基于LS-SVM的供水管网安全性评价方法研究

为评价城市供水管网的安全性,保障其正常运行,笔者基于多元分类最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法,在对城市供水管网安全运行影响因素总结与分析的基础上,构建供水管网安全性评价的指标因素集与评价模型,通过对有限的经验数据的学习,建立供水管网安全性与其影响因素之间的非线性关系。运用该模型进行实例仿真模拟,通过与实际安全等级及BP神经网络模型预测安全等级之间的对比表明:基于LS-SVM的供水管网安全性评价方法具有较高的精度,正确分类率可以达到83.33%。     

城市燃气管网脆弱性评价及其应用

为研究城市燃气管网系统的本质安全性,提出了适用于城市燃气管网系统的脆弱性概念及脆弱性研究思路。根据城市燃气管网自身的行业特点与实地调研结果,从物理、结构和社会功能3个角度出发,建立了城市燃气管网脆弱性指标体系及等级标准。然后通过MATLAB R2010a的BP神经网络方法分别训练"敏感性程度"和"自身应对能力"网络模型,并构建脆弱性的函数模型。最后将城市燃气管网脆弱性等级划分为5个,用于评价城市燃气管网的脆弱性程度。训练得到的网络模型的均方差均小于0.05,结果表明,训练得到的网络模型效果良好,具有较强的泛化能力,且能够方便地用于评价未知样本,得到研究区域的燃气管网脆弱性等级值为0.91,研究区域的燃气管网脆弱性被评定为"不脆弱"。     

地震灾害下市政管网消防供水能力可靠度评估

提出了一种地震后管网的消防供水能力可靠度评估方法,考虑地震后管网破损的随机性与火灾发生位置的随机性,采用蒙特卡罗模拟生成管网震损场景,基于管网低压状态对不同位置火灾进行了消防供水能力评估。在管网不同位置依次生成火灾场景,对每个场景进行消防供水能力评估,同时基于我国消防用水量,构建了消防供水能力可靠度评价指标。将所提出方法应用于云南省某旅游古镇并与传统GIRAFFE方法进行比较,结果表明：传统方法高估了管网整体消防供水能力,尤其在震级较小时,会显著高估枝状管网区域的消防供水能力。     

分类分级视角下供水管网地震韧性评估研究

为解决供水管网安全精细化管理问题，提升城市供水管网地震韧性水平，在综合分析影响供水管网安全的主要因素的基础上，引入分类分级理念，结合动态分级法(Dynamic Classification Method, DT)和集对分析-可变模糊模型(Set Pair Analysis-Variable Fuzzy Recognition Model, SPA-VFRM),建立供水管网地震韧性评估分类分级模型，动态优化供水管网地震韧性分类，量化评定管道安全韧性分级，并应用于某县城供水管网安全韧性综合评估。结果表明，提出的新模型可以有效实现供水管网地震韧性的分类与分级，提高供水管道风险识别的精确性，能够为制订科学的供水管网维护和改造策略提供理论支持。     

城市饮用水安全及对策研究——以青岛市崂山区为例

以青岛市崂山区为例,重点分析和研究城市水源污染、水厂工艺、管网二次污染及城市供水管网不完善等几个因素对城市供水安全的影响;针对供水安全问题提出了保障城市饮用水水质安全的对策和技术措施;同时建立了预警信息系统和应急预案,为解决不同城市不同区域饮用水安全问题和完善城市供水系统提供了科学依据,对提高城市的供水安全度,保证社会稳定和谐发展起到了积极的作用。     

燃气管网定量风险分析方法综述

以城市燃气管网的风险为研究对象,分析并提出一种可用于城市燃气管网定量风险分析的新思路,包含了不同事故后果及其物理模型的分析即事故可能性分析、后果分析和风险评价,分为失效事故假定、泄漏率计算、物理效应计算、致死率计算、风险值计算、风险评价等环节;整理、研究城市燃气管网定量风险分析所涉及的多种物理模型,并通过比较不同模型的特点,分析各个模型的不足之处;最后针对国内外研究现状及燃气管网风险的特点,指出研究发展方向:研究风险在燃气管网内的传播,提出燃气管网相继失效的风险分析方法。所提出的分析思路、计算方法可与工程应用相结合。     

城市供水管网漏损动态预测的Bootstrap-Lee-Carter模型*

为对某城市供水片区的不同管径和管材的管道漏点率进行动态预测,考虑城市供水管网漏损时变特征,采用Bootstrap方法估计Lee-Carter参数模型。针对供水管网漏点率进行经典Lee-Carter模型预测,并通过残差等高线图及其同方差性质检验,比较分析最小二乘法和加权最小二乘法估计Lee-Carter模型参数的拟合效果;考虑供水管网漏损时变引起的模型参数不确定性扰动,利用残差Bootstrap方法抽样模拟Lee-Carter模型参数置信区间和模型改进后的供水管网漏损预测结果。结果表明:Bootstrap-Lee-Carter模型相比经典Lee-Carter模型具有更高的预测精度。     

