图12本文算法不同分析模型的迭代收敛过程

　　对图7所示的破坏管网，GIRAFFE负压处理模型的需进行两次水力求解，总迭代步数为24。在本文低压分析方法结果中，除周建华模型外，其余PDD模型所需的迭代步均小于GIRAFFE模型。采用Siew与Tanyimboh[17]的GGA低压分析方法的迭代收敛如图13。

　　图13GGA算法不同PDD模型的迭代收敛过程

　　对比图12和图13可知，与基于节点连续性方程式（6）的低压分析方法相比，GGA方法的前期下降较快，但在真实解附近的下降能力退化。在迭代初值和允许收敛误差相同的条件下，本文方法的收敛步数和线性搜索次数均少于GGA方法。因此，具有良好的全局收敛性。由于周建华模型并未有大量应用的实例，在选用其进行实际管网的分析时应注意水力计算收敛问题。

　　5结论

　　地震产生管线功能破坏状态包括渗漏和断开两类，供水管网处于低压带漏损供水状态。为简化断开管段建模，提出一种在断开管段上游端点附加扩散器的模型。采用压力决定节点流量（PDD）模型进行管网低压水力分析时，针对PDD函数和扩散器函数曲线不连续导致的NewtonRaphson法收敛能力下降问题，将线性搜索与回溯方法应用到管网节点流量非线性方程组的迭代求解中，确保了管网低压分析水力方程组的求解收敛。示例计算结果及模型比较表明：

　　1）附加扩散器模型与用空蓄水池模拟断开管段方法的结果相同，隔离断开管段方法的模拟结果则偏于不安全，对断开管段相邻节点及其下游节点的压力影响较大。

　　2）对于同一地震破坏供水管网，与本文低压分析方法相比，GIRAFFE水力分析方法计算得到的节点配水量偏大，漏水量偏小，也即过高估计了震后管网的服务能力。

　　3）当进行管网整体供水量分析时，PDD模型的选取对结果影响不大；当针对某个节点的压力和配水量进行分析分析时，选取计算用PDD模型时要考虑不同模型计算结果的差异。

　　4）当迭代初值、收敛规则相同时，本文基于节点连续性方程的低压分析方法的收敛步数和线性搜索次数均少于GGA方法。因此，本文方法具有建模简单，计算量小，全局收敛速度快的特点。

　　参考文献：

　　[1]

　　王绍伟，王永，钱正华，等.5.12地震灾区供水系统受损及恢复调研与分析[J].中国给水排水，2009，25（7）：16.

　　WangSW，WangY，QianZH，etal.Investigationandanalysisaboutdamageandrecoveryofwatersupplysystemin5.12earthquakeareas[J].ChinaWater&WasterWater，2009，25（7）：16.

　　[2]ORourkeTD，HamadaM.Casestudiesofliquefactionandlifelineperformanceduringpastearthquakes，Volume2：UnitedStatescasestudies[R].NCEER92002，NationalCenterforEarthquakeEngineeringResearch，Buffalo，NY，1992.

　　[3]ShinozukaM.TheHanshinAwajiearthquakeofJanuary17，1995：Performanceoflifelines[R].NCEER950015，NationalCenterforEarthquakeEngineeringResearch，Buffalo，NY，1995.

　　[4]AmericanLifelinesAlliance.Seismicguidelinesforwaterpipelines[S].2005.

　　[5]Giraffeuser’smanual[M].Version4.2.SchoolofCivil&EnvironmentalEngineering，CornellUniversity，2008.

　　[6]JavanbargMB.IntegratedGISbasedseismicperformanceassessmentofwatersupplysystems[D].Kobe：KobeUniversity，2008.

　　[7]RomeroN，ORourkeTD，NozickLK，etal.Seismichazardsandwatersupplyperformance[J].JournalofEarthquakeEngineering，2010，14（7）：10221043.

　　[8]WuZY，WangRH，WalskiTM，etal.Extendedglobalgradientalgorithmforpressuredependentwaterdistributionanalysis[J].JournalofWaterResourcesPlanningandManagement，2009，135（1）1322.

　　[9]LiuJ，YuG，SavicD.Deficientnetworksimulationconsideringpressuredependentdemand[C]//TheInternationalConferenceonPipelineandTrenchlessTechnology，Beijing，China，2011：886900.

　　[10]陈玲俐，李杰，叶志明.震后特殊供水状态下的供水管网水力分析[J].自然灾害学报，2004，13（3）：8994.

　　ChenLL，LiJ，YeZM.Hydraulicanalysisofpostearthquakewatersupplynetwork[J].JournalofNaturalDisasters，2004，13（3）：8994.

　　[11]HwangHHM，LinH，ShinozukaM.Seismicperformanceassessmentofwaterdeliverysystems[J].JournalofInfrastructureSystems，ASCE，1998，4（3）：118125.

　　[12]高惠瑛.基于GIS供水系统地震反应分析[D].哈尔滨：中国地震局工程力学研究所，2000.

　　[13]柳春光，何双华.城市供水管网地震时的水力分析研究[J].世界地震工程，2010，26（2），2529.

　　LiuCG，HeSH.Hydraulicanalysisofurbanwatersupplynetworkafterstrongearthquakes[J].WorldEarthquakeEngineering，2010，26（2），2529.

　　[14]TodiniE.Amorerealisticapproachtothe“extendedperiodsimulation”ofwaterdistributionnetworks[G]//MaksimovicC，ButlerD，MemonFA，etal.Advancesinwatersupplymanagement，Balkema，Lisse，TheNetherlands，2003：173184.

　　[15]GuptaR，BhavePR.Discussionof“Solutionofwaterdistributionsystemsunderpressuredeficientconditions”byWahKhimAngandPaulW.Jowitt[J].JournalofWaterResourcesPlanningandManagement，2007，133（6）：568569.

　　[16]SiewC，TanyimbohTT.Pressuredependentepanetextension[J].WaterResourcesManagement，2012，26（6）：14771498.

　　[17]GiustolisiO，KapelanZ，SavicD.Extendedperiodsimulationanalysisconsideringvalveshutdowns[J].JournalofWaterResourcesPlanningandManagement，2008，134：527537.

　　[18]刘鹤年.流体力学[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

　　[19]AmericanWaterWorksAssociation.Waterauditandleakdetection[M].AWWAManualM36，1999.

　　[20]TabeshM，AsadiyaniYektaAH，BurrowsR.Anintegratedmodeltoevaluatelossesinwaterdistributionsystems[J].WaterResourcesManagement，2009，23（3）：477492.

　　[21]RossmanLA.Epanet2.0usermanual[M].NationalRiskManagementResearchLaboratory，OfficeofResearchandDevelopment，U.S.EnvironmentalProtectionAgency，Cincinnati，OH，2000.

　　[22]周毅，陈永祥，李曦.压力决定的给水管网需水量计算方法[J].武汉大学学报：工学版，2011，44（1）：7982.

　　ZhouY，ChenYX，LiX.Pressuredrivenwaterdemandcalculationinwatersupplynetwork[J].EngineeringJournalofWuhanUniversity，2011，44（1）：7982.

　　[23]PressWH，TeukolskySA，VetterlingWT，etal.Numericalrecipes：theartofscientificcomputing[M].3rdedition.CambridgeUniversityPress，NewYork，2007.

 

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