發(fā)布時間：2019-09-11 14:51

【摘要】：隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展,對燃氣的需求量越來越大,城市燃氣管道作為城市燃氣運輸?shù)闹饕ぞ?越來越容易受到復雜城市環(huán)境的影響而發(fā)生失效泄漏,在災害因素的共同作用下城市燃氣泄漏災害后果更加嚴重,災害形勢更加復雜。因此基于系統(tǒng)科學的城市燃氣管道泄漏多因素耦合致災機理研究,從宏觀視角全面把握燃氣管道泄漏災害系統(tǒng)構(gòu)成、多因素耦合致災機理與災害演化過程,為城市燃氣管道泄漏災害的防治與控制提供理論依據(jù)。本文針對城市燃氣管道泄漏災害中的一些關(guān)鍵問題做了以下研究:(1)定義了城市燃氣管道泄漏災害的內(nèi)涵,基于災害學與系統(tǒng)科學,提出了包含孕災環(huán)境、致災因子、承災體、災情的燃氣管道泄漏災害系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。對大量文獻研究方法對指標進行了詳細的分析,掌握了各指標對災害系統(tǒng)的影響行為,提出了災害系統(tǒng)備選指標,并采用事故案例統(tǒng)計與情景分析法確定了災害系統(tǒng)的三級指標體系。事故統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn)城市燃氣管道泄漏災害以火災、爆炸為主,災害間存在相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。災害系統(tǒng)環(huán)境、結(jié)構(gòu)和功能分析發(fā)現(xiàn)災害系統(tǒng)功能為產(chǎn)生災害,災害環(huán)境包括城市社會環(huán)境和自然環(huán)境。對城市燃氣管道泄漏過程進行分析,發(fā)現(xiàn)災害過程具有時空效應以及耦合效應,從孕災環(huán)境穩(wěn)定性、致災因子風險性、承災體脆弱性角度,構(gòu)建了致災過程的數(shù)學模型,并描述了災害系統(tǒng)的損失速率和損失度。(2)采用數(shù)學語言定義了災害系統(tǒng)耦合過程,按耦合因素數(shù)量對耦合類型進行分類,并分析因素耦合效應,借助有機化學官能團概念,闡述了管道泄漏災害系統(tǒng)的耦合過程。利用系統(tǒng)動力學構(gòu)建了災害系統(tǒng)不同層次的耦合因果關(guān)系模型,發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)因素耦合路徑。構(gòu)建了城市燃氣管道泄漏災害耦合度計算模型,并采用熵權(quán)法對模型進行修正,通過示例研究分析了耦合度模型的有效性,該模型可用于城市燃氣管道泄漏災害系統(tǒng)耦合度評價。(3)采用圖論工具刻畫了城市燃氣管道泄漏多因素耦合條件下的動態(tài)致災過程,即在城市長期建設(shè)發(fā)展過程中逐漸形成了復雜的孕災環(huán)境,它受社會環(huán)境與自然環(huán)境的共同影響,城市承災體由城市社會-經(jīng)濟-環(huán)境共同構(gòu)成,它與孕災環(huán)境密不可分,它們幾乎同時出現(xiàn),最早發(fā)生耦合作用,另外在孕災環(huán)境中隨著燃氣泄漏,會逐漸形成火災、爆炸、毒害氣體等致災因子,孕災環(huán)境與致災因子耦合作用,使致災因子具有更強的破壞性,當孕災環(huán)境-致災因子-承災體同時作用時,災害正在發(fā)生,而當承災體作用于致災因子時就是災害控制和救援過程。(4)基于系統(tǒng)動力學理論,分析災害系統(tǒng)的反饋效應和延遲效應,發(fā)現(xiàn)正反饋促進災害發(fā)生,負反饋使災害趨于穩(wěn)定,延遲效應影響災害信息的傳遞和救援速度。明確了系統(tǒng)建模目的、參考模式、系統(tǒng)邊界,框圖分析表明了災害信息在系統(tǒng)內(nèi)的流動方向。提出火災災害子系統(tǒng)、爆炸災害子系統(tǒng)、毒害氣體災害子系統(tǒng)的建模思路,并利用Vensim構(gòu)建了城市燃氣管道泄漏災害系統(tǒng)動力學模型,靜態(tài)分析明確了子系統(tǒng)邊界和主要反饋環(huán)。(5)設(shè)置災害場景對模型開展實證分析,建立系統(tǒng)方程并輸入?yún)?shù),并對模型進行調(diào)試和檢驗。仿真分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)與參考模型吻合度較好,災害損失度呈現(xiàn)“S”型增長,損失速率呈二次拋物線型增長,其中爆炸速率增長最快、火災次之,毒害氣體最慢。災害子系統(tǒng)內(nèi)部耦合度增加會提高災害損失速率,子系統(tǒng)間耦合度增加會提高災害損失度和加快災害速度,救災能力減少會降低災害救援速率,當延遲小于0.125Hour時,對災害救援幾乎沒有影響,而大于等于0.125Hour時,隨著延遲時間增加,災害損失速率加快。(6)在城市燃氣管道泄漏多因素耦合致災機理研究基礎(chǔ)上,提出基于事故致因理論的燃氣管道失效和泄漏預防措施以及基于解耦理論的災害控制措施。
【學位授予單位】：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU996.7
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本文編號：2534487