(19)中华 人民共和国 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 202111414984.4 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 李春燕　姚一鸣　燕智超　邓钰龙　 汤佶元　唐瞻文　赖伟彬　 (74)专利代理 机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 代理人 万霞 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 113/14(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于图论的配水系统沿线流量和水头 压力的量 化计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于图论的配水系统沿 线流量和水头压力的量化计算方法， 包括以下步 骤： 先基于配水系统建立管道电路化类比模型， 得到水沿管道流动的流 量和水头 压力的计算式： 然后基于图论计 算配水系统沿线流量和水头压力， 从而实现量化 表征配水系统沿线流量和水头压力分布。 该计算 方法能有效减少计算复杂度和量化表征整个配 水系统中的流 量和水头 压力分布。 权利要求书4页 说明书11页 附图3页 CN 114065668 A 2022.02.18 CN 114065668 A 1.一种基于 图论的配水系统沿线流量和水头压力的量化计算方法， 其特征在于， 先基 于配水系统建立管道电路化类比模型， 然后再基于图论计算配水系统沿线流量和水头压 力， 其中建立管道电路化类比模型的方法如下： 采用运动方程(1)和连续 性方程(2)描述水流在管道中的运动： 式中： v为管道内的水流流速； H为管道内的水头压力； α 为水锤波速度； g为重力加速度； D为管道直径； t为时间； x为沿管道长度方向的位置； 对(1)和(2)进行简化， 分别得到(3)和(4)： 式中： Q为管道中水流的实际流 量； A为管道横截面积； 进一步将(3)和(4)分别转 化为(5)和(6)： 式中： sign(Q)为符号函数， 当Q＞0， sign(Q)＝1； 当Q＜0时， sign(Q)＝ ‑1； 而当Q＝0时， sign(Q)＝0； Q＝Qb+ΔQ， 而ΔQ ≈0， 则： Q2＝(Qb+ΔQ)2≈(Qb)2+2QbΔQ≈2QbQ‑(Qb)2    (7) 式中： Qb为管道中水流的基准 流量； ΔQ为管道中水流的实际流 量和基准 流量的差值； 然后将(7)代入(5)得： 对管道进行电路化类比， 得到的类比结果如下：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114065668 A 2然后， 应用拉普拉斯变换将(6)和(8)转换为频域模型分别得到(9)和(10) 式中： s为拉普拉斯 算子 对(9)和(10)求关于x导数， 分别得到(1 1)和(12) 式中： γ2＝(Rb+sLb)sCb； ζ ＝CbUsb； 求解(11)和(12)分别得到(13)和(14) 式中： 配水系统中有1， 2， …i…， n共n条管道， i代 表第i条管道； 将(13)代入(9)得： 比较(14)和(15)得： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114065668 A 3