CN114186772A - 一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，包括以下步骤：S1、细化暴雨‑地面沉降‑燃气管网泄漏多灾种耦合事件的因子粒度，确定五级结构的暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的事件因子及事件因子谱图；S2、计算多灾种险兆因子的耦合关系；S3、根据多灾种险兆因子的耦合关系构建暴雨‑地面沉降‑燃气管网泄露多灾种耦合事件链的顶上事件风险度函数，实现对燃气泄露风险预测；本发明能够计算各个灾害时间在空间以及时间上的相关性，辨识灾害在空间中的行为模式，从而对灾害进行有效的测量，不仅能够完成对单灾种灾害后果的估算，同时能够进行多灾种耦合度的匹配，进而实现对燃气泄露风险预测。

Description

一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法

技术领域

本发明涉及燃气风险预测的技术领域，尤其是指一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法。

背景技术

在城市燃气管网多灾种耦合事故防控工作中，地质灾害、台风、暴雨作为初始事件引发技术灾害故是最为典型的几种情况。2010年，krausrnamit等评估了汶川地震对工业设施的影响，确认了地质灾害是引发的地下管道致损机理和失效模式，并证明了设施使用年限对抗灾能力的影响；2012年，Zareian等研究了近海地震对工业设施、管道造成的损害。同时，我国学者对于单一灾种作用于城市基础设备的研究开展较早，2000年，杨维国等通过分析国内外不同类别的工业装置受地震影响所致的破坏程度，运用“概率论”方法建立了管道在地质灾害中达到不同损害状态的概率方程；曹华明等分析了地质灾害对地下管道受损的影响。当前，国内外对灾害链的研究方法主要有以下几类:1、地质工程学方法；该方法针对孕灾环境中岩土的物理性质，通过稳定性分析，基于能量均衡计算，用于解决灾害链的发生、发展、影响以及防治与控制，多用于解决地震、滑坡、溃坝决堤等引发的大型灾害；2、综合地理评估法；根据地球表层系统的理论，认为地表是一个统一的自然环境，这决定了不同的自然灾害之间必然存在着空间相关性；3、系统动力学方法；系统动力学方法通过计算模拟的方式对整个信息反馈系统的动态行为进行学习与认知，该方法能够量化和处理高阶非线性，多重反馈、复杂的时变系统，在灾害领域中能够同时顾及灾害信息流和机理，因此是研究灾害链的有效手段之一。但是系统动力学方法，由于很难明细各个子系统空时以及时间上的相关性，无法辨识灾害在空间中的行为模式，而导致无法对灾害进行有效的测量。

发明内容

本发明的目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，细化了暴雨-地面沉降-燃气管网泄漏多灾种耦合事件的因子粒度，计算多灾种险兆因子的耦合关系，进而实现对燃气泄露风险预测。

本发明通过下述技术方案实现：一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，包括以下步骤：

S1、获取暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件，并将上述五类事件进行粒度分解，确定五级结构的暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的事件因子及事件因子谱图；

S2、根据步骤S1所述的各个事件的事件因子，确定暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性，确定地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性以及确定燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性；

S3、基于

和

构建暴雨-地面沉降-燃气管网泄露多灾种耦合事件链的事件风险度函数，最终预测暴雨事件、地面沉降事件和燃气管道断裂事件耦合作用下的燃气泄露风险。

进一步，在步骤S1中，具体执行以下操作：

对暴雨事件、地面沉降事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件进行粒度分解，确定暴雨事件、地面沉降事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的致灾因子和承灾载体，构建各个事件的致灾因子和承灾载体的五级结构事件因子及事件因子谱图。

进一步，在步骤S2中，所述确定暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S201、细化暴雨事件与地面沉降事件因子粒度，构建暴雨事件与地面沉降事件的因子库为：

{降水量,地下水位线,基坑降水高度}；

S202、编制PS程序，根据暴雨-内涝动力学模型，计算暴雨影响带来的地下水位的变化，其计算公式为：

其中，Δh表示地下水位线的变化，单位为m；Q_r表示降雨量，单位为m3；S表示渗透面积，单位为m2；n表示渗透路径数目；q_i表示降雨强度，单位为m3/min；ψ表示渗透系数；t表示降雨时间，单位为min；

