(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211408100.9 (22)申请日 2022.11.10 (71)申请人 创辉达设计股份有限公司 地址 410000 湖南省长 沙市天心区湘府西 路31号尚玺苑20 栋7楼 (72)发明人 王颖　兰云龙　李进　刘峰　 阳利锋　任祥　何斌　李浩　 (74)专利代理 机构 长沙三七知识产权代理事务 所(普通合伙) 43287 专利代理师 段红玉 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种城市排水网络优化设计方法 (57)摘要 本发明涉及排水网络优化的技术领域， 揭露 了一种城市排水网络优化设计方法及装置， 所述 方法包括： 收集城市排水网络数据构成城市排水 网络结构， 并对城市排水网络结构进行修正； 基 于修正的城市排水网络结构， 构建城市排水网络 模型； 构建城市排水网络优化模型， 确定城市排 水网络设计约束规范表达式； 利用梯度优化算法 对构建的城市排水网络优化模型进行优化求解， 将优化的排水网络置于城市排水网络模型中运 行。 本发明基于排水管道的待排放流量确定排水 管道的两端压力差， 进而构建排水网络优化设计 模型， 通过求解模型， 得到城市排水网络优化设 计方案， 即通过新增若干条特定位置的排水管 道， 减轻城市排水网络的运行压力， 降低城市内 涝灾害发生的频率。 权利要求书5页 说明书13页 附图2页 CN 115510600 A 2022.12.23 CN 115510600 A 1.一种城市排水网络优化设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1： 收集城市排水网络数据构成城市排水网络结构， 并对 城市排水网络结构进行修 正； S2： 基于修正的城市排水网络结构， 构建城市排水网络模型， 其中所述城市排水网络模 型包括城市不同排水管道的流量以及管道两端压力差， 利用修正的  Morris 筛选法对模 型 中参数进行筛 选， 形成城市排水网络模型； S3： 构建城市排水网络优化模型， 确定城市排水网络设计约束规范表达 式， 所述城市排 水网络优化模型的求 解结果为城市排水网络中新增排水 管道位置； S4： 利用梯度优化算法对构建的城市排水网络优化模型进行优化求解， 并根据求解结 果优化城市排水网络结构， 将优化的排水网络置于城市排水网络模型中运行， 若效果达到 指定阈值则实施， 否则重新求解， 其中基于非精确Armijo准则的秩2拟牛顿法为所述梯度优 化方法， 包括： 所述城市排水网络优化模型的求 解流程为： S41： 构造城市排水网络优化模型与约束规范表达式的罚函数 形式： 其中： 表示城市排水网络优化设计方案中新增的 条排水管道的位置分布； 为罚函数 系数， 将其设置为10； S42： 初始化生成 条新增排水管道的位置分布 ， 并设置允许误差为 ， 初始正定 矩阵为 ， 为单位矩阵， 算法的当前迭代次数为 w， w的初始值 为0； S43： 计算罚函数在 的梯度 ， 若 ， 则所述第w次迭代得到的位 置分布 即为优化 求解结果， 否则转向步骤S4 4； S44： 计算 ； S45： 基于A rmijo准则更新得到 ： 其中： 为 的更新步长； 为更新参数， 将其设置为0.5； 为满足 的迹最小的分布矩阵， 表示转置；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115510600 A 2S46： 更新得到 ： S47： 令 ， 返回步骤S43 。 2.如权利要求1所述的一种城市排水网络优化设计方法， 其特征在于， 所述S1步骤中收 集城市排水网络数据构成城市排水网络结构， 包括： 收集城市排水网络数据， 所述城市排水网络数据包括城市排水管道的位置参数、 管道 长度以及管道壁粗糙系 数， 基于城市排水网络数据构建城市排水网络结构， 所述城市排水 网络结构包括城市排水管道的位置 分布以及管道 参数， 其中管道参数为管道长度以及管道 壁粗糙系数， 将同一管道的管口位置以及管底位置用直线连接， 构成管道的位置分布； 所述城市排水网络中共有n条排水 管道， n条排水 管道的数据集 合为： 其中： 表示城市排水网络中任意第 条排水管道， 表示 第 条排水管道的管口位置坐标， 表示第 条排水管道的管底位置坐标， 所述 管口位置坐标以及管底位置坐标均为管口或管底区域的中心位置坐标； 表示第 条排水管道的管道长度， 表示第 条排水管道的管道壁 粗糙系数。 3.如权利要求2所述的一种城市排水网络优化设计方法， 其特征在于， 所述S1步骤中对 城市排水网络结构进行修 正， 包括： 所述城市排水网络结构的修 正流程为： S11： 删除所构建城市排水网络结构中孤立的管口位置坐标或管底位置坐标； S12： 选取 管口位置坐标位于地表的排水 管道进行查询； S13： 若查询到只有一个排水管道的管口位置坐标与选取排水管道 的管底位置坐标相 连， 则连接查询 到的排水管道以及所选取 的排水管道， 将所查询 到的排水管道作为选取管 道， 重复步骤S13， 直到无法查询到排水 管道； 若查询到的排水管道以及所选取的排水管道的管口位置坐标与管底位置坐标的距离 小于距离阈值， 则判断两个位置坐标相连； S14： 若查询到有多个排水管道的管口位置坐标与选取排水管道的管底位置坐标相连， 则分别连接查询到的排水管道以及所选取的排水管道， 并将所查询到的排水管道分别作为 选取管道， 返回步骤S13， 直到无法查询到排水 管道； S15： 删除城市排水网络结构中管口位置坐标不位于地表， 且管口位置坐标不与其他排 水管道的管底位置坐标相连的排水 管道； 根据上述城市排水网络结构的修正流程， 得到基于 条排水管道的修正后城市排水网 络结构， 表示修正后城市排水 管道的数目。 4.如权利要求3所述的一种城市排水网络优化设计方法， 其特征在于， 所述S2步骤中基权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115510600 A 3