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。     

地下管网地震反应分析模型

建立了多点地震动激励作用下的地下管网地震反应拟静力分析模型。首先建立基于有限单元模型的地下管网系统刚度方程,接着给出考虑地震动空间相关性及场地条件等诸多因素的地震动场模拟思路及管网系统地震动施加策略,最后通过解析法验证了模型的正确性。采用本文方法对一＂十＂字形管网进行了地震反应分析,结果表明：①管线轴向应力沿着管线长度从管线端部向管线交叉点逐步增大,在管线交叉点处应力达到最大值;②与轴向应力相比,尽管管线的弯曲应力不是控制应力,但在管线端部及管线交叉点处弯曲应力值将会有较大突变。因此,对于地下管网而言,在受到地震作用时,不同布置方向的管线之间的相互影响是不容忽视的。     

城市给水管网抗震可靠性场分布：以冕宁县城为例

如果管线抗震可靠性已知,关于整个管网的抗震可靠性,即各点在指定烈度水平下相对于某个震害挡次仍可得到供水的概率,前人的工作只做到对节点进行估计。由于管线内点上存在着无以数计的用户或称次级管网,因此,我们必须研究抗震可靠性场分布。这样做不仅可以对父子型管网进行解耦分析,以利于实际课题在时空双向上的分割与联系,而且也可以成为分析兄弟型管网的一种技巧。前者意义自明,对于后者本文以冕宁县城给水管网为例进行分析研究。     

供水管网震后功能快速修复决策研究

突发地震灾害下,城市供水管网往往不可避免地会发生不同程度的破坏而导致城市供水功能的失效,对人们的生产生活产生了严重影响,快速对震后城市供水管网进行科学合理的功能修复,对于降低地震灾害损失具有重要意义。本文以城市供水管网为对象,针对震后管网系统功能评价及快速修复决策等问题进行了研究。在中国点式渗漏模型的基础上,采用基于破坏概率的渗漏面积计算方法,建立了考虑地震破坏随机性的管线渗漏流量计算模型;针对震后破坏管线展开了水力分析,并提出了以节点水头损失比为指标的节点服务性能失效状态量化方法;进而建立了震后管线的修复决策模型以及功能修复费用模型。研究成果可为震后功能修复工作中管线修复顺序及修复方案的优选提供科学依据,可显著提高震后应急救灾效率,实现城市供水功能的快速修复。     

校园地下管线抗震评估初步探讨

对前人有关直埋地下管线的震害及其影响因素进行了简单总结,整理分析了前人关于管线震害评估的有关标准.结合某学院实际管网的资料,进行了各种管线的震害率计算,并对其进行了基于郭恩栋方法的震害等级评定及影响因素分析,得出:(1)设防烈度下管网系统在应急上能基本满足要求,但在使用功能上需进行修复;(2)对于断层影响,管道与断层应呈60°交角并采取抗震构造措施;(3)管网设计中应选用韧性、大口径、大曲率弯头的管材.     

GIS技术在秦皇岛港区供水管网震害预测系统中的应用

针对秦皇岛港区供水管网系统，采用地理信息系统GIS技术，建立了管线的地理属性信息和结构属性信息的动态管理系统，并在ArcView操作平台上建立了港区供水管网的震害预测模块，并采用Monte Carlo法对供水管网的抗震可靠性进行了分析。进而据此震害预测系统为港区供水管网的防震减灾设防对策提供了实用的技术支持条件。     

城市老旧小区内外业一体化给水管线探测

随着城市小区不断的建设和完善,地下管线种类繁多,分布复杂,特别是老旧小区不同时期建设的管网构成更为复杂,图件资料匮乏,维护非常困难,其中给水管线的问题尤为突出.本研究首先分析了城市老旧小区给水管线特点及其对探测的影响,结合不同探测技术对不同材质管线探测方法的优缺点,提出了多方法综合探测的合理方案.最后以某小区的管线探测工程为例,介绍了管线探测内外业一体化作业流程,阐述了如何综合运用多种方法,包括声学探测法、电磁感应法、地质雷达法对给水管线进行综合探测和分析.该研究对于我国大量城市老旧小区管线的管理和维护具有重要意义.     

徐州市供水生命线工程易损性分析与震害预测

本文以海城、唐山地震一些城市供水管网的震害经验为基础,联系徐州市直埋管线状况和可能出现的地面破坏程度,对该市供水生命线工程作了易损性分析和震害预测。     

考虑失效相关性的埋设管网系统地震可靠性分析

<正>城市范围内的埋地管线,结构属性相似,所处的场地环境和可能遭受的地震荷载存在很大的相关性,地震作用下不同管线结构的失效破坏存在相关性。提出一种考虑管线失效相关性的埋设管网地震连通可靠性随机模拟方法,以空间距离表示管线位置处地震动参数的相关系数,采用震害率统计公式求解管线地震破坏概率,通过联合分布与边缘分布的关系得到管线结构失效事件的相关系数。将管线结构地震破坏事件视为相关随机变量,采用正交变换方法将相关随机变量转变为独立随机变量,进行Monte Carlo随机模拟     

