بخشی از مقاله
آتش سوزي ناشي از شبکه گازرساني شهري هنگام بروز زلزله
چکيده
کشور ايران داراي منابع غني گاز طبيعي و شبکه گسترده ي لوله کشي گاز شهري است . اما متاسفانه ، کشوري زلزلـه خيـز نيـز مي باشد که هر از چند سال ، شاهد وقوع زلزله اي با خسارات سنگين جاني و مالي مي باشيم . با در نظر گـرفتن ايـن موضـوع ، لزوم بررسي ايمني سيستم انتقال گاز طبيعي و ارتقاي سطح ايمني آن در راستاي جلوگيري از وقوع حريق هاي مرتبط با زلزله را به وضوح مشخص است .
در اين مقاله شرايط و گزينه هاي ممکن براي ارتقاي وضعيت ايمني سيستم انتقال گاز طبيعي در ارتباط با حريق هاي بوجـود آمده به دنبال وقوع زلزله ، مورد بحث قرار گرفته است . ابتدا مروري بر زلزله هاي اخير امريکا و زلزله کوبـه ژاپـن انجـام گرفتـه است . سپس ، ارتباط بين عملکرد عناصر سيستم گازرساني و حريق هاي ايجاد شده مرتبط با زلزله برسي گرديده و نتايج حاصله با شرايط موجود در تاسيسات گازرساني تهران بزرگ مقايسه شده است .
در انتها با توجه به شرايط موجود، گزينه هاي پيش روي سازمان هـاي مـرتبط بـا موضـوع حريـق هـاي بعـد از وقـوع زلزلـه ، پيشنهادات شده است .
کلمات کليدي: زلزله ، آتش سوزي (حريق ، سيستم گازرساني، ايمني
مقدمه
استفاده از گاز طبيعي همانند سوخت قابل اشتعال ، ريسک حريق يا انفجار دارد. تاريخچه استفاده از گاز طبيعي در نقاط مختلـف جهان ، نشان دهنده آن است که در زمان زلزله نيز امکان بروز آتش سوزي ناشي از خرابي لوله هاي گاز، انـدک اسـت . امـا بـه علل خرابي ديگر بخش ها، موارد متعددي از آتش سوزي هاي مرتبط با گاز در زلزله هاي پيشين مشاهده شده است کـه لـزوم توجه بيشتر را به اين موضوع نشان مي دهد. به خصوص با دانستن اين نکته که بسياري از اين آتش سوزي ها با صرف هزينـه اندکي، قابل پيشگيري مي باشند(٣). زلزله ها مي توانند زمين را تکان دهند و آن را براي هميشه جابجا کنند. شدت خطرات در محل بستگي به اندازه ي زلزله ، فاصله از منبع زلزله و مشخصات خاک آن محل دارد. در هر حال ، زلزله مي توانـد بـا تـاثير بـر شبکه ي گاز رساني اثرات مخرب خود را بيشتر نمايان کند. آسيب ناشي از زلزله به سيستم انتقال گـاز طبيعـي ، چنـدين پيامـد
براي افراد در جوامع بزرگ دارد که عبارتند از (١):
- نشت گاز: آسيب سيستم هاي انتقال گاز طبيعي مي تواند در ساختمان مصرف کننده ، باعث نشت گاز شود. که ميزان نشت گاز متاثر از شدت آسيب و فشار سيستم (شبکه ) است . در اکثر موارد آسيب وارده به وسايل مسکوني، شکستگي جزيـي يـا کلي اتصالات پيچ و مهره شده ي لوله ، لوله هاي خم شو يا صدمه به هواکش هاست . گسيختگي خط توزيع گاز مي تواند به علت آسيب به تجهيزات ، جابجايي تجهيزات گازي غير که پايه قوي و محکمـي ندارنـد، روي دهـد. فقـدان اتـصالات انعطاف پذير بين خطوط توزيع گاز و تجهيزات نا ايمن ، احتمال آسيب در اثر تکان اين گونه تجهيزات را افزايش مي دهد.
