بخشی از مقاله
چکيده :
امروزه با توسعه و گسترش شهرها در مناطق لرزه خيزمختلف ،تحليل و ارزيابي خطر زلزله در مناطق مختلف شهري امري حياتي و اجتناب ناپذيراست و به طور طبيعي هر چه شهر بزرگتر باشد. خطرات ناشي از زلزله در آن بيشتر است . لزوم توجه به اين خطرات نيز افزايش خواهد يافت .
گسترش شهرها در مناطق لرزه خيز ايران نيز لزوم بررسي و ارزيابي خطر زلزله ايجاب ميکند، شهر مقدس مشهد، به عنوان يکي از سه کلانشهر در معرض خطر زلزله ، مثال کاملي در اين زمينه است . اين شهر مهم ، بزرگ ، پرجمعيت و حياتي با ساختار مذهبي، اقتصادي و سياسي، در ميان گسل هايي فعال احاطه شده است و همواره احتمال وقوع زلزله اي بزرگ در آن وجود دارد.
با درنظر گرفتن اين حقايق ، تحقيق حاضر کرده با استفاده از روش تحليل احتمالاتي خطر لرزه اي، خطر زلزله براي مناطق مختلف شهر مشهد را مورد تحليل و ارزيابي قرار دهد. نتايج حاصل نشان داد که سطح نسبي خطر زلزله در اين شهر زياد و منطبق بر نظر پيشنهادي آيين نامه ٢٨٠٠ايران ميباشد. ارزيابي خطر زلزله در مناطق مختلف نشانگر الگويي مشخص در افزايش خطر زلزله از شرق به غرب و از شمال به جنوب در اين شهر مي باشد.
همچنين نتايج حاصل در اين تحقيق مشخص کرد؛ مناطق غربي اين شهر از سطح خطر لرزه اي بالاتري نسبت به ساير مناطق برخوردار است ، به طوريکه مناطق ٩، ١٠، ١١و ١٢بالاترين سطح خطر زلزله را دارند و مناطق ١، ٢، ٧و ٨نيز از سطح خطر نسبتا بالايي برخوردارند. بر مبناي نتايج ، توجه به خطرات زلزله در دو منطقه ٩به واسطه پرجمعيت بودن و منطقه ٧، بواسطه گستردگي، بسيار حياتي ميباشد. همچنين قرارگيري مناطق پرجمعيت و داراي بافت فرسوده مرکزي مشهد در سطوح بالاي خطر زلزله ، لزوم توجه هرچه بيشتر به خطرات ناشي از زلزله در اين مناطق شهر مقدس را مي طلبد.
کليدواژه ها : زلزله -خطر لرزه اي - تحليل احتمالاتي خطر لرزه اي -مناطق شهري –شهرمشهد.
