考虑水质因素的供水管网抗震韧性评估

摘要

城市基础设施系统抗震韧性分析模型是评估城市防震减灾能力并指导震后恢复工作的重要依据。提出了耦合水力与水质模拟的供水管网抗震韧性评估模型。根据管道地震易损性模型和Monte Carlo模拟生成管网地震破坏场景，并采用动态重要度方法模拟管网震后修复过程。通过管网中余氯浓度的降低表示地震破坏对管网水质的负面影响，震后管网余氯浓度的变化取决于管道破坏引起的供水路径和水量的变化。采用震后余氯浓度未下降的用户节点供水量，作为管网系统水质性能评估指标。所提出的模型应用于2个不同布局的Benchmark案例管网。研究结果表明：管道破损处的水量漏失导致其上游管道的水流量增加、余氯浓度增大，下游管道的供水路径延长、余氯浓度减小。管网的水质韧性值往往低于水力韧性值，水力和水质韧性相对差异程度受到管网布局和运行规则的影响，文中案例管网水质和水力指标计算的抗震韧性损失指标的相对差异在17%～286%之间；运行规则复杂且含有调节水箱的管网，其水力和水质韧性的差异较大。

关键词

供水管网 / 抗震韧性 / 韧性指标 / 水质模型 / 水力模型

基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFC3003603); 国家自然科学基金项目(51978023)