一种输气管道震害评价方法技术

本发明专利技术公开了一种输气管道震害评价方法：收集输气管道的基础数据，将输气管道划分为若干个评价单元并制定评价指标；确定各评价单元内各评价指标的取值；将所有定性指标的取值定量化；并将各评价指标归纳至不同的风险因素内；分别确定各评价单元内定量指标、定性指标的权重；建立准则层，得到各风险因素的单指标未确知测度矩阵；建立目标层，得到多指标综合测度评价向量；识别各评价单元的风险等级。本发明专利技术用以解决现有技术中对输气管道震害风险评价的评价方式不全面、主观性过强的问题，实现提高对输气管道震害风险评价的准确性，提供更为科学有效的评价方法的目的。

A seismic damage evaluation method for gas transmission pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种输气管道震害评价方法
本专利技术涉及输气管道震害评价领域，具体涉及一种输气管道震害评价方法。
技术介绍
历年来，燃气供应系统因地震破坏而造成安全功能丧失的事例比比皆是：如某年美国某地地震，致使燃气系统发生了高达15×104处漏气，导致数起火灾；某年日本某地区发生大地震，地震造成煤气管道破裂致使煤气泄漏，共有459处起火，燃烧面积达数万平方米，造成大量的人员伤亡。我国西部某地某年发生的特大地震，某市燃气管道破坏非常严重，地下管道破裂10余处，需重建的地下管道达50千米，全市燃气输配系统遭受经济损失约6700万元。因此，因地震导致的输气管道安全事故会给人民的生命财产安全带来严重损害。在这种情况下，对输气管道的震害风险进行科学、准确的评估，为燃气企业决策层和管理人员提供科学的评价方法是十分必要的。现有技术中，风险评价在输气管道地震灾害领域的应用还属于较新的领域，多数评价方法都属于定性分析，其预期目的难以很好实现。当然现有技术中也出现了少数定量评价的方法，但是这类方法极少探讨输气管道风险中的未确知性问题，且其评价因素不全面、对各评价指标的权重获取方式更是主观性极强，严重影响了评价结果的准确性和客观性。
技术实现思路
本专利技术提供一种输气管道震害评价方法，以解决现有技术中对输气管道震害风险评价的评价方式不全面、主观性过强的问题，实现提高对输气管道震害风险评价的准确性，提供更为科学有效的评价方法的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：一种输气管道震害评价方法，包括：步骤S1、收集输气管道的基础数据，基于所述基础数据将输气管道划分为若干个评价单元，并制定评价指标；步骤S2、确定各评价单元内各评价指标的取值，将所述评价指标分为定量指标、定性指标；将所有定性指标的取值定量化；并将各评价指标归纳至不同的风险因素内；步骤S3、分别确定各评价单元内定量指标、定性指标的权重；步骤S4、建立准则层，得到各风险因素的单指标未确知测度矩阵；步骤S5、基于步骤S3得到的权重、以及步骤S4得到的各风险因素的单指标未确知测度矩阵，建立目标层，得到多指标综合测度评价向量；步骤S6、识别各评价单元的风险等级。针对现有技术中对输气管道震害风险评价的评价方式不全面，本专利技术首先提出一种输气管道震害评价方法，本方法首先收集待评价的输气管道的基础数据，通过基础数据将该管道划分为若干评价单元，其具体划分方法可根据管道本身特性以及管道沿线特征进行分类，本领域技术人员根据具体运用场景进行适应性划分即可；并制定用于评价输气管道震害风险的评价指标。之后对每个评价单元内，对应的评价指标进行取值。评价指标分为能够定量评价的定量指标和只能够定性评价的定性指标；对于定量指标而言，能够直接进行取值；但是对于输气管道震害风险评价中的定性指标而言，现有技术中大都选择对其进行忽略，导致评价指标相对片面。而本方法将前述定性指标的取值进行定量化处理，将定性指标作为评价指标中不可获取的重要内容参与后续评价内容，从源头上保证了评价指标的完整性和全面性。本方法设置若干风险因素，每个风险因素包括若干评价指标，将前述评价指标分别归纳至不同的风险因素内即可；当然，每种风险因素内既可以包含定量指标，也可以包含定性指标。之后针对每个评价单元，独立确定其中各定量指标、定性指标的权重。