書籍介紹
自來水系統為重要維生線系統之一，其震後服務效能中斷除了會造成災區民眾日常生活立即發生困難之外，也會影響到消防、醫療等其他部門；受限於水源位置、必須到達所有用水區域，以及其間必須長距離輸水，自來水管線無可避免地要通過地震地質敏感(斷層通過或是土壤液化高潛勢)的區域。近年來美、日等國為進一步強化自來水系統的震災應變與風險管理，莫不積極研發其震損評估、震後服務效能分析，以及自來水管線受震大變形損壞行為的數值模擬與試驗技術。本計畫旨以二年時間，研發自來水管網系統震後服務效能分析技術與相應的視窗化雛型軟體；其次，擬以數值模型探討自來水地下管線與圍束土壤之互制問題，發展管線大變形損壞之數值模擬技術，同時探討地層錯動試驗進行所需剪力箱與加載裝置之可行性，完成其細部設計。
本期計畫(第二年)已重新匯集921地震災損資料以及美、日等國的相關技術文獻，重行檢討自來水管線的災損率經驗公式，回顧次要管線災損對於自來水管網震後供水率影響的研究，並完成自來水系統震損早期損失評估模組，以及視窗化自來水管網效能分析的雛型軟體研發；其次，已整合土彈簧模型與ABAQUS商用軟體之有限元素分析方法，完成地下管線(包括連續管與分段管)的數學建模，進行過斷層管線受震大變形損壞的數值模擬與參數分析；同時，亦參考國外地層錯動試驗系統，針對油壓致動器的驅動方案進行剪力箱結構體的力學分析，完成其鋼構體各部尺寸與接合方式的設計，對於試驗所需週邊設備與試驗系統建置規劃，亦已完成最後檢核；最後，則以宜蘭地區自來水系統為例，根據本計畫震損評估與震後效能分析之結果，就震後緊急應變措施進行案例探討。
目次
摘 要I
AbstractII
目 錄III
圖 目 錄VII
表 目 錄XVI
壹、緒論1-1
1.1研究緣起及目的1-1
1.2研究構想與工作項目1-4
1.3前期計畫成果概述1-8
貳、自來水管網震後服務效能分析2-1
2.1相關研究回顧2-1
2.2自來水管線災損特性與災損率2-2
2.2.1日本管線災損特性研究2-2
2.2.2日本自來水管線災損推估經驗公式2-5
2.2.3美國自來水管線災損推估經驗公式2-7
2.2.4921地震管線災損率經驗公式研究2-7
2.3自來水管網震後服務效能分析方法2-20
2.3.1自來水管網水理分析原理2-20
2.3.2管線災損點位置之模擬2-21
2.3.3管線災損點類型與水理模型2-24
2.3.4自來水主管網震後服務效能分析流程2-29
2.3.5自來水輸配水管網震後供水率之推估2-30
2.4台北供水區自來水地下管線災損案例分析2-32
2.4.1台北地區自來水系統介紹2-32
2.4.2模擬地震事件災損分析2-35
2.5自來水管網震損分析視窗化雛型軟體開發2-39
2.5.1EPANET程式庫簡介2-40
2.5.2研究區域之選定與GIS展示2-40
2.5.3EPANET管網資料輸入查詢以及GIS圖層展示2-43
2.5.4地震潛勢分析2-47
2.5.5管線受震損壞評估分析2-49
叁、自來水管線與接頭受震大變形行為數值模擬3-1
3.1前言3-1
3.2管線分析模式簡介3-2
3.3等效土壤彈簧模型3-6
3.3.1美國土木工程師協會3-6
3.3.2日本相關研究3-14
3.4連續管線受震參數分析3-16
3.4.1等效土壤壓力分佈模式3-17
3.4.2斷層運動參數分析3-20
3.4.3埋設條件參數分析3-24
3.4.4新城斷層實例分析3-27
3.5K型接頭力學行為探討3-34
3.5.1接頭型式與破壞模式3-35
3.5.2K型接頭模型建立3-41
3.5.3K型接頭模擬結果與討論3-46
3.6分段管受震大變形行為模擬3-52
3.6.1分段管有限元素模型3-52
3.6.2分段管受震參數分析3-56
3.7管線耐震設計對策3-62
肆、自來水地下管線錯動變形試驗系統設計4-1
4.1試驗系統之規劃4-1
4.2剪力箱之載重需求估算4-3
4.2.1土壤總重、管材重及土壤介面剪力之估算4-4
4.2.2應用側推分析法於求取垂直向土壓之方法介紹4-5
4.2.3因正逆斷層所引致之垂直向土壓估算4-10
4.2.4側向載重估算4-15
4.3剪力箱構件斷面設計4-17
4.3.1設計之載重需求簡化4-20
4.3.2剪力箱之斷面設計4-23
4.4數值模擬與結果檢核4-27
4.5逆斷層傾角為40度之試驗設計與探討4-49
4.6平移斷層試驗設計4-75
4.7剪力箱試驗之接合4-90
4.7.1剪力箱可動端之接合方式4-93
4.7.2剪力箱固定端之接合方式4-104
4.7.3剪力箱之組合方式4-106
4.7.4斷層傾角為40度之延伸構架與抗翻轉構架接合4-112
4.8斜撐與連桿之接合4-117
4.9試驗建置成本估算4-125
4.10營運成本估算4-128
伍、震損評估技術於震災緊急應變與風險管理之應用5-1
5.1自來水系統震後緊急應變措施5-1
5.1.1自來水系統震後緊急應變之措施與管理5-1
5.1.2自來水系統震損評估技術於震後緊急應變之應用5-3
5.2蘭陽地區自來水系統地震損失境況模擬案例分析5-5
5.2.1蘭陽地區自來水系統介紹5-5
5.2.2模擬地震事件災損分析5-7
5.2.3管線修復所需資源與震後緊急供水需求之推估5-10
5.3地震早期損失評估技術簡介5-15
5.3.1地震損失模擬資料庫5-16
5.3.2區域震源模擬地震事件5-16
5.3.3活動斷層模擬地震事件5-19
5.3.4震災早期評估模組架構與運作5-24
5.4蘭陽地區自來水系統地震早期損失評估案例分析5-25
5.5自來水系統之地震風險評估與減災對策5-31
5.5.1自來水系統之地震風險評估5-31
5.5.2自來水系統之地震減災對策5-33
陸、結語6-1
6.1結論與成果6-1
6.2建議6-2
柒、參考文獻7-1
附錄一 期中審查會議紀錄附錄1-1
附錄二 期末審查會議紀錄(略)附錄2-1
附錄三 期末簡報(略)附錄3-1
附錄四 自來水系統防災與震損評估技術講習會紀要附錄4-1
附錄五 延性鑄鐵管K型接頭拉力試驗附錄5-1
附錄六 橡膠拉伸及壓縮試驗附錄6-1
分類
其他詳細資訊
- 英文題名：A Study on Pipeline Seismic Performance and System Post-Earthquake Response of Water Utilities (2/2)
- 出版品網址（線上版或試閱版)：連結
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：自來水系統震損評估與震後服務效能分析，管線大變形損壞之數值模擬
- 附件：無附件
- 頁/張/片數：400
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心
- 取得授權資訊：姓名：洪祥瑗
電話：02-66300577
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