基于GIS城市管网生命线的防灾减灾方法研究

为了有效制定城市管网生命线系统的非工程性防灾减灾措施,利用GIS的空间分析功能评估管网生命线的脆弱性和风险性.通过顶层设计结合工程性防护措施与非工程性保护措施可以降低防灾减灾的盲目性,进而形成统一规划的动态防护保障框架.根据Johansson构建整个管网生命线网络的准则,考虑到不同节点的差异,以管线流的供给与需求确定节点介数来判断节点的权重,得到管件接口处节点的脆弱性指标.在灾险理论的基础上,利用定性与定量相结合的方法,建立了管网生命线系统的风险性评价指标.最后,在获得单元区域内管网风险指数后,利用ARCGIS导入属性图层展现不同区域的风险状况,得到城市不同等级管网生命线的危险区域图.结果表明,城市管网生命线需建立一个整体的联防管理非工程性防灾减灾体系,进行专业化与精细化管理,并在单元区域控制下降低灾险发生的频率.     

无消防水池的变电站火灾工况数值模拟研究

当前,建于市区的变电站为了节约用地,其消防系统通常不建设消防水池,消防用水直接从市政管网取水,该消防模式下的取水安全及管网响应情况值得关注.论文以某城市中心城区为例,采用EPANET 2.0构建了供水管网模型,针对供水高峰、流量转输和事故爆管3种不利供水条件,开展了无消防水池变电站的消防系统5种不同火灾工况的水力计算与...     

城市埋地天然气管道系统的脆弱性评价模型及其实例应用

脆弱性评价是系统风险评估的新方法,具有理论成熟、指标全面,结果贴合等优点。在对天然气管道风险研究基础上,建立起适合城市天然气管道系统的脆弱性评估指标体系。结合城市天然气管道脆弱性指标的取值特点,选择模糊综合评判方法,建立城市天然气管道系统的脆弱性评估数学模型,实现系统脆弱度计算和脆弱等级确定。并对北京市某段次高压天然气管道的指标进行调研取值,带入模型进行该管道的脆弱性评价,实现模型的实例应用和效果检验。     

新民市柳河水源地水环境健康风险评价

为了评价新民柳河水源地的供水安全,简要介绍水环境健康风险评价基本方法的基础上,建立了水环境健康风险评价模式.研究结果表明:①柳河水源地地面水基因毒物质为优先控制污染物;而地下水应着力控制躯体毒物质.②对于基因毒物质,监测断面优先控制污染物为As和Cr;而对于躯体毒物质,所有监测断面的优先控制污染物均为氨.③在所有监测断面中,柳河上断面等6处有毒污染物所致健康危害的个人年总风险数量级为10-5-10-4.在日后的管理过程中,应对这6处加大治理力度.④目前环境健康风险评价还没有包括在常规环境评价工作中,建议在今后的评价工作中应该逐步开展这方面的工作,以提高供水安全.     

欧盟城市饮用水供应链风险管理与评价及其借鉴

结合欧盟2006年起开展的TECHNEAU(Technology Enabled Universal Access to Safe Water)项目,介绍了欧盟城市"从水源到用户的饮用水供应链"风险管理机制,以及"风险识别、评估、减缓和控制"综合风险评价框架;并从水源地、水处理系统、配水系统、历史风险事件、风险评价方法、评价结果6方面比较了捷克、德国、荷兰、挪威、瑞典5个国家典型城市风险评价实践,着重分析了瑞典哥特堡市风险评价中采用的综合概率故障树法和客户损失时间指数方法及其应用价值。总结了欧盟饮用水供应链的风险管理在全过程管理策略、"关口前移"管理方针、多样性的风险评价方法与技术、参与主体多元化、评价结果公开透明5个方面的成功做法和经验,可供国内参考。     

地震灾害下城市供水网络韧性评估及优化研究

为提升城市供水网络应对地震灾害的能力,基于性能响应函数(PRF)方法,引入基础设施网络均衡理论,设计综合考虑城市供水网络物理状态和输送能力的性能时程响应函数,构建贯穿结构和功能双维度的地震灾害下城市供水网络韧性评估方法;从灾害概率、灾害后果、恢复速度、恢复程度等4个关键因素出发,提出城市供水网络网状扩张、管道延性改造、增加恢复资源和提升恢复储备等韧性优化策略;以我国华东某市供水网络为例,定量评估不同优化策略下的韧性提升效果,提出不同决策场景下恢复资源r和恢复储备b的优化配置方法。结果表明:管网延性改造是提升供水网络韧性的有效措施,网状扩张能提升供水网络性能,但对韧性提升无明显作用,网状扩张后要注意增加网络恢复资源和恢复储备。     

