شریان های حیاتی و آسیب پذیری آن در زلزله تهران

در ارتباط با تأسیسات شریان‌های حیاتی و شبکه‌ها در هنگام رویداد زلزله، دو نوع آسیب به زندگی شهروندان و خود شهر ممکن است وارد آید: اول عدم دسترسی به شریان‌های حیاتی (مانند آب آشامیدنی، برق، گاز و مخابرات) برای زندگی روزمره در اثر آسیب دیدگی آن‌ها و دوم رویداد سوانح ثانویه (مانند آتش‌سوزی، شوک الکتریکی، انفجار و غیره).

بدین دلایل سازمان‌های مدیریت شریان‌های حیاتی باید سامانه‌های مدیریت بحران را به‌منظور به حداقل رساندن آسیب در هنگام زلزله تشکیل دهند.

در این مطالعه، دامنه وسیعی از داده‌ها از سازمان‌ها و شرکت‌‌های مرتبط با شریان‌های حیاتی (آب، گاز، برق، مخابرات) گردآوری شده است. از آنجا که چنین پایگاه جامع داده‏ها که توسط گروه مطالعاتی ایجاد شد، اولین از نوع خود در تهران می‌باشد، فقدان کیفیت و کمبود داده به‌خوبی قابل مشاهده است. با این حال، داده‌های اولیه شامل اطلاعاتی در مورد شبکه‌های اصلی سیستم‌ها ساماندهی شد. در این گزارش، داده‌های اولیه را می‌‌توان بر روی نقشه‌‌های هر یک از شریان‌های حیاتی ملاحظه نمود.

گروه مطالعاتی داده‌های شریان‌های حیاتی را گرد‌آوری نمودند. متأسفانه داده‌‌های محدودی برای این مطالعه گردآوری شده است. بنابراین، ارتقاء پایگاه داده‌ها در آینده مؤکداً توصیه می‌شود. به‌طور کلی همه سازمان‌های شریان‌های حیاتی به نحوی با یکدیگر مرتبط‌اند. برای مثال اگر شرکت مخابرات یک سیستم مولد برق خودکار نداشته باشد یا اگر شرکت برق نتواند برق لازم را تأمین نماید، کلیه سامانه‌های مخابراتی غیرفعال خواهند شد. این مساله نسبت به شرکت‌های آب و گاز نیز قابل اعمال است. بنابراین، تبادل اطلاعات و همکاری بین سازمان‌ها برای کاهش مساله مهم است.

آب‌رسانی

منابع آب صرفاً برای مصارف آشامیدن، شستشو، تأمین بهداشت و همچنین فعالیت‌های اطفای آتش مصرف می‌شود. آب مصرفی که توسط مجموعه تأسیسات سدها تأمین می‌‌شود، با گردش در سراسر تهران از طریق شبکه اصلی و شبکه توزیع، به‌خوبی توزیع می‌‌شود . از این رو می‌توان در نظر گرفت که شبکه آب تهران دارای یک ساختار قوی است که توان مقابله با بلایا را دارد. اما به‌منظور اطمینان از تأمین آب برای شهروندان، لازم است که لوله‌ها بازسازی شوند زیرا ممکن است در برابر بلایا آسیب‌پذیر باشند. در فرآیند گردآوری داده‌ها، معلوم شد که اطلاعات جزئیات شبکه خط لوله (شامل نوع، جنس و قطر لوله و غیره) در دسترس نمی‌باشد. به‌علاوه اطلاعاتی در مورد جنس اتصالات مصرف شده در شبکه نیز به‌منظور اطمینان از تحلیل دقیق‌تر باید مشخص شود. اما شرکت آب و فاضلاب فقط نقشه مکانی شبکه، محل تصفیه خانه‌ها، مخازن و شیرها را تهیه نمود. در این مطالعه فقط طول کل لوله کشی تهران بدون هیچ گونه طبقه‌بندی از نظر جنس لوله در دسترس بود. بنابراین، با توجه به داده‌های موجود، تحلیل بسیار محدودی امکان پذیر بود. در آینده برای تشخیص وضعیت واقعی شبکه آب‌رسانی بر اساس سامانه اطلاعات جغرافیایی، داده‌های لازم باید تهیه شود. اطلاعات فوق را با استفاده از بیشینه شتاب زمین و شدت زلزله که از مطالعه به‌دست‌آمده است می‌توان برای انجام دادن تحلیلی با جزئیات بیشتر به کار برد.

