康引引,楊 坤,劉 俊,宋朝陽(yáng)

(1.燕山大學(xué)建筑工程與力學(xué)學(xué)院,河北秦皇島 066004;2.上海城市水資源開(kāi)發(fā)利用國(guó)家工程中心有限公司,上海 200082;3.燕山大學(xué)河北省建筑低碳清潔供熱技術(shù)創(chuàng)新中心,河北秦皇島 066004)

隨著供水管道的腐蝕老化、人為損壞或地震等自然災(zāi)害的影響,管道不可避免會(huì)發(fā)生破裂而失效,導(dǎo)致供水服務(wù)中斷。為了提高供水服務(wù)的連續(xù)性,供水企業(yè)需要定期更新維護(hù)老舊管道,在資金有限的情況下必須優(yōu)先維護(hù)重要的管道。此時(shí),需要分析管道在失效時(shí)的后果,為管網(wǎng)更新維護(hù)提供決策支持,提高供水企業(yè)的資產(chǎn)管理水平。

管道事故評(píng)價(jià)以管道失效隔離后供水服務(wù)的降低程度作為指標(biāo),評(píng)價(jià)管道的重要性[1]。管道失效后需要關(guān)閉周邊的閥門(mén),形成隔離區(qū)。除了隔離區(qū)停水,其他區(qū)域也會(huì)由于低壓影響正常用水。以水力模擬進(jìn)行事故評(píng)價(jià)需要采用壓力驅(qū)動(dòng)模擬方法[2-4]。也有研究[5-6]根據(jù)閥門(mén)隔離區(qū)域,只分析隔離區(qū)的缺水量進(jìn)行事故評(píng)價(jià)。除了基于水力性能的重要性分析,還包括拓?fù)渲笜?biāo)的管道重要性評(píng)價(jià)[7-8]。目前的管道失效分析大多數(shù)只考慮管道隔離后供水服務(wù)下降的影響,未考慮維修后服務(wù)水平恢復(fù)的變化。而恢復(fù)能力直接影響供水服務(wù)能力,韌性能夠描述供水管道從失效到恢復(fù)的全過(guò)程,因此,將韌性納入供水管網(wǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于此,美國(guó)2018年《水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施法案》要求從2020年開(kāi)始,所有服務(wù)人口大于3 300人的供水系統(tǒng)均需要進(jìn)行韌性評(píng)估[9]。市政基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的韌性設(shè)計(jì),應(yīng)兼具結(jié)構(gòu)上的靈活性和對(duì)空間的剛性管控[10]。

本文考慮實(shí)際閥門(mén)位置,采用圖論算法建立閥門(mén)隔離區(qū)域圖。根據(jù)隔離區(qū)域圖布置閥門(mén),盡量避免隔離一個(gè)區(qū)域時(shí),其他區(qū)域與水源意外隔離而停水的情況[11]。根據(jù)韌性理論分析多種事故工況時(shí),供水管網(wǎng)事故-隔離-恢復(fù)的全過(guò)程根據(jù)壓力驅(qū)動(dòng)模擬方法,統(tǒng)計(jì)隔離區(qū)和受影響區(qū)的缺水量,評(píng)估隔離區(qū)的重要性,分析關(guān)鍵隔離區(qū)域。

1 韌性分析框架

1.1 韌性定義

供水管網(wǎng)韌性是指供水管網(wǎng)抵御、吸收災(zāi)害影響,恢復(fù)正常供水,并適應(yīng)未來(lái)環(huán)境和不確定性擾動(dòng)引起的變化的能力[8],具有抵御、吸收、恢復(fù)和適應(yīng)4個(gè)階段[12],其中恢復(fù)性是韌性區(qū)別于其他性能指標(biāo)的本質(zhì)特征。韌性一般通過(guò)韌性曲線描述,如圖1所示,其中橫坐標(biāo)為時(shí)間,縱坐標(biāo)為管網(wǎng)性能參數(shù)。t0～t1時(shí),系統(tǒng)處于正常狀態(tài),系統(tǒng)可抵御各種擾動(dòng)而保持正常供水;t1時(shí)刻發(fā)生破壞,在t2時(shí)刻達(dá)到最大破壞程度,t1～t2時(shí),管網(wǎng)吸收破壞的影響,性能下降;t2之后開(kāi)始逐漸恢復(fù),直到t3時(shí)刻管網(wǎng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài);t3之后,系統(tǒng)從事故中積累經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行針對(duì)性的更新維護(hù)等,以適應(yīng)未來(lái)的不確定性。

