基于拓扑的多龄期埋地腐蚀供水管网抗震韧性评估

龙立; 杨华平; 郑山锁; 蔡永龙; 刘巍

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240619002

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基于拓扑的多龄期埋地腐蚀供水管网抗震韧性评估

论文 | 更新时间：2026-04-15

- 基于拓扑的多龄期埋地腐蚀供水管网抗震韧性评估
- Topology‑based Seismic Resilience Assessment of Buried Corroded Water Supply Networks with Multiple Service Ages
- 防灾减灾工程学报 2026年46卷第2期页码：390-399
- 作者机构：
  
  1.成都大学建筑与土木工程学院，四川成都 610106
  2.西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安 710055
  3.同圆设计集团股份有限公司，山东济南 250101
- 作者简介：
  
  龙立(1992—)，男，讲师，博士。主要从事城市生命线工程抗震研究。E-mail：longli@cdu.edu.cn
- 基金信息：
  
  成都大学引进人才科研启动经费项目(2081923062)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240619002
  中图分类号： TU990
- 收稿：2024-06-19，
  
  修回：2024-08-28，
  
  纸质出版：2026-04-28
- 稿件说明：
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龙立,杨华平,郑山锁等.基于拓扑的多龄期埋地腐蚀供水管网抗震韧性评估[J].防灾减灾工程学报,2026,46(02):390-399.

LONG Li,YANG Huaping,ZHENG Shansuo,et al.Topology‑based Seismic Resilience Assessment of Buried Corroded Water Supply Networks with Multiple Service Ages[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2026,46(02):390-399.
龙立,杨华平,郑山锁等.基于拓扑的多龄期埋地腐蚀供水管网抗震韧性评估[J].防灾减灾工程学报,2026,46(02):390-399. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240619002.

LONG Li,YANG Huaping,ZHENG Shansuo,et al.Topology‑based Seismic Resilience Assessment of Buried Corroded Water Supply Networks with Multiple Service Ages[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2026,46(02):390-399. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240619002.

摘要

为考虑土壤腐蚀环境与管线服役龄期对供水管网系统抗震韧性影响，提出了一种基于拓扑指标的多龄期埋地腐蚀管网抗震韧性评估方法。首先基于齐次马尔可夫过程建立酸性、碱性和近中性土壤环境中埋地钢管时变本构模型，进而基于增量动力时程分析方法建立不同土壤腐蚀环境、不同服役龄期下不同管径埋地管道的解析地震易损性模型。最后以连接密度表征供水管网抗震性能指标，采用性能影响函数法量化供水管网抗震韧性，基于随机模拟思想，取一支抢修队伍逐一修复和所有破坏管线同时修复2种工况下抗震韧性均值表征系统抗震韧性。分析结果表明，罕遇地震作用下，供水管网平均抗震性能较设防地震作用下降低31.85%，但整体抗震韧性均保持较高水平，分别为0.942 2、0.999 5。传统不考虑供水管网腐蚀环境与服役龄期的评估方法计算所得供水管网抗震性能与抗震韧性均偏于乐观。该研究成果可为准确提升城市供水管网系统抗震韧性提供理论参考。

Abstract

To consider the influence of soil corrosion environments and pipeline service ages on the seismic resilience of water supply networks (WSNs)

a topology-based seismic resilience assessment method for multi-age corroded buried WSNs was proposed. Firstly

a time-varying constitutive model of buried steel pipes in acidic

alkaline

and near-neutral soil environments was established based on a homogeneous Markov process. Then

analytical seismic vulnerability models of buried pipelines with different diameters under different soil corrosion environments and service ages were established based on incremental dynamic analysis. Finally

connection density was used to characterize the seismic performance indicator of the WSNs

and the performance response function (PRF) method was used to quantify the seismic resilience of the WSNs. Based on stochastic simulation

the system's seismic resilience was represented by the average seismic resilience under two scenarios: sequential repair by a single repair crew and simultaneous repair of all damaged pipelines. The analysis results showed that under rare earthquakes

the average seismic performance of the WSNs decreased by 31.85% compared with that under fortification earthquakes

but the overall seismic resilience remained at a high level

with values of 0.942 2 and 0.999 5

respectively. The seismic performance and seismic resilience of WSNs calculated by traditional assessment methods that did not consider corrosion environments and service ages were overly optimistic. The findings provide a theoretical reference for accurately improving the seismic resilience of urban WSNs.

关键词

Keywords

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