最后引入未确知测度理论，建立准则层得到各风险因素的单指标未确知测度矩阵；再基于得到的各评价指标的权重、以及各风险因素的单指标未确知测度矩阵，建立目标层，得到多指标综合测度评价向量；最后识别各评价单元的风险等级。本申请中引入的未确知测度理论的原理如下：在对目标层进行评价时，准则层所有评价因素就是组成因素空间的的集合，记作Z。设z1，z2，...zn是位于该空间集合内的n个因素，则因素空间Z表达为：Z={z1，z2，...zn}（1-1）若任意评价因素zi(i=1,2,...,n)包含m个指标f1，f2，...fm，则评价因素zi的指标空间F是由f1，f2，...fm这m个指标构成的集合，即F={f1，f2，...fm}。若用zij表示第i个因素zi关于第j个指标fj(j=1,2,...,m)的测量结果，那么zi表达为：Zi={zi1，zi2，...zim}（1-2）若任意zij有p个评价等级C1，C2，...Cp，则评价空间C表达为：C={C1，C2，...，Cp}（1-3）其中，评价空间C满足以下两个条件：（1-4）（1-5）公式（1-4）表示所有评价等级共同构成评价空间。公式（1-5）表示任意两个评价等级之间相互独立。对于评价空间C中的第k个评价等级Ck，若存在Ck＞Ck+1(k=1,2...,p-1)（或Ck＜Ck+1），即满足C1＞C2＞…＞Cp（或C1＜C2＜…＜Cp），则称{C1,C2,...,Cp}是评价空间C的有序分割类。将取值zij属于评价等级Ck的程度，记作μijk=μ(μij∈Ck)，且μ需满足如下条件：（1-6）（1-7）（1-8）其中，i=1,2,...,n，j=1,2,...,m，k=1,2,...,p，称公式（1-6）表示用区间[0,1]上的某个数来描述μij属于评价等级Ck的程度，称公式（1-7）为“归一性”，称公式（1-8）为“可加性”。将同时满足公式（1-6）、（1-7）和（1-8）的μ称为未确知测度，简称测度。进一步的，所述基础数据包括管径、壁厚、管材、服役年限、人口密度、抗震设防烈度和站场分布。基础数据包括上述参数，但并不表示仅限于上述参数。通过上述基础数据的选择，能够高效的对输气管道进行分类，进而准确划分出评价单元。进一步的，所述评价指标包括：震级-频率系数、沿线地震动峰值加速度、断层、地震地质灾害、外径、壁厚、运行压力、埋深、管材、服役年限、管道节点、抗震设防烈度、泄漏程度、建筑密度、人口密度、H2S浓度、碳排放和自然保护区；所述风险因素包括：地震危险性风险因素，包括如下评价指标：震级-频率系数、沿线地震动峰值加速度、断层、地震地质灾害；管道易损性风险因素，包括如下评价指标：外径、壁厚、运行压力、埋深、管材、服役年限、管道节点、抗震设防烈度；灾害损失风险因素，包括如下评价指标：泄漏程度、建筑密度、人口密度、H2S浓度、碳排放、自然保护区。本方案中对评价指标的设置具有全面化、系统化的优点，克服了现有技术中评价指标片面、考虑因素不足的缺陷，提高了最终评价结果的准确性。其中将每个评价指标分别对应归纳至地震危险性风险因素、管道易损性风险因素、灾害损失风险因素三者之一内，将风险因素分为三个大的方向进行考虑，有利于降低计算量，提高建模效率。此外，本方案中将灾害损失风险因素纳入评价，即将失效后果作为输气管道震害风险评估的主要因素之一，还克服了传统评价方式忽略失效后果的缺陷，显著提高了对输气管道震害风险评估的全面性和准确性。进一步的，定量指标的权本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输气管道震害评价方法，其特征在于，包括：/n步骤S1、收集输气管道的基础数据，基于所述基础数据将输气管道划分为若干个评价单元，并制定评价指标；/n步骤S2、确定各评价单元内各评价指标的取值，将所述评价指标分为定量指标、定性指标；将所有定性指标的取值定量化；并将各评价指标归纳至不同的风险因素内；/n步骤S3、分别确定各评价单元内定量指标、定性指标的权重；/n步骤S4、建立准则层，得到各风险因素的单指标未确知测度矩阵；/n步骤S5、基于步骤S3得到的权重、以及步骤S4得到的各风险因素的单指标未确知测度矩阵，建立目标层，得到多指标综合测度评价向量；/n步骤S6、识别各评价单元的风险等级。/n

