城市生命线系统级联失效风险最小化研究——以供水管网为例

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1、＇丈達嫂？大爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉｇｓ士奪位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ“—？？ｒ城市生命线系统级联失效风险最小化研究一以供水管网为例土木工程管理学科专业作者姓名忌教师张明媛副教授指＿＿＿＿２０１５年６月Ｆ１助答银．ｙ￥硕士学位论文城市生命线系统级联失效风险最小化研究一以供水管网为例ＲｉｓｋＭｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＵｒｂａｎＬｉｆｅｌｉｎｅＳｙｓｔｅｍＣａｓｃａｄｉｎｇＦａｉｌｕｒｅＴａｋｉｎｔｈｅＷａ

2、ｔｅｒＳｕｌＮｅｔｗｏｒｋａｓａｎＥｘａｍｌｅｇｐｐｙｐ作者姓名：Ｍ－Ｍ学科、专业：土木工程管理学号：２１２０６０９８指导教师：张明媛完成日期：２０１５年５月大ｉ理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献

3、均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。，学位论文题目：離每棘Ｍ碑物崎务妨Ｑ圳作者签名：Ｔｘ日期：［年月曰料大连理工大学硕士学位论文摘要城市生命线系统是保障城市生活和生产正常进行的中枢系统的统称，通常包括城市交通、能源、通信、给排水等城市基础设施系统。供水系统是城市生命线系统的重要组成部分，是城市生活和国民经济的基础产业，是社会经济发展的重要保障。自然灾害的发生威胁着人类的生存条件，使得生命财产受到损失，灾害发生后，城市供水、供电、、、通信交通供气等系统部分或者全部丧失服务能力。由于各个系统之间并不是

4、独立工作的一，各个生命线系统之间的关联作用会使得，进步引发次生灾害，整个城市陷入崩馈，。这些年来，自然灾害发生造成的直接损失和间接损失越来越重大研究生命线系统的级联失效风险最小化越来越重要。生命线管网系统在自然灾害作用下的破坏模式多是由于管网某一处的破坏从而造成其他关联节点的破坏，由于级联失效作用的存在，在整个管网系统造成了连锁反应从而导致破坏的放大效果，导致系统中的大部分甚至是整个管网产生灾难性后果。研究生命线系统级联失效风险的最小化问题具有现实的应用价值和意义。为此本文进行了以下几点探讨：本文在综述国内外生命线工程研究历史及现状的基础上，提出供水管网级联失效

5、风险的概念，通过将信息滴指标的现实化利用供水管网内部的冗余度来评价供水管网的可靠性。流量熵模型可以融合进供水管网优化计算中以提高供水管网可靠性，降低供水网络发生级联失效的风险。为了使管网更加接近真实，釆用管网延时状况分析，利用ＥＰＡＮＥＴ进行供水管网的延时模拟分析一，求得每个时段每个管段的流量，并对每个时段的供水网络进行风险一分析，得出每个时段的供水管网级联失效的风险值。进步说明了基于流量分配的供水网络风险优化的可行性和必要性。建立供水网络级联失效的风险优化模型。将ＭＡＴＬＡＢ求解遗传算法的过程，应用，适应度函数的确定到求解上述模型上来。通过编码设计，遗

6、传算法参数的设定和遗传一算子的设计，实现模型的计算。并通过个管网案例分析，演示算法的计算过程。考虑二次破坏风险的情况下确定管网的关键节点。基于集对分析理论，对供水网络分析系统在发生一次破坏之后的发展态势用集对势分析网络某个节点的破坏对其他，利节点的影响程度，进而得出供水网络节点的重要度排序。为进行系统维护，找寻关键节点，降低整个系统发生级联失效的风险，提供了基础性的依据。关键词：生命线系统；级联失效；风险优化；关键节点－－Ｉ城市生命线系统级联失效风险最小化研究一以供水管网为例ＲｉｓｋＭｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＵｒｂａｎＬｉ

7、ｆｅｌｉｎｅＳｓｔｅｍＣａｓｃａｄｉｎｙｇＦａｉｌｕｒｅＴａｋｉｎｇｔｈｅＷａｔｅｒＳｕｌＮｅｔｗｏｒｋａｓａｎＥｘａｍｌｅｐｐｙｐＡｂｓｔｒａｃｔＵｒｂａｎＬｉｆｅｌｉｎｅＳｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｎｅｒｖｏｕｓｓｙｓｔｅｍｏｆｃｉｔｙｔｏｅｎｓｕｒｅａｎｏｒｍａｌｌｉｆｅａｎｄｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕｓｕａｌｌｉｎｃｌｕｄｉｎｕｒｂａｎｔｒａ