بخشی از مقاله
خلاصه
منطقه مورد بررسی محدوده ای به شعاع 200 کیلومتر به مرکزیت شهر سنندج با طول جغرافیایی 46,997 و عرض جغرافیایی 35,318 می باشد. برای تهیه کاتالوگ زلزله با توجه به موقعیت منطقه اقدام به استخراج داده ها و تکمیل کاتالوگ می نماییم و سپس یکسانسازی واحد زلزلهها به بزرگای گشتاوری صورت می پذیرد. در این تحقیق برای حذف پیشلرزهها، پسلرزهها و زلزلههای تکراری از روابط مربوط به گاردنرBنوپوف برای دیکلاستر کردن کاتالوگ زلزله استفاده میشود.
از نرم افزار Matlab جهت حذف پس لرزهها و پیشلرزهها استفاده میشود. پس از اصلاح کاتالوگ زلزلههای منطقه به طور خلاصه ابتدا زلزلهها به نرمافزار ArcGIS وارد و سپس دو نوع چشمهبندی برای منظقه انجام میشود و در نهایت برای هر چشمه روابط گوتنبرگBریشتر بدست میآید.
برای بدست آوردن رابطه گوتنبرگBریشتر جهت انجام تحلیل خطر احتمالی زلزله برای منطقه لازم است که منطقه به تعدادی چشمه لرزهای تقسیم شود. در اینجا زونبندی بر اساس دو سناریو متفاوت جهت در نظر گرفتن احتمالات و افزایش دقت انجام شده است. برای محاسبه ضرایب رابطه گوتنبرگBریشتر برای هر زون به مساحت هر کدام از زون ها و همچینن زلزله های هر زون نیاز داریم که این موارد با استفاده از نرم افزار Arc GIS قابل استخراج اند و خروجی های نرم افزار در برنامه Excel قرار می گیرند.
به کمک نرمافزار ArcGIS زلزلههای هر چشمه و مساحت آنها استخراج میشود سپس با بدست آوردن این اطلاعات رابطه گوتنبرگBریشتر برای هر چشمه بدست میآید. در نهایت با استفاده از نرم افزار OpenQuake اقدام به تحلیل خطر احتمالاتی منطقه می نماییم و سپس به کمک اکسل و با استفاده از نرم افزار Matlab اقدام به پردازش اطلاعات و ترسیم نمودارهای خطر و همچنین طیف طرح برای دوره های بازگشت مختلف می نماییم.
1. مقدمه
کشور ایران به دلیل قرار گرفتن بر روی کمربند لرزهخیزی آلپBهیمالیا و واقع شدن در بین صفحات اوراسیا, عربی و هندوستان به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز در جهان شناخته شده است. وقوع زمین لرزههای مخربی نظیر زمین لرزههای 1962 بوئین زهرا, 1968 دشت بیاض, 1972 قیر, 1978 طبس, 1990 رودبار, 1997 اردبیل, 1997 اردکول- قائن, 2002 چنگوره, 2003 بم, 2004 فیروزآباد کجور و 2005 زرند حاکی از لرزهخیزی بالای این پهنه است. لذا جهت کاهش اثرات مخرب ناشی از زمین لرزه مطالعات ارزیابی خطر در بسیاری از نقاط ایران به صورت جزئیتر امری ضروری به نظر میرسد.
قسمت عمدهای از استان کردستان در پایانه شمال باختری قلمرو ساختاری رسوبی سنندجBسیرجان قرار دارد. سنندج بر روی دو گسل معروف شامل گسل زاگرس جوان و گسل مریوانBسیرجان قرار دارد. با وجود این بخش کوچکی از جنوب باختری استان متعلق به پهنه زاگرس و نیمه شمال خاوری آن به صورت ساختارهای فروافتاده متعلق به حاشیه جنوب باختری ایران مرکزی است. به همین دلیل ساختار زمین شناسی استان کردستان تا اندازهای متنوع است. وجود گسل های فعال در منطقه کردستان و لرزهخیزی بالای آن و وقوع زلزلههای ویرانگر گذشته همگی نشان از آن دارد که وقوع زمین لرزههای بزرگ در این ناحیه بسیار محتمل است و دانش ارزیابی خطرات ناشی از زلزله می تواند خسارات و تلفات ناشی از زمین لرزههای محتمل آینده را کاهش دهد .