- قطع توزيع گاز طبيعي: پيامد معمول آسيب سيستم هاي انتقال گاز طبيعي، قطع خدمات است . در برخي مـوارد، بـه دنبـال وقوع زلزله ، مصرف کنندگان محتاط ، خود اقدام به قطع گاز مي کنند. شرکت خدمات گاز شهري، سرويس گـاز سـاختمان ها را هنگام تخريب آنها در اثر زلزله ، قطع مي کند و يا اگر در قسمتي از سيستم انتقال گاز طبيعي آسيب قابـل ملاحظـه اي اتفاق افتاده باشد، گاز اين نواحي قطع مي شود.
- وقفه در فعاليت هاي توليدي و شغلي: فقدان خدمات انتقال گاز طبيعي مي تواند باعث ايجاد وقفه هاي طولاني در فعاليت هاي توليدي و شغلي شود و مدت زمان تعطيلي ساختمان هاي اداري را افزايش مـي دهـد. ايـن وقفـه مـشمول خـدمات اورژانس و يا تيم هاي واکنش در برابر شرايط اضطراري نيز هست .
- افزايش تقاضا براي پناهگاه هاي اضطراري و اسکان موقت : آسيب هايي که در اثر زلزله هاي شديد به سـاختمان هـا وارد مي شود، يقينا مردم را مجبور به روي آوردن به سوي پناهگاه هاي اضطراري خواهد کرد. فقدان گاز طبيعي و به دنبال آن کاهش سوخت جهت گرما و پخت و پز ممکن است تعداد افراد متقاضي پناهگاه هاي اضطراري را افزايش مي دهد.
- خطرات ايمني ناشي از آسيب زلزله به سيستم انتقال گاز طبيعي : پيامد انتشار گاز طبيعي که شاخص ترين آنها، دو گزينـه اول است ، براي آسيب پذيري سيستم انتقال گاز طبيعي کافي است . ريسک از دست رفتن انسان ها در مواردي کـه آتـش سوزي در ساختماني روي دهد که آسيب ديده و فرو ريخته باشد، اما تخليه نشده باشد، به مراتب شديدتر است . يکي ديگر از خطرات بالقوه در اين زمينه ، بازسازي نامناسب خدمات گازي است (وجود نشتي کشف و يا تعمير نشده ).
• حريق : اشتعال گاز، مستلزم وجود شرايط متعددي است بنابراين ، بطور کلي احتمال آتش سوزي مـرتبط بـا گـاز در ساختمان هاي مسکوني در اثر زلزله پايين است . بر اساس بررسي هايي که در زلزله هاي اخير روي علل حريق صورت گرفت ، پس از خلاصه کردن نکات سناريو حريق ، عمده ترين دلايل ، خدمات گاز رساني يا توزيـع بـرق تـشخيص داده شدند. در اين سناريو حضور ضروري منبع سوخت در آتش ، ثبت شده است . جدول ١ آمار مربوط به آتش سـوزي هـاي مرتبط با گاز طبيعي را در چند زلزله پيشين نشان مي دهد. همانطور که مشاهده مي شود تعداد آتش سوزي ها در زلزله هاي مختلف داراي اختلاف فاحشي است . دليل چنين اختلافي آن است که تعداد آتش سوزي ها تـابع عوامـل زيـادي است ، از اين رو در هنگام مقايسه چنين آمارهايي بايد اختلاف هـاي موجـود را در نظـر داشـت (١). جلـوتر دربـاره ايـن موضوع بيشتر گفت و گو خواهد شد
جدول ١. آمار مربوط به آتش سوزي هاي مرتبط با گاز طبيعي در چند زلزله پيشين
وقوع مرگ در برابر حريق هاي پس از وقوع زلزله ، به توانايي اشـخاص بـراي تخليـه سـاختمان هـا و نحـوه چيـدمان ساختمان بستگي دارد. طراحي ساختمان ها از لحاظ داشتن خروجي اضطراري واحد و مستقل براي هر واحد و يـا يـک خروجي منفرد براي کليه ساکنين ، فرق مي کند. در خانه هاي چند واحدي مـسکوني، در مـسير خـروج همگـاني و راه هاي نجات محدود، احتمال اينکه افراد بعد از وقوع زلزله به دام بيافتنـد، بيـشتر خواهـد بـود. وجـود سـاکنين زيـاد در ساختمان ها نيز عواقب مشابه دارد. آسيب وارده به درب هـاي خـروج اضـطراري آپارتمـان ، غالبـا از خـروج سـاکنين ، ممانعت بعمل مي آورد.