١-مقدمه
زلزله ، نشانگر حرکت مداوم پوستۀ زمين است و يکي از مخرب ترين پديده هاي طبيعي محسوب ميشود که هر ساله شمار زيادي از مردم در نقاط مختلف دنيا را درگير آثار نامطلوب خود ميسازد. ايران نيز کشوري لرزه خيز است که تاکنون موارد متعددي از زلزله هاي ويرانگر در آن رخ داده و هرکدام از آن ها خسارات و تلفات جبران ناپذيري برجاي گذاشته است . قرار گرفتن فلات ايران درکمربندکوه زايي آلپ -هيماليا، که از لرزه خيزترين مناطق جهان محسوب ميشود و نيز ديگر شواهد زمين شناسي، لرزه خيزي، زلزله شناسي و ژئوفيزيکي، همگي دلالت بر اين مطلب دارند که همواره احتمال رخ دادن زلزله ي شديد ديگري در گسترة ايران وجود دارد.بنابراين بديهي است که براي توسعه و گسترش شهرها در مناطق لرزه خيزي نظير ايران ، تحليل و ارزيابي خطر زلزله در مناطق مختف شهري امري حياتي و اجتناب ناپذير ميباشد
توسعه شهرها بدون در نظر گرفتن خطرات مستقيم و غير مستقيم ناشي از پديده ي زلزله نظير روانگرايي، گسلش سطحي، زمين - لغزش ، آتش سوزي و ... منجر به فجايع انساني هولناکي نظير آنچه که در سال هاي گذشته در شهرهايي نظير طبس ، رودبار، منجيل ، بم و ... رخ داد، خواهد شد. علاوه بر اين ، خسارات مالي و اتفاقات پس از وقوع زلزله نظير قطع آب ، برق ، گاز و تلفن ، بروز ناامني، شيوع بيماريها و ... مواردي هستند که همگي اثبات کننده ي لزوم پرداختن به تحليل و ارزيابي خطرات زلزله در مناطق مختلف شهري مي- باشد. طبيعتا هرچه شهر بزرگتر، پرجمعيت تر و مهمتر باشد، عمق اين فاجعه ميتواند قابل ملاحظه تر باشد و به همين نسبت اهميت پرداختن به خطر زلزله در آن شهر افزايش خواهد شد.
شهر مقدس مشهد مثال کاملي از اين موضوع است . اين شهر با جمعيتي در حدود ٢/٥ميليون نفر به عنوان دومين شهر پرجمعيت کشور، به واسطه ميزباني مرقد امام رضا (ع )، همه ساله پذيراي جمعيتي بالغ بر بيست ميليون نفر مسافر ميباشد همچنين علاوه بر اهميت فوق العاده ي آن از ديدگاه مذهبي، وجود برخي از کارخانه ها و صنايع بسيار مهم در آن و همچنين نقش بنيادي اين شهر به عنوان تکيه گاهي در توسعه ي استان هاي شرقي کشور، همگي سبب شده است که بدون کوچکترين ترديدي، شهر مشهد يکي از مهمترين و حياتيترين شهرهاي ايران باشد. حال با توجه به اين واقعيت که شهر مشهد، در کنار تهران و تبريز، يکي از سه کلان شهر ايران است که خطر زلزله ، مهمترين خطر طبيعي در آن ها محسوب ميشود، در لزوم پرداختن به خطرات زلزله در برنامه ريزيهاي شهري و توسعه ي آن نيز کوچکترين ترديدي باقي نمي ماند.
نتايج تحقيقات مختلفي که تاکنون در مورد بررسي وضعيت گستره شهر مشهد از ديدگاه لرزه خيزي صورت گرفته است ، همگي نشانگر سطح بالاي خطر زلزله در اين شهر مي باشند شهر مشهد احاطه شده در ميان گسل ها ميباشد. در جنوب و جنوب غربي اين شهر گسلي به طول بيش از ٩٠کيلومتر شناسايي شده است که کمترين فاصله آن تا شهر به کمتر از ٢کيلومتر ميرسد. همچنين از طرف شرق و جنوب شرقي کمترين فاصله آن تا گسلي به طول ١٠٠کيلومتر در حدود ٢٠کيلومتر است و در شمال آن گسلي به طول ٢٤کيلومتر قرار دارد. تحقيق در آمار زلزله هاي رخ داده در اين گستره نيز نشانگر وقوع زلزله هاي تاريخي قابل توجه در اطراف شهر مشهد ميباشد. لازم به ذکر است که در آيين نامه ٢٨٠٠ايران هم که مرجع اصلي در زمينه ي خطرات زلزله در ايران ميباشد، شهر مشهد پهنه - اي با سطح خطر نسبي زلزله بالا توصيف شده است . حال اگر اين حقايق که همگي نشانگر بالا بودن سطح خطر زلزله در اين گستره است با اين حقيقت که بافت برخي از مناطق شهر مشهد فرسوده و ناپايدار است ، ميتواند به اين نتيجه منجر شود که بنيان اين تحقيق بر آن استوار است و آن لزوم تحليل و ارزيابي خطر زلزله در مناطق مختلف شهر مشهد است .
