导读
执笔人:罗兴华
一、供水管网系统受震害影响特征分析
地震对供水管网系统造成破坏主要表现在:一是管网在地震波作用下的力学破坏,尤其表现在管网接头等应力集中处;二是管网位于活动断层上,震时由于断层错动引发地表破裂从而导致管网破坏;三是管网位于不良场地条件区域,如砂土液化场地、河岸边坡等,地震时容易发生地基失效从而导致管网破坏。
《汶川特大地震中城镇供水系统地震灾害与抗震救灾调查报告》中12个受灾城市的供水管网系统调查结果显示,各城市供水管网系统在地震作用下普遍遭受了不同程度的破坏,破坏位置主要发生在管网接头等应力集中处,对延性较差的刚性管网的破坏尤为明显。北川、汶川等城市的主干管网由于断层错动造成了管网的严重破坏,从而导致城市供水系统全面瘫痪。江油等地区由于地震时场地发生了大面积的砂土液化,造成该地区的管网破坏率明显高于其他城市的管网破坏率。
汶川特大地震城市供水管网震害调查统计表
二、供水管网系统地震安全韧性规划对策
针对供水管网系统自身系统性和地震时的工程性破坏特征,笔者提出供水管网系统地震安全韧性规划主要对策如下:系统制定城市供水管网系统在不同地震设防标准下的防御目标和功能,针对其开展灾害风险评估,根据评估结果从工程韧性和系统韧性两大方面提出供水管网系统地震安全韧性规划措施,最终形成多道防线的地震安全韧性体系。
供水系统地震安全韧性总体思路
首先,结合城市场地地质条件,根据供水管网系统布局方案,采用蒙特卡洛方法模拟不同地震设防标准下的管网震害与节点连通可靠性,找出系统薄弱环节。
采用蒙特卡洛方法模拟某城市供水管网在
不同地震设防标准下的节点连通可靠性
其次根据风险评估结果,一方面严密监视灾害风险做到应急备灾;另一方面,对灾害风险进行有效的前期控制,包括新生、存量以及剩余风险的控制,并从系统韧性和工程韧性相结合的思路提出措施与要求。
风险控制对策示意图
01
结合场地条件,根据城市供水管网系统设防目标和功能,构建不同层级的供水管网系统防灾骨架和管网分区控制系统,并针对各层次的供水保障需求,提出相关的基础设施保障要求,如交通、供电、通信等,从而应对不同地震设防标准下的不确定风险影响。
某市供水管网系统地震安全韧性规划示意图
02
根据系统韧性布局特点,采用不同工程设防措施增强管网系统的地震安全韧性能力。
(1)工程设防
新建Ⅰ级应急供水保障设施、管网以及应急储水设施,其抗震设防标准宜按提高一度设防,但不应低于重点设防类,且管网连接处、接头应采取柔性措施;已建水厂的主要生产建筑物的抗震设防标准应按不低于重点设防类要求进行抗震改造。
新建Ⅱ级应急供水保障设施和管网,其抗震设防标准应不低于重点设防类,管网连接处、接头应采取柔性措施;已建设施和管网应按照不低于重点设防类要求进行抗震改造。
新建Ⅲ级应急供水保障管网,其抗震设防标准应不低于标准设防类,管网连接处、接头应采取柔性措施;已建设施应对其管网连接处和接头处进行抗震柔性改造。
(2)工程措施
砂土液化场地的防灾工程措施与要求
供水系统避开活动断裂的最小距离(米)
对无法避免穿越活动断裂带的埋地管道,应采取下列措施:(1)管道应敷设在套筒内,周围填充砂料。(2)管道及套筒应采用钢管,并确保管道达到防腐要求。(3)距断裂带两侧300米外的管道上,应设置紧急关断阀门。
综上所述,韧性城市建设中地震灾害影响下的供水管网系统规划,应充分考虑场地抗震特点。在灾害风险评估的基础上,制定不同风险水准下系统的安全防御与功能保障目标,通过系统韧性与工程韧性相结合的规划策略,提升供水管网系统的地震安全韧性能力。
感谢中规院(北京)规划设计公司生态市政院总规划师任希岩对项目的指导,以及项目组成员邹亮、李帅杰、刘荆、羊娅萍。
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