城市供水管网震害预测
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摘要
本文针对在地震作用下供水管网功能失效进行了分析，并为城市供水管网的安全性评价、设计和管理提供了分析方法及震害预测。
文中介绍了正常状态下供水管网的流分析方法。通过解节点方程组的方法求解管网的管段流量和节点水压，并编制了相应的应用程序。
在分析单根管道的抗震可靠性时，考虑了地下管线地震反应的各种主要因素，特别是对液化和龟裂地区管道的抗震能力进行了深入的讨论。论述了地震波造成的管道破坏和由地表液化造成的二次破坏的管道可靠性及其计算方法；对地下管道进行震害预测；并对给水管网的整体可靠性进行了分析。
结合正常情况下城市管网的流分析方法，讨论了对破坏管段的负压处理方法。通过用Monte Carlo技术对管网的连通性分析，确定节点的供水率和系统供水失效区，找出系统的薄弱环节，这可以为城市供水管网的震害预测和抗震加固提供有效的方法和对策。
结合国内外的抗震经验，提出了城市供水管网抗震加固的若干方法和对策。文章最后讨论了地震破坏下供水管网经济损失的评估及评估方法。
A new method is developed for evaluating the serviceability of water delivery network under the effect of earthquake. This method serves as security estimating, designing and management tool for water delivery system.
Firstly, the paper presents the method for normal state. We can get the flow rate of pipelines and the hydraulic pressure of nodes by solving the equation sets of nodes, and corresponding application program is developed.
The paper considers various essential factors when analyzing aseismic reliability of single pipeline, especially discusses the reliability of the pipeline at the area of liquefaction and fault. The computing method of reliability is developed base on damage of pipeline due to earthquake wave and second order damage due to liquefaction.
In succession, the paper discusses the method for negative pressure for damaged pipeline according to the method for normal state. We can determine ineffective water supplying area and the rate of water supply of node by analysing the reliability of system with Monte Carlo Method, find the weak link, and provide technique and countermeasure for damage prediction and aseismic reinforcement.
Finally, the estimate method of losing is developed for water
delivery system under earthquake.
Several methods and countermeasures for aseismic reinforcement are provided for city water delivery systems base on the above analyses.
文中介绍了正常状态下供水管网的流分析方法。通过解节点方程组的方法求解管网的管段流量和节点水压，并编制了相应的应用程序。
在分析单根管道的抗震可靠性时，考虑了地下管线地震反应的各种主要因素，特别是对液化和龟裂地区管道的抗震能力进行了深入的讨论。论述了地震波造成的管道破坏和由地表液化造成的二次破坏的管道可靠性及其计算方法；对地下管道进行震害预测；并对给水管网的整体可靠性进行了分析。
结合正常情况下城市管网的流分析方法，讨论了对破坏管段的负压处理方法。通过用Monte Carlo技术对管网的连通性分析，确定节点的供水率和系统供水失效区，找出系统的薄弱环节，这可以为城市供水管网的震害预测和抗震加固提供有效的方法和对策。
结合国内外的抗震经验，提出了城市供水管网抗震加固的若干方法和对策。文章最后讨论了地震破坏下供水管网经济损失的评估及评估方法。
A new method is developed for evaluating the serviceability of water delivery network under the effect of earthquake. This method serves as security estimating, designing and management tool for water delivery system.
Firstly, the paper presents the method for normal state. We can get the flow rate of pipelines and the hydraulic pressure of nodes by solving the equation sets of nodes, and corresponding application program is developed.
The paper considers various essential factors when analyzing aseismic reliability of single pipeline, especially discusses the reliability of the pipeline at the area of liquefaction and fault. The computing method of reliability is developed base on damage of pipeline due to earthquake wave and second order damage due to liquefaction.
In succession, the paper discusses the method for negative pressure for damaged pipeline according to the method for normal state. We can determine ineffective water supplying area and the rate of water supply of node by analysing the reliability of system with Monte Carlo Method, find the weak link, and provide technique and countermeasure for damage prediction and aseismic reinforcement.
Finally, the estimate method of losing is developed for water
delivery system under earthquake.
Several methods and countermeasures for aseismic reinforcement are provided for city water delivery systems base on the above analyses.