گاز طبیعی

شبکه تأمین گاز طبیعی تهران آسیب‌پذیر در نظر گرفته می‌شود زیرا عمل باز و بسته شدن شیرها به‌طور دستی و توسط افراد شرکت ملی گاز ایران انجام می‌‌شود. شبکه گاز طبیعی در تهران یکی از شبکه‌‌های اصلی شریان‌های حیاتی است که به‌عنوان منبع حرارتی برای شهروندان تهران عمل می‌‌کند، اما منبع خطرآفرینی با توان بالقوه زیاد برای ایجاد بلایای ثانویه‌‌، مثل آتش‌‌سوزی، انفجار و … نیز می‌باشد. بنابراین، به‌فوریت لازم است که هماهنگ با لرزه‌نگارها، تجهیزاتی برای کنترل اتوماتیک شیرهای گاز تعبیه شود. شرکت ملی گاز ایران داده‌های مفصل‌تری را نسبت به سایر سازمان‌های شریان‌های حیاتی ارائه نمود. اما این داده‌ها اطلاعاتی در مورد جنس اتصالات شبکه را در بر نمی‌گیرد. برای استفاده آتی و به‌منظور حصول اطمینان از تحلیل مفصل‌تر آسیب، داده‌های اتصالات نیز باید به پایگاه داده‌های موجود افزوده شود.

برق

شبکه تأمین نیروی برق تهران به‌استثنای خط توزیع آن از آخرین ایستگاه‌‌های توزیع، دارای سامانه شبکه‌ای نسبتاً” قوی است. این خطوط، هوایی هستند و نیمی از کابل‌ها در زیر زمین مدفون است. از سوی دیگر بسیاری از خطوط (توزیع) بدون محفظه یا صندوق‌های مدفون‌اند و عملیات‌ترمیم و تعمیر این خطوط در هنگام بحران، در مقایسه با خطوط هوایی، مشکلات، هزینه و مدت زمان بیشتری را به خود اختصاص می‌‌دهند. بر اساس مذاکرات انجام شده با شرکت تولید و انتقال نیرو، بناهای مربوط به تأسیسات تأمین برق در حال حاضر تقویت می‌شوند. از آنجا که جزئیات سازه‌‌ها‏ی تأسیسات مذکور را نمی‌توان گردآوری نمود، گروه مطالعاتی انتظار دارد که پایگاه داده‏ها در آینده نزدیک به همگام‌سازی شود.

مخابرات

با توجه به تجربه حاصل از زلزله‌های گذشته، شبکه تلفن همراه به‌عنوان مهم‌ترین عنصر زیربنایی مخابراتی در نظر گرفته می‌‌شود زیرا این وسیله می‌‌تواند به هنگام خطر، ارتباطات لازم را برقرار نماید. برخورداری از ارتباطات در هنگام رویداد زلزله می‌‌تواند خسارات را به حداقل برساند. کشور ایران در مقایسه با سایر کشورها، از این نظر پیشرفته نیست و در حال حاضر یک دوره انتقالی را برای تقویت شبکه مخابرات خود جهت مقابله با بلایا طی می‌‌کند.

برای کابل گذاری شبکه‏های تلفن، از سامانه زیرزمینی استفاده می‌‌شود. با این حال همانند شبکه نیروی برق، عملیات‌ترمیم در هنگام رویداد بلایا، زمان بیشتری را برای دسترسی به مکان خطوط آسیب دیده به خود اختصاص می‌‌دهد و در نتیجه هزینه بیشتری در این ارتباط مصرف می‌‌شود.

