生命线工程系统减灾研究趋势与展望

生命线工程系统减灾研究趋势与展望摘要：总结了国内外生命线工程系统减灾研究的内容、特点和现状。指出了目前研究方面的缺陷，从科研和实际工程系统两方面出发，归纳出生命线工程系统防灾减灾研究的发展趋势即生命线工程系统未来的发展方向应是多学科的相互靠近和融合。

关键词：生命线工程防灾减灾发展趋势

引言

城市生命线系统主要包括供电、交通、通信、供水和供气五个系统。它们在城市的防震减灾工作中发挥着重要作用。

1 城市生命线工程系统震害特点

生命线工程系统的震害特点与系统的结构构成密切相关,一般包括地上和地下两种结构工程。由于系统功能的需要,生命线工程系统除了一般常规建筑物外,还包含有大量特殊建、构筑物和工业设施,其中有各类管道、线路、桥梁、隧道、气柜、油罐、电力变压器、高压电气设备、通信设备等,系统构成十分复杂。与建筑物相比,人们对这类特种结构抗震性能的研究和认识尚不够成熟,还难以全面地掌握系统中的隐患和薄弱环节并采取适当措施加以解决,因此造成很多生命线工程系统在历次地震中损失惨重。生命线工程系统中各类结构的型式迥然不同,其动力特性、抗震能力彼此差异甚大,而其中任一主要设施的地震破坏都将对整个系统的功能产生影响,一些抗震性能相对较差的结构单元在很大程度上决定了

生命线工程系统的抗震能力,这体现出了生命线工程系统的复杂性。

震害统计资料表明,建筑物的破坏是地震造成人员伤亡的主要原因,而生命线工程系统的震害则是对经济损失、次生灾害和国计民生影响更为严重的因素。生命线工程系统中不少设施、设备本身具有很高的经济价值,其地震破坏均会导致较大的经济损失。

2现代城市抗震防灾需要研究的问题

现代城市抗震防灾需要研究的问题为了提高城市的综合抗震防灾能力，减轻地震灾害，我国已颁布了相关法规，提出了“预防为主，防、抗、避、救相结合”的方针，这些都为现代城市抗震防灾工作提出了法律及政策保证。下面从技术上谈谈现代城市生命线系统地震安全预控需要研究的首要问题。

因地制宜编制好城市抗震防灾规划：1)城市抗震减灾规划的基本目标当遭遇多遇地震时，城市一般功能正常；当遭遇相当于抗震防烈度的地震时，城市一般功能及生命线工程基本正常，重要工矿企业能正常或者很快恢复生产；当遭遇罕遇地震时，城市功能不瘫痪，要害系统和生命线工程不遭受严重破坏，不发生严重的次生灾害；2)抗震设防规划基础资料的获取应根据不同城市的不同抗震设防要求，对城市建设、地震地质、地形地貌、土层分布及地震活动性地行深入细致地调查研究，提供第一手基础资料；3)抗震设防规划的技术性内容城市地震危害性分析，建设用地安全性评价与抗震

设防区划，以及工程设施建设的抗震性要求。

3城市生命线工程减灾研究进展

3.1国内研究现状

我国生命线地震工程研究工作起始于1974年,当时的研究工作主要是针对地下管线进行的。20世纪80年代,我国的生命线地震工程研究得到了迅猛的发展。这一期间,我国研究工作的重点是震害分析、结构动力特性分析、管道及各类设备的地震反应计算方法、抗震试验等方面。90年代起,研究工作向更高层次深入发展,由单体的抗震研究逐步转向系统的网络分析,研究成果逐步应用于工程实践中,研究工作的重点是生命线工程系统的震害预测方法、网络工程抗震能力分析技术、功能失效分析和高新技术在生命线地震工程中的应用以及复合生命线工程系统的数值模拟研究.刘锡荟等提出了一个生命线系统抗震评定与修复决策的专家系统;冯启民等提出了生命线工程系统专家震害预测方法;李杰等建立了离散事件系统仿真技术的理论方法,柳春光等对供电系统、交通系统的服务功能方法进行了深入的分析。

3.2国外研究现状

美国和日本对生命线工程系统抗震问题的研究一直十分活跃。1971年圣费尔南多地震后,人们开始关注生命线工程的抗震防灾问题,1974年美国土木工程学会(asce)成立了生命线地震工程技术委员会(tclee),率先系统地开展了生命线地震工程的研究。继美国之

后,日本也开展了生命线地震工程的研究,于1976年在东京召开了第一届美日生命线地震工程会议。对生命线危险性进行了分

析;shinozuka对地下管线震害、场地特征和给水管网震害进行了分析研究,并对los angels给水管网进行了震害分析。

另外,美国、日本及时吸收罗马普洛埃塔地震、北岭地震、阪神地震等大地震震害经验,开展了一些规模较大的地震灾害和结构抗震方面的研究,修改完善各类工程结构的抗震规范,制订震前防御、震时应急的规划和预案。

4现代城市生命线系统抗震减灾对策

4.1城市生命线系统的评价

城市系统结构具有复杂性、功能的多样性、环境的制约性，特别是在地震灾害发生后，城市系统如何协同工作，需进行系统的评价。系统评价是方案选优和决策的基础，是用技术的、经济的、效率的观点综合地评价、审查研究系统的合理性以及系统设计成功的可能性，选择适当的可能实现的最优系统或方案供决策者参考。

4.2城市生命线系统的抗震减灾对策

城市生命线系统抗震减灾的主要目的是生命线系统设施的震害预防，减少服务障碍，防止次生灾害发生与蔓延，实时且合理地实现震后恢复。为此，生命线系统管理部门的主要对策有震前预防（实施生命线地震工程，提高设施的抗震能力，开发利用防灾系统，制定震后恢复计划等)、紧急对应（在震后紧急救助阶段抢险救灾，

维持生命线系统机能等)和震后恢复（设施与机能恢复到震前的水平)。具体而言，城市生命线系统抗震减灾对策主要包括减轻设施的物理震害、系统的冗余与分割、提高系统的自动化水平、对应与恢复等。

5城市生命线工程系统减灾的研究展望

城市生命线工程系统的发展目标和战略任务是推动生命线工程的抗震防灾研究由“被动”抗震阶段向“主动”抗震阶段发展,建立相应的城市生命线工程的防灾减灾决策系统,充分发挥高新技术在工程减灾领域中的优势,城市生命线工程防灾减灾的理论和实践将会达到一个崭新的水平。

尽管国内外在生命线地震工程方面做了大量的工作,但从整体

上看,生命线工程系统的研究与建筑结构抗震分析相比仍处于“被动”的、相对“零散”、未成“体系”的发展阶段。目前在研究方面有一定的缺陷。如缺少实用的分析方法,每年仍有大量的生命线工程系统在各种灾害作用下发生严重破坏。。

生命线工程系统未来的发展方向应是多学科的相互靠近和融合,建立生命线工程系统的场地危险性评估方法、重大生命线工程破坏机理的分析方法、工程系统的设防标准、性态设计与优化分析方法、地震预警与应急和恢复策略、地震功能失效分析方法、地震灾害损失估计与控制方法,进行防震减灾智能决策信息系统的研制,开发

符合实际城市生命线工程系统特征、可以在线运行或实时监测的城