引文
[1] N. Nishio, K. Tsukamofo, Seismic Behavior of Buried Pipeline in Non-Uniform Subsurface Layer" P119, PVP-vol. 98-4
[2] Shiro Takada, Recent Research Activity on Lifeline Earthquake Engineer at Earthquake Engineer Laboratory, Civil Engineering Department, Kobe University
[3] Markov, An evaluation of seismic serviceability of water supply networks with application to San Franciso auxiliary water supply system [R]. NCEER-94-0001, National Center for Earthquake Research, State University of New York at Buffalo, NY, 1994．
[4] T. D. 0 Rourke and M. C. Palmer, Earthquake Performance of Gas Transmission Pipeline , earthquake apectea volume12, NO. 3(1996)
[5] Huijin Lin, Howard H. M. Hwang, seismic performance assessment of water delivery system using GIS technology [D]. Dessertation of University of Memphis, 1997
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[8]城市基础设施地震破坏损失估计方法研究，中国建筑科学研究院抗震所，1999年1月
[9]金国梁、冯加琪·给水管网的震害预测方法·北京：工程抗震 第二期，1989
[10]金国梁·生命线工程网络的一种震害预测方法·北京：工程抗震，第一期，1993年
[11]“扬广智、候忠良·三维有限元程序的计算与统计，冶金部建筑研究总院抗震所
[12]李继华·蒙特卡罗法·建筑结构，第11期，1994年
[13]金国梁·生命线工程网络震害预测方法讨论·北京：工程抗震，第4期，1994年
[14]石油化工设备抗震资料译文集之二，中国石油化工总公司抗震办公室，1986年5月
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[18]肖位枢·图论及其算法，航空工业出版社，1993年
[19]章在墉·地震危险性分析及其应用，同济大学出版社，1996年
[20]许保玖主审·给水工程，(上册)第二版，中国建筑工业出版社
[21]云南省给水排水工程水处理构筑物及管网经济损失评估标准 1996年5月
[22]云南省煤气工程设备及管网经济损失评估标准，1996年5月
[23]张伟林、高惠英·天津开发区铸铁给水管道的震害预测及防护措施·世界地震工程，14卷2期，1998年
[24]陈涌城·长距离输水工程的管材选用·中国给水排水，No．8，1999Vo1．15
[25]江建华、李素贞、李杰·基于GIS的城市生命线地震反应仿真研究——以上海市供水管网为例·北京：工程抗震，第一期，2001年
[26]侯忠良、彭一民、孙进忠·地下管线地震反应的超生模拟研究·地下管线抗震
[27]云南省给排水工程水处理构筑物及管网经济损失评估标准 1996年5月
[28]云南省煤气工程设备及管网经济损失评估标准，1996年5月
[29]孙绍平·城市给排水工程的震害和防灾对策·减轻城市地震灾害对策研究报告汇编，1989年
[30]王开顺等·生命线系统震害预测·减轻城市地震灾害对策研究报告汇编，1989年
[31]周虎成编著·地理信息系统概要，中国科技出版社，1993年
[32]王小菊、叶燎原·城市煤气管道抗震对策·城市与减灾，2001年第4期
[33]王继明·给水排水管道工程，清华大学出版社，1989年
[34]马坤贞·蒙特卡罗法简介，中国建筑科学研院结构所内部资料，1984年
[35]朱本仁编·蒙特卡罗法引论，山东大学出版社，1987年
[36]马宗晋编·自然灾害与减灾，地震出版社，1990年9月
[37]杜一主编·灾害与灾害经济，中国城市经济社会出版社 1988年
[38]罗永康、叶燎原等·1991澜沧—耿马地震房屋和城市基础设施工程震害综述·云南澜沧—耿马地震震害论文集，科学出版社，1991年
[39]刘盈鹤等·抗震防灾对策，河南科学技术出版社，1988年
[40]赵成刚、冯启民·生命线工程抗震，地震出版社，1993年
[41]孙广忠等·中国自然灾害，学术书刊出版社，1990年
[42]胡隶贤·地震工程学，地震出版社，1991年
[43]柳春光等·城市交通系统抗震可靠性研究·地震工程与工程振动，19卷2期，1999年
[44]张宏伟等·供水管网在地震时的可靠性评估方法·地震工程与工程振动，9卷2期，1999年
[45]E．J．亨利等·可靠性工程与风险分析，原子能工业出版社，1988年
[46]关柯、王宝仁·建筑工程经济与企业管理，中国建筑工业出版社，1995年
[47]郭恩栋等·城市供水管网抗震可靠性分析及抗震对策研究·地震工程与工程振动，1996年9月
[48]全再永·昆明市掌鸠河引水工程长距离输水线路选择的工程地质研究·云南水电技术，2001年第2期
[49]越成刚·冯启民·生命线地震工程，地震出版社，1994年
[50]彭永臻、崔福义·给水排水工程计算机程序设计，中国建筑工业出版社，1994年
[51]昆明市煤气管网震害预测研究报告，云南省工程抗震研究所，1995年
[52]冯启民、高惠英·给水系统功能失效分析方法·地震工程与工程振动，第20卷4期，2000年
[53]刘学杰、侯忠良·地下管网震害预测与抗震对策·第三届全国地震工程会议
[54]室外给排水和煤气热力工程抗震设计规范及编制说明 TJ32—78
[55]严煦世、范瑾初主编·给水工程(第三版)，北京：中国建筑工业出版社，1998年6月
[56]朱旗、胡开林·谈城镇供水管网的抗震·抗震防灾科普知识，云南科技出版社，1991年10月
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