生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效路徑及節(jié)點重要度分析.pdf

1、生命線系統(tǒng)是保障城市“生命”正常運轉的中樞系統(tǒng)，是維系現(xiàn)代城市功能與區(qū)域經(jīng)濟功能的基礎性工程設施，它是對城市供水、供電、通信、交通、供氣、輸油等關鍵工程系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
　　自然災害危害著人類生命財產(chǎn)和生存條件，城市在遭受災害后，供水、供電、通信、交通、供氣等關鍵生命線系統(tǒng)因遭到破壞而喪失服務能力，給人民生活帶來巨大的痛苦和災難，同時還可能進一步引發(fā)次生災害，使整個城市陷入癱瘓。近年來災害頻繁發(fā)生，使得研究災害環(huán)境下生命線系統(tǒng)的失效模

2、式日漸重要。災害作用下生命線系統(tǒng)的破壞模式多為由于網(wǎng)絡中某處遭受破壞（自然因素或人為原因）引起整個網(wǎng)絡失效的連鎖反應，嚴重時可導致整個系統(tǒng)癱瘓，造成崩潰的災難性后果。但目前國內外有關災害環(huán)境下生命線系統(tǒng)失效模式及如何提高其抗災可靠性方面的研究成果較少且存在一定問題。
　　為此，本文以生命線系統(tǒng)的級聯(lián)失效路徑和節(jié)點重要度兩個方面作為切入點，對災害環(huán)境下生命線系統(tǒng)的失效模式進行了深入探討。
　　首先，提出了災害環(huán)境下生命線系統(tǒng)節(jié)

3、點失效關聯(lián)度的概念并給出了確定方法。以供水管網(wǎng)為例，使用基于EPANET2.0二次開發(fā)的災害模擬程序對管網(wǎng)遭受的災害環(huán)境進行動態(tài)模擬，應用灰色關聯(lián)分析方法，計算并比較網(wǎng)絡中節(jié)點之間的失效關聯(lián)度，分析了資源供給特性和網(wǎng)絡拓撲特性兩方面對供水管網(wǎng)級聯(lián)失效過程的影響。在此基礎上，又對災害環(huán)境下生命線系統(tǒng)的級聯(lián)失效路徑進行了研究。定義了生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效路徑和關鍵失效路徑的概念，提出了確定級聯(lián)失效路徑和關鍵失效路徑的方法，通過實例分析對該方法的

4、正確性和實用性進行了驗證。利用該方法識別出生命線系統(tǒng)的關鍵失效路徑，從而可以在有成本等限制的條件下，僅僅通過從功能上提高關鍵失效路徑的安全冗余來提高整個生命線系統(tǒng)的抗災可靠性。
　　其次，提出了一種災害環(huán)境下生命線系統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點重要度的評價方法。以供水管網(wǎng)為例，綜合考慮節(jié)點的網(wǎng)絡拓撲結構和資源供給兩方面因素并考慮災害作用下生命線系統(tǒng)的級聯(lián)失效特性選取評價指標，建立了供水系統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點重要度評價指標體系，運用可變模糊聚類分析方法，對實例