江建华李素贞 李杰
(同济大学建工系 上海200092)
Abstract In this paper,the application of geographic information system(GIS)in the emulation research on earthquake ofresponse urban lifeline is discussed.Taking the central city zone of Shanghai,the water supply issystem used 8s an example,to predict tire earthquake damage of pipe networks by network rellability analyzing method.On such basis.using the software ArcView of G1S日s developing platform.a visual emulating informarion for earthquake response of Shanghai water supply network is established.
一、前言
交通管理等领域的应用进展迅猛,在自然灾害的模拟与预测以及城市抗震防灾规划中的应用也13益广泛。本文探讨了基于.G1S为开发平台的城市生命线地震反应仿真技术,并以上海市内环中心区的供水系统为例,通过 GJs通用软件ArcView3.0a得到了示范性的应用与实现。
二、给水管网的震害预测⋯“21
给水管网是城市生命线工程的重要组成部分,在地震作用下易遭受破坏,产生各种次生灾害,给人民群众的生活、生命和财产带来严重危害。如何保障供水管网在震后的基本功能不丧失,是城市抗震减灾必须考虑的一个重要因素。对给水管网进行震害预测,是其中的基础工作。给水管网通常是以线状或网状形式埋设在一个相当范围的区域中。它覆盖面积大,具有系统性,管网的地震危害不仅与管道破坏有关,还与破坏的分布状态、管网的分布形状有关。因此,给水
评定,应通过大最模拟试验后用频率统计值判定。根据计算实践,为获得比较稳定的计算结果.一般需模拟2000~5000次。
三、基于G[S的供水系统地震反应仿真
在给水管嘲震害预测的基础上,应用地理信息系统技术建立叮视化的供水系统地震反应仿真模型,可以形象地、实时地、动态地模拟给水管网这·庞火系统的地震反应全过程。
供水系统的G1S地震反应仿真主要包括数据的采集与输入、图形开发、模型分析、信息的统计与查询等内容,并且可以在这些工作的基础L进行二次开发,从而模拟各种因素及其相互关系对震害的影响,达到准确预测震害的目的。具体讨论如下:
1.数据的采集与输入
数据的准确采集与输入是最摹本、最费时而又最重要的工作,根据数据的不同胜质,主要包括:(1)基础数据的输入,包括供水管道的编号、起始节点、长度、管径、管材、接u形式、地震动位移I幅值以及管网节点的编号、位置、隶属仿真小区等;(2)属性数据的输入,主要借助GIS与其他应用程序的对话,把给水管网震害预测的结果直接转换到GIS中;(3)统计数据的输入,利用GIS强大的统计功能直接显示。
2.图形开发
图形开发是实现仿真信息系统可视化的基础,主要包括以下内容:(1)基本要素的绘制,供水厂、给水管道、给水管网节点、仿真小区都属于该系统的基本要素,在绘制图的过程中,必须按照点状、线状、面状严格地分层进行;(2)属性数据图形化,这是给水管网地震反应仿真模拟结果由数字化向图形化转变的关键,可以直观地显示各烈度下各仿真小区给水管道的破坏状态及给水管网节点的连通可靠性状况;(3)图形编辑,在原有图形的基础上润色修饰,使可视化界
及后继的复合生命线地震反应仿真研究提供依据。例如将各烈度下给水管网的地震反应仿真结果创建成专门的菜单;随着震后时段的推移不断更新给水管网的属性数据和图形信息,动态地模拟地震反应仿真的全过程等。
四、上海市给水管网的地震反应仿真信息系统
上海市内环中心城区主干给水管网共计846个管道单元,503个节点,规模庞大,各元素间的相互影响错综复杂,因此在实际工作中,采用了功能强大的GIS软件Arc. View及其二次开发语言Avenue作为其地震反应仿真信息系统的开发平台。
为确保该信息系统的丰富性、正确性及现实性,创建工作需要多方面的配合。其中,数据的组织、采集,以及图形的绘制编辑是基础,给水管网的震害预测计算、数据库的创建以及图形开发三者的配合是关键。上海市给水管网地震反应仿真信息系统的创建流程如图1所示。根据上述给水管网震害预测的方法,借助ArcView强大的信息查询和统计功能,可以得到各烈度下上海市供水系统的地震反应分析结果,见表1及表2。从仿真结果可知,在遭遇6、7度地震时,给水管网基本完好,遭遇8、9度地震时,主干给水管道基本处于连通可靠状态。
通过上海市给水管网的地震反应仿真信息系统.可以实现各烈度下上海市供水系统震害数据的计算机存储与管理,并可利用各种分析模型,进行地震反应的快速分析、评价与模拟,还可将仿真结果通过ArcView以专题图(见图2)或报告报表的形式展示出来,便于维护、决策与管理。
一39—
上海市内环境区主干供水管线震害率
表1
上海市内环城区给水管网节点震害率
表2