地震災害下社區(qū)系統(tǒng)的恢復力評估框架

(西安工業(yè)大學建筑工程學院 陜西 西安 710021)

本文通過將基于代理的組件和系統(tǒng)恢復模型相結(jié)合，開發(fā)了一個集成CICS震后恢復模型的框架通過量化吸收階段的功能性損失和跟蹤整個恢復階段的功能性恢復軌跡，評估由社區(qū)和單個獨聯(lián)體組成的系統(tǒng)的地震恢復力的組成(自下而上，從組件到系統(tǒng))供需框架。

一、基于代理的地震恢復力建模框架

提出的基于代理的建模框架的目標是描述地震恢復過程中的這些措施及其相互作用，并量化集成CICS的地震恢復能力。

二、基于代理的CICS震后恢復模型

在這個模型中，集成的CICS由EPSS、TS和社區(qū)構(gòu)建的環(huán)境表示。EPSS-TS-社區(qū)系統(tǒng)的地震恢復力使用組合供需恢復力量化框架進行建模。EPSS-TS社區(qū)系統(tǒng)的電力供需狀況是通過震害吸收和恢復階段來模擬的。地震發(fā)生后，EPSS-TS-社區(qū)系統(tǒng)正在累積損傷。EPSS和TS組件(分別為變電站和橋梁)和社區(qū)建筑環(huán)境組件，假定輸電線路和橋梁之間的道路不會發(fā)生地震破壞使用地震應急專用的EPSS運行模型，按照組件功能損失的比例，評估EPSS供電的減少和社區(qū)用電量的減少。

三、CICS震后恢復的蒙特卡洛模擬

在蒙特卡洛仿真框架中，通過從指定的代理屬性值分布中隨機生成五個代理屬性的值來設置單個仿真實例。地震前后任何受損發(fā)電變電站n(不包括受損發(fā)電變電站)的功能分別表示為fo,n和fd,n，并根據(jù)發(fā)電功率進行測量。因此，損害嚴重程度

Sn=100×(1-fd,n/fo,n)(%)

(1)

這個變電站的功能損失是由它原來的功能水平標準化的。因此，Sn=100%表示變電站停止運行，Sn=0%表示變電站完全運行。

對于修復計劃中的任何損壞變電站n，修復人員到達時間tn和修復完成時間rn是迭代計算的：

(2)

式中，t0e=EPSS資源調(diào)動時間；SD0=維修中心與待維修的第一代子站之間的最短距離。

(3)

其中，頂點集B包含TS中的所有橋，σst=從節(jié)點s到節(jié)點t的最短路徑的總數(shù)；σst(b)=穿過橋B的那些路徑的數(shù)目。在模擬中計算t時的全部功能橋B(t)以測量TS的恢復。當EPSS-TS-社區(qū)系統(tǒng)恢復到震前功能。

四、結(jié)論

本文提出了一個評價現(xiàn)代CICS抗震能力的框架。該框架基于組合供需法評估系統(tǒng)彈性，以模擬社區(qū)構(gòu)建環(huán)境的恢復與CIS的恢復并行，并引入多項恢復績效目標，不僅解決某些民用基礎設施服務缺乏可恢復性的問題，而且解決更高層次的社區(qū)職能。這些模型可以更接近提出的社區(qū)復原目標，并作為評估提高社區(qū)抗震復原力的各種戰(zhàn)略的效益和成本的工具。