[发明专利]一种评估城市供水管网可靠性的随机模拟方法

摘要

本发明涉及一种评估城市供水管网可靠性的随机模拟方法，属于城市供水管网抗震安全技术领域。本发明包括步骤：管道震害率计算；基于蒙特卡洛模拟的供水管网震损场景生成；基于“分步迭代”法的低压供水管网水力分析；抗震可靠性指标计算。本发明无需修改管网系统文件或编写额外代码求解低压管网水力方程，具有计算效率高及稳定性好的优点。本发明为地震时供水管网水力模拟及可靠性评估提供了新思路，对地震后救灾、修复工作具有一定指导意义。

主权项

一种评估城市供水管网可靠性的随机模拟方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：Step1、管道震害率计算；收集供水管网所有元件的完整性属性资料，应用EPANET构建管网水力模型，确定地震和场地条件参数，利用公式(1)计算管道震害率计算：Rf＝Cg×Cp×Cd×Cy×R  (1)其中Rf为平均震害率(处/Km)，Cg、Cp、Cd、Cy分别为地形地质、管材、管径、液化影响修正系数；R为标准震害率，其取值与震动峰值加速度PGA相关，采用式(2)计算：R＝2.88×10‑6×(PGA‑100)1.97  (2)Step2、基于蒙特卡洛模拟的供水管网震损场景生成；Step3、基于“分步迭代”法的低压供水管网水力分析：首先假设所有用水节点都处于低压状态，并利用EPANET的喷嘴功能进行出流模拟；然后，根据前一轮节点水压计算值修正节点出流类型直到所有节点满足式(6)的约束；Qi=QinorHi≥HdesSi·Hi0<Hi<Hdes0Hi≤0---(6)]]>式中，Hi为节点i水压(m)，Hdes为保证用水节点正常供水所需的最小水压(m)；Qinor节点i在正常供水压力下的用水量(L/s)，Step4、抗震可靠性指标计算：以随机震损场景下节点流量统计平均值与正常时节点流量的比值作为可靠度指标；对管网中单个节点，可靠度计算式为：(SI)i=Σj=1kQij/k·Qinor---(7)]]>其中(SI)i为节点i的可靠度，k为蒙特卡洛模拟次数，为第j次蒙特卡洛模拟时节点i的流量，管网整体的抗震可靠度计算式为：SI=Σj=1k(Σi=1nQij)/k·Σi=1nQinor---(8).]]>