1.一种城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：判断管道是否发生泄漏，通过数值模拟管道泄漏的特征规律分析或基于马尔科夫链的流量分析法对管道是否产生泄漏作出判断；

S2：管道泄漏实验：获取管道压力和流量数据；

通过逐渐关闭阀门产生瞬态管流，阀门关闭时间持续足够长，以最小化不稳定和摩擦系数不确定性的影响，得到各个测量点不同时段的压力和流量数据；

S3：建立管道泄漏控制方程；

利用气体的连续性和运动方程求解出的非线性方程与泄漏孔泄漏量方程建立非金属管道气体泄漏状态的控制方程，将步骤S2测得监测点两端△x处的压力PA、PB，流量MA、MB带入控制方程，得到关于监测点计算压力PL与流量M1、M2的方程，以此为依据，根据逆瞬态计算原理，将某一时间点监测点a计算压力PL与试验真实数据进行比较，并采用SQP算法对两者差值进行收敛达到最小值从而获得符合现实情况的泄漏参数；

S4：定义目标函数；

将监测点处的压力计算值与测量值之差的最小值作为控制目标，控制方程和边界条件作为限制条件，对确定泄漏参数进行反问题分析，定义具有最小二乘目标准则的目标函数，某个时间点距离监测点a两端△x处测量点A、B的压力PA、PB和流量MA、MB由试验给出，单位时间步长△t后监测点a两端的计算压力P1、P2(P1＝P2＝PL)和流量M1、M2是未知的，流量之差可以判断监测点a是否产生泄漏，根据S3泄漏控制方程将已知的数据带入并且表示出监测点a两端流量M1、M2关于压力PL的方程，通过将计算压力PL与真实压力的差值收敛到最小，得到符合真实情况的监测点流量数据，并将流量数据代入燃气泄漏量方程求出有效泄漏面积，从而确定监测点泄漏情况；

S5：算法优化；

采取SQP方法在步骤S4设定监测点两端的流量约束范围，根据步骤S3所获得压力、流量数据将目标函数最小化确定有效泄漏面积的泄漏参数；

S6：泄漏定位；

S6.1：在S5最小化结束时，如果发现节点的泄漏面积为非零，则将其视为泄漏；

S6.2：由于逆瞬态法的定位方法主要是判断监测点处是否泄漏，所以定位精度与监测点的设置数量有密切关系，并不能给出传统方法的定位公式，所以如果泄漏点并不在监测点处，即两个相邻的监测点的泄漏面积都不为零，则认为泄漏点在两个相邻且泄漏面积都不为零的监测点之间，并在两个监测点之间布置等距的多个测量节点，将测得的数据和计算的数据代入目标函数重复S5，直至各节点距离小于管道检测长度的4％时终止重复步骤。

2.如权利要求1所述的城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：步骤S1中通过数值模拟管道泄漏的特征规律分析管道发生泄漏判断方法具体包括：用AnsysIcem对管道进行建模，使用Fluent软件模拟气体在非金属管道泄漏和无泄漏状态下的压力、流量参数分布，并通过实验进行验证，分别找出气体在非金属管道泄漏和无泄漏状态下的压力、流量参数随时间和空间变化的规律，对管道是否发生泄漏给出判断标准；

步骤A1，对实验管道进行建模，采用结构化的四面体网格划分区域，并对泄漏口附近进行适当的网格加密处理；

步骤A2，控制方程和算法选择：

数值模型选用标准k-ε双方程模型，在模型中，用湍能k反映特征速度，用湍能耗散率ε反映特征长度尺度，利用Boussinesq假定简化而形成了k方程和ε方程，联合上述两个方程一道组成封闭的方程组对流动进行模拟，具体为：k方程：

ε方程：

其中：xi，xj，xk为坐标分量；u为速度矢量；ρ为流体密度；μ为粘性系数；μt为湍动粘度；

Gk、Gb为速度梯度、浮力引发的湍动能k的产生项；各常数C1ε＝1.44，C2ε＝1.92，C3ε＝0.09，σk＝1.0，σt＝1.3；Sk、Sε为用户定义源项；YM为可压湍流中脉动扩张项；

模型的数值计算算法选用SIMPLE算法，对于给定的压力，求解离散形式的动量方程，得出速度场，然后对给定的压力加以修正，反复迭代，直到获得收敛的解；

步骤A3，边界条件设置，包括对进口和出口的条件设置、流体和管道材质的物性参数设置；

步骤A4，在给定的多组进口压力下，分别对管道泄漏和非泄漏状态的管道内压力及流量参数的变化进行模拟，找出压力和流量参数的变化规律，对管道是否发生泄漏给出判断标准，然后将实际测得的管道数据与该标准进行对比，确定泄漏管道和无泄漏管道：步骤A4.1，对数值模拟泄漏和非泄漏状态的管道内压力、流量流场进行分析，找出泄漏前后整个管道内压力、流量的变化规律；

步骤A4.2，对实验管道泄漏和非泄漏状态下的压力、流量流场进行分析，找出泄漏前后整个管道内压力、流量的变化规律；

步骤A4.3，将数值模拟和管道实验所得到的泄漏前后管道内压力、流量的变化规律进行对比分析，总结得到判断管道产生泄漏的具体标准。

3.如权利要求1所述的城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：步骤S1中基于马尔科夫链的流量分析法判断管道发生泄漏方法具体包括：将非金属管道的运行状态分为正常运行状态和泄漏状态，管道由正常运行状态变为泄漏状态的过程为突变过程，且该过程不可逆，以此为依据，实时获取管道变化的转移概率矩阵，并预测管道流量变化的发展趋势，通过比较预测管道流量变化与实际管道流量变化，可判别管道的泄漏情况。

4.如权利要求1所述的城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：步骤S3中所建立泄漏控制方程包括气体的连续性和运动方程求解出的非线性方程与泄漏孔泄漏量方程，具体如：气体连续性和运动方程：

其中：M为气体流速，kg·S-1；A为管道横截面积，m2；P为压力，Pa；ρ为气体密度，kg·m-3；

D为管内径，m；λ为摩阻系数；

采用特征线法对式(8)和(9)进行求解，得到两组特征线方程，用C+，C-进行表示，具体如：C+：

C-：

其中，a为压力波速，m/s，气体管道等温流动时，a为定值；

公式(11)和(13)分别为C+，C-特征线AP和BP；公式(10)和(12)为满足各自特征线的相容性方程，将管道均分为N等份，步长为△x，时间步长为△t＝a△x，分别沿着C+特征线AP和C-特征线BP对公式(10)和(12)进行积分，其中对相容性方程的第三项即摩阻项采用二阶近似，得到C+特征线和C-特征线上的两个非线性方程，具体如：管道泄漏视为小孔泄漏，则燃气泄漏公式取决于燃气在泄漏口处的流动速度，且燃气在泄漏口处的流动速度一般为亚音速流动，具体如：其中：ML为泄漏孔泄漏流量，kg·s-1；Ae＝CA0为有效泄漏面积，m2；C为孔口系数，跟泄漏孔的形状有关；A0为泄漏孔面积，m2；Pd为管道起点压力，Pa；k为气体的绝热系数，无量纲；R为气体常数，J·kg-1·K-1；T为气体的温度，K；

假设监测节点为泄漏点，建立泄漏控制方程对监测节点的压力、流量数据进行分析，以泄漏孔处为边界处，流入泄漏孔处之前△x距离内的流动特性满足公式(14)，流出泄漏孔处之后△x距离内的流动特性满足公式(15)；设流经泄漏孔处之前的流体参数下标为1，流经泄漏孔处之后的流体参数下标为2，则建立的泄漏控制方程具体如：M1-M2＝ML                        (20)P1＝P2＝PL                          (21)其中P1、M1为流入泄漏点之前的一段距离的流体压力，Pa、流量，kg·s-1；P2、M2为流出泄漏点之后的一段距离的流体压力，Pa、流量，kg·s-1；PL为泄漏点处的压力，Pa。

5.如权利要求1所述的城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：步骤S4中将监测点处压力的计算值与测量值之差的最小值作为控制目标，定义目标函数并确定决策变量的约束范围，具体如：S4.1：定义最小二乘准则目标函数：

其中：E是目标函数；M为时间步数；Pi是计算出的压力，Pa；P'i是测得的压力，Pa；通过将目标函数E最小化为零，从而产生最符合实际情况的有效泄漏面积，并根据有效面积的值确定该节点是否泄漏；

S4.2：确定泄漏有效面积的限制范围：

0≤Aei≤Aemax                      (23)其中：Aei为节点i处的有效泄漏面积；Aemax为泄漏面积的最大限制，确定为管道横截面积的合理比例；

S4.3：摩阻系数根据实验数据由摩阻计算公式计算给出，而输气管道的流动一般处于紊流区，具体为：伯拉修斯公式：

其中，雷诺系数计算公式采用经验公式：

式中，λ为摩阻系数，Re为雷诺系数，Qv为体积流量m3·s-1，D为管道内径，m，υ为运动粘度，m2·s-1，μ为动力粘度，Pa·s，ρ为气体密度，kg·m-3。

6.如权利要求1所述的城市非金属管道泄漏定位方法，其特征在于：步骤S5中使用SQP方法在S4设置的监测点两端流量限制范围内对目标函数E进行收敛，算法的优化步骤具体如：S5.1：建立M文件，根据实验数据定义目标函数E(x)；

S5.2：建立M文件，定义约束条件中的非线性约束Ax≤b或Aeq·X＝Beq；

S5.3：确定迭代的初始值X0；

S5.4：确定变量的上下限VLB，VUB；

S5.5：建立主程序，非线性规划求解的函数为fmincon，运行求解。