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季節性波高分佈特性

表 3-2 組數與分佈函數之各種指標評估結果(0.5m<Hs<1.0m)

分組 5 6 7 8 9 10 11 12

MSE 0.037 0.035 0.032 0.030 0.030 0.029 0.028 0.027 Gamma

R2 0.937 0.915 0.901 0.887 0.858 0.839 0.815 0.800 MSE 0.049 0.043 0.041 0.037 0.034 0.033 0.031 0.030 Normal

R2 0.903 0.886 0.858 0.847 0.830 0.809 0.790 0.773 MSE 0.035 0.033 0.031 0.028 0.027 0.027 0.026 0.025 Rayleigh

R2 0.938 0.923 0.906 0.895 0.873 0.853 0.831 0.815 MSE 0.031 0.030 0.029 0.026 0.026 0.026 0.026 0.025 Weibull

R2 0.957 0.940 0.924 0.914 0.891 0.873 0.851 0.836

Pi=0 0 0 1 3 6 14 22 29

|Pi-Pj|>1/N 31 24 24 24 38 44 52 51

表 3-3 組數與分佈函數之各種指標評估結果(1.0m<Hs<1.5m)

分組 5 6 7 8 9 10 11 12

MSE 0.035 0.033 0.032 0.033 0.030 0.030 0.028 0.027 Gamma

R2 0.942 0.922 0.899 0.870 0.858 0.830 0.820 0.801 MSE 0.051 0.045 0.041 0.038 0.035 0.034 0.031 0.030 Normal

R2 0.897 0.879 0.860 0.839 0.823 0.797 0.795 0.770 MSE 0.035 0.032 0.031 0.031 0.028 0.028 0.026 0.026 Rayleigh

R2 0.940 0.925 0.906 0.882 0.869 0.843 0.836 0.815 MSE 0.032 0.031 0.030 0.030 0.027 0.028 0.025 0.025 Weibull

R2 0.954 0.940 0.922 0.898 0.885 0.859 0.854 0.832

Pi=0 0 1 2 4 8 11 16 26

|Pi-Pj|>1/N 37 28 32 30 38 50 51 58

表 3-4 組數與分佈函數之各種指標評估結果(1.5m<Hs<2.0m)

表 3-5 組數與分佈函數之各種指標評估結果(2.0m<Hs<3.0m)

分組 5 6 7 8 9 10 11 12

表 3-6 組數與分佈函數之各種指標評估結果(Hs>3.0m) 兩參數,可判斷出 Gamma、Normal、Rayleigh 及 Weibull 四個分佈函 數與波高資料直方圖的吻合程度;在 MSE 方面,其不同區間中的任

3-1-2 直方圖分組組數之適合度判斷 參數方面,當示性波高介於Hs<0.5m、0.5m<Hs<1.0m、1.0m<Hs<1.5m 與 1.5m<Hs<2.0m 此四個區間時,可觀察出分組組數以 6 至 8 組時,

較佳。

根據上述分析結論,以示性波高 2m 為界,當波高大於 2m 時,

由 R2 判斷之結果,其直方圖分組組數範圍以 5 至 8 組較佳。而

|Pi-Pj|>1/N 參數判斷方面,在分組組數為 5 至 7 組時,三組參數值差 異性不大,且較 8 至 12 組為小,因此可確定,當以|Pi-Pj|>1/N 參數 為判斷準則時,其分組組數以 5 至 7 組較佳。根據兩參數綜合比較結 果,可決定示性波高大於 2m 時,5 至 7 組為其較佳直方圖分組組數。

3-2 每季波浪資料分析結果

為比較 2004 全年分析與每季分析之結果,茲將 2004 年全年之波 高資料分為四季,即 1 至 3 月為第一季、4 至 6 月為第二季、第三季 為 7 月至 9 月、第四季則為 10 至 12 月,其分析結果列表如附錄所示。

第一季共有 1884 筆波高資料,按示性波高大小分成六區間後,其中 第一區間有 101 筆,第二區間則集中大多數之波高資料 1330 筆,第 三區間有 405 筆,第四區間則有 45 筆,而第五區間僅有 3 筆,第六 區間 0 筆。根據附表 A-5 之分析數據,因為第五區間所含之資料筆數 較少,故不將其分析結果考慮在內,而依照分析全年波高資料之方 法,其最適之機率分佈由 R2與 RMS 觀察可知,Weibull 分佈為第一 季最適合之機率分佈。再由 Pi=0 與|Pi-Pj|>1/N 兩參數之分析結果,

可判斷出組數為 6 或 7 組時,為其直方圖之較佳分組組數。

第二季之波高資料共 1975 筆,其中第一區間包含最多波高資料 有 931 筆,其次為第二區間有 743 筆,第三區間有 207 筆,第四區間 含 62 筆資料,第五區間僅有 32 筆,第六區間則為 0 筆。根據附表 B-1 至附表 B-5 之分析結果,可判斷出 Weibull 分佈為第二季最適合 之波高機率分佈函數,而其直方圖較佳分組組數為 6 組及 7 組。

