[发明专利]一种城市地下排水管网养护智能决策方法及系统

权利要求书

1.一种城市地下排水管网养护智能决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、基于流体动力学和“质量-动量-能量”守恒理论的排水管网功能性病害三维瞬时水力模型分析；

S20、利用有限单元拟合分析和足尺试验对参数进行率定，并验证所述排水管网功能性病害三维瞬时水力模型的准确性；

S30、结合节点水位迭代法、Preissmann狭缝法、Godunov有限体积法和非结构网格，重新构建地表地下一二维耦合连接模型；

S40、采用R语言、动态库链接技术和多源数据样本的长短记忆神经网络方法，实现地表地下一二维耦合连接模型的工程化二次开发，得到带内涝结果标签的城市排水管网功能性病害情况；

S50、引入深度小世界神经网络、遗传算法和模拟退火算法，建立排水管网养护的多目标规划智能决策模型及其求解方法。

2.根据权利要求1所述的一种城市地下排水管网养护智能决策方法，其特征在于，所述步骤S10中，排水管网功能性病害三维瞬时水力模型分析具体步骤为：

S101、依据水流不可压缩和体积守恒原理得到时均运动方程和脉动运动方程

S102、结合“质量-动量-能量”守恒方程构建“固-液-气”空间分布模型并得到排水管网功能性病害指标，所述u、v、w分别为该河段垂直平均流速在三维坐标系x、y、z轴上的分量，所述为湍流在各坐标轴方向上的实时脉动流速，所述V为管道内任意给定空间体体积，所述Γ_V为空间域边界，所述α取值1、2、3时分别代表固、液、气三相，所述v_α为α相速度，所述Q^α为所述α相的源项，所述ρ^α为所述α相的密度，所述n为所述空间域边界Γ_V的法向向量，所述是其它相对所述α相的源项，所述σ^α为应力张量，所述b_α为体力，所述S为所述空间域边界Γ_V的截面积，所述c_α为所述α相的比热容，所述T_α为所述α相的温度，所述Q'_T^α为所述α相的热源，所述为其他相的相变作用产生的对所述α相的热源。

3.根据权利要求2所述的一种城市地下排水管网养护智能决策方法，其特征在于，所述步骤S20中，所述有限单元拟合分析是指利用Abaqus软件构建排水管网功能性病害的“固-液-气”多相流仿真模型，验证足尺试验率定的参数和所述排水管网功能性病害三维瞬时水力模型得到的理论结构式；所述足尺试验是指搭建落地井、冲刷闸和功能性病害管段，并由所述理论结构式计算得到管道汇流瞬时状态参数的准确值。

4.根据权利要求3所述的一种城市地下排水管网养护智能决策方法，其特征在于，所述步骤S40中，所述地表地下一二维耦合连接模型的工程化二次开发具体步骤为：

S401、在雨洪分析软件InforWorks ICM的基础上，利用动态库链接技术和R语言二次开发技术对所述地表地下一二维耦合连接模型进行重新实现并嵌入到InforWorks ICM中得到改进后的InforWorks ICM；

S402、所述改进后的InforWorks ICM需要在现有InforWorks ICM的基础上，同时融合管网功能性病害的“固-液-气”多相流运动规律模型、区段汇流状态模型、区段瞬时流速、流量模型和地表地下一二维耦合连接模型，二次开发实现InforWorks ICM的改进和升级，从而输出不同管网功能性病害情况下的城市内涝损失情况。

5.根据权利要求4所述的一种城市地下排水管网养护智能决策方法，其特征在于，所述步骤S50中，所述排水管网养护的多目标规划智能决策模型的求解方法是指利用遗传算法和模拟退火算法进行智能化寻优得到带养护决策标签的城市排水管网功能性病害情况；所述深度小世界神经网络的初始输入数据为所述带养护决策标签的城市排水管网功能性病害情况，在聚类、异常值检测和插值处理后，通过数据集扩充对深度小世界神经网络的多层受限玻尔兹曼机反复训练和调整得到随时间和不同重现期暴雨动态调整的城市排水管网养护智能决策结果。