با اين مقدمه کوتاه ، براحتي هدف و اهميت تحقيق حاضر تبيين شد. در اين مقاله تلاش شده با استفاده از روش تحليل احتمالاتي خطر زلزله ، به ارزيابي خطر زلزله در مناطق مختلف شهر مقدس مشهد اقدام شود. در اين تحقيق ، پس از تعريف گستره ي طرح و گستره ي شهر مشهد، اقدام به شناسايي گسل هاي موجود در گستره ي طرح که به نحوي ممکن است گستره ي شهر مشهد را تحت تاثير قرار دهد، شده است و در يک تحليل قطعي، اثرات آنها مورد ارزيابي قرار گرفت . همچنين با تعيين وضعيت لرزه خيزي گستره طرح ، مدلهاي لازم براي چشمه هاي لرزه زا تعريف شدند و از آن ها در يک تحليل احتمالاتي خطر لرزه اي استفاده شد تا نتايج مطلوب که نقشه شتاب حداکثر زمين ، ناشي از زلزله با احتمالات وقوع مختلف و در مناطق مختلف شهر مشهد مي باشد، توليد گردد. نتايج اين تحقيق مي تواند مستقيما در ارزيابي آسيب پذيري لرزه اي مناطق سيزده گانه شهر مشهد و همچنين تصميم سازي و برنامه ريزيهاي مرتبط با توسعۀ شهر مشهد مورد استفاده قرار گيرد.
٢-بررسي وضعيت لرزه زمين ساخت در گستره ي طرح شهر مشهد
شهر مشهد درشمال شرق ايران ، از ديدگاه ژئوتکنيکي در پهنه خرد شده و گسليدة بين دو صفحه کپه داغ و ايران -مرکز قرار گرفته است و خود شهر از شمال و جنوب محدود به دو گسل فعال کواترنري مي باشد . به منظور در نظر گرفتن تمام چشمه هاي لرزه زايي که به نحوي ممکن است گسترة شهر مشهد را از ديدگاه لرزه اي مورد تهديد قرار دهند، در اين تحقيق گسترة طرح بزرگي بين طول هاي جغرافيايي ̊5/58 تا ̊5/60و عرض هاي جغرافيايي ̊5/35 تا ̊ 1/37جهت انجام مطالعات انتخاب شده است . اولين گام جهت تحليل خطر زلزله در شهر مشهد، شناسايي گسل هاي موجود و جمع آوري آمار زلزله هاي رخ داده در اين گستره ميباشد که در شکل (١) انجام گرفته است .
شکل ١-موقعيت گسترة شهر مشهد و گسترة طرح از نظر ژئوتکنيکي
الف ) نمايش کانون و بزرگي نسبي زلزله هاي رخ داده در گسترة طرح
ب ) گسل هاي اصلي فعال در گسترة طرح
با توجه به اطلاعات موجود ژئوتکنيکي، وضعيت تکتونيکي در پهنۀ شمالي استان خراسان رضوي الگويي چين خورده دارد و ساختار اکثر اين چين ها به صورت نامتقارن ، ممتد و کم و بيش موازي، روندي شمال غربي-جنوب شرقي را در پهنۀ کپه داغ شکل داده اند .به طور کلي گسل هاي موجود در اين چين خوردگيها را ميتوان به دو گروه از نظر مکانيزم گسلش تقسيم بندي کرد. نخست گسل هايي که هم زمان با فرونشست حوضه تشکيل شده اند و به طور کلي روند شرقي-غربي و يا شمال شرقي-جنوب غربي دارند و ابتدا داراي مکانيزم نرمال بوده اند که به تدريج تغيير مکانيزم داده اند. نوع دوم گسل هايي هستند که محور چين ها را قطع کرده اند و مکانيزم آنها امتداد لغز مي باشد . در بخش بعدي، با توجه به مراجع معتبر موجود، تمامي اين گسل ها مورد شناسايي قرار گرفته اند و اثرات آن ها بر روي شهر مشهد بررسي شده است .
