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研究亮點
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)布時間： 2022-07-29 點擊數(shù)量：4379（1）以地震動預(yù)測方程（GMPE）作為燃氣管網(wǎng)地震動輸入依據(jù)，同時采用正態(tài)分布抽樣模擬隨機誤差變量的分布以體現(xiàn)地震動的不確定性，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(yīng)用該流程對該市燃氣管網(wǎng)的地震連通易損性進行了分析，驗證了該流程的適用性，同時對網(wǎng)絡(luò)地震動輸入時是否考慮地震動不確定性對連通易損性評估結(jié)果的影響進行了對比研究，結(jié)果表明：地震動不確定性在評估城市燃氣管網(wǎng)的抗震能力時有削弱作用，不可忽視其對結(jié)果的影響。銜接該流程可進一步完善燃氣管網(wǎng)抗震韌性定量評估方法。相關(guān)技術(shù)細節(jié)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(yīng)、恢復(fù)過程三個環(huán)節(jié)中的不確定性，給出了定量評估燃氣管網(wǎng)三個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(fù)快速性、網(wǎng)絡(luò)冗余性以及抗震韌性的指標(biāo)。同樣以第二章中我國華北某城市為例，應(yīng)用該方法對該市燃氣管網(wǎng)三個維度的抗震韌性進行了定量評估，驗證了該方法的適用性，同時統(tǒng)計出了該案例城市震后殘余性能與恢復(fù)時間的概率分布，評估了該市在目標(biāo)地震發(fā)生后搶修管道施工組的最優(yōu)投入數(shù)量，為韌性決策提供了理論支持。相關(guān)技術(shù)細節(jié)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(jié)果
（3）將城市燃氣管網(wǎng)的抗震、救災(zāi)過程分為三個階段，基于不同的計算機優(yōu)化方法對各階段的抗震韌性進行提高。第一階段在有限的政府資金預(yù)算下，利用自適應(yīng)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(jù)震后中斷供氣的用戶端節(jié)點分布情況，采用多標(biāo)簽K近鄰算法（ML-KNN）預(yù)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入修復(fù)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(fù)順序優(yōu)化方法，以提升燃氣管網(wǎng)功能恢復(fù)的效率。將這三階段提升方法應(yīng)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(jié)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(jié)果
