基于延时模拟的供水管网地震可靠性分析及震后修复优化

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城市居民日常用水是由地下供水管网供给的,供水管网的正常运行能够有效保障人民的生活需求。另外,应急供水对抗灾救灾工作起到重要的支撑作用。如果没有足够的水为消防提供救灾补给(地震导致的次生灾害,如火灾的消防救援),很容易造成次生灾害蔓延。考虑到供水管网对城市人民生活的重大意义,本文基于延时模拟方法对城市供水管网的可靠性以及震后管道修复优化顺序进行系统分析,研究工作如下:(1)对已有研究文献的归纳与总结,具体内容包括供水管网可靠性的定义、概括部分对可靠度的影响因素、对受损管网负压产生的处理方法以及现有研究中对输配水管网可靠性的主要评估方法。通过对比前人已有的可靠性评估方法,包括解析法、代理法、模拟法,提出自己的想法与反思,阐述自己选择蒙特卡洛模拟法作为可靠性分析方法的主要原因。(2)建立震后受损管网的可靠度计算模型。考虑地震前后管网供水变化特点,采用蒙特卡洛模拟法对供水管网进行震害随机模拟,得到震后受损管网。调用EPANET软件对其进行低压水力分析,改进GIRAFFE采用需求驱动法对求解低压运行管网的不足,采用压力驱动方法求解实际配水量,最终计算出更为贴合实际的管网系统水力功能可靠性。通过算例计算,对比分析两种不同的解决负压方式的供水管网可靠性。(3)建立基于延时模拟的供水管网水力分析模型。考虑震后供水管网拓扑结构及管道破损的动态变化,基于城市供水管网可靠性分析模型建立基于抢修延时模拟的管网恢复动态过程变化分析模型,结合震后人员空间流动特性及不同救灾时序下用户节点的需水量,采用压力决定流量方法对震后供水管网进行水力模拟,延时分析城市供水管网的水力功能可靠性动态变化情况。(4)提出城市供水管网震后优化恢复模型。为优化震后损伤管道修复安排,采用概率统计方法建立震后受损管网模型,提出管道恢复顺序评价指标,优化多管道修复的维修顺序。
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