第三季波高資料有 1731 筆,大多數資料集中於第一區間,有 804 筆,而第二區間為次之有 384 筆,第三區間有 276 筆,第四區間 132 筆,第五區間含 95 筆,第六區間則僅有 40 筆波高資料。根據附表 C-1 至附表 C-6 分析結果所示,其最適合之機率分佈為當 Weibull 分

佈,而當示性波高小於 2m 時,其最佳之直方圖分組組數為 7 組;示 性波高大於 2m 時,5 至 7 組為較佳分組組數。

第四季之波高資料共 2027 筆,其中第一區間波高資料較少,僅 有 35 筆,第二區間則含最多資料有 926 筆,第三區間次之有 699 筆,

第四區間含 189 筆,第五區間為 122 筆,第六區間則有 56 筆。從附 表 D-1 至附表 D-6 數據可觀察得,Weibull 分佈為其最適合之機率密 度函數,而當示性波高小於 2m 時,其最佳之直方圖分組組數為 6 組;

示性波高大於 2m 時,5 組與 6 組皆為其較佳分組組數。

3-3 每月波浪資料分析結果

2004 年 1 至 12 月每月之波高分析結果,如附表 1-1 至附表 12-6 所示,根據統計結果,其每月之波高筆數,大部分集中在示性波高介 於 0.5m 至 1.5m 時,而其它部份示性波高區間,所含之波高資料僅有 少數小於 30 筆或為 0 筆,因此在分析結果時,資料數甚小之區間,

不將其波高資料併入分析。由於每月各區間波高數不同,本研究將示 性波高特性相似之月份歸類於同一部份加以探討,以利於分析其結 果。

由 1 月及 11 月之分析數據結果,觀察其在示性波高大於 2m 時,

1 月僅含有 2 筆波高資料,而 11 月為 0 筆,因此在判斷最適合機率 分佈函數與最佳分組組數時,可將Hs >2m 時之數據結果不考慮在 內。根據附表 1-4 至附表 1-5 及附表 11-1 至附表 11-4 中所示,當Hs<2m 時,可判斷出其最佳直方圖分組為 6 組及 7 組,而 Weibull 分佈為其 最適合之機率分佈函數。

根據 2 月、4 月與 5 月之數據統計結果,其在第四、第五及第六 區間中,波高資料筆數甚小或為零,而 3 月之分析結果,除了與 2 月、

4 月與 5 月區間筆數甚小部份相同外,其在第一區間之波高資料僅有 4 筆,因此將 3 月分析結果併入討論分析之。根據觀察結果,可判斷 出其最佳直方圖分組組數為 6 組,其最適合之機率分佈函數為 Weibull 分佈。

台灣夏季為颱風盛行之季節,根據氣象局資料顯示,2004 年 6 月至 10 月及 12 月共有九個颱風侵台,其中七月與九月各有一輕度颱 風,其餘皆為中度颱風,因此根據其 6 月至 10 月與 12 月之波高統計 資料,於大波高之部分所佔之資料筆數亦較多。按 6 月、8 月與 9 月 之波高分析結果,除第六區間之波高筆數甚小之外,其餘五個區間中 之波高資料筆數皆大於 30 筆,因此根據其分析結果判斷,當Hs<2m 時之最佳分組組數為 6 或 7 組,Hs>2m 時最佳分組組數為 6 組,其 最適合之波高機率分佈為 Weibull 分佈。

另外,7 月、10 月與 12 月之資料,因其統計結果較上述三個月 份不同,因此在個別討論之。由 7 月、10 月與 12 月之統計結果,7 月資料僅在第一區間之筆數較多,其餘區間皆小於 30 筆;而 10 月之 資料除第一區間筆數甚小為 1 筆外,其餘五個區間所含之波高資料皆 大於 30 筆;12 月資料則第一與其第六區間資料筆數分別為 0 及 1 筆,

而第二至第五區間有較多之資料數。因此根據分析結果判斷,Weibull 分佈為 7 月、10 月與 12 月最適合之分佈函數,7 月之最佳分組組數 為 6 組;10 月在Hs<2.0m 與Hs>2.0m 時之最佳分組組數則皆為 6 組;

12 月之資料在 0.5m<Hs<1.0m 以分成 7 組最佳,其餘第三至第五區 間,則以分組組數 6 組最佳。

經由 2004 年全年、每月與每季之波高分析結果顯示,花蓮港之 波高機率分佈以 Weibull 分佈最為合適,而其較佳之直方圖分組組 數,在每季每月或者發生颱風之波高資料中,其較佳組數範圍大致上 為 5 至 7 組。因此,根據此分析結果,可利用 Weibull 分佈之特性,

由波高資料估算其參數,再由參數計算出相關之波浪統計參數,此分 析結果對於往後花蓮港波浪分析或者工程設計上,可作為參考依據之 一。

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