圖1 供水管網(wǎng)韌性曲線

基于上述韌性理論,Diao等[13]提出整體韌性分析方法對(duì)爆管、火災(zāi)流量和水質(zhì)污染3種故障模式進(jìn)行了韌性評(píng)價(jià)。Meng等[14]考慮了管道失效時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間對(duì)韌性的影響。上述研究未討論不同閥門(mén)布置情況對(duì)韌性的影響。

1.2 韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)

韌性用于評(píng)價(jià)供水管網(wǎng)面對(duì)災(zāi)害時(shí)性能的變化,因此,各種水力、水質(zhì)等性能評(píng)價(jià)指標(biāo)都可用于韌性分析。本文以管道失效隔離后供水滿足率和不滿足率2個(gè)水力指標(biāo)評(píng)價(jià)管網(wǎng)韌性,模擬從管道破壞到隔離、恢復(fù)全過(guò)程的韌性變化。特別考慮了不同閥門(mén)密度情況下系統(tǒng)供水量滿足率的變化,分析了閥門(mén)隔離對(duì)停水區(qū)域和低壓影響區(qū)域系統(tǒng)供水不滿足率的影響。

如圖1所示,如果以供水量滿足率為系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo),管網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)供水量滿足率為100%。在事故發(fā)生后供水量滿足率下降,最終經(jīng)維修重新恢復(fù)到100%。t1～t3韌性曲線下方的面積大小反映系統(tǒng)韌性的高低,面積越大,故障時(shí)系統(tǒng)性能損失越少,系統(tǒng)韌性越高。系統(tǒng)韌性(R)可表示為式(1)。

R=A/E

(1)

其中:A——t1～t3時(shí)管道故障時(shí)系統(tǒng)韌性曲線下方面積,m2,其值大小表示事故時(shí)管網(wǎng)韌性的高低;

E——t1～t3時(shí)系統(tǒng)正常狀態(tài)時(shí)供水量滿足率保持100%的直線下方的面積,m2。

而韌性曲線上方的面積反映韌性損失,則系統(tǒng)韌性損失(L)為式(2)。

L=(E-A)/E=1-R

(2)

假定t時(shí)刻系統(tǒng)處于正常狀態(tài),其用水量為式(3)。

(3)

其中:j——節(jié)點(diǎn)編號(hào);

N——供水系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)總數(shù)量,個(gè);

當(dāng)t時(shí)刻管道故障處于隔離狀態(tài)時(shí),部分節(jié)點(diǎn)由于低壓或停水,系統(tǒng)實(shí)際用水量要低于正常時(shí)用水量,則系統(tǒng)實(shí)際用水量為式(4)。

(4)

t時(shí)刻系統(tǒng)供水量滿足率(RSt)可計(jì)算如式(5)。

(5)

t時(shí)刻系統(tǒng)供水不滿足率(RLt)計(jì)算如式(6)。

(6)

則整個(gè)故障期間供水系統(tǒng)不滿足率(RL)計(jì)算如式(7)。

(7)

其中:t——模擬故障時(shí)刻,s;

T——系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)刻,s。

供水系統(tǒng)不滿足率即為韌性的損失,其中包括失效管道隔離區(qū)域內(nèi)所有停水節(jié)點(diǎn)缺水量和隔離區(qū)域外受低壓影響的其他節(jié)點(diǎn)缺水量。其中,被隔離區(qū)域i(I)韌性損失量(RLI)計(jì)算如式(8)。

(8)

受影響區(qū)域j(I)韌性的損失量(RLP)計(jì)算如式(9)。

(9)

2 隔離區(qū)域識(shí)別

供水管道故障后為了及時(shí)維修,需要關(guān)閉周邊閥門(mén),切斷破壞管段和周?chē)芏蔚穆?lián)系。隔離區(qū)域可以通過(guò)閥門(mén)區(qū)域圖(segment-valve graph,SVG)來(lái)確定。圖2(a)為簡(jiǎn)單供水管網(wǎng),在用水節(jié)點(diǎn)附近添加虛擬節(jié)點(diǎn)和短管道模擬閥門(mén)設(shè)置,開(kāi)啟、關(guān)閉短管道模擬閥門(mén)開(kāi)閉,可以準(zhǔn)確分析閥門(mén)布置、閥門(mén)區(qū)域與系統(tǒng)性能的關(guān)系。

