引言

地震这种造成巨大灾难的自然灾害，越来越被我们重视，尤其是在经济建设飞速发展的今天，加强防震减灾工作更为突出和紧迫[1-2]。城市供水系统的抗震设计/分析可以追溯到O’Rourke[3]的首次相关科学研究工作。在可用的技术中，地震概率安全分析（SPSA）工具[4-5]能够对加强供水管线抗震能力提供有价值的决策支持，但是该工具并没有嵌入在一个风险管理的工业文化中，如何使用SPSA方法定量预测供水管网的地震风险，以往的评估往往只是概要的方向性评估，没有准确的数字化的程度对比和分析。因此限制了其在预防地震影响的能力。

本文在对北京市工程地震及工程地质特征描述的基础上，从理论依据出发，分别建立了基于容许应变的焊接钢管地震破坏概率预测模型和承插口管道的地震破坏概率预测模型，并以北京市自来水集团供水管线为实例论述该模型的应用，旨在努力消除学术地震概率安全分析研究和供水系统工业应用之间的差距。

1.北京市区工程地震及工程地质特征

21世纪初，北京市开展了活动断层探测及地震危险性评价工作[6]，从基岩的构造背景、第四系的厚度、岩性岩相等方面，对平原区的第四纪地层进行了划分，以主要的活动断裂为分界线，划分为5个区，即昌平-高丽营区、南口-沙河区、怀柔-顺义区、北京-良乡区、通州-大兴区。具体分区图详见下页图1所示。

图1 平原区第四纪地层分区

A区：昌平-高丽营区

该区以南口—孙河断裂的西北段和黄庄—高丽营断裂的东北段为界，北部到平原与山区的分界线，由它们构成一个三角形的区域，分布在平原区的北部。

地层特点是上部填土、耕土层与下部砂砾、卵石之间普遍夹有褐色和黑色软塑流动状态淤泥，厚度1～2m，地下水埋深较浅。

地震时抗剪切力强度低，对土基建筑产生过大沉降或不均匀沉降，为抗震性能较差的天然地基。

B区：怀柔-顺义区

该区位于平原区的东北部，由南口—孙河断裂的东南段与黄庄—高丽营断裂的东北段和南苑—通县断裂的东北段所夹持的区域。

该区西部河流冲积扇形地顶部地基土为砂砾石层。排水良好，表层为1～3米粘土。东部、南部以粘土、粉细砂层为主。地下水位埋藏较深，西北部分地区地下水位较高。全区地势平坦。

地震时地基土稳定，工程地质条件最好。黄庄—高丽营断裂带从本区通过。

C区：南口-沙河区

该区位于平原区的西部，其西界为平原与山区的界限，东北以南口—孙河断裂的西北段为界，南界为黄庄—高丽营断裂的西南段。

该区为晚更新世冲洪积区，地层土有明显层理，岩性为黄、黄褐色亚粘土、砂和粉砂互层，含卵石夹层，地下水位较深，一般为3～7米。中等压缩性，地形平坦。

2007年葡萄牙大波尔图大学的Fernando Almeida等人设计了一种用于机器人的多自由度主动柔顺末端操作器，主要由直流电机、滚柱丝杠和上下平台等组成，通过6个直流电机控制上下平台的位姿，实现多自由度主动柔顺控制，如图31所示[43]。

地震时，一般不会产生地基不稳定问题，地震工程地质条件较好，抗震性较强。

D区：北京-良乡区

该区呈北东向分布在平原区的西南部，介于南苑—通县断裂与平原的边界之间，其东北界为南口—孙河断裂。

该区由于历代建筑，土层受人工破坏严重，遍布全区有较厚的人工杂填土，及被掩没的古河、湖、海、坑，其分布不规律，土质极不均匀，压缩性不一致，还具有湿陷性，地下水位一般均大于10米，地形平坦。

