【技术实现步骤摘要】
本申请涉及排水工程，尤其涉及一种排水系统的模拟方法、装置、设备和存储介质。
技术介绍
1、随着快速的城市化进程以及气候变化引起的极端降雨事件频率和幅度的增加，城市排水系统的负荷加重，从而增加内涝和合流制管网溢流的风险。城市排水系统的实时模拟是提升排水系统运行性能的可靠手段。
2、在相关技术中，对于城市排水系统的模型主要是对现有模型的改进，例如：基于暴雨洪水管理模型（storm water management model，swmm）的改进和/或matlab方法的改进。
3、上述相关技术中，不论是现有模型还是改进后的模型都难以对整个城市排水系统建立实时的水力模型和传感器数据的实时同化，难以做到真正的数字孪生。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种排水系统的模拟方法、装置、设备和存储介质，实现了实时数据同化和实时模拟，做到真正的数字孪生。
2、第一方面，本申请提供了一种排水系统的模拟方法，该方法应用于排水模拟系统，该排水模拟系统包括水文模型、水力模型和数据同化模型，水文模型与水力模型之间具备耦合关系，水力模型与数据同化模型之间具备耦合关系；该方法包括：利用水文模型基于水文监测数据和水力模型输出的水力状态数据模拟水循环过程，得到水文状态数据；利用水力模型基于水力监测数据、水文模型输出的水文状态数据以及数据同化模型传输的同化数据模拟水流动态，得到水力状态数据；利用数据同化模型基于真实水力状态数据和水力模型输出的水力状态数据进行数据同化
3、第二方面，本申请提供了一种排水系统的模拟装置，该排水系统的模拟装置配置于排水模拟系统，该排水模拟系统包括水文模型、水力模型和数据同化模型，水文模型与水力模型之间具备耦合关系，水力模型与数据同化模型之间具备耦合关系；该装置包括：水文数据模拟模块，用于利用水文模型基于水文监测数据和水力模型输出的水力状态数据模拟水循环过程，得到水文状态数据；水力数据模拟模块，用于利用水力模型基于水力监测数据、水文模型数输出的水文状态数据以及数据同化模型传输的同化数据模拟水流动态，得到水力状态数据；数据同化模块，用于利用数据同化模型基于真实水力状态数据和水力模型输出的水力状态数据进行数据同化，得到同化数据。
4、第三方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上述第一方面中的排水系统的模拟方法。
5、第四方面，本申请提供了一种存储介质，该存储介质可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面中的排水系统的模拟方法。
6、本申请实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
7、本申请实施例提供了一种排水系统的模拟方法、装置、设备和存储介质，该方法应用于排水模拟系统，该排水模拟系统包括水文模型、水力模型和数据同化模型，水文模型与水力模型之间具备耦合关系，水力模型与数据同化模型之间具备耦合关系；该方法包括：利用水文模型基于水文监测数据和水力模型输出的水力状态数据模拟水循环过程，得到水文状态数据；利用水力模型基于水力监测数据、水文模型输出的水文状态数据以及数据同化模型传输的同化数据模拟水流动态，得到水力状态数据；利用数据同化模型基于真实水力状态数据和水力模型输出的水力状态数据进行数据同化，得到同化数据。由于在排水模拟系统中增加了数据同化模型，实现了将监测到的真实水力数据实时同化至水力模型，以提高水力模型进行水流动态模拟的真实性，且水文模型和水力模型相互耦合，可以真实模拟水循环过程与水流动态之间的相互作用，进一步提高排水模拟系统的真实性，实现真正的数字孪生。
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1.一种排水系统的模拟方法，其特征在于，所述方法应用于排水模拟系统，所述排水模拟系统包括水文模型、水力模型和数据同化模型，所述水文模型与所述水力模型之间具备耦合关系，所述水力模型与所述数据同化模型之间具备耦合关系；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排水模拟系统在时间尺度上按照时间步长推进，其中，所述排水模拟系统的下一时间步长由第一时间步长、第二时间步长、第三时间步长、第一截断误差估计、第二截断误差估计、第三截断误差估计以及预设允许偏差分数确定；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水文状态数据包括入渗率和单位面积径流率；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水力模型包括水力计算器，所述水力计算器中包括4种计算元素：节点、连接、控制状态和控制对象；其中，两个控制对象之间形成控制状态，每个控制状态内包括多个连接和节点，两个节点之间形成连接；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述递归关系包括前向递归关系和后向递归关系；
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述隐式状态空间方程如下公式所示：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述数据同化模型基于真实水力状态数据和所述水力模型输出的水力状态数据进行数据同化，得到同化数据，包括：
9.一种排水系统的模拟装置，其特征在于，所述排水系统的模拟装置配置于排水模拟系统，所述排水模拟系统包括水文模型、水力模型和数据同化模型，所述水文模型与所述水力模型之间具备耦合关系，所述水力模型与所述数据同化模型之间具备耦合关系；所述装置包括：
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任意一项所述的排水系统的模拟方法。
...【技术特征摘要】
1.一种排水系统的模拟方法，其特征在于，所述方法应用于排水模拟系统，所述排水模拟系统包括水文模型、水力模型和数据同化模型，所述水文模型与所述水力模型之间具备耦合关系，所述水力模型与所述数据同化模型之间具备耦合关系；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排水模拟系统在时间尺度上按照时间步长推进，其中，所述排水模拟系统的下一时间步长由第一时间步长、第二时间步长、第三时间步长、第一截断误差估计、第二截断误差估计、第三截断误差估计以及预设允许偏差分数确定；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水文状态数据包括入渗率和单位面积径流率；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水力模型包括水力计算器，所述水力计算器中包括4种计算元素：节点、连接、控制状态和控制对象；其中，两个控制对象之间形成控制状态，每个控制状态内包括多个连接和节点，两个节点之间形成连接；
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昂，
申请(专利权)人：长江三峡集团实业发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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