در ساختمان هايي که بيش از يک يا دو طبقه دارند، راه هاي نجات معمولا شامل راه پله هاي حصارکشي شـده اسـت که مي تواند در اثر شکستگي و تغيير شکل درب خروجي، مسدود شده و يا فشرده شود. اکثـر بـالابر هـاي ايـن گونـه ساختمان ها غير قابل استفاده خواهند بود.
• بازسازي نامناسب سرويس گازرساني از لحاظ رفع نشتي: اين کار مستلزم وجود افـراد واجـد شـرايط و بـا دانـش و تجربه کافي و لازم است .
نکاتي درباره شبکه گازرساني شهري
- مباني پايه درباره گاز طبيعي
گاز طبيعي يک سوخت فسيلي استخراج شده از اعماق زمين است . يک ترکيب فيزيکي از گازهاي گوناگون ، معمولا شـامل ٨٥ تا ٩٥ درصد متان ، ٧ تا ١٢ درصد اتان و مقدار کمي پروپان ، بوتان ، نيتروژن و دي اکسيدکربن اسـت . بـر خـلاف پروپـان ، گـاز طبيعي سبک تر از هواست و جرم مخصوص آن ٠,٦ است (١). بايد توجه داشت همه مخلوط هاي گازي و هوا نمـي سـوزند. دو نقطه قطع جريان ميان مخلوط هاي قابل احتراق و غير قابل احتراق را "حدود انفجار" گويند. درباره گاز طبيعي، اين آستانه هـا
عبارتند از:
• حد پايين انفجار (LEL١) : تقريبا ٥ درصد
• حد بالاي انفجار (UEL٢) : تقريبا ١٥ درصد
- شبکه گازرساني
تاسيسات گازي، شبکه اي عمدتا متشکل از لوله کشي هاي زيرزميني هستند که عمليـات توزيـع گـاز طبيعـي از چـاه گـاز بـه
مصرف کنندگان مسکوني، تجاري، صنعتي و کشاورزي را انجام مي دهند (شکل ١).
شکل ١ . نمايي از يک شبکه گازرساني
در اين شبکه ، لوله ي ناقل گاز داراي فشارهايي گوناگون است ؛ در خطوط اصلي انتقال ، فشار بالاست . ولي، در مناطق توزيـع و شبکه هاي مصرف کنندگان ، فشار پايين است . تعيين جنس لوله بر پايه سال نصب (به دليل عواملي مانند عمر مفيد لولـه و ...) و ديگر عوامل صورت مي گيرد. لوله هاي گاز از جنس استيل ، پلاستيکي، فولادي، مسي و پلي اتيلن است (١).
نشت يابي تاسيسات گازي بطور روتين انجام مي شود. ميزان نشتي به سه درجه تقسيم بندي مي شود: درجه ١ : وجود يا احتمال خطر، عملکرد فوري را نشان مي دهد.
درجه ٢ : در زمان کشف ، حيات و سرمايه را تهديد نمي کند. اما، نيازمند برنامه ريزي براي تعمير و رفع آن است .
درجه ٣ : در لحظه کشف بي خطر است و انتظار مي رود که همچنان باقي بماند.
براي يک سيستم توزيع گاز، چند صد نشتي درجه ٢ و ٣ ممکن است که همزمان وجود داشته باشد(١) .