圖2 簡(jiǎn)單管網(wǎng)閥門(mén)拓?fù)鋱D

如圖2(b)所示,將隔離閥從管網(wǎng)圖中刪除以后,會(huì)產(chǎn)生許多連通子圖,子圖間邊界即隔離閥。通過(guò)寬度優(yōu)先搜索算法,可以遍歷獲取所有連通子圖。通過(guò)遍歷查找隔離閥兩節(jié)點(diǎn)所在子圖,即可找到隔離閥連接的子圖。以子圖為節(jié)點(diǎn),隔離閥為連接,可生成閥門(mén)隔離區(qū)域圖,如圖2(c)所示。SVG圖可以清楚顯示不同隔離區(qū)域間連接關(guān)系,為后續(xù)故障區(qū)域閥門(mén)關(guān)閉操作提供指導(dǎo)。

3 應(yīng)用與分析

以EPANET2中Net3管網(wǎng)為例進(jìn)行供水管網(wǎng)韌性分析。Net3管網(wǎng)共有91個(gè)節(jié)點(diǎn),115個(gè)管段,2個(gè)水源,3個(gè)水塔,2個(gè)水泵?；赪NTR壓力驅(qū)動(dòng)水力模擬進(jìn)行爆管分析,壓力驅(qū)動(dòng)水力模擬采用Wagner公式[15],其中壓力指數(shù)為0.5,最小出流壓力為0,正常供水最低壓力為20 m,延時(shí)水力模擬步長(zhǎng)為1 h。

3.1 閥門(mén)密度對(duì)韌性的影響分析

《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50013—2018)[16]規(guī)定輸水管應(yīng)考慮自身檢修和事故時(shí)維修所需要設(shè)置的閥門(mén);根據(jù)消防的要求,配水管網(wǎng)上兩個(gè)閥門(mén)之間消火栓數(shù)量不宜超過(guò)5個(gè)。《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》(CJJ 207—2013)[17]規(guī)定,當(dāng)發(fā)生爆管、破損等突發(fā)事件時(shí),應(yīng)迅速關(guān)閥止水,組織應(yīng)急搶修。由此可見(jiàn),在供水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)、事故搶修等需要關(guān)閉閥門(mén)時(shí),為了降低對(duì)供水服務(wù)的影響,必須達(dá)到一定的閥門(mén)密度。Walski等[18]表示,為了最大限度地減少對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和區(qū)域用戶服務(wù)的影響,需要更高密度的隔離閥,閥門(mén)密度越高,管段破壞后隔離措施對(duì)供水管網(wǎng)系統(tǒng)韌性的影響就越小,但閥門(mén)成本在很大程度上限制了閥門(mén)數(shù)量。因此,必須合理優(yōu)化供水管網(wǎng)閥門(mén)布置,減少閥門(mén)隔離區(qū)域?qū)芫W(wǎng)系統(tǒng)性能的影響。

本文采用閥門(mén)比(RV)衡量閥門(mén)密度,RV的值在0～1,可用于閥門(mén)密度的比較,如式(10)。

(10)

其中:v——閥門(mén)數(shù)量,個(gè);

m——管道數(shù)量,條,如果每個(gè)管道兩端均安裝閥門(mén),則最多可安裝閥門(mén)數(shù)量為2m。

本文分析了不同閥門(mén)密度下4種閥門(mén)布置情況:方案一為2N個(gè)閥門(mén)布置原則,即在每個(gè)管道兩節(jié)點(diǎn)處均布置閥門(mén)[圖3(a)],RV=100%;方案二為N個(gè)閥門(mén)布置原則,指的是平均每個(gè)管道上安裝一個(gè)閥門(mén)[圖3(b)],RV=50%;在實(shí)際供水管網(wǎng)中由于成本約束,閥門(mén)比較小,為此采用RV=18.3%(42個(gè)閥門(mén))的有限閥門(mén)情況,并分為隨機(jī)布置和優(yōu)化布置兩種情況;方案三為有限閥門(mén)布置時(shí)隨機(jī)確定閥門(mén)的位置[圖3(c)];方案四為有限閥門(mén)布置時(shí)借助SVG優(yōu)化后的閥門(mén)位置[圖3(d)]。

