【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水利工程，尤其涉及一种排水管网并行计算方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、城市排水系统是排除地表渍水，缓解城市洪涝灾害最主要的工程措施。正常情况下地表渍水经由雨水口下泄至排水管网，当短时间强降水超过排水系统过流能力时可能发生管流经由雨水口和雨水检查井倒灌至地表的现象。城市排水管网内的水流流态高度复杂，存在明渠流与有压流，急流与缓流等多种流态，给数值模拟带来了一定的困难。
技术实现思路
1、本申请实施例的主要目的在于提出一种排水管网并行计算方法、装置、电子设备及存储介质，以高效准确地计算出排水管网的守恒水量。
2、为实现上述目的，本申请实施例的一方面提出了一种排水管网并行计算方法，所述方法包括：
3、获取排水管网中各个管道的状态变量和各个检查井的状态变量；其中，每个所述管道由多个界面分解为多个管段单元；
4、将各个所述界面左侧的所述管段单元所对应的状态变量和各个检查井的状态变量映射到第一数组中，将各个所述界面右侧的所述管段单元所对应的状态变量和各个所述检查井的状态变量映射到第二数组中；
5、在预设的时间步长下基于所述第一数组和所述第二数组并行计算各个所述界面的数值通量；所述数值通量包括通过所述界面的水流的质量通量和动量通量；
6、根据质量、能量守恒和黎曼不变量，求解各个所述检查井的水深，以及与各个所述检查井连接的各个所述管道对应所述界面的数值通量；
7、对各个所述管段单元左右两侧所述界面对应
8、在一些实施例中，所述基于所述第一数组和所述第二数组并行计算各个所述界面的数值通量，包括：
9、确定各个所述管道内水流运动的控制方程为一维管流方程；
10、当各个所述管道的水流为明渠流流态时，根据各个所述管道过水断面的几何形态计算所述一维管流方程中的压力项；当各个所述管道的水流为有压流流态时，根据各个所述管道的压力水头计算所述一维管流方程中的所述压力项；
11、根据所述压力项求解所述一维管流方程，得到各个所述界面的数值通量。
12、在一些实施例中，所述确定各个所述管道内水流运动的控制方程为一维管流方程，包括：
13、确定所述一维管流方程为：
14、
15、其中，a为各个所述管道的过水断面面积；q为各个所述管道的流量；i为所述压力项；p为湿周；cd为无量纲摩阻参数，rh＝a/p，rh为水力半径；g为重力加速度。
16、在一些实施例中，所述当各个所述管道的水流为明渠流流态时，根据各个所述管道过水断面的几何形态计算所述一维管流方程中的压力项，包括：
17、根据第一计算式计算所述一维管流方程中的所述压力项；
18、所述第一计算式为：
19、
20、其中，θ为各个所述管道的过水断面角度；
21、所述当各个所述管道的水流为有压流流态时，根据各个所述管道的压力水头计算所述一维管流方程中的所述压力项，包括：
22、根据第二计算式计算所述一维管流方程中的所述压力项；
23、所述第二计算式为：
24、
25、其中，d为各个所述管道的直径，h为所述压力水头，h由第三计算式计算得到；
26、所述第三计算式为：
27、
28、其中，a为压力波波速；ap为各个所述管道的横截面面积。
29、在一些实施例中，所述根据所述压力项求解所述一维管流方程，得到各个所述界面的数值通量，包括：
30、根据戈杜诺夫格式有限体积法对所述一维管流方程进行离散，得到目标控制方程；
31、在所述预设的时间步长利用近似黎曼解对所述目标控制方程求解，得到各个所述界面的数值通量；
32、所述目标控制方程为：
33、
34、其中，n、n+1为时间步，δt为所述预设的时间步长，δx为所述预设的空间步长；
35、各个所述界面的数值通量为：
36、fi+12＝fhll(hl,hr,hl,hr,ql,qr)；
37、其中，
38、所述时间步长为：
39、
40、其中，cr为柯朗数，取值范围为(0,1]；v1d为各个所述管道断面平均的水流流速。
41、在一些实施例中，所述根据质量、能量守恒和黎曼不变量，求解各个所述检查井的水深，以及与各个所述检查井连接的各个所述管道对应所述界面的数值通量，包括：
42、根据各个所述管段单元和各个所属检查井的状态变量，基于质量守恒方程、能量守恒方程和黎曼不变量求解下个时间步各个所述检查井的水深，以及与各个所述检查井连接的各个所述管道对应的所述数值通量；
