给水管网系统震后水力状态评价及可恢复性研究

摘要

给水管网是现代城市重要的生命线工程之一,对于居住在城市的居民,是保证其生存和发展的必备基础设施,但随着城市规模的扩大,给水管网在面临突发性自然灾害——地震时所表现出来的脆弱性也在历次震害中显现出来,由于我国大部分城市中的给水管网铺设的年代很早,大多没有经过标准的抗震能力测试,加之大部分城市处于地震多发地带,随时面临着地震的威胁,因此城市给水管网的震害评估和震后的恢复优化工作显得尤为重要。
　　本文基于以往给水管网震害资料,对地震中的给水管道的破坏形态和破坏因素进行了总结,通过影响管道受震破坏的主要影响因素——地震烈度、管径、管材和场地条件来选取管道的震害率,震后给水管网处于带渗漏的供水状态,管道不同程度的破坏可以通过震害率体现在渗漏面积和渗漏流量中,根据渗漏流量与管段流量的比值量化管道的破坏程度,采取不同的处理方法来模拟震后管网的工作状态,结合中国点式渗漏模型,实现给水管网震后的水力模拟。
　　根据震后给水管网节点压力和流量的变化,建立了管道震后风险值、恢复难度、节点可恢复度和管网可恢复度评价指标,通过这些评价指标,可以在震前预测管网的薄弱环节,加强其抗震能力,也可以进行震后管网恢复过程的优化,为抗震救灾提供决策依据。
　　最后本文将震后水力模拟与水力状态评价的功能集成到软件WaterSupply中,该软件是在ArcGIS平台上开发,因此具备GIS技术的空间分析与管理功能,然后以安徽省某县城的给水管网作为工程实例,利用该软件对其进行震后的水力模拟及震后的性能评价,全面系统的分析了给水管网遭受的地震影响和震后的恢复的过程。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景

1.3 国内外生命线地震工程研究综述

1.4 本文主要研究内容

第2章 地下管道震害分析及管网水力计算

2.1 地震对管道的破坏作用

2.2 地震对管道的破坏形态

2.3 地震中管道破坏程度的影响因素

2.4 地震相关参数

2.5 给水管网水力计算方法的选择

2.6 本章小节

第3章 给水管网在震后状态下的水力工况模拟

3.1 管道震害率

3.2 管道破坏率

3.3 渗漏面积

3.4 渗漏模型

3.5 给水管网震后水力模拟

3.6 给水管网震后水力模拟步骤

3.7 小型给水管网震后水力模拟

3.8 本章小节

第4章 给水管网震后可恢复性分析

4.1 给水管网震后可恢复性指标的建立

4.2 管道震后风险评估

4.3 给水管网震后恢复难度指标的建立

4.4 给水管网震后恢复策略

4.5 小型给水管网震后可恢复性计算

4.6 本章小结

第5章 工程算例分析

5.1 工程概况

5.2 基于GIS的给水管网震后可恢复性研究

5.3 基于WaterSupply软件对工程算例的分析

5.4 本章小节

结论与展望

参考文献

声明

致谢