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研究亮點(diǎn)
基于網(wǎng)絡(luò )連通性的抗震韌性定量評估與提升——城市燃氣管網(wǎng)為例
發(fā)布時(shí)間： 2022-07-29 點(diǎn)擊數量：2938（1）以地震動(dòng)預測方程（GMPE）作為燃氣管網(wǎng)地震動(dòng)輸入依據，同時(shí)采用正態(tài)分布抽樣模擬隨機誤差變量的分布以體現地震動(dòng)的不確定性，從單元失效擴散至網(wǎng)絡(luò )失效，給出了基于Monte-Carlo模擬方法的城市燃氣管網(wǎng)地震連通易損性分析流程。并以我國華北某城市為例，應用該流程對該市燃氣管網(wǎng)的地震連通易損性進(jìn)行了分析，驗證了該流程的適用性，同時(shí)對網(wǎng)絡(luò )地震動(dòng)輸入時(shí)是否考慮地震動(dòng)不確定性對連通易損性評估結果的影響進(jìn)行了對比研究，結果表明：地震動(dòng)不確定性在評估城市燃氣管網(wǎng)的抗震能力時(shí)有削弱作用，不可忽視其對結果的影響。銜接該流程可進(jìn)一步完善燃氣管網(wǎng)抗震韌性定量評估方法。相關(guān)技術(shù)細節可查閱發(fā)表在《哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報》上的論文。
圖1 城市燃氣管網(wǎng)地震連通易損性評估流程
（2）充分考慮了地震輸入、體系響應、恢復過(guò)程三個(gè)環(huán)節中的不確定性，給出了定量評估燃氣管網(wǎng)三個(gè)維度抗震韌性的方法，定義了衡量燃氣管網(wǎng)抗震魯棒性、恢復快速性、網(wǎng)絡(luò )冗余性以及抗震韌性的指標。同樣以第二章中我國華北某城市為例，應用該方法對該市燃氣管網(wǎng)三個(gè)維度的抗震韌性進(jìn)行了定量評估，驗證了該方法的適用性，同時(shí)統計出了該案例城市震后殘余性能與恢復時(shí)間的概率分布，評估了該市在目標地震發(fā)生后搶修管道施工組的最優(yōu)投入數量，為韌性決策提供了理論支持。相關(guān)技術(shù)細節可查閱發(fā)表在《工程力學(xué)》上的論文。
圖2 城市燃氣管網(wǎng)抗震韌性定量評估流程與結果
（3）將城市燃氣管網(wǎng)的抗震、救災過(guò)程分為三個(gè)階段，基于不同的計算機優(yōu)化方法對各階段的抗震韌性進(jìn)行提高。第一階段在有限的政府資金預算下，利用自適應比例與直接比較-遺傳算法(FPDC-GA)得到震前最優(yōu)加固或更換管道的方案，以最大化燃氣管網(wǎng)的抗震魯棒性。第二階段根據震后中斷供氣的用戶(hù)端節點(diǎn)分布情況，采用多標簽K近鄰算法（ML-KNN）預測震后泄漏管道，計算震后優(yōu)化的管道試壓順序，以達到高效率排查失效管道從而快速進(jìn)入修復階段的目的。第三階段基于貪心策略提出一種震后管道修復順序優(yōu)化方法，以提升燃氣管網(wǎng)功能恢復的效率。將這三階段提升方法應用于中國華北某城市燃氣管網(wǎng)抗震韌性提升工作中，驗證了所提方法的可行性。相關(guān)技術(shù)細節可查閱發(fā)表在《Soil Dynamic and Earthquake Engineering》上的論文。
圖3 城市燃氣管網(wǎng)抗震韌性三階段提升方法及部分結果