خسارات شریان‌های حیاتی

شریان‌های حیاتی به دو گروه عمده شامل مراکز کنترل و خطوط ارتباطی تقسیم می‌شوند. مراکز کنترل، تأسیساتی از قبیل تصفیه خانه‌ها و مراکز توزیع فرعی را شامل می‌شود و ارتباط دهنده‌ها (یا تأسیسات رابط) عبارت‌اند از تجهیزاتی مانند لوله‌ها و خطوط مخابراتی برای مقاصد تأمین و توزیع.

کاربرد روشی آماری به‌منظور برآورد خسارت تأسیسات رابط از قبیل لوله‌ها و خطوط مخابراتی فقط وقتی امکان‌پذیر است که اطلاعات ساختار و طول آن‌ها در هر منطقه موجود باشد . در این مطالعه از همین رویکرد استفاده شد.

خسارت وارده به تأسیسات کنترلی در این مطالعه برآورد نگردید زیرا چنین سازه‌هایی به لحاظ اهداف تأسیسات و مکان آن‌ها بسیار متفاوت‌اند و یک روش آماری منفرد برای تحلیل آن‌ها قابل کاربرد نمی‌‌‌باشد . برای برآورد خسارت تأسیسات کنترلی، وارسی‌های جداگانه همراه با جزییات نیاز خواهند بود.

روش برآورد خسارت

موارد اساسی (بنیادی) که در برآورد خسارت شریان‌های حیاتی باید مد نظر قرار گیرند عبارت‌اند از:

• غیر از چند مورد مطالعات کیفی ، در مورد خسارت وارده به شریان‌های حیاتی در اثر زلزله هیچ مطالعه کیفی انجام نشده است.
• ویژگی‌های سازه‌ای ساختمان‌ها در ایران با موارد متناظر آن‌ها در ژاپن متفاوت است . اما ویژگی‌های شبکه ، جنس لوله‌‌‌ها و کابل‌ها مشابه ژاپن است.
• اگر چه مقاومت مصالح لوله‌ها چندان تفاوتی با لوله‌های ژاپنی ندارد اما کیفیت ساخت در محل اتصال لوله‌ها همیشه دارای مشکلات است.
• با توجه به موارد یاد شده ، روش تحلیل برآورد خسارت لوله‌های آب و گاز ، پیشنهاد شده توسط کاتایاما و کوبو ( 1975 ) که به‌طور گسترده‌ای در ژاپن مورد استفاده است ، در این مطالعه اعمال شد. البته باید در نظر داشت که خسارت شدیدتر از آنچه تخمین می‌رود خواهد بود.
• جزییات مقاومتی کابل‌های توزیع برق و مخابرات برای این مطالعه در دسترس قرار نگرفت . به‌علاوه ساختار و مقاومت ستون‌های برق که عوامل مهم آسیب‌رسان به کابل‌های هوایی‌اند ، برای این مطالعه در دسترس قرار نگرفت.
• بنابراین خسارت وارده به کابل‌ها با استفاده از روش‌های تجربی و بر اساس خسارت وارده در زلزله 1995 کوبه برآورد گردید.
• نتیجه آنکه خسارت برآورد شده شریان‌های حیاتی فقط بیانگر توزیع نسبی خسارت است و نه توزیع مطلق آن.

 

خطوط لوله گاز

فرمول بررسی خطوط لوله گاز و آب یکسان است.

داده‌های مربوط به نوع لوله‌های گاز و نحوه توزیع شدن آن‌ها تأمین گردید، مقادیر داده شده در زیر، بر اساس اعداد و ارقامی که فعلاً در ژاپن از آن‌ها استفاده می‌شود، برای هریک از پارامترها(یک فرمول) به‌کاربرده شد.

