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成果名称：暴雨强度预测数学方法与优化系统研究
申请单位：北京科技大学
成果编号：鉴字[教SW2004]第093号
鉴定日期：2004.12.
学 科：计算机
成果简介：
暴雨强度预测作为城市防洪和排水设计的基础依据，直接关系到和城市基础设施建设的科学性和经济合理性。本项目针对传统的建立暴雨强度预测公式费时费力、准确性差等问题，建立整合了暴雨强度预测数学方法与优化方法系统，开发出计算机软件系统，为快速和精确地建立暴雨强度预测公式提供先进可靠的方法和工具。其主要成果和创新点：
1.创建整合了暴雨强度预测数学方法系统。包括6种理论频率分析数学方法，15种暴雨强度预测数学方法，为适应各种降雨类型的和城市的暴雨强度预测提供了科学方法，具有实用性强、适应面宽等特点。
2.提出了综合（交叉）优化和重（二次）优化理论，建立了暴雨强度预测优化方法系统。该优化方法系统实现了暴雨强度预测的全程优化，为使所推求的预测公式误差最小提供了科学可靠的方法。
3.开发了暴雨强度预测优化软件系统，为快速准确地优化建立暴雨强度预测公式提供了先进的工具和手段。该软件系统包括4种雨样采集的降雨资料处理和数据库、6种降雨资料理论频率分析、15种预测公式和新旧预测公式对比分析子程序，及其理论频率（i-t-P）优化和预测公式优化子程序。计算机会自动将误差最小的暴雨强度预测公式推荐给用户。
4.首次将遗传算法用于暴雨强度预测理论频率分析，为该领域研究开辟了一条新的途径；首次提出了达尔文进化法、曲面搜索法和稳定收敛遗传算法，作为暴雨强度预测公式推求的新的基本方法。上述方法具有误差小、精度高、计算速度快、保真性强等优点。
5.应用本项研究成果对多个地区暴雨强度预测公式进行了推求。结果表明，该方法与软件系统具有使用方便、计算速度快、精度高、误差小等特点。建立一个暴雨强度预测公式只需十几秒钟，最快仅需几秒钟。应用该系统软件建立的暴雨强度预测公式绝对误差可小于 0.015mm／min ，相对误差小于1.00%，远远小于国家有关设计规范对误差的要求（绝对误差小于 0.05mm／min ，相对误差小于5%）。
应用本项研究成果建立的暴雨强度预测公式与传统的方法比较，可节省大量的人力、物力和财力。同时由于所推求预测公式精度的提高，工程的功能可靠性提高，经济合理性增强，可获得较明显的经济效益和社会效益。目前全国600多座城市或地区都需要采用长系列降雨资料，重新建立暴雨强度预测公式，并且需3-5年更新一次，因此该项研究成果可以在建立暴雨强度预测公式工作中得到推广应用，其前景是十分广阔的。
关键词：暴雨强度预测，暴雨强度预测公式，频率分析，系统优化，遗传算法，达尔文进化法，曲面搜索法
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