43、在明渠流条件下确定与各个所述检查井连接的各个所述管道的入流能量守恒方程为：
44、
45、在明渠流条件下确定与各个所述检查井连接的各个所述管道的出流能量守恒方程为：
46、
47、其中，为所述管道的边界水深，为临界水深，为所述管道的边缘管段单元的水深；hj为所述检查井内的水深；drj为连接所述管道底部和所述检查井底部的高差；
48、所述质量守恒方程为：
49、
50、其中，上标n和n+1为时间步；qd为流入所述检查井的水流；qo为流出所述检查井的水流；ad为所述检查井的面积；yd为所述检查井内的水深；
51、所述黎曼不变量包括有压流条件和明渠流条件：
52、所述有压流条件为：
53、
54、所述明渠流条件为：
55、du±(c/a)da＝0；
56、其中，+号对应入流管道，-号对应出流管道，u为流速；c为波速。
57、在一些实施例中，所述方法还包括：
58、根据第四计算式计算出从地表流入所述检查井的水流和根据第五计算式计算出从所述检查井流出地表的水流，包括：
59、所述第四计算式为：
60、
61、其中，qd为流入所述检查井的水流；hs为地表水位与所述检查井底部的高度差，hs＝hs+dj；hj为所述检查井内的水深；drj为连接所述管道底部和所述检查井底部的高差；dj为所述检查井的高度；
62、所述第五计算式为：
63、
64、其中，qo为流出所述检查井的水流；aj为所述检查井的截面面积。
65、为实现上述目的，本申请实施例的另一方面提出了一种排水管网并行计算装置，所述装置包括：
66、状态变量获取单元，用于获取排水管网中各个管道的状态变量和各个检查井的状态变量；其中，每个所述管道由多个界面分解为多个管段单元；
67、状态变量映射单元，用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述在预设的时间步长下基于所述第一数组和所述第二数组并行计算各个所述界面的数值通量，包括：
3.根据权利要求2所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述确定各个所述管道内水流运动的控制方程为一维管流方程，包括：
4.根据权利要求3所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述当各个所述管道的水流为明渠流流态时，根据各个所述管道过水断面的几何形态计算所述一维管流方程中的压力项，包括：
5.根据权利要求3所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述在所述预设的时间步长下根据所述压力项求解所述一维管流方程，得到各个所述界面的数值通量，包括：
6.根据权利要求5所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述根据质量、能量守恒和黎曼不变量，求解各个所述检查井的水深，以及与各个所述检查井连接的各个所述管道对应所述界面的数值通量，包括：
7.根据权利要求6所述的一种排水管网并行计算方法，其特
8.一种排水管网并行计算装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述在预设的时间步长下基于所述第一数组和所述第二数组并行计算各个所述界面的数值通量，包括：
3.根据权利要求2所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述确定各个所述管道内水流运动的控制方程为一维管流方程，包括：
4.根据权利要求3所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述当各个所述管道的水流为明渠流流态时，根据各个所述管道过水断面的几何形态计算所述一维管流方程中的压力项，包括：
5.根据权利要求3所述的一种排水管网并行计算方法，其特征在于，所述在所述预设的时间步长下根据所述压力项求解所述一维管流方程，得到各个所述界面的数值通量...
【专利技术属性】
技术研发人员：董柏良，谭超，赵璧奎，黄锋华，程涛，高帅领，
申请(专利权)人：广东省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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