城市燃气管网三维度抗震韧性定量评估方法

摘要

为了量化评估城市燃气管网系统的抗震韧性,并充分考虑地震动输入,管网连通性能评估,以及修复过程三个方面的不确定性,该文提出了技术维度、组织维度、社会维度下的燃气管网抗震韧性定量评估流程。衔接地震动预测方程(GMPE)输入,基于蒙特卡罗模拟对燃气管网连通性进行计算。通过随机模拟修复资源分配求得燃气管网在每次模拟破坏工况下的实时修复进程。给出三维度下的性能恢复曲线,并计算对应的震后性能、修复速率和恢复力等指标。重复该步骤N次,即可依据N个计算结果作为样本进行上述指标的期望估计,以及计算各个性能水平恢复时间的概率分布。基于上述流程以我国华北某城市燃气管网作为实例进行抗震韧性定量评估,结果表明:该算例燃气管网三维度下的震后残余性能大致服从正态分布,组织维度与社会维度达到震前75%、90%、100%性能水平的恢复时间大致服从对数正态分布。技术维度计算结果不考虑管网连通性,所得到的恢复曲线接近线性,可能低估了实际的管网性能降低水平;而考虑了管网连通性的组织与社会维度计算结果更符合客观实际,恢复曲线受修复顺序和资源分配影响较大。该研究所建议的城市燃气管网抗震韧性定量评估流程综合考虑震后各环节不确定性,可为燃气管网震后韧性概率评估提供参考,同时也可将该评估流程推广至其他生命线网络系统中。