供水管网抗震能力与地震灾害风险评价研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xcn1980
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随着我国城市化进程的加快,基础设施建设快速发展,供水管网已经遍布城市和乡镇,担负着保障工业用水和居民生活用水的重要功能。与此同时,城市体量的增大加剧了自身的易损性,地震等致灾因子造成的后果也越发严重,供水管网一旦功能失效不仅影响应急救援工作还可能导致严重的次生灾害。城市供水管网地震灾害风险评估工作在震前为工程防震提供避险依据,震后为制定应急救援措施提供区位参考,有利于风险管理部门制定切实可行的风险管理和控制措施,构建与经济发展相适应的城市地震灾害防御体系。本文查阅了相关文献,基于地震灾害风险理论、供水管网结构功能特点、建模分析方法和计算机语言,将城市供水管网遭遇地震作为灾害背景,精细化地评价了城市供水管网的抗震能力和地震灾害风险,基于python开发了供水管网抗震能力和地震灾害风险评价程序。具体工作内容和研究成果如下:首先,建立了供水管网综合抗震能力评价模型。分析了影响管道单元与管网系统抗震能力的主要因素,构建了供水管网抗震能力评价指标体系;基于历史震害资料,运用主成分分析法得到指标权重,建立供水管道抗震能力评价模型;基于图论理论建立供水管网基础抗震能力评价模型;提出了社会、时间效应维度的环境评价修正系数,构建了精细化的供水管网综合抗震能力评价模型与等级划分标准;将抗震能力评价结果与传统震害预测结果对比,说明了评价模型的合理性。其次,建立了供水管网地震灾害风险评价模型。分析了供水管网地震灾害风险的构成要素,结合前文建立的抗震能力评价模型改进了原有的自然灾害风险指数模型,提出了供水管网地震灾害风险评价模型;基于风险的可接受准则,综合考虑了多遇、偶遇和罕遇地震作用水平,制定了定量和定性相结合的城市供水管网地震综合风险等级划分标准;建立了基于损失期望的供水管网地震灾害风险评价模型,并对比了上述两种模型的评价结果;从风险的演化角度出发,讨论了供水管网地震灾害风险的控制措施。最后,开发了基于python的供水管网综合评价程序。从系统的总体框架设计和功能需求出发,基于python语言搭建抗震能力、风险评价模块,基于html、css、Java Script语言等搭建可视化模块,详细叙述了功能的实现过程与程序的使用步骤。结合深圳市供水管网空间信息资源实例,计算分析供水管段与供水管网的抗震能力、供水管网地震灾害风险大小;同步计算结果到可视化模块进行展示;通过修改管道相关参数分析了供水管网抗震能力和风险随时间的动态变化。
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