本区进行工程建筑时，必须进行细密的勘察设计，注意可能引起的局部震害。

E区：通州-大兴区

该区位于平原区的东南部，南苑—通县断裂以南地区。

该区地貌为各大河流的冲积平原带，地形平坦，坡度小于1‰，地层表层分布有粘土，以下为较松散的细粉砂或轻亚粘土，工程地质条件较差，抗震性能较差。

2.2 不恰当的添加辅食 婴儿对于食物有不同的敏感期，味觉敏感期在4～6个月，食物质地敏感期在6～7个月[9]。在此期间，逐步给予不同味道、不同质地的食物，能刺激婴儿味觉、嗅觉、触觉和视觉的发育，促进咀嚼和吞咽能力的发育，使消化系统逐步适应食物的改变。张爱玲等[10]研究表明，7～9月龄的婴儿辅食添加不及时的发生率最高，如果婴儿在此时期缺乏咀嚼固体食物的经验，往往1岁后出现吞咽发育异常。

春秋战国时期的百家争鸣，促进了先秦文化学术的繁荣昌盛。在音乐思想上儒家、墨家、道家音乐思想他们有利也有弊，不能否定也不能肯定他们。受当时的社会环境的影响、人文文化的发展和其他思想家的影响。他们的思想有利的一面也就有弊的一面，对如今的现状来说很大的重要意义。

本区在八度地震烈度时，地基可能产生液化。在工程地震设计时应注意采取措施。

电商扶贫是国家精准扶贫“十大工程”之一，怎样做才最有成效？枞阳县商务局副局长黄健介绍，商务局出台了电子商务精准扶贫实施方案。同时，将电商扶贫单独列出，作为抓脱贫、抓产业、抓经济的“衣领”，突出电商精准与定量帮扶，依托“和沐生活”电商平台，对接帮扶联系人，整合农产品资源，实行精准化帮扶。

2.构建供水管线地震破坏概率预测模型的理论依据

地震发生时，地震波作用在场地土上，使其各点产生相对位移，该位移通过土体传给埋地管线，使管线产生轴向变形和弯曲变形。由于弯曲应力相对较小，可在分析中忽略不计，重点研究轴向变形。

1978年，我国颁布了第一本地下管线抗震设计规范《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》（TJ32-78）。该规范的计算方法应用波动理论，考虑了剪切波对长直管线引起的轴应变（应力），应用半经验法，考虑了管土间的弹性相对位移，采用场地土层的平均剪切波速取代土的弹簧强度系统。研究表明，半经验法方法计算出的传递系数过小，影响结构安全。因此，2003年我国颁布《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003），简称规范法，其实质是半经验半理论的计算方法。其只考虑地震波对直埋管道的轴向应变。该方法有以下几个基本假定：（1）土壤是线弹性的，是均质的；（2）除周围土壤之外，管道没有任何其他外部支撑；（3）管道与周围土体同步变形，即管道的轴向应变等于周围土沿管道轴向的正应变；（4）地震波在传播过程中为保持波形不变的剪切波；（5）假设地震波动为正弦地震波，沿剪切波平面的土的波动位移为波动位移幅值和地震波长的函数；（6）假定地震波与管道轴向夹角为Φ。当角度为45°时，管道轴向应变值最大。当已知地震波速度时程时，可计算管道的轴向应变时程，进而可以计算给定长度管道的变形时程。当未知地震波速度峰值时，也可计算规定地震动超越概率条件下的管体变形最大值。

与此同时，入驻Kilimall的国内商家已有近千家，涉及家电、3C、鞋服、箱包、家居等数十个品类。Kilimall要做的就是修建一条中国商品通往非洲的“高速铁路”，缩短中国与非洲的距离。

为解决农村饮水安全工程入户出水桩易受冻、易老化、不美观、不实用等问题，陕西省咸阳市农村饮水安全工程建设者设计制作了一种简单易行的出水桩。该出水桩以方便、实用、美观大方、拆装自如、便于批量生产为设计原则，并考虑到生产成本和运输受损以及模具制作成本等各方面因素。

