深圳市台风风场数值模拟与危险性分析

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。