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。     

城市供水管网在地震时的连通可靠性分析

考虑地震作用效应和管道抗力的随机特性,建立了埋地管道单元的概率预测模型,评估其在地震时的震害状态。把供水管网系统简化为边权有向网络图,通过Monte Carlo随机模拟过程,近似再现管网中各管段的破坏状态,进而分别结合图论理论方法和模糊关系矩阵法,对管网进行连通可靠性分析。由于Monte Carlo模拟算法是以管网各节点与水源点处于连通状态的近似频率计算来代替精确概率分析,为获得稳定的计算结果,对所用算例进行了5000次模拟。算例分析表明,基于图论方法和模糊关系矩阵法得到的管网连通可靠性结果基本相等。     

城市供水管网震害概率预测

根据概率可靠性理论,计算了地震作用下地下直埋管道的各个震害等级的概率值。假定在一段管子中,其破坏为泊松公布,求得这段管道供水的可靠性,最后用并联和串联分析法,得出整个供水管网的供水可靠性。通过实际计算,结果较理想。     

基于正交枚举法的给水管网抗震加固优化研究

从系统全局出发,以管道单元动态抗震可靠度和震后给水管网各节点的动态自由水压为参数,以优化加固后的管网系统震后水压总降幅最小或系统加固总投入最小为优化目标,对加固方案进行优选,从而给出管网系统的抗震加固优化策略。根据管网系统的功能要求、震害特点,将优化变量转化为较少的离散变量,并利用正交枚举法进行简化计算,从而避免了大规模非线性规划求解的困难,为给水管网的抗震加固优化提供了实用有效的方法。     

Seismic reliability assessment of urban water networks

We present a framework for the seismic risk assessment of water supply networks, operating in either normal or abnormal conditions. We propose a methodology for assessing the reliability of water pipe networks combining data of past non‐seismic damage and the vulnerability of the network components against seismic loading. Historical data are obtained using records of damages that occur on a daily basis throughout the network and are processed to produce‘survival curves’, depicting their estimated survival rate over time. The fragility of the network components is assessed using the approach suggested in the American Lifelines Alliance guidelines. The network reliability is assessed using graph theory, whereas the system network reliability is calculated using Monte Carlo simulation. The methodology proposed is demonstrated both on a simple, small‐scale, network and also on a real‐scale district metered area from the water network of the city of Limassol, Cyprus. The proposed approach allows the estimation of the probability that the network fails to provide the desired level of service and allows the prioritization of retrofit interventions and of capacity‐upgrade actions pertaining to existing water pipe networks. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种生命线工程地震直接经济损失预测的改进算法——以水池和供水管网为例

生命线工程对区域内的经济和社会功能维系起到重要作用,一旦遭到地震破坏,将带来巨大的经济损失和诸多次生的负面影响。因此,生命线工程的地震损失评估工作是十分重要的。针对传统的生命线工程地震直接经济损失预测的计算方法时常会带来的缺乏区分度的问题,利用线性插值法,提出了一种改进公式。并以水池和供水管网为例,进行了计算和比对。证明了改进方法具有以下优点:能够克服传统方法缺乏区分度的问题,对某一地震破坏等级对应的震害指数的变化导致预测结果展现出足够的区分度;足够简便,不会带来过多的运算量上升;没有引入新的概念,能够较好地融入现有震害评估体系。     

耗能－隔震柔性底层钢管混凝土结构的振动台实验和损伤分析

本文采用人工神经元网络理论，对城市公路网络中的单元路段和桥梁的震害预测进行了探讨。在前人研究的基础上，提出了解决这一非确定性问题的一个有效的方法，对于深入研究生命线工程系统震害的规律具有普遍的意义，从而使我们有可能避免地震造成的破坏和最大限度地减小损失，为抗震减灾提供决策依据。     

供水系统震害预测专家系统

本文建立了供水系统震害预测专家系统,把计算分析方法和专家经验相结合,形成了知识库和推理判断。其中,计算方法考虑了管段的地震反应机理和管土相互作用的特征,包括在地震地质灾害场地的管道震害预测方法。经验判断来的于震害数据和专家经验,较全面地考虑了影响管道震害的主要因素。在ＧＩＳ软件平台上形成了专用程序,界面友好,数据交换方便,已应用于实际工程。     

基于BP人工神经网络的潜在震灾预测系统

结合人工神经网络自身的特性和地震灾害预测研究的特点,应用BP人工神经网络模型,建立了潜在地震灾害预测系统。利用大样本数据对网络进行了训练,形成了有识别和记忆功能的非线性预测系统。通过对网络的测试和检验,论证了该系统在预测潜在地震灾害上的可行性和有效性。同时,从测试精度出发,探讨了这种预测网络存在的不足,并给出了相应的改进建议。虽然提出的神经网络模型预测精度还有待提高,但其量化指标仍可为地震灾区政府抗震减灾工作提供参考。