具体方法阐述如下：管道波动变形中的剪切波在管道中引起的轴向变形在同一时刻是半个波长内的管道受拉、相邻半个波长管道受压。因此对于正弦波地震动输入取半个波长为标准计算单元，则可求得标准计算单元内管道的最大变形量，如图2。

图2 埋地管线计算简图

管道在行波作用下，管道敷设处自由土体的变位：

其中

式中，Δpl,k为在剪切波作用下，管道沿管线方向半个视波长范围内的位移标准值（mm）；Δ’sl,k在剪切波作用下，沿管线方向半个视波长范围内自由土体的位移标准值（mm）；ζt为沿管道方向的位移传递系数；E为管道材质的弹性模量（N/mm2）；A为管道的横截面面积（mm2）；K1为沿管道方向单位长度的土体弹性抗力（N/mm2）；D1为管道的外径；L为剪切波的波长（mm）；Vsp为管道埋设深度处土层的剪切波速（mm/s），应取实测剪切波速的2/3值采用，无实测值时候按表1取值[7]；Tg为管道埋设场地的特征周期(s) ，参见GB50032-2003的表5.1.5，北京属于第一组；U0k为剪切波进行时管道埋深处的土体最大位移标准值（mm）；KH为水平地震加速度与重力加速度的比值，按GB50032-2003的表3.3.2确定；σmax为水平地震影响系数最大值，参见GB50011-2010《建筑抗震设计规范》之表5.1.4-1；εmax为焊接钢管在水平地震作用下的最大应变量标准值。

表1 无实测资料时土壤剪切波速参考取值(m/s)

场地土类别 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类剪切波速Vsp 700 380 200 100

其中，场地本身的地震危险性就是主要以剪切波速测试中的剪切波检层法（地表激发，孔中接受）和场地覆盖层厚度来确定场地类型。场地类型的划分根据GB50032-2003的表4.1.6确定。北京市区场地类型为Ⅱ和Ⅲ类场地。

图 3 场地地震危险性分析

3.供水管线的地震破坏概率预测模型的构建

3.1 基于容许应变的焊接钢管地震破坏概率预测模型的构建

为方便计算，根据SY/T 0450-2004《输油（气）钢质管道抗震设计规范》，采用（8）式来计算地震波引起的管道轴向应变：

因此，采用估算地震引起的应变钢管的失效概率：

式中，P为管道失效概率，P1为地震发生概率，为焊接钢管在水平地震作用下的最大应变量标准值， 为埋地管道抗震调整系数，取0.9，Pf 为事件发生的概率。

对于P1，根据GB18306-2001中国地震动峰值加速度区划图，区划图中地震动峰值加速度确定原则为50年超越概率10%，可知针对相应的地震峰值加速度，地震发生概率P1为0.002/年。

1.2.2 观察组护理措施 对于观察组24例患者,在常规护理基础上,采用舒适性护理措施,具体护理措施如下。

周家喜是下车湾资历最老的渔民之一，祖祖辈辈都靠打渔为生。周家喜等207户专业渔民从此失了业，离开这片赖以生存的水域，他有些不舍，也曾想过从事其他工作，但最终还是放不下这湾清水。

当发生地震时，最恶劣的情况下的取值为Vsp取 100m/s，μ 取值为 0.4g，Tg取值为 0.9s，此时可计算得到εmax最大值为2.81×10-3，同样Vsp取 700m/s，ε 取值为 0.05g，Tg取值为 0.25s可以计算得到εmax最小值1.39×10-5。因此可以得到εmax的取值区间，取其一半为标准差，即1.40×10-3。

εmax服从正态分布，

式（10）变换为：

式中：

P1为地震发生概率;

今年中秋节，七十多岁的林运娘未能与家人团聚，因“非法占用农用地”，她被处以4个月拘役，于中秋节前夕进入看守所服刑。

Φ为正态分布函数;

