【摘要】：供水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域,其穩(wěn)定性和可靠性是保證人民生活質(zhì)量和城市機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的不可或缺因素。目前,供水管網(wǎng)已發(fā)展為具有許多分支和交互連接邊的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。供水管網(wǎng)因其地理空間分布的相關(guān)性而對(duì)自然災(zāi)害或人為災(zāi)害造成的擾動(dòng)特別敏感。網(wǎng)絡(luò)某處的微小擾動(dòng)會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)流,并觸發(fā)大范圍的連鎖反應(yīng)和次級(jí)失效。這種嚴(yán)重事件稱(chēng)為級(jí)聯(lián)失效。因此,利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效理論研究供水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性,具有積極而重要的意義。 本文以供水管網(wǎng)為研究對(duì)象,在分析國(guó)內(nèi)外已有研究成果的基礎(chǔ)上,綜合應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效理論、供水管網(wǎng)水力計(jì)算方法、可靠性與脆弱性評(píng)價(jià),深入研究了供水管網(wǎng)在面臨失效后網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)過(guò)程及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的變化。主要內(nèi)容如下： (1)從網(wǎng)絡(luò)脆弱性角度出發(fā),提出了一套合理的適用于失效條件下供水管網(wǎng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)模擬方法。定義負(fù)載變化函數(shù),描述重分布后的水壓和初始水壓在水壓承載力區(qū)間范圍內(nèi)的相對(duì)差異,記錄供水管網(wǎng)水力重分布信息。針對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析方法沒(méi)有考慮到供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)不均勻性的問(wèn)題,將供水管網(wǎng)水力計(jì)算引入每次級(jí)聯(lián)失效仿真,從基于流分析的角度,提供供水管網(wǎng)流量性能方面的信息,得到更加準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。 (2)在供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)脆弱性研究基礎(chǔ)上,引入供水管網(wǎng)可靠性定義。建立了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效的供水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性分析模型。模型考慮了供水管網(wǎng)水力分析,管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、用戶(hù)用水量的時(shí)變性等不確定因素。針對(duì)失效情況下節(jié)點(diǎn)服務(wù)狀態(tài)改變的問(wèn)題,定義了節(jié)點(diǎn)水壓和流量的函數(shù),并基于EPANET2水力計(jì)算引擎,采用壓力驅(qū)動(dòng)分析方法更新供水管網(wǎng)流量。模型能夠有效識(shí)別關(guān)鍵管段。需水因子會(huì)對(duì)可靠性峰值和時(shí)間演變周期產(chǎn)生較大的影響。提示我們需要根據(jù)供水管網(wǎng)屬性和級(jí)聯(lián)失效特性來(lái)評(píng)價(jià)管網(wǎng)可靠性,以提高抵御災(zāi)害的能力。 (3)針對(duì)供水管網(wǎng)脆弱性和系統(tǒng)可靠性研究中出現(xiàn)的級(jí)聯(lián)失效水力重分布問(wèn)題,建立級(jí)聯(lián)演變模型研究供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)／管段受到攻擊后的級(jí)聯(lián)演變過(guò)程。針對(duì)供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和管段這兩種不同的攻擊策略,回答了系統(tǒng)可靠性、級(jí)聯(lián)演變持續(xù)時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重分配之間的內(nèi)在相關(guān)性問(wèn)題。以基于管段的攻擊模式為主,揭示了供水管網(wǎng)級(jí)聯(lián)行為所經(jīng)歷的系統(tǒng)可靠性演變規(guī)律和時(shí)間演變特征,并給出了基于節(jié)點(diǎn)攻擊的供水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性和時(shí)間演變特征。研究結(jié)果加深了對(duì)供水管網(wǎng)級(jí)聯(lián)行為演變過(guò)程中規(guī)律和特征的理解和認(rèn)識(shí)。
【圖文】：

因此，在算例分析中，重點(diǎn)分析了除管段39和40以外的管段，并利用系統(tǒng)可靠性判別它們抵抗失效的能力。圖3.6所示管段故障率可見(jiàn)，除管段39、40外，管段故障率最小值0.0216 (管段5)，最大值0.0863 (管段28),難以區(qū)分關(guān)鍵管段。圖3.6所示管網(wǎng)邊介數(shù)可見(jiàn)，管段介數(shù)最大值前三位依次為0.1023 (管段12)、0.0486 (管段22)和0.0461(管段17)，，最小值為0.0047 (管段33)。012| 1 1 1 i 1 =71‘ ！ +管段故c盥

本文編號(hào)：2539009