圖3 4種閥門(mén)布置方案

對(duì)于管道故障為對(duì)象的供水系統(tǒng)整體韌性分析,需要確定各種故障方案,如單根管道故障、多根管道同時(shí)故障和所有管道同時(shí)故障。對(duì)于單根管道故障,所需要分析的故障方案數(shù)量為管道數(shù)量,此時(shí)故障強(qiáng)度低,管網(wǎng)韌性能力較強(qiáng),而所有管道同時(shí)發(fā)生故障則對(duì)應(yīng)唯一故障方案,此時(shí)故障強(qiáng)度最大,系統(tǒng)完全喪失韌性。對(duì)于多根管道同時(shí)故障,隨著同時(shí)發(fā)生故障的管道數(shù)量增多,故障強(qiáng)度增大,為了進(jìn)行韌性分析,需要確定各種可能的故障方案組合,目前普遍采用的是隨機(jī)采樣確定故障方案,該故障采樣方案可能會(huì)丟失一些重要的故障方案而影響韌性全面評(píng)價(jià),此時(shí)可進(jìn)行目標(biāo)采樣作為隨機(jī)采樣方案的補(bǔ)充[13]。本研究采用隔離區(qū)域?yàn)閱卧M(jìn)行管道故障分析,旨在模擬分析供水管網(wǎng)從破壞到恢復(fù)的全過(guò)程,不涉及供水系統(tǒng)整體韌性評(píng)價(jià),因此,對(duì)于故障方案進(jìn)行了簡(jiǎn)化,隨機(jī)設(shè)置14根管道并假定同時(shí)發(fā)生故障,需要進(jìn)行隔離、維修,直至恢復(fù),同時(shí)假設(shè)在9:00發(fā)生故障,12:00同時(shí)關(guān)閉閥門(mén),14:00完成修復(fù)并同時(shí)開(kāi)啟閥門(mén),總模擬時(shí)長(zhǎng)為42 h。

經(jīng)過(guò)水力模擬計(jì)算,最終得出4種不同閥門(mén)布設(shè)情況下系統(tǒng)韌性曲線,如圖4所示。顯然,隨著閥門(mén)數(shù)量的減少,故障期間系統(tǒng)供水量滿足率越低,韌性損失越多,系統(tǒng)韌性越小。具體來(lái)說(shuō),以方案一為基準(zhǔn),方案二閥門(mén)數(shù)量減少50%,韌性損失增加0.24%;方案三閥門(mén)減少81.7%,韌性損失增加0.89%,如表1所示。

表1 4種隔離閥布設(shè)方案對(duì)比

圖4 4種閥門(mén)方案下供水管網(wǎng)韌性

方案三與方案四的閥門(mén)區(qū)域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。方案三隔離區(qū)域有24個(gè),方案四的隔離區(qū)域有26個(gè)。方案三有45.8%的隔離區(qū)域?yàn)槟┒藚^(qū)域,上游區(qū)域隔離時(shí)會(huì)使其意外隔離,例如圖5(a)中區(qū)域4、13和14,其上游區(qū)域?yàn)?2,當(dāng)區(qū)域12內(nèi)管道故障進(jìn)行隔離時(shí),會(huì)使得下游的4、13和14與水源斷開(kāi)而意外停水。相比方案三,優(yōu)化后的方案四末端區(qū)域占比下降到26.9%,大大降低了上游故障隔離導(dǎo)致下游意外停水的情況。以方案三與方案四為例對(duì)比分析了相同閥門(mén)密度下不同閥門(mén)布置方案的系統(tǒng)韌性變化。同樣可以看到,通過(guò)優(yōu)化閥門(mén)位置后,故障管道時(shí)所需關(guān)閉的閥門(mén)數(shù)量有所減少,同時(shí)系統(tǒng)在故障時(shí)韌性有顯著提升,相比于方案三,方案四韌性提升約12%。由此可見(jiàn),當(dāng)考慮管網(wǎng)實(shí)際情況,閥門(mén)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理想情況時(shí),合理的閥門(mén)優(yōu)化可在不顯著降低韌性的基礎(chǔ)上大大降低閥門(mén)數(shù)量,節(jié)約閥門(mén)安裝成本。