σ为正态分布的标准差。

贾承造：全球天然气贸易非常活跃。2017年，全球天然气贸易量为1.13万亿立方米，与2016年同比增长5.9%。国际上LNG贸易空前活跃及参与LNG国际贸易的国家明显增多，亚太地区是主要的输入国。2017年上半年，国际LNG供应相对宽松，下半年受我国“煤改气”、韩国弃核弃煤等能源政策的影响，LNG需求超过预期，快速增长，国际天然气市场出现了时段性的供需紧张。同时，国际油价上涨还导致了天然气价格的整体上涨。但从中长期来看，全世界天然气市场仍是总体供大于求的态势，使天然气价格不会出现暴涨暴跌。

浮标站位于城区东南方富春江江面上,119°55′～120°02′E,30°01′～30°03′N,海拔5.0 m。北面为城区国家气象站,东南面分别为新沙岛站以及江南站。

为方便计算，式（9）超越概率的表达形式改为其相反事件的概率，改为式（10）：

中国人民也没闲着，自从支付宝带火“中国锦鲤”信小呆，众商家快速复制，在评论区里频频呈现大奖。有送新款卷发棒的、有送最贵苹果手机的、有送上百支口红的……手机锦鲤，甚至地区锦鲤，诱惑着像我这样梦想一夜暴富的人。

针对具体的钢管管道参数，都可以通过式（11）计算得到其因地震引起的失效概率。

3.2 承插口管道的地震破坏概率预测模型的构建

北京市自来水集团DN400以上的承插口管线主要为预应力混凝土胶圈连接、普通铸铁管胶圈石棉灰连接和球墨铸铁管胶圈连接。管道接头的抗力、允许变形会因材料、接头连接方式等均有较大的随机性。管道接口地震可靠度研究是考虑发生震害时管道接口是否发生破坏，需要确定的是管道接口在地震作用下发生的位移是否超过其位移极限值， 如果管道接口位移超过其位移限值就认为管道接口破坏。根据国内部分实验数据和球墨铸铁管件接口力学性能分析[8-9]，确定了球墨铸铁管胶圈连接方式的开裂极限位移值R1和渗漏极限位移值R2，见表2。

表2 管道接头允许变形

渗漏极限位移值R2（mm）平均值μ1管材 连接方式开裂极限位移值R1（mm）标准差σ1μ2平均值μ2标准差σ2预应力混凝土 橡胶圈 5.00 2.00 38.6 4.13普通铸铁管胶圈石棉灰 4.50 1.88 25.68 3.62球墨铸铁管 胶圈 27.80 1.54 54.4 3.16

对于城市供水管道，一般采用基于三种破坏准则进行管道抗震可靠性分析。即划分为以下三种工作状态：

1、基本完好。管道结构基本完好无损，刚性接头处于弹性工作阶段，其相对位移小于开裂极限位移R1，接头可能会出现细微裂纹，伴有少量渗透。

2、中等破坏。管道结构出现轻微破坏，刚性接头进入弹塑性工作阶段，其相对位移大于开裂极限位移R1：柔性接头的胶圈与管道间产生滑动，多数接头出现裂纹，轻微的渗漏可能使管道水压力下降。

通常，假定S和R均为服从正态分布的随机变量，且其平均值和标准差分别为μs、μR和σs、σR，则根据可靠性理论知，管道状态的功能函数Z也服从正态分布，其平均值和标准差分别为供水管道处于三种工作状态下的预测概率为：

根据可靠性理论，已知结构的地震作用效应及其抗力，结构抗震可靠度原则上可由可靠性分析方法给出。为此，假设管道接头的相对位移为S，接头极限位移为R，管道状态的功能函数为：