并根据土壤渗透能力获得各个方向的孔隙水流动模型，其计算公式为：

其中，x,y,z表示空间方位；u表示流经土体单元体表面的水量变化率；k_x,k_y,k_z分别表示均质土在x,y,z方向的渗透系数；γ_w表示孔隙水的重度；q_x,q_y,q_z分别表示在x,y,z方向上的单元流量；

同时解析土壤孔隙水渗流平衡方程，获取位移和孔隙水应力的关系，其计算公式为：

其中，G表示土体的剪切模量；w_x,w_y,w_z分别表示x,y,z方向上的土体位移，u表示流经土体单元体表面的水量变化率；γ_w表示孔隙水的重度；

S203、根据步骤S202中所计算的各个公式，对步骤S201所述的因子库进行语义搜寻，当该因子库中的灾害事件因子与步骤S202中所计算的各个公式的耦合度大于或等于2时，确定该灾害事件因子为险兆因子，得到暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子的集合为：

{水位差，孔隙流水头}；

S204、根据构建暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子集合{水位差，孔隙流水头}，得到暴雨事件与地面沉降事件的耦合作用力

表示t时刻形成的土壤位移三维矩阵，通过暴雨事件与地面沉降事件的耦合作用力

构建暴雨事件与地面沉降事件的险兆因子时间及空间相关性，其中

w_x,w_y,w_z分别表示x,y,z方向上的土体位移。

进一步，在步骤S2中，所述确定地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S211、细化地面沉降事件与燃气管网泄露事件因子粒度，构建地面沉降事件与燃气管网泄露事件的因子库为：

{管道失效率，土壤内应力}；

S212、编制SS程序，根据土壤固结沉降动力学模型，计算有效应力与土体应变之间的关系，进而得到暴雨影响带来的地质环境的变化，其计算公式为：

其中，ε_v表示土体体积应变；ε_x,ε_y,ε_z表示土体体积x,y,z方向上应变；σ′_x,σ′_y,σ′_z表示土体x,y,z方向上的有效应力；τ_x,τ_y,τ_z表示x,y,z方向上的单位渗透力；ε_xy表示土体体积在x,y方向上应变；ε_yz表示土体体积在y,z方向上应变；ε_zx表示土体体积在x,z方向上应变；u表示流经土体单元体表面的水量变化率；

同时，计算应力波在土壤中的衰减，其计算公式为：

σ′_i＝σ′_i/D^ε，

ε＝(2+σ_土壤)/(1-σ_土壤)；

其中，σ′_i为土体在i方向上的有效应力，i∈{x,y,z}；D为土体应力波衰减系数；ε为达克数；σ_土壤为土体应力扩散系数；

S213、根据步骤S212中所计算的各个公式，对步骤S211所述的因子库进行语义搜寻，当该因子库中的灾害事件因子与步骤S212中所计算的各个公式的耦合度大于或等于2时，确定其为险兆因子，得到地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子的集合为：

{土壤内应力，外力因子}；

S214、根据地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子集合{土壤内应力，外力因子}，得到地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

表示t时刻形成的土壤应力三维矩阵；通过地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

构建地面沉降事件与燃气管网泄露事件的险兆因子时间及空间相关性；其中，

σ′_x,σ′_y,σ′_z表示土体x,y,z方向上的有效应力。

进一步，在步骤S2中，所述确定燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S221、细化燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件因子粒度，构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的因子库为：

{灌木丛，绿化带，低矮屋檐，仓库，温度，雷击，明火源}；

S222、根据Smith-Watson-Topper准则进行燃气管道疲劳脆断判断，计算管道失效点裂纹大小以及泄露速度q(t)，q(t)为t时刻燃气泄露流速；

S223、建立植被、低矮建筑、以及仓库等建筑综合影响下的燃气扩散模型，

由暴雨影响带来的燃气管道结构断裂应力，根据燃气管道失效动力学模型获得q(t)，并根据各类扩散系数σ_x，σ_g，σ_w，σ_c，推算空间燃气浓度分布C(x,y,z,t)；其中，σ_x为大气扩散系数，σ_g为{灌木丛，绿化带，树木}等植被类因素对扩散燃气的凝集作用，σ_w为{低矮屋檐，仓库}等低矮建筑结构对燃气的凝集作用，σ_c为仓库等建筑物对燃气的凝集作用，C(x,y,z,t)表示t时刻(x,y,z)处的泄露燃气浓度，

