一种基础设施管网失效级联分析方法

本发明属于城市地下管网，特别是一种基础设施管网失效级联分析方法。

背景技术：

1、城市各类工程管线是城市的“血管”和“神经”，是城市健康发展的前提条件。近年来，随着城市的快速发展，基础设施建设规模和密度越来越大，基础设施网络变得愈发复杂。一种设施功能受到影响，与之具有“依赖性“的其他设施正常功能也会受到影响，进而引起网络的连锁反应。

2、目前管网级联失效分析主要是基于复杂网络的节点载荷，根据节点失效后载荷重分布导致其余节点进一步失效，从而可以分析网络的级联失效过程，但忽视了网络连边在级联失效中的作用。在现实设施网络中，级联失效是网络的连边和网络节点共同作用的过程，所以如何在考虑到网络连边的情况下进行级联失效分析，成为当前研究的关键问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种基础设施管网失效级联分析方法，通过该方法可以识别出各类基础设施网络的重要供应管段和薄弱供应节点，有助于为防灾规划做指导。

2、本发明实施例提供了一种基础设施管网失效级联分析方法，包括：

3、s1、根据目标区域的管网普查数据，采用地理信息系统软件构建所述目标区域的网络拓扑结构图；

4、s2、根据所述网络拓扑结构图，确定网络的供给节点和负载节点；

5、s3、根据所述供给节点和负载节点，分析获取网络连通可靠度；

6、s4、根据所述网络连通可靠度，得到重要供应管道和薄弱供应节点。

7、进一步地，所述网络拓扑结构中，以避难场所、水厂、水泵和场站型基础设施作为节点；以道路系统和管网作为连边。

8、进一步地，所述供给节点为提供物资的节点。

9、进一步地，所述负载节点为连接用户的节点。

10、进一步地，所述s3具体包括：假定网络中的某一连边发生破坏，在网络当中次连边后得出此种工况下由供给节点到负载节点的连通性变化情况，计算网络连通可靠度的变化水平；循环该步骤，直至对所有连边进行计算，度量不同工况下网络连通可靠度的变化水平。

11、进一步地，所述网络连通可靠度的计算公式表示为：

12、

13、其中，g表示网络拓扑结构图；e表示g的边集合；t表示e的真子集；ω`(g-t)为从网络拓扑结构图g中删除真子集t后得到的子图g-t的连通分支数。

14、进一步地，所述s4具体包括：根据不同工况下网络连通可靠度的变化水平，依次对每个管段排序，识别网络中的重要供应管段和薄弱供应节点。

15、与现有技术相比，本发明记载的一种基础设施管网失效级联分析方法，具有如下有益效果：本发明利用管线普查数据，结合管网的功能属性、空间位置和拓扑结构，分析管网级联失效过程，识别网络中的重要供应管段和薄弱供应节点，有助于城市防灾规划。

16、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

17、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，所述网络拓扑结构中，以避难场所、水厂、水泵和场站型基础设施作为节点；以道路系统和管网作为连边。

3.如权利要求1所述的一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，所述供给节点为提供物资的节点。

4.如权利要求1所述的一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，所述负载节点为连接用户的节点。

5.如权利要求1所述的一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，所述s3具体包括：假定网络中的某一连边发生破坏，在网络当中次连边后得出此种工况下由供给节点到负载节点的连通性变化情况，计算网络连通可靠度的变化水平；循环该步骤，直至对所有连边进行计算，度量不同工况下网络连通可靠度的变化水平。

6.如权利要求1所述的一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，所述网络连通可靠度的计算公式表示为：

7.如权利要求6所述的一种基础设施管网失效级联分析方法，其特征在于，所述s4具体包括：根据不同工况下网络连通可靠度的变化水平，依次对每个管段排序，识别网络中的重要供应管段和薄弱供应节点。

技术总结
本发明公开了一种基础设施管网失效级联分析方法，包括：根据目标区域的管网普查数据，采用地理信息系统软件构建目标区域的网络拓扑结构图；根据网络拓扑结构图，确定网络的供给节点和负载节点；根据供给节点和负载节点，分析获取网络连通可靠度；根据网络连通可靠度，得到重要供应管道和薄弱供应节点。通过该方法可以识别出各类基础设施网络的重要供应管段和薄弱供应节点，有助于为防灾规划做指导。

技术研发人员：赫磊,胡群芳,王飞,张昱
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15