结合上述划分的工作状态，可依次得到管道接头基本完好和中等破坏的极限状态方程为：

假定受拉的半个视波长内管道最大变形量由单元内的所有接口平摊，则得到管道接头相对位移：

Z=f(R,S)=R-S

Z1=f(R1,S)=R1-S

中等破坏和严重破坏的极限状态方程为：

Z2=f(R2,S)=R2-S

显然，当Z1＞0，管道接头为基本完好；当Z2＜0，管道接头为严重破坏；而对于Z1＜0且Z2＞0，管道为中等破坏。

3、严重破坏。管道结构受损严重，接头相对位移大于渗漏极限位移R2，接头处填料严重松动、胶圈拉脱，严重的渗漏致使管道水压力下降明显，甚至供水中断。

1、管道处于基本完好状态的概率

2、管道处于严重破坏状态的概率

以供水管道破坏概率为评价指标对管道破坏程度进行综合评价，分为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏。供水管线破坏程度综合评价方法标准如表3所示。

3、管道处于中等破坏状态的概率

4.实例分析

4.1 焊接钢管管道实例

以郭公庄水厂厂外配水管线为例，说明上述管道失效概率预测模型。该管道南起郭公庄水厂东北角，沿规划张新路北至南四环，管材为钢管， 管径为DN2200*1473米。壁厚18mm。处于Ⅱ类场地。

其中，

AP-BEPS是20国集团(Group 20，G20)委托经济合作与发展组织(Organization for Economic Cooperation and Development，OECD)推进的国际税制改革项目，是G20框架下各国携手打击国际逃避税，共同建立有利于全球经济增长的国际税收规则体系和合作机制的重要举措。中国作为G20的成员国，主动承担联合国和G20国际税收规则制定的责任，深度参与BEPS所有行动计划；同时，中国作为国际社会的成员，积极履行国际税收合作义务，立足中国国情，努力促进BEPS行动计划成果在中国转化和落地。

结论：该段管道综合评价为基本完好。

4.2 承插口管道实例

表3 供水管道破坏综合评价标准

综合评价 震害特点指标范围承插口管道 焊接钢管道基本完好 管道完好，接头基本无损，刚性接头处于弹性工作状态，个别接头填料可能会出现细微裂缝，轻微渗漏 Pf1＞0.7 Pf≤0.3轻微破坏 管体无损坏，个别接头填料出现裂缝，有滴漏发生，不影响正常使用 0.4＜Pf1≤0.7 0.3＜Pf≤0.6中等破坏 管体基本上无损坏，个别接头填料裂缝，加宽、松动、发生漏水，较易修复，钢管可能进入半塑性 Pf1＜0.4∩Pf3＜0.25 0.6＜Pf≤0.8严重破坏管体、接头、泵口、闸阀等配件产生裂缝或发生孔洞，接头填料挤碎，漏水严重，水压下降，修复困难，钢管进入屈曲状态0.25≤Pf3＜0.5 0.8＜Pf≤0.9毁坏 接头拔出，承口掰坏，管体严重开裂、折断，闸阀等配件破裂，供水中断 Pf3≥0.5 0.9＜Pf≤1

以预应力混凝土管DN800管壁壁厚为65mm，外径为930mm，E=3.55×104 N/mm2，场地为Ⅱ类场地为例，说明上述管道失效概率预测模型。

在8度烈度情况下，Vsp=380m/s, Tg=0.35s ，

基本完好概率：

严重破坏概率：

中等破坏概率：P=1-P-P=0.226

综合评价结论：轻微破坏。

5.结论

根据供水管线地震破坏概率预测模型，按北京市50年超越概率10%地震烈度8度预测，北京市自来水集团DN400以上主要管道的综合评价结果显示，集团所属处于Ⅱ类场地的400mm以下和处于Ⅲ类场地的800mm以下的预应力混凝土管线为严重破坏，除钢管管线为基本完好外，其余类型管线评价结果均为中等破坏程度以下。

集团近年来配水管网改造工程上，针对大口径管线（大于DN300含）实施的消隐工程采用球墨铸铁材质、胶圈柔性接口和撞口连接的施工等技术对老旧管网进行改造。仅2015年消隐工程累计完工8.39公里，其中管网改造二期消隐工程完工2.44公里；三期消隐工程完工5.95公里。全年小口径换管工程累计完工47.98公里。以上数据验证了研究的结果，为以后工作的开展奠定坚实的数据理论支持。

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