪資料中,在示性波高大於1.5m的區間所對應的週期資料,其最適之理論分佈為Erlang分佈,在示性波高小於1.5m的區間,其最適之理論分佈為Longuet-Higgins分佈。在不分區間的波浪週期資料方面,則以Normal分佈與機率密度直方圖的吻合度較佳。而任一區間內的波浪資料,其最佳分組組數均為7組。
而本文所提出之季節性Erlang理論參數經驗公式,藉由頻譜矩 計算出Erlang理論示性週期以及平均週期所需之參數,可大略地推算其理論週期統計參數,此結果可做為波浪統計上以及海岸工程上的應用參考。
In this study, Erlang, Gamma, Rayleigh, and Longuet-Higgins distribution were chosen to examine the best distribution of wave period among these four distributions for the field data in the whole year 2004 at the Hua-lien waters using four criteria that are the root mean square error, determinant coefficient, the double-peaked distribution and the isolated peaked distribution. Meanwhile five to seven groups are the most suitable number of histogram of wave period of each data.
The predicted significant period and average period are theoretically derived using the first and second moment of the spectrum of the Erlang distribution. For every data set Erlang distribution is the best approach to the wave period distributions when the significant wave height is over 1.5m. Otherwhile the significant wave height is smaller than 1.5m, Longuet-Higgins distribution is the best wave period distributions. However, the significant wave periods of one-month, quarter-month, and one year are also examined to best fit the Normal distribution.
目錄
花蓮海域波浪之週期分佈及其統計特性研究 ii
Wave-period distribution and statistics iii
at the Hua-lien waters iii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 x
符號表 xix
第一章 緒論 1
1-1研究動機 1
1-2 研究目的 1
1-3文獻回顧 2
1-4 文章結構 3
第二章 波浪週期資料收集與分析方法 5
2-1測站背景資料 5
2-2資料格式 6
2-3 統計分析 6
2-4頻譜分析 10
2-5 波浪週期的理論分佈 10
2-5-1 Longuet-Higgins 分佈 10
2-5-2 Rayleigh 分佈 11
2-5-3 Gamma 分佈 11
2-5-4 Erlang 分佈 12
第三章 波浪資料分析 13
3-1 機率密度直方圖最佳組數 13
3-1-1全年週期資料分析結果 18
3-1-2每季波浪資料分組組數分析 24
3-1-3月份資料分組組數分析 25
3-2分析結果討論 26
第四章 季節性Erlang理論參數經驗公式之建立 27
第五章 週期之季節性統計分析 33
5-1 月份統計特性 33
5-2 每季統計特性 37
5-3 全年統計特性 40
5-4 統計特性分析結果 40
第六章 結論與建議 44
6-1 結論 44
6-2 建議 45
參考文獻 46
附錄 1 2004年1月至12月波浪資料分組組數分析結果 48
附錄 2 2004年第1季至第4季波浪資料分組組數分析結果 75
參考文獻
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