روش پژوهش
اين مقاله ، اطلاعات منتشر شده درباره آتش سوزي ناشي از گاز طبيعي در زلزله هايي که در امريکا و شـهر کوبـه در ژاپـن رخ داده است ، بيان مي کند و با توجه به دستاوردهاي مربوط به آن مطالعات ، وضعيت کنوني شبکه گازرساني در تهران بزرگ را به بحث مي گذارد. اطلاعات لازم براي اين مطالعه از گزارش هاي مربوط به يافتـه هـاي مـشترک شـرکت گـاز ازاکـاي ژاپـن و دانشگاه صنعتي شهيد عباسپور در پروژه مطالعات آسيب پذيري، بهسازي و مديريت بحران سيستم گازرساني تهـران بـزرگ در مقابل زلزله ، موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي و شرکت ملي گاز و منابع اينترنتي گردآوري شده است .
با توجه به اينکه در دهه هاي اخير، خوشبختانه در شـهر تهـران زلزلـه شـديدي بوقـوع نپيوسـته ، شـرکت گـاز تهـران بـزرگ
GTGC١ بر حسب زلزله هاي ناشي از گسل هاي فعال که ممکن اسن در اين منطقه گازرساني رخ دهـد، از ٥ زلزلـه سـناريو براي بررسي وضعيت ايمني تاسيسات گازي در برابر زلزله استفاده کرده است (٢) که از نتايج آنها در اين مطالعه استفاده خواهـد شد.
تاثير آسيب به سيستم انتقال گاز طبيعي در زلزله هاي گذشته
توجه به تجربيات زلزله هاي اخير در کاليفرنيا درباره عملکرد سيستم انتقال گاز طبيعي مي توانـد سـودمند باشـد. البتـه ، نتيجـه گيري درباره وضعيت ايمني سيستم گازرساني پس از زلزله در يک نقطه ، و تعميم آن به ساير نقاط دنيا، بنـا بـه دلايلـي بـسنده نخواهد بود ازجمله : تفاوت هاي بارز در جنس خطوط لوله کشي، فشار عملياتي، نوع وسايل گازسـوز و سـاختار سـاختمان هـا.
هنگام استخراج اطلاعات و استنباط از زلزله هاي اخير، بايد احتياط کرد. زلزله هاي آينده ممکن اسـت بارهـا و انـواع صـدمات فراساختاري، که در گذشته مشاهده نشده ، ايجاد کنند. بويژه ، تعداد آتش سوزي هاي تجربه شده در زلزله هـاي گذشـته ممکـن است شاخص قابل اعتمادي براي آتش سوزي هاي آينده نباشد زيرا، ارتباط پيچيده اي بين شدت لـرزش زمـين ، زمـان حـادث شدن زلزله از لحاظ حضور يا عدم حضور ساکنين ساختمان ها در خانه هاي خـود و صـدمات پايـدار ناشـي از سـاختارها وجـود دارد(١).
برهم کنش شرايط زير مي تواند بر افزايش خسارات حريق ناشي از زلزله موثر باشد:
- ساختمان ها خالي از سکنه باشند و افراد براي کاهش صدمات وارده به سيستم گـاز و يـا کنتـرل حريـق هـاي کوچـک حضور نداشته باشند.
- ساختمان هاي بلند يا مجتمع هاي انبوه ، پوشش گياهي مستعد براي آتش سوزي .
- شرايط جوي باد تند و رطوبت اندک .
- آسيب سيستم توزيع آب که قابليت هاي آتش نشاني را بشدت محدود مي کند.
- کاهش پاسخگويي ماموران آتش نشاني، بدنبال خرابي وسايل ارتباطي، تقاضاهاي متعدد بـراي کمـک ، آسـيب مـستقيم ايستگاه آتش نشاني، محدوديت راه دستيابي به علت تراکم ترافيک و تخريب مسيرهاي تردد و تاخير در کمک هـاي متقابـل همسايگان (١).