استان کردستان از نظر جغرافیایی منطقه ای محصور بین 34,44 تا 36,30 عرض شمالی و 45,31 تا 48,16 طول شرقی قرار گرفته است. شهر سنندج مرکز استان کردستان با مساحت 2906 کیلومتر مربع و در فاصله 512 کیلومتری غرب شهر تهران قرار دارد و ارتفاع آن از سطح دریا بین 1450 تا 1538 متر در نقاط مختلف شهر متغییر است. بیشتر گستره استان از دیدگاه زمین شناسی در درون زون ایران مرکزی و زون سنندجBسیرجان قرار دارد و تنها بخش هایی کوچکی از گستره در جنوب و در زون رانده شده زاگرس واقع می شود
اما به نظر می رسد که بخش های شمال غربی استان یعنی محدوده ای که از مریوان به سوی بانه ادامه پیدا می کند علی رغم تشابه ویژگی های مربوط به زون سنندجBسیرجان از نظر ساختمانی و با توجه به موقعیت آن ها که از جنوب غربی بخش تداوم یافته ابر گسل زاگرس - در عراق - قرار می گیرد بیشتر با زون رانده شده زاگرس در ارتباط می باشند - سازمان برنامه و بودجه گروه مطالعات هامونBزمین شناسی - . این منطقه در ایالت لرزه زمین ساخت زاگرس قرار دارد به گونه ای که بیشتر گسل های این ناحیه معکوس و یا فشاری هستند. زمین لرزه ها دارای عمق کانونی کم و دوره بازگشت کوتاه می باشند.
در شکل 1 نقشه زمین ساخت پهنه استان کردستان نشان داده شده است.
شکل-1 نقشه زمین ساخت پهنه استان کردستان, دو مرکز مهلرزه ای زمین لرزه های این پهنه .[1]
2. پیشینه تحقیق
به نظر می رسد که تحلیل خطر در اوایل 1960 مورد بررسی قرار گرفت و در دو کوشش جداگانه در سال 1966 به نتیجه رسید. اولین تلاش در سال 1964 در رساله دکتری آلین کورنل در استانفورد تحت عنوان فرآیندهای تصادفی در مهندسی ساختمان که توزیع های احتمالی از فاکتورهای موثر در بحث های مهندسی مورد مطالعه قرار گرفت. مفهوم اساسی در این کار توزیع های مشتق شده است که توزیع احتمالاتی متغییر وابسته مشتق شده را که وابستگی آن به دیگر متغیر های مستقل که توزیع احتمالاتی آن ها شناخته شده یا حدس زده شده را ارائه می دهد.
تلاش دوم بوسیله دانشجوی دکتری لویس استیوا و پروفسور ایمیلیو و ورکز که حرکت زمین لرزه ای زمین با وابستگی به بزرگا و مسافت - فاصله - و ارتباط میان آن ها به فرکانس جریان زمین لرزه و فرکانس جریان حرکت زمین در یک سایت را مطالعه کردند صورت گرفت. در تابستان 1966 به طور اتفاقی آلین کورنل با لویس استیوا ملاقات کردند که در نتیجه تبادل ایده ها باعث شد که گروه بتوانند توزیع اتفاقات زمین لرزه را در یک ناحیه تخمین بزنند و همچنین توزیع شدت سرعت و جابه جایی در بزرگای زمین لرزه و مسافت ,حرکت زمین در یک سایت را برآورد کنند.
