城市燃气管网在地震作用下的破坏或功能丧失对城市安全、经济、生产等方面会产生不利影响，因此其抗震韧性的定量评估与提升值得重点研究。我国针对燃气管网抗震韧性定量评估与提升的研究并不多见，相关方法仍需完善，主要存在以下问题：（1）缺少对地震动输入、震后性能、修复过程等多方面不确定性的考虑，同时对地震动不确定性在评估燃气管网抗震性能上的影响分析不足；（2）多局限于对网络系统单维度的抗震韧性进行评估，缺少多维度的综合评估方法；（3）已有的燃气管网抗震韧性提升方法多为定性方法，对定量提升方法研究不足。针对以上三个问题，开展了一系列研究，取得以下初步成果。
研究方法及结果：
（1）以地震动预测方程（GMPE）作为燃气管网地震动输入依据，同时采用正态分布抽样模拟随机误差变量的分布以体现地震动的不确定性，从单元失效扩散至网络失效，给出了基于Monte-Carlo模拟方法的城市燃气管网地震连通易损性分析流程。并以我国华北某城市为例，应用该流程对该市燃气管网的地震连通易损性进行了分析，验证了该流程的适用性，同时对网络地震动输入时是否考虑地震动不确定性对连通易损性评估结果的影响进行了对比研究，结果表明：地震动不确定性在评估城市燃气管网的抗震能力时有削弱作用，不可忽视其对结果的影响。衔接该流程可进一步完善燃气管网抗震韧性定量评估方法。相关技术细节可查阅发表在《哈尔滨工业大学学报》上的论文。
图1 城市燃气管网地震连通易损性评估流程
（2）充分考虑了地震输入、体系响应、恢复过程三个环节中的不确定性，给出了定量评估燃气管网三个维度抗震韧性的方法，定义了衡量燃气管网抗震鲁棒性、恢复快速性、网络冗余性以及抗震韧性的指标。同样以第二章中我国华北某城市为例，应用该方法对该市燃气管网三个维度的抗震韧性进行了定量评估，验证了该方法的适用性，同时统计出了该案例城市震后残余性能与恢复时间的概率分布，评估了该市在目标地震发生后抢修管道施工组的最优投入数量，为韧性决策提供了理论支持。相关技术细节可查阅发表在《工程力学》上的论文。
图2 城市燃气管网抗震韧性定量评估流程与结果
（3）将城市燃气管网的抗震、救灾过程分为三个阶段，基于不同的计算机优化方法对各阶段的抗震韧性进行提高。第一阶段在有限的政府资金预算下，利用自适应比例与直接比较-遗传算法(FPDC-GA)得到震前最优加固或更换管道的方案，以最大化燃气管网的抗震鲁棒性。第二阶段根据震后中断供气的用户端节点分布情况，采用多标签K近邻算法（ML-KNN）预测震后泄漏管道，计算震后优化的管道试压顺序，以达到高效率排查失效管道从而快速进入修复阶段的目的。第三阶段基于贪心策略提出一种震后管道修复顺序优化方法，以提升燃气管网功能恢复的效率。将这三阶段提升方法应用于中国华北某城市燃气管网抗震韧性提升工作中，验证了所提方法的可行性。相关技术细节可查阅发表在《Soil Dynamic and Earthquake Engineering》上的论文。
图3 城市燃气管网抗震韧性三阶段提升方法及部分结果