خسارت وارده به لوله‌های گاز در زلزله‌های گذشته، نشان می‌دهد که بسیاری از موارد آسیب‌دیدگی در محل سر جوش لوله‌ها اتفاق افتاده‌اند. نسبت خسارت به‌طور قابل ملاحظه‌ای با انواع گوناگون جوش‌ها تفاوت می‌نماید و خسارات وارده به نوار باریک جوشکاری، 10 برابر بیشتر از خسارت اتصالات مکانیکی است. گستره شهر، ارسال‌های اخیر نسبتاً توسعه یافته است ولوله‌های گازرسانی عمر زیادی ندارند. از این‌رو فرض گردید که در هنگام لوله‌گذاری هیچ‌گونه اتصال جوشی باریک به کار برده نشده است.

کابل‌های توزیع برق

کابل‌های هوایی:

ویژگی‌های آسیب دیدگی در زلزله 1995 کوبه، ژاپن به‌قرار زیر است:

• در اثر شدت زلزله کمتر از 8 در مقیاسMMI، هیچ‌گونه خسارتی به ستون‌های برق وارد نیامد.
• براثر شدت زلزله برابر با 9 یا بیشتر در مقیاس MMI، درصد 55 ستون‌های برق، شکستند یا فروافتادند.

با این فرض که آسیب دیدگی یک ستون برق موجب آسیب دیدگی دو دهانه کابل می‌شود، پس 0.275 درصد ( 0.55/2 ) کابل‌های هوایی براثر شدت زلزله برابر با 9 (در مقیاس MMI) از بین خواهند رفت.

مقاومت (یا ایستایی) ستون‌های برق در شهر تهران با ستون‌های ژاپنی برابراست. لذا انتظار می‌رود که آسیب‌های واقعی  (عملی)، شدیدتر  از نتایج محاسبات خواهند بود.

کابل‌های زیرزمینی:

ویژگی‌های آسیب دیدگی در زلزله 1995 کوبه ، ژاپن به‌قرار زیر است:

• براثر شدت زلزله کمتر از 8، در مقیاس MMI، هیچ‌گونه آسیبی وارد نیامد.
• براثر شدت زلزله برابر با 9 یا بیشتر در مقیاس MMI، فقط به 3/0 درصد از کابل‌های زیر زمینی خسارت وارد شد.

خسارت وارده، با استفاده از نسبت خسارت محاسبه شد. این بدان معناست که مقاومت کابل‌های زیرزمینی در شهر تهران و شهرهای ژاپن یکسان است. از این‌رو انتظار می‌رود که خسارات واقعی (عملی) شدیدتر از نتایج محاسبات باشد.

کابل‌های مخابراتی

همه کابل‌های مخابراتی به‌استثناء خطوط توزیع، در زیرزمین قرار دارد. بنابراین برای برآورد خسارت این کابل‌ها نیز همان روش کابل‌های برق به کار برده خواهد شد.

برآورد پراکندگی تأسیسات شریان‌های حیاتی در هر حوزه آماری

اطلاعات در مورد نحوه پراکندگی لوله‌های گاز، کابل‌های برق و کابل‌های مخابراتی به تفکیک مناطق خدماتی هر بخش (از شهر) توسط مرکز مطالعات زلزله و زیست محیطی تأمین گردید. اما در مورد لوله‌های آب فقط طول کلی لوله‌ها ارائه شده بود. جنبش زلزله برای هر حوزه آماری محاسبه و نتیجه کار به‌طور مستقیم در محاسبات بر آورد خسارت تأسیسات شریان‌های حیاتی دخالت داده شد. بنابراین پراکندگی لوله‌ها و کابل‌ها در هر حوزه آماری خود به اقلام ریزتری به‌صورت زیر تقسیم می‌شود:

• فرض می‌شود که طول هریک از تأسیسات شریان‌های حیاتی در هر یک از حوزه‌های آماری متناسب با تعداد ساختمان‌های مسکونی در آن حوزه باشد.
• مناطق خدماتی تأسیسات شریان‌های حیاتی در هر حوزه آماری به یکدیگر ارتباط داده شدند و پراکندگی، برمبنای تناسب‌های بالا به اقلام ریزتری تقسیم شد.
• درصورتی‌که مناطق خدماتی حوزه‌های آماری با یکدیگر همپوش باشند، پراکندگی شریان‌های حیاتی به واحدهای کوچک‌تر حوزه‌های آماری به همراه میانگین توزینی تعداد ساختمان‌های مسکونی در هر حوزه آماری تقسیم می‌شود.

