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研究亮點
基于網絡連通性的抗震韌性定量評估與提升——城市燃氣管網為例
發布時間： 2022-07-29 點擊數量：6928（1）以地震動預測方程（GMPE）作為燃氣管網地震動輸入依據，同時采用正態分布抽樣模擬隨機誤差變量的分布以體現地震動的不確定性，從單元失效擴散至網絡失效，給出了基于Monte-Carlo模擬方法的城市燃氣管網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，同時對網絡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果的影響進行了對比研究，結果表明：地震動不確定性在評估城市燃氣管網的抗震能力時有削弱作用，不可忽視其對結果的影響。銜接該流程可進一步完善燃氣管網抗震韌性定量評估方法。相關技術細節可查閱發表在《哈爾濱工業大學學報》上的論文。
圖1 城市燃氣管網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、恢復過程三個環節中的不確定性，給出了定量評估燃氣管網三個維度抗震韌性的方法，定義了衡量燃氣管網抗震魯棒性、恢復快速性、網絡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，同時統計出了該案例城市震后殘余性能與恢復時間的概率分布，評估了該市在目標地震發生后搶修管道施工組的最優投入數量，為韌性決策提供了理論支持。相關技術細節可查閱發表在《工程力學》上的論文。
圖2 城市燃氣管網抗震韌性定量評估流程與結果
（3）將城市燃氣管網的抗震、救災過程分為三個階段，基于不同的計算機優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)得到震前最優加固或更換管道的方案，以最大化燃氣管網的抗震魯棒性。第二階段根據震后中斷供氣的用戶端節點分布情況，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化方法，以提升燃氣管網功能恢復的效率。將這三階段提升方法應用于中國華北某城市燃氣管網抗震韌性提升工作中，驗證了所提方法的可行性。相關技術細節可查閱發表在《Soil Dynamic and Earthquake Engineering》上的論文。
圖3 城市燃氣管網抗震韌性三階段提升方法及部分結果