【技术特征摘要】
1.一种输气管道震害评价方法，其特征在于，包括：
步骤S1、收集输气管道的基础数据，基于所述基础数据将输气管道划分为若干个评价单元，并制定评价指标；
步骤S2、确定各评价单元内各评价指标的取值，将所述评价指标分为定量指标、定性指标；将所有定性指标的取值定量化；并将各评价指标归纳至不同的风险因素内；
步骤S3、分别确定各评价单元内定量指标、定性指标的权重；
步骤S4、建立准则层，得到各风险因素的单指标未确知测度矩阵；
步骤S5、基于步骤S3得到的权重、以及步骤S4得到的各风险因素的单指标未确知测度矩阵，建立目标层，得到多指标综合测度评价向量；
步骤S6、识别各评价单元的风险等级。


2.根据权利要求1所述的一种输气管道震害评价方法，其特征在于，所述基础数据包括管径、壁厚、管材、服役年限、人口密度、抗震设防烈度和站场分布。


3.根据权利要求1所述的一种输气管道震害评价方法，其特征在于，所述评价指标包括：震级-频率系数、沿线地震动峰值加速度、断层、地震地质灾害、外径、壁厚、运行压力、埋深、管材、服役年限、管道节点、抗震设防烈度、泄漏程度、建筑密度、人口密度、H2S浓度、碳排放和自然保护区；
所述风险因素包括：
地震危险性风险因素，包括如下评价指标：震级-频率系数、沿线地震动峰值加速度、断层、地震地质灾害；
管道易损性风险因素，包括如下评价指标：外径、壁厚、运行压力、埋深、管材、服役年限、管道节点、抗震设防烈度；
灾害损失风险因素，包括如下评价指标：泄漏程度、建筑密度、人口密度、H2S浓度、碳排放、自然保护区。


4.根据权利要求1所述的一种输气管道震害评价方法，其特征在于，
定量指标的权重确定方法包括：
步骤S311、设计若干个定量指标在不同因素水平下的正交试验；
步骤S312、采用时程分析法，进行地震作用下埋地管道数值模拟；
步骤S313、基于数值模拟结果，求解各定量指标各自关于范式等效应力的灰色关联度；对各定量指标的灰色关联度进行归一化处理，得到各定量指标的权重。


5.根据权利要求4所述的一种输气管道震害评价方法，其特征在于，进行地震作用下埋地管道数值模拟的方法包括：
步骤S3121、输入三向地震动作为地震波，对地震波按如下公式进行调幅处理：



式中：A'(t)为调整后的地震波时程曲线任意时刻t的加速度值；

A'

max
为调整后的地震波时程曲线的峰值加速度值；

A(t)为原地震波时曲线任意时刻t的加速度值；

A

max
为原地震波时程曲线的峰值加速度值；
步骤S3122、基于有限元计算软件建立数值模型；
步骤S3123、基于所述地震波以及建立的数值模型，在有限元计算软件中进行管道地震动力响应计算，得到在不同烈度地震作用下管道的范式等效应力统计结果。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍颖，李都，尤潇，张南，王雯悦，吴鹏，邓兴，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51