为环境风速；

S224、编制GB程序计算多灾种耦合复杂环境中的泄露燃气空间分布；

S225、根据构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子集合{管道泄漏速度，燃气浓度}，得到{管道泄漏速度，燃气浓度}的耦合作用力

表示t时刻形成的管道泄漏度；通过燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的险兆因子时间及空间相关性；其中，

表示t时刻(x,y,z)处的泄露燃气浓度。

进一步，在步骤S3中，包括以下步骤：

S301、基于耦合作用力

和

创建降雨-地质灾害-燃气管网泄露多灾种耦合事件链；

S302、根据材料特性，确定降雨-地质灾害耦合作用下的燃气管网泄露事件风险概率：

其中，P(T₁T₂T₃T₄)表示降雨-地质灾害-燃气管网泄露多灾种耦合事件风险；T_i表示i事件，i∈{1,2,3,4}；T₁表示暴雨事件，T₂表示地面沉降事件，T₃表示燃气管道断裂事件，T₄表示燃气泄露事件；pa表示耦合作用力

和

的集合；

表示耦合作用力

或

大于结构强度时的降雨、地质灾害、燃气管网断裂以及燃气泄露事件的条件概率。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本发明能够计算各个灾害时间在空间以及时间上的相关性，辨识灾害在空间中的行为模式，从而对灾害进行有效的测量，不仅能够完成对单灾种灾害后果的估算，同时能够进行多灾种耦合度的匹配，进而实现预测暴雨事件、地面沉降事件和燃气管网泄露事件耦合作用下的燃气泄露风险预测。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

图2为暴雨事件的事件因子集示意图。

图3为地面降沉事件的事件因子集示意图。

图4为燃气管网泄露事件的事件因子集示意图。

图5为暴雨事件与地面沉降事件险兆因子的关系图。

图6为地面沉降事件与燃气管网泄露事件险兆因子的关系图。

图7为燃气管网泄露事件与燃气爆炸险兆因子的关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1至图7所示，为本实施例所提供的多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，包括以下步骤：

S1、获取暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件，并将上述五类事件进行粒度分解，确定五级结构的暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的事件因子及事件因子谱图，具体执行以下操作：

对暴雨事件、地面沉降事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件进行粒度分解，确定暴雨事件、地面沉降事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的致灾因子和承灾载体，构建各个事件的致灾因子和承灾载体的五级结构事件因子及事件因子谱图。

S2、根据步骤S1所述的各个事件的事件因子，确定暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性，确定地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性以及确定燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性；

所述确定暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S201、细化暴雨事件与地面沉降事件因子粒度，构建暴雨事件与地面沉降事件的因子库为：

{降水量,地下水位线,基坑降水高度}；

S202、编制PS程序，根据暴雨-内涝动力学模型，计算暴雨影响带来的地下水位的变化，其计算公式为：

其中，Δh表示地下水位线的变化，单位为m；Q_r表示降雨量，单位为m³；S表示渗透面积，单位为m²；n表示渗透路径数目；q_i表示降雨强度，单位为m³/min；ψ表示渗透系数；t表示降雨时间，单位为min；

并根据土壤渗透能力获得各个方向的孔隙水流动模型，其计算公式为：

其中，x,y,z表示空间方位；u表示流经土体单元体表面的水量变化率；k_x,k_y,k_z分别表示均质土在x,y,z方向的渗透系数；γ_w表示孔隙水的重度；q_x,q_y,q_z分别表示在x,y,z方向上的单元流量；

同时解析土壤孔隙水渗流平衡方程，获取位移和孔隙水应力的关系，其计算公式为：

其中，G表示土体的剪切模量；w_x,w_y,w_z分别表示x,y,z方向上的土体位移，u表示流经土体单元体表面的水量变化率；γ_w表示孔隙水的重度；

S203、根据步骤S202中所计算的各个公式，对步骤S201所述的因子库进行语义搜寻，当该因子库中的灾害事件因子与步骤S202中所计算的各个公式的耦合度大于或等于2时，确定该灾害事件因子为险兆因子，得到暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子的集合为：