زلزله سانفرانسيسکو (١٩٠٦)
اين زلزله در ساعت ٥:١٣ بامداد رخ داد و ٦٥ ثانيه طول کشيد. اندازه ي برآورد شده زلزله ٨ ٧ ريشتر بـود. ايـن زلزلـه توانـست نکاتي برجسته را درباره حريقي که پس از زلزله رخ مي دهد، آشکار سازد. البته در آن زمان ، منابع اوليه احتراق ، واژگوني لامـپ نفتي و نفت و کوره ي گاز بود. ماموران آتش نشاني بدليل شکستگي لوله هـاي توزيـع آب ، قـادر بـه اطفـاي حريـق نبودنـد و سرعت باد نيز مزيد بر علت شده بود تا حريق به سمت غرب سانفرانسيسکو توسعه يابد. در سال ١٩٠٥ هيئت مديره ي اداره ي ملي آتش هشدار داده بودند که کنترل حريق هاي بزرگ در سانفرانسيسکو خيلي مشکل است چون منطقه بـزرگ و در ارتفـاع زياد است ، دريچه هاي متعدد بي حفاظ در ساختمان ها وجود دارد که جريان نامحدود باد را ميسر مي سازند. همچنـين ، امکـان حضور کامل (يکپارچه ) آتش نشاني اندک است و قابليت اشتعال بسياري از ساختمان ها بالاست .
زلزله ويتر١ کاليفرنيا (١٩٨٧)
اين زلزله هنگام صبح و با بزرگي ٥.٩ ريشتر اتفاق افتاد. پس لرزه هاي اين زلزله با بزرگي ٥.٣ روز بعد ادامـه داشـت و تقريبـا
١٠٠٠٠ واحد مسکوني و تجاري آسيب ديدند. بعد از وصل مجدد سيستم گازرساني توسط شرکت گاز کاليفرنياي جنوبي، تقريبـا
٢٠٦٠٠ درخواست تلفني جهت تعميرات از طرف مصرف کنندگان ، صورت گرفت که ١٦٥٠٠ مورد آن ، در ارتباط بـا راه انـدازي مجدد شير قطع گاز٢ بود که توسط مصرف کنندگان در هنگام وقوع زلزله ، عمليات قطع گـاز بوسـيله آن صـورت گرفتـه بـود.
سيستم انتقال گاز با فشار زياد، آسيب نديد. شبکه توزيع ، ٢٢ مورد نشتي ناشي از خوردگي داشت . تقريبا ٥٩٠٠ نشتي بـه دنبـال زلزله کشف شد که ٢٠٠٠ مورد آن مرتبط با زلزله بود. ٧٥ % خسارات مربوط به اتصالات لوله هاي گاز بـود کـه تحـت نيـروي زلزله تابيده شده بودند.
زلزله لوما پريتا٣ کاليفرنيا (١٩٨٩)
اين زلزله در ساعت ٥:٠٤ صبح با بزرگي ٢ ٧ ريشتر رخ داد. حدود ٩٠٠ خانه نزديک کانون زلزله آسيب ديدند، بـيش از ٦٠ نفـر جان خود را از دست دادند، پل هاي ارتباطي بين نواحي مختلف فرو ريخت و برق منطقه قطـع شـد. شـرکت گـاز و الکتريـک پاسفيک ٤ که مسئول گازرساني منطقه بود، در طول مدت دو هفته بعد از زلزله ، ١٩٠٤ نشتي راشناسايي کرد کـه ٦٠١ مـورد آن داراي درجه ١ بودند و در اين ميان ٥١٠ مورد (٨٥ %) در سرويس هاي لوله کشي منازل رخ داده بود. پس از زلزله ، اين شـرکت براي تامين گاز منطقه از خطوط لوله استيل و چدن با توزيع فشار کم گاز، استفاده کرد. تعداد حريق هاي ناشي از اين زلزلـه در مناطق آسيب ديده در جدول ٢ نشان داده شده است (١).