基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法研究

当前我国电力系统安全性评估主要是针对电力系统本身建模和故障分析计算,而对电网基础设施的脆弱性评估目前还没有公认的定义和统一标准。针对电网基础设施,在研究不同领域脆弱性概念的基础上,给出了电网基础设施脆弱性的定义,并在分析比较电网领域及城市基础设施领域脆弱性评估方法的基础上,提出了基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法及思路,以某500kV变电站为例,进行脆弱性评估方法的实例验证,通过模型分析计算得出脆弱性指数,并依据标准判定其脆弱性等级为较轻。该方法的研究可为电网基础设施脆弱性评估提供重要的理论基础,可有效指导电网基础设施脆弱性评估工作的开展。     

重要基础设施脆弱性评价模型及其应用

将重要基础设施脆弱性定义为威胁情景、保护作用和重要性的函数,并提出一种可定量化的重要基础设施脆弱性评价模型。模型结合系统理论知识分解系统,选取威慑、延迟、检测、响应4个评价因子评估系统各环节。模型由相关领域专家确定系统各环节权重以及为评价因子赋值,应用线性加权聚集模拟技术,综合评价因子信息;依据系统状况,建立系统各环节价值函数,运行模型得到脆弱性概率密度函数,以数学期望值表示系统脆弱性总值。并将模型应用于天津市部分供水系统,不仅得到系统各环节的实际评价值,而且可得整个供水系统脆弱性评价值,为更好地改进天津市供水系统各环节的安全运行提供了科学依据。     

城市公共安全风险评估与控制对策研究:以武汉市为例

为明确城市公共安全关键影响因素,解决以往研究中存在的研究区域小、影响因素单一、评估方法主观性强、对策措施缺乏针对性等问题,基于风险评估基础理论和因子分析法,构建城市公共安全风险评估指标体系和风险评估模型,并以武汉市为例进行公共安全风险评估,提出相应的风险控制对策。结果表明:构建的“灾害严重性-风险应对能力”风险评估指标体系对因子分析法具有较好的适用性,风险评估模型能够有效判别城市公共安全的关键影响因素;影响武汉市公共安全的4大关键影响因子为城市发展水平和基础设施、事故灾害、环境影响和地质灾害及其防治;2010—2017年间武汉市公共安全水平总体呈上升趋势,风险应对能力的提升对武汉市公共安全水平提升贡献较大。     

基于多因素信息融合的城市供水安全评价系统

为了确定城市供水安全状态,提出1种基于多因素信息融合思想的城市供水安全评价方法。以城市供水安全指标体系为基础,建立供水安全指标与基本概率指派函数焦元的对应关系;采用组合权重确定各评价指标的权重值作为对指标证据的支持程度,通过加权合成方法得到各因素定量、定性信息的基本概率指派函数值,利用证据理论的Dempster组合规则进行因素融合。研究结果表明:以郑州市供水安全指标体系为例,在进行多指标信息融合时与解决证据冲突的融合方法计算结果相同,郑州市2006——2008年城市供水处于不安全状态,2008年以后安全等级逐步升高且趋于稳定状态,可以预测出在未来一段时间郑州市的供水处于安全状态。     

基于城市用地单元的自然灾害风险评估概念模型

为使城市土地利用规划与灾害风险管理更好地结合,从城市规划的基础单元———城市用地系统出发,提出基于城市用地单元的区域综合自然灾害风险评估的概念模型。基于城市用地单元的灾害风险评估,包括城市土地利用单元上潜在致灾因子及承灾体自然脆弱性相结合的灾损风险评估,以及人口、经济、社会因素等所引起的社会脆弱性评估2个方面。通过耦合矩阵,得到5个等级的灾害风险。其中,灾损风险与脆弱性均较高的城市用地单元或区域应得到高度关注。基于城市土地利用单元的灾害风险评估模型的应用关键,在于建立城市用地单元的数据库。提高基础数据的精度,有助于提高评估结果的精度。     

Dynamic probability assessment of urban natural gas pipeline accidents considering integrated external activities

Urban gas pipelines usually have high structural vulnerability due to long service time. The locations across urban areas with high population density make the gas pipelines easily exposed to external activities. Recently, urban pipelines may also have been the target of terrorist attacks. Nevertheless, the intentional damage, i.e. terrorist attack, was seldom considered in previous risk analysis of urban gas pipelines. This work presents a dynamic risk analysis of external activities to urban gas pipelines, which integrates unintentional and intentional damage to pipelines in a unified framework. A Bayesian network mapping from the Bow-tie model is used to represent the evolution process of pipeline accidents initiating from intentional and unintentional hazards. The probabilities of basic events and safety barriers are estimated by adopting the Fuzzy set theory and hierarchical Bayesian analysis (HBA). The developed model enables assessment of the dynamic probabilities of consequences and identifies the most credible contributing factors to the risk, given observed evidence. It also captures both data and model uncertainties. Eventually, an industrial case is presented to illustrate the applicability and effectiveness of the developed methodology. It is observed that the proposed methodology helps to more accurately conduct risk assessment and management of urban natural gas pipelines.