{水位差，孔隙流水头}；

S204、根据构建暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子集合{水位差，孔隙流水头}，得到暴雨事件与地面沉降事件的耦合作用力

表示t时刻形成的土壤位移三维矩阵，通过暴雨事件与地面沉降事件的耦合作用力

构建暴雨事件与地面沉降事件的险兆因子时间及空间相关性，其中

w_x,w_y,w_z分别表示x,y,z方向上的土体位移。

所述确定地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S211、细化地面沉降事件与燃气管网泄露事件因子粒度，构建地面沉降事件与燃气管网泄露事件的因子库为：

{管道失效率，土壤内应力}；

S212、编制SS程序，根据土壤固结沉降动力学模型，计算有效应力与土体应变之间的关系，进而得到暴雨影响带来的地质环境的变化，其计算公式为：

其中，ε_v表示土体体积应变；ε_x,ε_y,ε_z表示土体体积x,y,z方向上应变；σ′_x,σ′_y,σ′_z表示土体x,y,z方向上的有效应力；τ_x,τ_y,τ_z表示x,y,z方向上的单位渗透力；ε_xy表示土体体积在x,y方向上应变；ε_yz表示土体体积在y,z方向上应变；ε_zx表示土体体积在x,z方向上应变；u表示流经土体单元体表面的水量变化率；

同时，计算应力波在土壤中的衰减，其计算公式为：

σ′_i＝σ′_i/D^ε，

ε＝(2+σ_土壤)/(1-σ_土壤)；

其中，σ′_i为土体在i方向上的有效应力，i∈{x,y,z}；D为土体应力波衰减系数；ε为达克数；σ_土壤为土体应力扩散系数；

S213、根据步骤S212中所计算的各个公式，对步骤S211所述的因子库进行语义搜寻，当该因子库中的灾害事件因子与步骤S212中所计算的各个公式的耦合度大于或等于2时，确定其为险兆因子，得到地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子的集合为：

{土壤内应力，外力因子}；

S214、根据地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子集合{土壤内应力，外力因子}，得到地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

表示t时刻形成的土壤应力三维矩阵；通过地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

构建地面沉降事件与燃气管网泄露事件的险兆因子时间及空间相关性；其中，

σ′_x,σ′_y,σ′_z表示土体x,y,z方向上的有效应力。

所述确定燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S221、细化燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件因子粒度，构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的因子库为：

{灌木丛，绿化带，低矮屋檐，仓库，温度，雷击，明火源}；

S222、根据Smith-Watson-Topper准则进行燃气管道疲劳脆断判断，计算管道失效点裂纹大小以及泄露速度q(t)，q(t)为t时刻燃气泄露流速；

S223、建立植被、低矮建筑、以及仓库等建筑综合影响下的燃气扩散模型，

由暴雨影响带来的燃气管道结构断裂应力，根据燃气管道失效动力学模型获得q(t)，并根据各类扩散系数σ_x，σ_g，σ_w，σ_c，推算空间燃气浓度分布C(x,y,z,t)；其中，σ_x为大气扩散系数，σ_g为{灌木丛，绿化带，树木}等植被类因素对扩散燃气的凝集作用，σ_w为{低矮屋檐，仓库}等低矮建筑结构对燃气的凝集作用，σ_c为仓库等建筑物对燃气的凝集作用，C(x,y,z,t)表示t时刻(x,y,z)处的泄露燃气浓度，

为环境风速；

S224、编制GB程序计算多灾种耦合复杂环境中的泄露燃气空间分布；

S225、根据构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子集合{管道泄漏速度，燃气浓度}，得到{管道泄漏速度，燃气浓度}的耦合作用力

表示t时刻形成的管道泄漏度；通过燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的险兆因子时间及空间相关性；其中，