٣-گسل هاي موجود در گسترةي طرح و ارزيابي اثرات آن ها بر روي شهر مشهد
در اين تحقيق ١٤گسل فعال در گسترة طرح شناسايي شده و در انجام محاسبات تحليل خطر لرزه اي مورد استفاده قرار گرفته است .
مشخصات و مکانيزم گسلش اين گسل ها در جدول شماره (١) مشاهده ميگردد.
جدول ١- طول ، مکانيزم گسل و حداکثر شتاب زمين محتمل در شهر مشهد ناشي از ١٤گسل شناسايي شده در گستره طرح
برخي از گسل هاي معرفي شده در اين بخش به خوبي شناسايي شده اند و اطلاعات مناسبي در ارتباط با آن ها موجود است ، اما در مورد برخي ديگر، داده هاي چنداني در دست نيست . از جمله گسل هاي شناخته شده ميتوان به گسل بينالود اشاره کرد که با طول ٩٢ کيلومتر در پاي دامنه جنوب غربي رشته کوه بينالود واقع شده و از ١٥کيلومتري شرق نيشابور ميگذرد و به نظر ميرسد که مسبب زلزله سال ١٩٨٢ميلادي با بزرگي 2/5بوده است . يکي از مهمترين گسل هاي موجود در گستره ي طرح گسل کشف رود با طولي بيش از ١٠٠کيلومتر ميباشد که گسلي لرزه زا و فعال است و به عنوان مسبب دو زلزله تاريخي بزرگ در قرن هفدهم شهر مشهد شناسايي شده است . مهمترين نکته در مورد اين گسل اين است که قرار گرفتن مرکز زلزله سال ١٩٨٨در نزديکي اين گسل نشانه اي از فعال بودن آن ميباشد. گسل مهم ديگر گسل شانديز ميباشد که در ١٥کيلومتري غرب مشهد واقع شده است و در اصل به صورت يک پهنه با عرض حداقل ٣کيلومتر و طول تقريبي ٧٧کيلومتر تعريف شده است و در يک زلزله تاريخي و سه زلزله دستگاهي نقشي اثبات شده داشته است . گسل هاي شمال و جنوب مشهد هم دو گسل بسيار نزديک به شهر هستند که متاسفانه اطلاعات چنداني از وضعيت فعاليت لرزه - خيزي آن ها در دست نيست و با توجه به فاصله کم آنها تا شهر به نظر ميرسد که انجام مطالعات دقيق در خصوص آن ها الزامي است .
به منظور ارزيابي ميزان تاثير هرکدام از اين گسل ها بر روي شهر مشهد ميتوان از يک تحليل قطعي سود جست . در اين تحليل که با استفاده از حداکثر بزرگي زلزله محتمل در گسل -که بر مبناي طول گسل محاسبه ميشود.- و حداقل فاصله گسلش تا ساختگاه و همچنين يک رابطۀ کاهندگي -که در اين تحقيق از رابطه کاهندگي طيفي زارع (١٩٩٩) استفاده شده است.