圖5 42個(gè)閥門(mén)情況下的閥門(mén)區(qū)域

另外,由圖4可知,不管哪種閥門(mén)方案,故障完全修復(fù)后,系統(tǒng)在21～28 h內(nèi)仍出現(xiàn)供水不滿足的情況。其主要原因是故障修復(fù)后,水塔3大量進(jìn)水,水廠2出水管壓力驟降,導(dǎo)致下游區(qū)域出現(xiàn)低壓供水。通過(guò)減小水塔進(jìn)水管道直徑降低水塔補(bǔ)水量或增大水廠出水管道直徑,可以消除這種低壓波動(dòng)現(xiàn)象。由此可見(jiàn),不同隔離區(qū)間存在水力相關(guān)性,某一區(qū)域故障或工況變化會(huì)影響系統(tǒng)其他區(qū)域。

3.2 區(qū)域韌性分析

以方案四的管網(wǎng)閥門(mén)分布為對(duì)象,當(dāng)每個(gè)隔離區(qū)域發(fā)生管道爆管后,關(guān)閉周邊閥門(mén)形成隔離區(qū)域進(jìn)行維修,分析隔離直到修復(fù)完成恢復(fù)正常供水的韌性變化。除爆管外,爆管后的應(yīng)急響應(yīng)也是影響系統(tǒng)韌性的主要因素之一,主要包括爆管識(shí)別、爆管定位、區(qū)域隔離以及維修工作。上述工作受到爆管強(qiáng)度、爆管位置、爆管識(shí)別和定位技術(shù)、應(yīng)急維修保障能力等的影響,所需時(shí)間需要根據(jù)實(shí)際情況而定。2018年WDSA-CCWI國(guó)際會(huì)議舉辦的災(zāi)后響應(yīng)和恢復(fù)的競(jìng)賽中給出了閥門(mén)關(guān)閉、管道修復(fù)和更換時(shí)間[19]:關(guān)閉一個(gè)閥門(mén)的時(shí)間為15 min;管道修復(fù)和更換時(shí)間主要與管徑有關(guān),DN100～DN1000的管道修復(fù)和更換時(shí)間分別為3～12 h和4～22 h。本文區(qū)域韌性分析中假定只有一根管道發(fā)生爆管并進(jìn)行隔離維修,爆管識(shí)別、定位和關(guān)閉閥門(mén)的時(shí)間為3 h,管道修復(fù)時(shí)間為12 h。對(duì)于本文案例管網(wǎng),假設(shè)爆管發(fā)生在9:00,工作人員在管道破壞發(fā)生后立刻到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),在12:00關(guān)閉隔離進(jìn)行維修,且假定維修資源充足,在24:00完成維修工作,恢復(fù)通水?？偰M時(shí)長(zhǎng)為48 h。

將破壞管段所在區(qū)域隔離后,位于隔離區(qū)域內(nèi)的用戶,便無(wú)法得到供水服務(wù)。此時(shí)管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生了改變,處于隔離區(qū)域上下游的用戶,也會(huì)受到影響,導(dǎo)致部分低壓供水。依次對(duì)每個(gè)閥門(mén)區(qū)域進(jìn)行爆管韌性分析,不同區(qū)域隔離的韌性降低程度如圖6所示,包括隔離停水區(qū)域韌性損失、低壓供水區(qū)域的韌性損失以及整體韌性損失。

圖6 區(qū)域韌性分析

根據(jù)韌性損失的影響,韌性損失在[0.04,0.20]為三級(jí)隔離區(qū)域,(0.2,0.5]為二級(jí)隔離區(qū)域,(0.5,1.0]為一級(jí)隔離區(qū)域,該3個(gè)等級(jí)共包括10個(gè)隔離區(qū)域,約占隔離區(qū)域總數(shù)量的40%,如圖7(a)、圖7(b)所示。左側(cè)水廠的工作時(shí)間僅在01:00～14:00,且供水量小,上方水廠為主力水廠,因此,管網(wǎng)的重要區(qū)域主要集中在上方水廠到下游區(qū)域22的主線上。

圖7 供水管網(wǎng)區(qū)域韌性等級(jí)

對(duì)韌性影響最大的3個(gè)區(qū)域(7、13、19)進(jìn)一步分析其韌性變化,每個(gè)區(qū)域韌性損失如表2所示,韌性變化如圖8所示。區(qū)域韌性具體分析如下。