C(x,y,z,t)表示t时刻(x,y,z)处的泄露燃气浓度。

S3、基于

和

构建暴雨-地面沉降-燃气管网泄露多灾种耦合事件链的事件风险度函数，最终预测暴雨事件、地面沉降事件和燃气管道断裂事件耦合作用下的燃气泄露风险，包括以下步骤：

S301、基于耦合作用力

和

创建降雨-地质灾害-燃气管网泄露多灾种耦合事件链；

S302、根据材料特性，确定降雨-地质灾害耦合作用下的燃气管网泄露事件风险概率：

其中，P(T₁T₂T₃T₄)表示降雨-地质灾害-燃气管网泄露多灾种耦合事件风险；T_i表示i事件，i∈{1,2,3,4}；T₁表示暴雨事件，T₂表示地面沉降事件，T₃表示燃气管道断裂事件，T₄表示燃气泄露事件；pa表示耦合作用力

和

的集合；

表示耦合作用力

或

大于结构强度时的降雨、地质灾害、燃气管网断裂以及燃气泄露事件的条件概率。

以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件，并将上述五类事件进行粒度分解，确定五级结构的暴雨事件、地面降沉事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的事件因子及事件因子谱图；

S2、根据步骤S1所述的各个事件的事件因子，确定暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性，确定地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性以及确定燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

以及时间和空间相关性；

S3、基于

和

构建暴雨-地面沉降-燃气管网泄露多灾种耦合事件链的事件风险度函数，最终预测暴雨事件、地面沉降事件和燃气管道断裂事件耦合作用下的燃气泄露风险。

2.根据权利要求1所述的一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，其特征在于，在步骤S1中，具体执行以下操作：

对暴雨事件、地面沉降事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件进行粒度分解，确定暴雨事件、地面沉降事件、燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的致灾因子和承灾载体，构建各个事件的致灾因子和承灾载体的五级结构事件因子及事件因子谱图。

3.根据权利要求1所述的一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述确定暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S201、细化暴雨事件与地面沉降事件因子粒度，构建暴雨事件与地面沉降事件的因子库为：

{降水量,地下水位线,基坑降水高度}；

S202、编制PS程序，根据暴雨-内涝动力学模型，计算暴雨影响带来的地下水位的变化，其计算公式为：

其中，Δh表示地下水位线的变化，单位为m；Q_r表示降雨量，单位为m³；S表示渗透面积，单位为m²；n表示渗透路径数目；q_i表示降雨强度，单位为m³/min；ψ表示渗透系数；t表示降雨时间，单位为min；

并根据土壤渗透能力获得各个方向的孔隙水流动模型，其计算公式为：

其中，x,y,z表示空间方位；u表示流经土体单元体表面的水量变化率；k_x,k_y,k_z分别表示均质土在x,y,z方向的渗透系数；γ_w表示孔隙水的重度；q_x,q_y,q_z分别表示在x,y,z方向上的单元流量；

同时解析土壤孔隙水渗流平衡方程，获取位移和孔隙水应力的关系，其计算公式为：

其中，G表示土体的剪切模量；w_x,w_y,w_z分别表示x,y,z方向上的土体位移，u表示流经土体单元体表面的水量变化率；γ_w表示孔隙水的重度；

S203、根据步骤S202中所计算的各个公式，对步骤S201所述的因子库进行语义搜寻，当该因子库中的灾害事件因子与步骤S202中所计算的各个公式的耦合度大于或等于2时，确定该灾害事件因子为险兆因子，得到暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子的集合为：

{水位差，孔隙流水头}；

S204、根据构建暴雨事件与地面沉降事件的耦合险兆因子集合{水位差，孔隙流水头}，得到暴雨事件与地面沉降事件的耦合作用力

表示t时刻形成的土壤位移三维矩阵，通过暴雨事件与地面沉降事件的耦合作用力

构建暴雨事件与地面沉降事件的险兆因子时间及空间相关性，其中

w_x,w_y,w_z分别表示x,y,z方向上的土体位移。

4.根据权利要求1所述的一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述确定地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S211、细化地面沉降事件与燃气管网泄露事件因子粒度，构建地面沉降事件与燃气管网泄露事件的因子库为：