-انجام ميپذيرد، مقادير شتاب حداکثر زمين محتمل براي نقطه ي هدف که در مرکز شهر مشهد تعريف شده است محاسبه شده و در آخرين ستون جدول (١) به نمايش در آمده است . اعداد حاصل در اين بخش ميتوانند نشانگر خوبي از ميزان تاثير هر کدام از اين گسل ها بر روي شهر مشهد باشند. بر اساس اين نتايج فعال شدن حداکثري گسل هاي شانديز و جنوب مشهد ميتواند اثرات مخرب بسيار شديدي بر روي شهر داشته باشد که علت آن را ميتوان در طول زياد اين گسل ها و فاصله کم آن ها تا شهر دانست . از طرف ديگر به نظر ميرسد که گسل هاي نيشابور،چشمه شيرين ،تخت شاه و شمال فريمان خطر چنداني براي شهر مشهد ايجاد نميکنند. اما در تحليل نتايج مذکور توجه به اين نکته ضروري است که در تهيه آن ها از روش قطعي استفاده شده است و آمار زلزله ها و ديدگاه احتمالاتي در آن به کار نرفته است . اين مساله سبب ميشود که تاثير نرخ فعاليت لرزه اي گسلها بر روي نتايج ديده نشود و شايد سبب تفسير نادرستي از سطح خطر بالقوه ي گسل ها شود. به عنوان مثال اگر صحت تحقيقات فعلي پذيرفته شود و گسل جنوب مشهد گسلي غيرفعال قلمداد شود، طبيعتا ديگر گسلي با اين سطح بالا از خطر محسوب نخواهد شد.
براي غلبه بر اين نقصان درفصل آتي آمار زلزله ها جمع آوري خواهد شد و با استفاده از آن ها و تعيين نرخ فعاليت لرزه اي براي هر گسل ، تحليل احتمالاتي خطر زلزله براي گسترة شهر مشهد انجام ميگيرد و بر اساس آن به ارزيابي اين خطر در مناطق مختلف شهر مشهد پرداخته خواهد شد.
٤-آمار زلزله هاي رخ داده در گستره ي طرح
پهنه ي استان خراسان از ديدگاه لرزه خيزي در وضعيت مبهمي قرار دارد و به راحتي نميتوان در مورد آن نظر قطعي داد، اما لرزه - خيزي نسبتا بالاي آن با توجه به زلزله هاي شديدي که در سده ي بيستم در آن رخ داده ، اثبات شده است . شاخص ترين اين رخدادها، زلزلۀ ٢٥شهريور ١٣٥٧طبس است که بزرگترين پديده ي لرزه اي ثبت شده در کل پهنه ي ايران ميباشد. اين زلزلۀ عظيم با بزرگي مقياس امواج سطحي ٧/٧سبب تخريب شهر طبس به همراه ٩٠روستاي مجاور آن و کشته شدن دست کم ٢٠٠٠٠انسان گشت . شهر مشهد هم به عنوان يکي از شهرهاي اين پهنه از پتانسيل لرزه خيزي بالاي برخوردار است . داده هاي تاريخي حاکي از وقوع زلزله هاي مخرب و بزرگ متعددي در شعاع ١٠٠کيلومتري شهر مشهد و به خصوص شهرهاي قوچان و نيشابور ميباشد. در اين ميان مخربترين زلزله مربوط به شهر مشهد، در ١٥ربيع الثاني سال ١٠٨٤با بزرگي مقياس امواج سطحي ٦/٦رخ داده است که در اثر آن دو سوم شهر مشهد از جمله گنبد مرقد امام رضا (ع )، سقف مسجد گوهرشاد و بسياري از ساختمان هاي همگاني تخريب شده و حدود ٤٠٠٠تن کشته شده اند به هرحال در اين تحقيق براي تعيين پارامترهاي لرزه خيزي چشمه ها، کاتالوگ زلزله هاي دستگاهي از مراجع معتبر براي شهر مشهد تهيه گرديد .
٥-تحليل احتمالي خطر زلزله براي گستره ي شهر مشهد
روشي که در اين تحقيق جهت تحليل خطر زلزله در گستره شهر مشهد مورد استفاده قرار گرفته است ، برگرفته از يک قانون شناخته شدة علم احتمالات ميباشد که در مراجع مختلفي ذکر شده است. احتمال اينکه در يک ساختگاه معين ، در اثر وقوع يک زلزلۀ مشخص ، پارامتر حرکت زمين Y، از مقدار مشخص yتجاوز کند، برابر خواهد بود با:
