城市供水管网震后修复策略研究

为制定合理的城市供水管网震后修复决策,提升城市供水管网抗震韧性,通过定义供水管网水力满意度指标和震损管线水力重要度指标,提出了供水管网震后两阶段修复策略：第一阶段保证尽量多的用户节点供水,以水力动态重要度作为管线重要度指标修复爆管管线;第二阶段以最快提升管网韧性指数为原则,以水力静态重要度作为管线重要度指标修复渗漏管线...     

基于管线三态破坏的震后管网水力模拟方法

传统震后供水管网水力模拟中,每根管线上都设置虚拟渗漏点并以管线的平均渗漏程度设置渗漏点参数。显然这样会大大增加管网拓扑结构的复杂程度,且没有考虑实际地震中管线的爆管漏损。为了模拟真实的震后管网局部的渗漏状态,采用数字仿真模拟管线地震破坏程度,对比其地震破坏概率确定渗漏类型,给出考虑管线三态破坏的震后供水管网水力模拟方法,并编制程序对算例管网进行地震破坏模拟分析,得到结论:由于不考虑爆管断开水力损失,传统方法对震后管网功能估计偏高。     

基于震后低压变化的供水管网功能可靠度分析

供水管网的抗震功能是指供水管网在地震作用下能够满足震后城市特定用水需要（需水量和水压）的能力。地震发生后,供水管网一般处于低压供水状态,使得管网中部分用户的水压和水量不能得到全部满足,导致管网部分节点的实际配水量小于需水量。为此,在传统的管网水力分析基础上考虑节点流量随节点水压的动态变化,通过求解非线性水力方程组,得到管网节点实际流量和水压;同时,借鉴结构可靠度分析方法,引入供水管网系统随机水力模型,给出了震后供水管网功能可靠度分析的一次二阶矩方法。以一实际管网为例,演示了震后低压供水时管网功能可靠度分析的应用方法。     

供水管网渗漏分析研究

渗漏管网的流分析是进行供水管网震后功能评价，从而实现在系统层次进行抗震设计的基础。在正常使用阶段，渗漏也是供水管网设计必须考虑的问题。本文介绍了供水管网渗漏分析的两类基本模型，在此基础上，给出了考虑渗漏模型的供水管网流分析的实施步骤。为了比较无渗漏模型和渗漏模型的差异及不同渗漏模型对计算结果的影响，对一典型供水管网进行了无渗漏管网模型的流分析和不同渗漏模型的带渗漏管网的流分析。分析结果表明，合理的渗漏模型是正确评价供水管网服务能力的基础。     

沈阳市供水系统抗震功能可靠性分析

城市供水管网的抗震研究能够服务于供水管网的规划、设计和改造。以沈阳市供水管网系统为背景,介绍了一类求解大型供水网络节点及系统功能可靠度的方法。对沈阳市主干供水网络进行了抗震功能可靠性分析。研究结果证明,建议方法是合理评价供水管网地震后工作性能的工具,可以为大型供水管网的抗震可靠度分析及抗震设计服务提供基础。     

基于费用效益分析的建筑物加固决策体系研究

突发地震灾害往往带来巨大的生命财产损失,对建筑物进行科学合理的震前加固及震后功能快速修复;对降低地震灾害损失具有重要意义。通过定义社会贴现率和残值率等加固效益分析评价参数,基于加固费用模型和地震直接经济损失模型进行了加固费用现值与效益现值计算;采用费用效益比（Cost-Benefit Ratio,CBR）作为评价指标对建筑物进行加固决策分析,并最终建立了相应的加固决策体系。最后将提出的理论、模型及方法集成于课题组研发的"中国地震灾害损失评估系统（CEDLAS）"补充建立加固决策分析模块,进而通过陕西省灞桥区的综合应用示范,验证所建立的加固决策体系的合理性。研究可为政府制定在役建筑物的加固决策提供科学依据。     

城市供水管网抗震能力评价研究

供水管网是城市重要的基础设施,为了高效合理地评估现有供水管网的抗震能力,本文从结构安全性角度出发,构建了供水管网综合抗震能力评价指标体系和供水管网综合抗震能力评价模型。综合分析管道各项指标,运用主成分分析法得到指标权重并建立供水管道抗震能力模型,基于图论理论构建了供水管网基础抗震能力评价模型。从物理、社会和时间效应三个维度出发,将管网基础抗震能力通过环境评价修正系数进行修正,构建了精细化的供水管网综合抗震能力评价模型,以此表征管网的易损性,为地震灾害风险评估工作提供支持。通过对深圳市供水管网进行抗震能力评价,将结果与传统震害预测结果对比,说明了评价模型的合理性。     

燃气管网地震破坏快速评估方法研究

针对燃气管网基础资料难以获取的实际情况,利用有限数据开展燃气管网地震破坏的快速评估方法研究。基于历史震害统计分析结果,修订了燃气管网地震破坏等级划分方法;当燃气管网震害率模型不完备时,提出了类比供水管网震害率模型获得燃气管网震害率模型的方法。以东部发达城市上海市和西部石油城市新疆克拉玛依市为列,评估了2个城市在不同地震影响烈度下燃气管网的地震破坏情况,评估结果完全符合地震现场调查结论。     

基于物理机制的供水管网抗震功能实时动态分析

城市供水管网是生命线工程的重要组成部分,本文在研究团队系列成果的基础之上,从供水管网的地震反应分析入手,进一步修正了供水管网的渗漏分析模型,在瞬变流分析的基础之上,实现了带有渗漏特性的供水管网实时动态功能分析,建立了适用于地震时的供水管网实时动态功能分析的物理模型。     

城市供水管网地震时的水力分析研究

震后,供水管网处于低压供水状态,使得管网中部分用户的水压和水量不能得到全部满足,导致管网部分节点的实际配水量小于需水量,为此,在传统的管网水力分析基础上考虑节点流量随水压的动态变化,进而求解管网节点实际流量和水压。为了比较传统的水力分析和考虑不同节点流量与节点压力的关系对水力分析结果的影响差异,对一实际管网进行了震后水力分析。结果表明,考虑节点流量随水压动态变化的水力分析能得到合理的节点压力和节点流量计算值。     

日本福岛7.3级地震灾害损失总结与讨论

2021年2月13日,日本本州东岸近海发生7.3级地震,没有造成人员死亡,仅150余人受伤,导致建筑物和基础设施发生不同程度的破坏和功能中断。此次强震并未造成大量的人员伤亡和工程结构本体破坏,但出现非结构构件破坏较为普遍以及基础设施功能中断的情况。介绍了各机构的震后灾害损失快速评估工作,总结了工程结构破坏和功能影响、人员伤亡和经济损失情况。对此次地震的灾害特征进行了总结和思考,认为随着各地区抗震能力的提高,非结构构件破坏、地震灾害链、基础设施功能中断与恢复、抗震韧性将成为今后研究的重点。     

以宁洱地震为例探讨供水管网震后抢修方案

2007年6月3日宁洱6.4级近城市直下型地震造成宁洱县供水管道严重破坏,供水网络瘫痪,全城断水。本文在震后宁洱供水系统灾害评价和科学考察的基础上,总结了此次宁洱地震供水系统震后应急抢修的经验和教训。查找城区管网的破坏点可以充分发挥专业管道探测设备的优势。震后采用关闭阀门分段检查,重点查找存在地表永久变形的区域,是快速确定供水主干管道漏水点的较佳方案。     

给水管道综合防灾规划决策方法研究与应用

本文提出了一种城市给水管道综合防灾规划的决策方法,该方法利用综合灾害指标的计算来获得综合防灾规划的决策依据。在综合灾害指标的计算过程中,采用层次分析法,得到了10种灾害最终的评价权重;以地震地质灾害影响因素识别和地震地质灾害风险指标的计算为例,给出了潜在灾害的风险指标计算。最后以综合灾害指标为重要衡量标准,结合给水管道功能上的布局要求和系统的整体性要求,在烟台市开发区给水管道综合防灾规划中进行了实际应用,完成了给水管道的综合防灾规划。本文以期为我国其他城市的生命线工程综合防灾规划的编制提供借鉴。     

Pre- and post-earthquake regional loss assessment using deep learning

As urban systems become more highly sophisticated and interdependent, their vulnerability to earthquake events exhibits a significant level of uncertainties. Thus, community-level seismic risk assessments are indispensable to facilitate decision making for effective hazard mitigation and disaster responses. To this end, new frameworks for pre- and post-earthquake regional loss assessments are proposed using deep learning methods. First, to improve the accuracy of the response prediction of individual structures during the pre-earthquake loss assessment, a widely used nonlinear static procedure is replaced by the recently developed probabilistic deep neural network model. The variabilities of the nonlinear responses of a structural system given the seismic intensity can be quantified during the loss assessment process. Second, to facilitate near-real-time post-earthquake loss assessments, an adaptive algorithm, which identifies the optimal number and locations of sensors in a given urban area, is proposed. Using a deep neural network that estimates area-wide structural damage given the spatial distribution of the seismic intensity levels as a surrogate model, the algorithm adaptively places additional sensors at property lots at which errors from surrogate estimations of the structural damage are the greatest. Note that the surrogate model is constructed before earthquake events using simulated datasets. To test and demonstrate the proposed frameworks, the paper introduces thorough numerical investigations of two hypothetical urban communities. The proposed frameworks using the deep learning methods are expected to make critical advances in pre- and post-earthquake regional loss assessments.     

钢筋混凝土框架结构震后功能恢复能力的量化研究

震后功能恢复能力是指建筑物、社区或城市等遭受地震影响后实现功能恢复的能力。以一钢筋混凝土框架结构为对象,基于OpenSees有限元分析平台,对其进行增量动力分析,得到其对应于不同损伤状态的地震易损性曲线。进而基于单体建筑损失评估理论,评估该结构在不同强度水准地震动作用下的地震损失,包括直接经济损失和间接经济损失等。在此基础上,分别利用直线型、指数型以及三角函数型功能恢复模型,在不同强度水准地震动作用下,分别计算该结构的震后功能恢复能力。结果表明:随着地震动强度的增加,基于3种恢复模型计算得到的震后功能恢复能力都在下降,而且直线型和三角函数型恢复模型得到的恢复能力均比指数型的下降更快;在同一强度水准地震动作用下,基于指数型恢复模型计算得到的震后功能恢复能力均高于直线型和三角函数型恢复模型,即使在较强水准地震动作用下,根据指数型恢复模型得到的恢复能力依然较大。而在各个强度水准地震动作用下,基于直线型和三角函数型恢复模型得到的震后功能恢复能力非常接近。     

地下管线震害预测实用方法研究

为了更合理地预测地下管线工程在预期地震作用下的破坏情况,对原有的震害预测方法及其实际应用进行了分析,结合地下管线工程震害现场调查及损失评估工作需求,指出了传统方法存在的不足之处。基于前人给出的地下管线地震破坏经验统计研究成果,以及汶川地震中地下管线工程的震害资料,给出了现役不同材质地下管线的震害率,提出了与震害宏观表现相符、与地震经济损失评估及恢复重建资金评估相衔接的地下管线震害预测实用方法。     

云南漾濞6.4级地震木构架房屋震害调查与分析

地震灾害现场调查是研究结构破坏机理的科学可靠的方法之一。本文通过对云南漾濞6.4级地震中木构架房屋震害现象调查与分析,结合芦山地震中穿斗木结构的震害特征对比研究,给出了木构架房屋的抗震能力介于穿斗木结构与土木结构之间的初步结论,同时指出建造时间是木构架房屋抗震能力评估时需考虑的重要影响因素。针对漾濞县苍山西镇花椒园村背阴坡小组某夯土墙-木构架房屋倒塌的原因进行了分析,得出该房屋存在结构层间刚度不均匀、榫槽处柱截面削弱以及榫卯节点整体性差等抗震薄弱环节,导致在强地面运动的作用下发生了柱榫槽处折断和部分榫头脱落的整体倒塌震害现象。本文基于对倒塌木构架房屋的震害机理研究和抗震薄弱环节识别,可为木结构房屋抗震加固和震后修复提供参考依据。