龙图腾网恭喜中国水利水电科学研究院申请的专利一种基于Godunov格式的城市排水管网水流数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN111046567B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2020-07-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：201911306832.5，技术领域涉及：G06F30/20(20200101)；该发明授权一种基于Godunov格式的城市排水管网水流数值模拟方法是由张大伟;向立云设计研发完成，并于2019-12-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于Godunov格式的城市排水管网水流数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于Godunov格式的城市排水管网水流数值模拟方法。首先建立各管段和各节点的对应关系，管段采用有限体积单元离散，水力要素存储在单元中心。根据各管段首末端单元水位或压力水头和与其相连的内节点的水位关系来选择内节点的边界条件类型，然后与外边界条件和本时刻各单元水力要素值通过HLL近似Riemann解计算各单元界面处的数值通量，从而更新所有管段单元的水力要素值到下一时刻。同时，根据内节点边界条件计算获得进入或离开内节点的流量，通过内节点处的水量平衡方程计算下一时刻内节点的水位值。该处理方法可以克服传统排水管网模型使用有限差分法带来的局限性，为城市排水管网水流数值模拟提供了一种新的解决方案。

本发明授权一种基于Godunov格式的城市排水管网水流数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种基于Godunov格式的城市排水管网水流数值模拟方法，其特征在于：根据管段首末端单元水位或压力水头与内节点的水位关系确定内节点处边界条件，采用Godunov有限体积格式模拟管道内水流运动，采用窄缝法处理管道内明渠流和压力流的变化过程；具体步骤如下：1获取计算范围内城市排水管网数据，包括管网平面几何拓扑数据、各管段的管径尺寸、各管段首末端的管底高程、各管网节点底高程、各管网节点的最大水深和超载水深、各管网节点面积数据；2对各管段和节点进行编号，建立各管段和节点的对应关系，设定水流从节点底高程高的一端流到节点底高程低的一端为正方向，采用有限体积单元离散各排水管段，每条管段的离散单元沿正方向依次编号；水力变量存储在各单元中心点；确定排水管网的入流边界和出流边界，入流边界和出流边界统称为外边界，施加外边界条件的节点称为外节点，其余节点称为内节点；3城市排水管网模型初始化：给各管段一维有限体积单元设置糙率和水力条件初始值；给管网内节点设置初始水力条件；4确定计算时间步长dt：城市排水管网模型采用显格式的有限体积法求解，该时间步长获取受到CFL条件限制；获取当前时刻各管段外边界条件，当前时刻以t时刻表示；5采用管道明渠流和压力流统一的方程组描述管道水流运动，具体形式如下：连续方程： 动量方程： 式中Q为断面流量，A为过水断面面积，g为重力加速度，t为时间变量，sf为沿程阻力损失，其表达式为sf＝n2Q|Q|A2R43，R为水力半径，n为Manning糙率系数；当管道内为明渠流时，B为水面宽度，H为水位；当管道内为压力流时，B＝gAa2，a为压力波波速，H为压力水头；6根据内节点水位和与其相连的各管段的首末端单元的水位或压力水头的关系来判断使用不同的内节点边界条件，从而计算流入或流出内节点的水量，具体过程如下：a计算与内节点连接的上游管段流入内节点的流量时，情况如下：如果上游管段最后一个单元有水，并且内节点水位值小于该单元底高程值，则此时按自由出流边界条件计算进入内节点的流量；如果上游管段最后一个单元有水，并且内节点水位大于、等于该单元底高程值，则此时按水位边界条件计算进入内节点的流量；如果上游管段最后一个单元没有水，并且内节点水位大于该单元底高程值，则此时按照水位边界条件计算进入内节点的流量，此种情况下，水流倒流，进入内节点的流量为负值；如果上游管段最后一个单元没有水，并且内节点水位小于、等于该单元底高程值，则此时按照固壁边界条件计算进入内节点的流量，此时进入内节点的流量为0；b计算与内节点连接的下游管段流出内节点的流量时，情况如下：如果下游管段第一个单元有水，并且内节点水位大于、等于该单元底高程值，则此时按水位边界条件计算流出内节点的流量；如果下游管段第一个单元有水，并且内节点水位小于该单元底高程值，则此时按自由出流边界条件计算离开内节点的流量，此种情况下，水流倒流，流出内节点的流量为负值；如果下游管段第一个单元没有水，并且内节点水位大于该单元底高程值，则此时按照水位边界条件计算离开内节点的流量；如果下游管段第一个单元没有水，并且内节点水位小于、等于该单元底高程值，则此时按照固壁边界条件计算离开内节点的流量，此时流量为0；步骤6中通过内节点边界条件计算流入或流出内节点的流量是通过如下方法完成的：在上游管段的最后一个单元之后或下游管段的第一个单元之前设置一虚拟单元，该虚拟单元的特征跟与其相连的单元特征一致，根据不同的内节点边界条件类型设置虚拟单元的水力变量，步骤6存在如下几种情形：自由出流边界条件时，虚拟单元的流量和水位等于与其相邻单元的流量和水位；水位边界条件时，虚拟单元的流量等于与其相邻单元的流量，水位等于内节点水位；固壁边界条件时，虚拟单元的流量等于与其相邻单元流量的负值，水位等于与其相邻单元的水位；确定好虚拟单元水力变量后，根据HLL近似Riemann解计算通过虚拟单元和与其相邻单元交界面处的质量通量值和动量通量值，该质量通量值即为流入或流出内节点的流量；7通过t时刻各管段单元的水力要素值、外边界条件以及内节点边界条件，采用HLL显格式计算通过单元界面处的数值通量，计算获得各管段t+dt时刻各单元的水力要素值；如果新计算出的某单元的水深值大于管径，则水流变为压力流状态，此时将管段水面宽度设定为窄缝宽度；8建立各内节点水量平衡方程，并根据该平衡方程获得t+dt时刻各内节点的水位值； 式中，表示与内节点k相连接的第i个上游管段流入内节点的流量，表示与内节点k相连接的第j个下游管段流出内节点的流量，Ak为第k个内节点的面积，为第k个内节点在t时刻的水位，为第k个内节点在t+dt时刻的水位，m为与第k个内节点相连接的上游管段数，n为与第k个内节点相连接的下游管段数；qk为第k个内节点与地面的水流交互量，当由内节点流到地面时，qk为负值，反之为正值；9令t＝t+dt，重复步骤4～8，直到计算结束。

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