5.2.3 供水系统抗震性能评价
5.2.3.1 水厂建（构）筑物震害预测
（1）水厂建筑物震害预测
在《中山生命线工程震害预测技术报告》中，根据“城区建筑抗震防灾规划”建筑物抗震性能评价方法中所述的钢筋混凝土框架房屋震害预测方法，分别对中山供水公司办公楼和长江水厂综合楼、加药间、送水泵房及污泥脱水间进行震害预测。预测结果表明，在Ⅶ度地震烈度下，水厂建筑物基本完好；在Ⅷ度地震烈度下，仅中山供水公司办公楼发生轻微破坏。水厂建筑物具备了抵御Ⅶ度地震烈度震害的能力。近期应规划对中山供水公司办公楼进行抗震鉴定，并根据鉴定结果，按照《建筑抗震加固建设标准》（建标158－2011）进行加固改造。
图5－10 现状水厂及供水管网分布
（2）水厂构筑物震害预测
长江水厂中的水处理池，都为钢筋混凝土矩形水池，对它们进行震害预测时，需考虑地震荷载、静力荷载、动水压力、动土压力等的组合作用，对典型池壁受力最不利断面进行内力分析，得到其承受的弯矩，然后计算将产生的裂缝宽度，依据裂缝宽度给出水池的震害结论。
钢筋混凝土水池的震害分为5个等级，各震害等级的水池的状况描述如下：
1）基本完好：无震害，或顶盖与池壁连接处有轻微破损，池壁裂缝宽度小于0.2mm。
2）轻微破坏：顶盖与池壁连接处有明显破损，池壁裂缝宽度介于0.2～0.5mm之间，造成轻微渗漏。
3）中等破坏：水池池壁裂缝宽度达0.5～0.8mm，渗水严重，需采取修复措施才能使用。
4）严重破坏：水池池壁严重开裂，裂缝宽度达0.8～1.2mm，水向外喷涌；或立柱折断，致使顶盖局部塌落。
5）毁坏：池壁决口、倾倒，裂缝宽度大于1.2mm，大部分顶盖塌落，需重建。
在《中山生命线工程震害预测技术报告》中，根据上述震害预测方法对长江水厂的絮凝池、沉淀池、清水池、污泥脱水间储泥池、排泥池及污泥浓缩池进行震害预测。预测结果表明，在Ⅶ度地震烈度下，水池均基本完好；在Ⅷ度地震烈度下，絮凝池、清水池及排泥池发生轻微破坏。水厂构筑物基本具备了抵御Ⅶ度地震烈度震害能力。近期应规划对长江水厂水池进行抗震鉴定，并根据鉴定结果按照《建筑抗震加固建设标准》（建标158－2011）进行加固改造。
5.2.3.2 供水管道震害预测
管道的震害状况可划分为3级：
1）基本完好：管道可能有轻度变形，但无破损、无渗漏，无须修复即可正常运行。
2）中等破坏：管道将发生较大变形或屈曲，或有轻度破损、有渗漏，须采取修理措施才能正常运行。
3）破坏：管道破裂、泄漏，必须更换管道。
对于连续焊接管道，管道破坏状况判断标准为：
式中：［σr］=α1［σ1］；
［σb］=α2［σ2］；
σ——管道的组合应力，MPa；
［σ1］——管道材料的屈服极限应力，MPa；
［σ2］——管道材料的强度极限应力，MPa；
α1、α2——准则调整系数。
对于埋地接口式管道，管道破坏状况判断准则为：
式中：ΔL——组合的轴向伸长，cm；
［ΔL］——接口基本完好许用伸长，cm。
在《中山生命线工程震害预测技术报告》中，共选取了主城区68条供水管道进行震害预测。供水管道震害预测结果统计见图5－11所示，供水管道Ⅶ度震害分布见图5－12所示。
图5－11 供水管道震害预测结果统计图
图5－12 供水管道Ⅶ度震害分布图
中心城区现状地下管网由钢管、混凝土管、球墨铸铁管、水泥管和铸铁管等多种管材组成，不同管材抗震能力存在一定的差异。由供水管段资料可见，震害预测区域供水管道主要为混凝土管和钢管，分别占统计总数的51.5%和26.5%，其他几种约占总数的22%。其中，钢管表现出良好的抗震性能，Ⅹ度时多为中等破坏；混凝土管的抗震性能则相对较差，Ⅷ度和Ⅸ度时已经发生了中等程度破坏，Ⅹ度时有多处毁坏。历史震例表明，球墨铸铁管的抗震能力较强，而铸铁管则因为材料本身原因，在同等烈度下破坏要严重一些。震后短时间内，采用带渗漏工作方式保证震后城市的供水与救灾功能是必要的，因此对于在地震中轻微破坏乃至中等破坏的管段，一般认为它们仍然可以承担输水与供水的功能。上述分析表明，供水管段基本具备抵御Ⅶ度烈度震害能力。
5.2.3.3 供水管网连通可靠性分析
供水网络在已知管网拓扑结构、管段属性、管网各节点期望用水量、水源点出水压力等参数条件下，才能够进行供水网络功能可靠性分析（水力分析），且这项分析主要是针对带渗漏管网的分析。本次震害预测在现有数据的基础上，采用Monte－Carlo算法分析供水管网的连通可靠性。这种算法的基本思想是利用网络各单元的破坏概率，通过大量随机模拟，近似再现网络各单元的破坏状态。最后，通过计算源点与汇点处于连通状态的频率，并以这一近似频率计算代替精确概率分析。
通过Monte－Carlo算法计算出各节点与水源连通的概率P后，然后据此评价供水管网节点的可能状态。
可靠——P≥0.9；
轻微不可靠——0.9＞P≥0.7；
中等不可靠——0.7＞P≥0.5；
严重不可靠——0.5＞P≥0.3；
断水——P＜0.3。
在《中山生命线工程震害预测技术报告》中，共选取了主城区68条供水管道中的62个节点进行供水管网连通可靠性分析。供水管网连通可靠性分析结果统计见图5－13所示，供水节点分布见图5－14所示。
图5－13 供水管网连通可靠性分析结果统计图
图5－14 供水节点分布图
分析结果表明，供水管段基本具备抵御Ⅶ度烈度震害能力。Ⅷ度时，部分发生中等破坏；Ⅹ度时，由于地震动作用、建设年代、管径、管材、场地类别和场地地震地质灾害等一系列因素的影响，多数发生了中等程度的破坏。但总体而言，中山市供水系统具有较好的抗震可靠性。
从分析结果看，城市中部混凝土管网的抗震性能较差。Ⅶ度时，管道基本保持完好；随着地震烈度的提高，管网破坏的范围逐渐扩大，程度也越来越严重。且规划区内尚未形成较为完善的网状供水体系，供水节点的抗震可靠性仍有待提高。此外，市区供水目前仅靠长江水厂，震时供水将极为紧张。