城市供水管网抗震水力功能可靠性研究

发布时间：2020-04-16 20:29

【摘要】：城市供水管网为人们的日常生活、生产及消防提供用水,是生命线工程的重要组成部分。历次震害表明,地震会造成埋地管线不同程度破损,导致供水管网供水能力下降,这不仅影响人们日常生活及生产,还会削弱消防救援能力,加剧地震后火灾等次生灾害发生。供水管网抗震水力功能可靠性是指在可能地震烈度下管网的服务性能,一般采用震损状态下管网节点流量或水压进行量化。面对不断频发的地震灾害,开展城市供水管网抗震水力功能可靠性研究,不仅能使震后恢复重建工作具有针对性,还有助于优化供水管网抗震设计,具有重要的研究意义及实用价值。基于此,本文开展了如下研究,取得相关研究成果及结论如下:(1)基于现有研究成果,对城市供水管网震害特征以及可靠性研究方法进行了总结。首先,对供水管网震害、管道破损类型及影响因素进行了归纳和分析。然后,分别对理论法和经验法这两种用于城市供水管网抗震性能研究的方法进行了阐述和对比,得出经验法更简便易行的结论。最后,介绍了一阶二次矩法和蒙特卡洛法这两种可靠性评估方法,并分析了这两种方法的适用性。(2)鉴于国内学者对GIRAFFE软件的研究及应用尚未见报道,研究了基于GIRAFFE软件的城市供水管网抗震水力功能可靠性评估方法。首先,以该软件随机模拟流程为主线,对其震损管网分析原理进行阐述,并指出该软件进行震损管网水力分析时存在的不足。然后,应用该软件对处于我国地震多发地区的某城市供水管网分别在VIII度、IX度地震烈度下供水可靠性进行了评估。(3)提出了城市供水管网抗震水力功能可靠性评估的随机模拟方法。首先,应用蒙特卡洛模拟产生管网震损场景,其中通过产生泊松随机数与均匀随机数判定管道工作状态,对数正态随机数确定管道渗漏面积。然后,利用EPANET软件中喷嘴及管道关闭功能实现管道渗漏及爆管等效模拟,提出将长管道分段并应用“分步迭代”法求解低压管网水力方程,提高震损管网水力模拟精度。最后,以震损场景下节点流量统计平均值与正常时节点流量的比值作为可靠性指标,评估了某城市供水管网分别在VIII度、IX度地震烈度下的抗震水力功能可靠性,并将其与应用GIRAFFE软件所得评估结果进行对比,验证了本文所提方法的可行性。
【图文】：

示意图,爆管,供水管道,示意图

青川 9 21.5 15 0.71江油 8 400 3000 7.5绵阳 7.5 461 1205 2.6成都 7 2700 60 0.02德阳 7 275 197 0.72广元 7 138 246 1.5宁强 7 42.1 75 1.79.2 供水管道破损类型美国生命线工程联合会(ALA)[14]将城市供水管道地震后的破坏类型归纳为爆管和破损类型。爆管被定义为管道的完全断裂，发生爆管的管道输水能力完全丧失，通过爆管断面流入周围土体中。管道爆管示意图如 2.1 所示。渗漏指的是管道的，，渗漏导致供水压力以及供水量的部分损失，但是发生渗漏的管道依然具有部分。管道渗漏示意图如 2.2 所示。

示意图,供水管道,示意图,爆管

青川 9 21.5 15 0.71江油 8 400 3000 7.5绵阳 7.5 461 1205 2.6成都 7 2700 60 0.02德阳 7 275 197 0.72广元 7 138 246 1.5宁强 7 42.1 75 1.79.2 供水管道破损类型美国生命线工程联合会(ALA)[14]将城市供水管道地震后的破坏类型归纳为爆管和破损类型。爆管被定义为管道的完全断裂，发生爆管的管道输水能力完全丧失，通过爆管断面流入周围土体中。管道爆管示意图如 2.1 所示。渗漏指的是管道的，渗漏导致供水压力以及供水量的部分损失，但是发生渗漏的管道依然具有部分。管道渗漏示意图如 2.2 所示。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.33;TU352.11

【参考文献】