{管道失效率，土壤内应力}；

S212、编制SS程序，根据土壤固结沉降动力学模型，计算有效应力与土体应变之间的关系，进而得到暴雨影响带来的地质环境的变化，其计算公式为：

其中，ε_v表示土体体积应变；ε_x,ε_y,ε_z表示土体体积x,y,z方向上应变；σ′_x,σ′_y,σ′_z表示土体x,y,z方向上的有效应力；τ_x,τ_y,τ_z表示x,y,z方向上的单位渗透力；ε_xy表示土体体积在x,y方向上应变；ε_yz表示土体体积在y,z方向上应变；ε_zx表示土体体积在x,z方向上应变；u表示流经土体单元体表面的水量变化率；

同时，计算应力波在土壤中的衰减，其计算公式为：

σ′_i＝σ′_i/D^ε，

ε＝(2+σ_土壤)/(1-σ_土壤)；

其中，σ_i′为土体在i方向上的有效应力，i∈{x,y,z}；D为土体应力波衰减系数；ε为达克数；σ_土壤为土体应力扩散系数；

S213、根据步骤S212中所计算的各个公式，对步骤S211所述的因子库进行语义搜寻，当该因子库中的灾害事件因子与步骤S212中所计算的各个公式的耦合度大于或等于2时，确定其为险兆因子，得到地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子的集合为：

{土壤内应力，外力因子}；

S214、根据地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子集合{土壤内应力，外力因子}，得到地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

表示t时刻形成的土壤应力三维矩阵；通过地面沉降事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

构建地面沉降事件与燃气管网泄露事件的险兆因子时间及空间相关性；其中，

σ′_x，σ′_y，σ′_z表示土体x,y,z方向上的有效应力。

5.根据权利要求1所述的一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述确定燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子、耦合作用力

与时间及空间相关性，包括以下步骤：

S221、细化燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件因子粒度，构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的因子库为：

{灌木丛，绿化带，低矮屋檐，仓库，温度，雷击，明火源}；

S222、根据Smith-Watson-Topper准则进行燃气管道疲劳脆断判断，计算管道失效点裂纹大小以及泄露速度q(t)，q(t)为t时刻燃气泄露流速；

S223、建立植被、低矮建筑、以及仓库等建筑综合影响下的燃气扩散模型，

由暴雨影响带来的燃气管道结构断裂应力，根据燃气管道失效动力学模型获得q(t)，并根据各类扩散系数σ_x，σ_g，σ_w，σ_c，推算空间燃气浓度分布C(x,y,z,t)；其中，σ_x为大气扩散系数，σ_g为{灌木丛，绿化带，树木}等植被类因素对扩散燃气的凝集作用，σ_w为{低矮屋檐，仓库}等低矮建筑结构对燃气的凝集作用，σ_c为仓库等建筑物对燃气的凝集作用，C(x,y,z,t)表示t时刻(x,y,z)处的泄露燃气浓度，

为环境风速；

S224、编制GB程序计算多灾种耦合复杂环境中的泄露燃气空间分布；

S225、根据构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合险兆因子集合{管道泄漏速度，燃气浓度}，得到{管道泄漏速度，燃气浓度}的耦合作用力

表示t时刻形成的管道泄漏度；通过燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的耦合作用力

构建燃气管道断裂事件与燃气管网泄露事件的险兆因子时间及空间相关性；其中，

C(x,y,z,t)表示t时刻(x,y,z)处的泄露燃气浓度。

6.根据权利要求1所述的一种多灾种耦合作用下的燃气泄露风险预测方法，其特征在于，在步骤S3中，包括以下步骤：

S301、基于耦合作用力

和

创建降雨-地质灾害-燃气管网泄露多灾种耦合事件链；

S302、根据材料特性，确定降雨-地质灾害耦合作用下的燃气管网泄露事件风险概率：

其中，P(T₁T₂T₃T₄)表示降雨-地质灾害-燃气管网泄露多灾种耦合事件风险；T_i表示i事件，i∈{1,2,3,4}；T₁表示暴雨事件，T₂表示地面沉降事件，T₃表示燃气管道断裂事件，T₄表示燃气泄露事件；pa表示耦合作用力

和

的集合；

表示耦合作用力

或

大于结构强度时的降雨、地质灾害、燃气管网断裂以及燃气泄露事件的条件概率。

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