供水管網(wǎng)地震破壞及水力分析方法研究.pdf

1、供水系統(tǒng)作為城市生命線工程的重要組成部分，是人民生活和社會(huì)生產(chǎn)不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其地震破壞及功能失效對社會(huì)正常生產(chǎn)，人民生活及震后救災(zāi)均有較為嚴(yán)重影響。目前供水系統(tǒng)管線震害預(yù)測與可靠性研究相對完善，但供水管網(wǎng)震后漏損及水力研究相對來說比較薄弱，需要進(jìn)一步完善。本文在分析總結(jié)國內(nèi)外供水管網(wǎng)地震破壞及功能失效方面研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，針對管段漏損狀態(tài)和管網(wǎng)震后水力模擬分析方法進(jìn)行了研究，主要完成了以下工作:
　　1.管線“單元”層面

2、的抗震分析研究。采用波動(dòng)理論結(jié)合經(jīng)驗(yàn)算法公式對單體管線元件進(jìn)行了地震破壞模擬與抗震分析;以接頭破壞可靠度分析為基礎(chǔ)，改進(jìn)了接口式管線抗震可靠度計(jì)算方法，給出更為符合實(shí)際的管線破壞概率計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上，編制程序?qū)﹃柦鞲晒芫€進(jìn)行地震模擬分析，得到了管線處于不同破壞狀態(tài)的概率。
　　2.震后管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型分類及漏損判定方法。針對震后漏損管網(wǎng)中出流節(jié)點(diǎn)的特征和出流量模型的不同，本文將管網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)分為:滲漏節(jié)點(diǎn)、爆管節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)三種節(jié)

3、點(diǎn)類型，并分別總結(jié)和闡述了不同類型節(jié)點(diǎn)的出流量模型。對用戶節(jié)點(diǎn)采用可考慮節(jié)點(diǎn)流量隨水壓動(dòng)態(tài)變化的出流模型，避開了水力分析中出現(xiàn)負(fù)壓力點(diǎn)問題;滲漏節(jié)點(diǎn)則以滲漏面積的統(tǒng)計(jì)參數(shù)表示節(jié)點(diǎn)的漏損程度;爆管斷開節(jié)點(diǎn)以虛擬負(fù)水源點(diǎn)方式模擬其出流狀態(tài)。結(jié)合供水管線地震三態(tài)破壞模型，給出了漏損節(jié)點(diǎn)的判定方法。
　　3.引入Monte-Carlo模擬算法對震后管網(wǎng)水力功能進(jìn)行模擬分析。首先結(jié)合單體管線的抗震可靠度分析和震后漏損管網(wǎng)的水力分析方法，采用

4、數(shù)值模擬方法，建立了基于管線三態(tài)破壞狀態(tài)的供水管網(wǎng)地震模擬方法。同時(shí)，針對數(shù)值模擬方法結(jié)果的穩(wěn)定性問題，采用Monte-Carlo模擬方法進(jìn)行震后管網(wǎng)的水力功能模擬，并以此方法對管網(wǎng)進(jìn)行了地震隨機(jī)模擬，得到了震后管網(wǎng)服務(wù)功能水平。
　　4.進(jìn)行了震后管網(wǎng)水力分析方法的對比。采用了以滲漏面積統(tǒng)計(jì)參數(shù)決定的管線破壞狀態(tài)模型水力分析方法（傳統(tǒng)方法）及本文提出震后管網(wǎng)水力功能模擬方法分別對算例管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行地震破壞模擬分析。結(jié)果表明:由于綜