 

برآورد خسارت

تعریف خسارت به‌قرار زیر است

لوله‌های آب‌رسانی	نوع خسارت	شکستگی لوله‌ها در محل جوش
لوله‌های گازرسانی	مقدار خسارت	تعداد نقاط خسارت دیده
کابل‌های برق	نوع خسارت	پاره شدگی کابل‌ها
کابل‌های مخابرات	مقدار خسارت	طول کابل‌هایی که باید جایگزین شوند

.

واضح است که اگر در شرایط کنونی سیستم عملکرد دستی قطع اضطراری گاز، شیرهای گاز به‌سرعت عمل ننمایند ، نشت گاز در همه جا رخ خواهد داد که موجب انفجارها و آتش سوزی‌ها خواهد شد.

تقریباً تمام خطوط آب‌رسانی خارج از سرویس خواهند شد و برق و مخابرات در بخش جنوبی در دسترس نخواهد بود. اگر مولدهای اضطراری برق به تعداد کافی موجود نباشند ،قطع جریان برق می‌تواند به‌شدت بر عملکرد سایر شریان‌های حیاتی تاًثیر سوء بگذارد.

تأسیسات خطرزا

احتمال وقوع آتش‌سوزی ناشی از تأسیساتی که در آن‌ها مواد مایع یا گازی قابل اشتعال نگهداری می‌شوند برآورد‌ گردید. تأسیسات در گروه‌های زیر طبقه‌بندی شده است.

• ایستگاه نگهداری بنزین
• ایستگاه تجدید سوخت (بنزینی)
• کارگاه‌های گاز پرکنی
• توزیع کنندگان نفت سفید
• توزیع کنندگان نفت سیاه

مبانی برآورد خسارت به‌قرار زیراند:

• ساختمان‌های اداری این تأسیسات دچار خسارت ناشی از جنبش زلزله خواهند شد. به‌منظور برآورد خسارت وارده به ساختمان‌های اداری از همان تابع آسیب اعمال شده برای برآورد خسارت ساختمان‌های مسکونی استفاده خواهد شد.
• در تأسیساتی که به‌شدت خسارت دیده یا فروریخته‌اند، گازها یا مایعات قابل اشتعال شروع به نشت از مخازن خواهند نمود.
• گازها یا مایعات قابل اشتعال به‌صورت احتمالات زیر در اثر جرقه به آتش سوزی تبدیل می‌شوند:

ایستگاه‌های ذخیره بنزین و ایستگاه‌های توزیع بنزین: 55/2%

سایر: 66/3%

(استان کاناگاوا 1986)

• مقادیر فوق بر مبنای تجربیات ژاپن به‌دست‌آمده‌اند ، هیچ‌گونه اطلاعات موردی آتش‌‌سوزی در چنین تأسیساتی در ایران، در دسترس نبود. لذا نتایج فقط حاکی از احتمال نسبی وقوع آتش‌ سوزی است.
• تعداد موارد آتش‌سوزی در هریک از مناطق شهری، جمع بندی شده و سپس به‌عنوان درجه احتمال خطر آتش‌سوزی بیان شده‌اند.

پراکندگی تأسیسات خطرناک در گستره مورد مطالعه یکسان نمی‌باشد لذا پایگاه داد‌ها بر مبنای ضابطه یکنواخت تدوین نگردید. از این‌رو احتمال وقوع آتش‌ سوزی فقط برای آن مناطق که بیش از پنج تأسیسات خطرناک در آن‌ها وجود دارد محاسبه شد. تعداد این مناطق فقط 11 (یازده) منطقه از میان مناطق 22 گانه شهرداری تهران می‌باشد.

 

این مقاله برگرفته از مطالعات (JICA (1378 می‌باشد.