表2 3個(gè)閥門(mén)區(qū)域隔離時(shí)韌性損失

圖8 重要區(qū)域隔離情況下供水管網(wǎng)韌性

(1)區(qū)域13對(duì)管網(wǎng)韌性的綜合影響最大,圖8中在該區(qū)域發(fā)生破壞但未被隔離前,管網(wǎng)性能有很大程度的下降,并且該區(qū)域從隔離到恢復(fù)后,系統(tǒng)也仍存在大范圍供水不足情況。這意味著當(dāng)該區(qū)域遭到破壞后,對(duì)自身和其他區(qū)域都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。其原因是該區(qū)域在兩個(gè)水源主要供水路徑上,且區(qū)域內(nèi)用水量較大,該區(qū)域故障會(huì)導(dǎo)致本區(qū)域停水,停水韌性損失為0.341,其下游區(qū)域也會(huì)受到嚴(yán)重的低壓影響而缺水,低壓導(dǎo)致韌性損失為0.511。因此,在日常運(yùn)維中需要對(duì)區(qū)域13著重管理,達(dá)到增強(qiáng)管網(wǎng)系統(tǒng)的韌性的目的。

(2)區(qū)域位置和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響管網(wǎng)其他區(qū)域的兩個(gè)重要因素。如區(qū)域7,從破壞到隔離恢復(fù)持續(xù)時(shí)間極短,但后續(xù)影響持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),表明雖然自身流量很小,但位置接近水源,處于主要供水路徑上,因此對(duì)其他區(qū)域影響顯著,使得其他區(qū)域韌性損失達(dá)0.237;區(qū)域15、16和17同樣自身流量很小,但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,仍然對(duì)其他管網(wǎng)產(chǎn)生很大影響?？蓪?duì)該區(qū)域采取早隔離、早維修的方式,有利于降低對(duì)系統(tǒng)韌性的影響。

(3)流量大的區(qū)域不一定對(duì)其他區(qū)域產(chǎn)生影響,例如區(qū)域19,供水不足現(xiàn)象只發(fā)生在破壞到隔離期間,隔離后管網(wǎng)性能立即得到恢復(fù)。原因是該區(qū)域存在大用戶,但處于供水末端,對(duì)其他區(qū)域幾乎不造成影響,只有本區(qū)域停水導(dǎo)致韌性損失,如表2所示?？煽紤]建設(shè)高位水池、增加連通管道等方式提高該區(qū)域韌性。

4 結(jié)論

(1)提出閥門(mén)建模方法,采用圖論算法生成SVG,相比于閥門(mén)節(jié)點(diǎn)連接圖,SVG以區(qū)域?yàn)閱卧?更方便查看、比較及分析閥門(mén)隔離區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)韌性的影響。采用圖論算法確定SVG,可以獲得每個(gè)區(qū)域的閥門(mén)集合。

(2)提出了實(shí)際閥門(mén)布置下的供水管網(wǎng)管道失效韌性評(píng)價(jià)框架,涵蓋了供水管網(wǎng)從破壞前到復(fù)原的4個(gè)韌性階段,提出了基于水力性能的韌性評(píng)價(jià)指標(biāo),可對(duì)供水管網(wǎng)事故下韌性進(jìn)行分析。

(3)閥門(mén)密度影響供水管網(wǎng)韌性,在不顯著降低供水管網(wǎng)韌性的同時(shí),通過(guò)優(yōu)化閥門(mén)可減小閥門(mén)密度和安裝成本,提高閥門(mén)區(qū)域連通性。

(4)基于管網(wǎng)韌性評(píng)價(jià),對(duì)隔離區(qū)域進(jìn)行了重要性評(píng)估。結(jié)論表明,對(duì)管網(wǎng)韌性造成顯著影響的除了水量大、處于主要供水路徑上的區(qū)域外,管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是影響韌性的重要因素之一。

(5)在未來(lái)研究中,應(yīng)考慮將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、水質(zhì)、經(jīng)濟(jì)成本、恢復(fù)時(shí)間、水安全等作為韌性指標(biāo),對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行全方面韌性評(píng)估。同時(shí),應(yīng)考慮采用智能優(yōu)化算法進(jìn)一步優(yōu)化閥門(mén)布置。