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供水管网防灾新进展及2018供排水报告

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前在国际上新兴的韧性概念以及相应的分析方法可以兼顾供水管网对灾害的抵御和恢复能力。图10-34供水管网抗震韧性

供水管网防灾新进展及2018供排水报告

1.基于功能的供水管网抗震可靠度评估和优化设计

考虑地震后供水管网水压、流量水力特征,可以进行基于管网功能可靠性的抗震分析和设计。基于节点功能可靠性的防灾分析和设计,区别与之前的连通可靠性分析与设计,通过对管网进行水力计算,可以得出管网各处的水力状况,从而获得地震后供水管网中各用户节点水压达到预期值的概率,即各个节点能够维持正常使用功能的概率,从而进行供水管网抗震功能可靠度的评价。在功能可靠度分析的基础上,通过构建管网抗震优化设计和优化改造模型,采用遗传算法等优化算法可以给出满足抗震要求的供水管网建造和改造方案。该方法目前也进行了较多的工程实践,如沈阳、郑州等多个城市供水管网的抗震功能可靠度评估,以及江苏江阴、云南曲靖、浙江乐清等城市供水管网的抗震防灾规划工作。

该方法有两个核心要点。

其一是地震作用下管道渗漏模型的选取,在这方面,可以分别对球墨铸铁管在接口位移不同情况下的渗漏量进行实测,给出了接口位移与渗漏量的关系,给出地震作用下管道的渗漏模型。这一模型建立了管道结构破坏与管网功能损失的管线,为功能可靠度的求解奠定了基础。

其二是可靠度计算方法。共有三种方法:即一次二阶矩、矩法和概率密度演化方法。其中,前二者思路较为简洁,适合在工程领域的应用,但是其精度相对于概率密度演化方法而言较差。概率密度演化方法基于概率守恒原理,该方法可以从初始随机变量的分布最终计算得到目标函数的概率分布,是一种较为先进的理论。(www.xing528.com)

2.基于功能的供水管网抗震韧性评估方法

供水管网不仅要考虑抵抗和防御地震的能力,还需要考虑其在地震后能迅速恢复功能,以满足震后城市救灾和恢复的要求。目前在国际上新兴的韧性概念以及相应的分析方法可以兼顾供水管网对灾害的抵御和恢复能力。韧性这一概念的定义目前众说纷纭,其中美国国家标准与技术研究院(NlST)对其的定义为“韧性是一种能力,它能对预期的灾害做好准备,适应不断变化的条件,并能迅速从中断中恢复”。通过提升系统的韧性,使其能够在受灾时损失减小,并能在灾后快速恢复。

供水管网的抗震韧性分析一般都通过计算震中和震后管网实时功能函数随时间变化的曲线(图10-34),通过积分计算灾害发生后到恢复完成时系统功能的剩余,即图中阴影部分,即可获得系统韧性指标。这里功能函数可以是各用户节点水压满意度,也可以是能够正常供水的户数比例。同时,震后供水管网的恢复策略对管网的抗震韧性影响很大,一般可以采用基于灵敏度的修复策略来给出震后供水管网中各根管道的恢复顺序。实例分析表明,这一策略显著优于经验策略。

图10-34 供水管网抗震韧性

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