[發(fā)明專利]一種基于延時模擬的城市供水管網(wǎng)震后分析與優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113704999B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李亞微;李剛;劉朝峰;王玲;曹先;尹賀;蘭玥;趙越
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué);天津市城市規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/0631;G06Q10/0639;G06Q50/06;G06F119/12
• 代理公司: 北京開陽星知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

一種基于延時模擬的城市供水管網(wǎng)震后分析與優(yōu)化方法，涉及安全風(fēng)險評估技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：城市供水管網(wǎng)震后漏損場景生成：S2：震后城市用水節(jié)點需水量時空特性分析：S3：震后城市供水節(jié)點延時可靠度計算：S4：震后破損管道優(yōu)化修復(fù)次序確定：S5：震后管網(wǎng)修復(fù)隊伍優(yōu)化派遣模型。本發(fā)明采用蒙特卡羅法模擬隨機產(chǎn)生供水管網(wǎng)的震損場景，結(jié)合人口疏散規(guī)律確定震后用戶節(jié)點需水/用水量的時空變化關(guān)系，基于壓力驅(qū)動節(jié)點配水量模型進行管網(wǎng)震后水力功能分析，考慮管道修復(fù)排序和維修隊伍派遣，建立震后管網(wǎng)功能恢復(fù)優(yōu)化模型，確定供水管網(wǎng)中震損管道的恢復(fù)策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及安全風(fēng)險評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于延時模擬的城市供水管網(wǎng)震后分析與優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

城市供水系統(tǒng)同交通、電力、供熱、通信系統(tǒng)一并是現(xiàn)代城市運行的命脈，被形象的稱為現(xiàn)代城市的生命線工程系統(tǒng)。近年來，城市生命線工程系統(tǒng)作為與城市日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，人們對其依賴性不斷加強，要求也日趨嚴(yán)格。與其他一般城市基礎(chǔ)設(shè)施不同，生命線工程具有覆蓋面積廣，各系統(tǒng)間聯(lián)系緊密，局部破壞可能影響系統(tǒng)功能等特點。地震是地球上破壞程度較大的自然災(zāi)害之一。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2015》顯示，我國將近有50％的國土、一半以上城市的設(shè)防烈度在Ⅶ或Ⅶ以上。作為生命線工程系統(tǒng)的重要組成部分，城市供水一旦遭受較大地震作用，將會發(fā)生不同程度損壞，往往會引起城市功能的喪失，對城市帶來很大的不利影響。大量震害資料表明，地震會造成供水管網(wǎng)不同程度破損，導(dǎo)致管網(wǎng)供水能力下降，這不僅影響人們?nèi)粘Ｉ罴吧a(chǎn)，還會削弱消防救援能力，引發(fā)地震后火災(zāi)等次生災(zāi)害給國家和人民經(jīng)濟發(fā)展和正常生活帶來不可挽回的損失。

隨著我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加強，我國城市老舊城市多、城市基礎(chǔ)設(shè)施差等問題有了一定程度的改善，但是目前我國大多數(shù)城市供水管網(wǎng)存在著管材抗震性能差，供水管網(wǎng)系統(tǒng)大多數(shù)沒有經(jīng)過正規(guī)的抗震設(shè)計,供水管網(wǎng)系統(tǒng)震損模擬及震后受損管網(wǎng)水力分析存在不足等問題。鑒于歷史和現(xiàn)實的國情，面對不斷頻發(fā)的地震災(zāi)害，分析供水管網(wǎng)震后水力功能延時狀態(tài)及管網(wǎng)抗震延時可靠性，對發(fā)現(xiàn)供水管網(wǎng)抗震薄弱環(huán)節(jié)、開展震后管網(wǎng)功能恢復(fù)優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于延時模擬的城市供水管網(wǎng)震后分析與優(yōu)化方法，該方法采用Monte?Carlo(蒙特卡羅方法)模擬隨機產(chǎn)生供水管網(wǎng)的震損場景，結(jié)合人口疏散規(guī)律確定震后用戶節(jié)點需水/用水量的時空變化關(guān)系，基于壓力驅(qū)動節(jié)點配水量模型進行管網(wǎng)震后水力功能分析，考慮管道修復(fù)排序和維修隊伍派遣，建立震后管網(wǎng)功能恢復(fù)優(yōu)化模型，確定供水管網(wǎng)中震損管道的恢復(fù)策略。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于延時模擬的城市供水管網(wǎng)震后分析與優(yōu)化方法，包括以下步驟：

S1：城市供水管網(wǎng)震后漏損場景生成：采用蒙特卡洛模擬法對供水管網(wǎng)進行震害隨機模擬，結(jié)合供水管網(wǎng)震害統(tǒng)計經(jīng)驗與管道物理屬性，確定管道損傷點位置、損傷狀態(tài)及滲漏點滲漏類型的概率，根據(jù)管道地震破壞概率隨機模擬生成不同時段的管段隨機震害序列；

S2：震后城市用水節(jié)點需水量時空特性分析：根據(jù)城市供水管網(wǎng)用水節(jié)點的類型及需水特點，確定各類節(jié)點的用水特性曲線；考慮震后城市人口疏散遷移時空變化，確定各類節(jié)點的震后需水量空間變化及時間變化特征，建立震后各類節(jié)點的需水量延時變化曲線；

S3：震后城市供水節(jié)點延時可靠度計算：利用蒙特卡羅法模擬和壓力驅(qū)動節(jié)點配水量模型，計算管網(wǎng)用戶節(jié)點的延時可靠度，獲取震后三天內(nèi)管網(wǎng)各節(jié)點延時可靠度；設(shè)定隨機模擬管網(wǎng)震后水力情況50次，以均時流量為權(quán)重加權(quán)計算確定供水管網(wǎng)系統(tǒng)的延時可靠度；

S4：震后破損管道優(yōu)化修復(fù)次序確定：綜合考慮震后可用修復(fù)資源有限性、震后用戶節(jié)點供水優(yōu)先級差異性以及震損管道破壞類型隨機性，確定供水管網(wǎng)功能修復(fù)的評價指標(biāo)，根據(jù)評估結(jié)果優(yōu)化管網(wǎng)恢復(fù)策略與修復(fù)順序；