این گروه همچنین وابستگی به پیک شتاب زمین - فاصله - را بررسی کردند. این مطالعات باعث شد که لویس استیوا اولین نقشه منطقه خطر که شامل شدت تعدیل شده مرکالی و وابستگی مقادیر پیک لرزه ,شتاب زمین و تناوب های بازگشتی است را منتشر کند. مانوئل بربریان در سال 1977 اولین نقشه خطر زمین لرزه در ایران را براساس نقشه گسلها لرزهخیزی تاریخی و لرزهخیزی دستگاهی کشور تهیه نموده است. این نقشه ها با توجه به موقعیت گسلهای شناخته شده و زمین لرزههای ,زمین ساخت تاریخی و دستگاهی تهیه شده است. پس از وی مهاجر
اشجعی در سال 1985 براساس نقشه گسلها و لرزه زمین ساخت ارائه شده اولین نقشه خطر لرزهای ایران با رویکرد احتمالاتی را ارائه کرد. این نقشه ها مقدار بیشینه شتاب زمین لرزه برای دو دوره بازگشت 50 و 475 سال را ارائه کرده است. توکلی و غفوری آشتیانی در سال 1999 با استفاده از رویکرد احتمالاتی نقشههای خطر زمین لرزه برای دو دوره بازگشت 75 و 475 سال را برای گستره ایران تهیه کردند.
3. تحلیل خطر لرزه ای
دلیل پیچیدگی های بسیاری در سازوکار وقوع زمین لرزه ها و ناهمگنی شدید در لایه های مختلف زمین که امواج زلزله از آن عبور می کند و بسیاری موارد مبهم دیگر امکان پیش بینی زمان, محل و بزرگی زمین لرزه های آینده در حال حاضر و آینده نزدیک وجود ندارد. اما تجربه و یافته های علمی نشان می دهد که بر اساس اطلاعات قابل دسترس و استفاده از روش های آماری و احتمالی می توان ایمن بودن سازه ها را تا حد مطلوبی برآورده کرد. روش های تحلیل خطر لرزه ای روش هایی هستند که با استفاده از آن ها می توان تا حدودی رفتار لرزه ای یک منطقه خاص را پیش بینی کرد.
این روش ها با استفاده از پیشینه لرزه خیزی یک منطقه و استفاده فاز اطلاعات لرزه ای تاریخی و دستگاهی و بررسی های سایزموتکتونیکی احتمال وقوع زلزله ها با بزرگی مختلف را در منطقه مورد مطالعه بررسی می کند. مادامی که نقشه های ریز پهنه بندی برای گستره کشور به صورت رسمی ابلاغ نگردیده است انجام تحلیل خطر برای برآورد پارامترهای طراحی مانند شتاب مبنای طرح و طیف طراحی لازم است. روش هایی وجود دارد که با کمک آن ها می توا ن مناطقی را که به طور بالقوه در معرض خطر زلزله اند شناسایی و تعیین کرد. با استفاده از چنین روش هایی و با احداث اصولی و درست سازه ها می توان خسارات ناشی از زلزله را به مقدار قابل توجهی کاهش داد.
خطر زمین لرزه در یک منطقه بر مبنای پارامترهای حرکت نیرومند زمین - شتاب, سرعت و تغییر مکان - و با در نظر گرفتن دوره بازگشت معین رویدادهای زمین لرزه در یک منطقه تعریف می شود. یکی از رویکردهای مناسب جهت تعیین لرزهخیزی مناطقی که با کمبود اطلاعات و دادهها مواجه هستند روش ارزیابی احتمالاتی میباشد. در روش احتمالاتی کلیه زلزلهها از کلیه گسلها با یک روش احتمالاتی با هم ترکیب شده و در نهایت طیف خطر یکنواخت نهایی به دست میآید که به وسیله آن می توان برای دورههای مختلف بازگشت شتاب ساختگاه را به دست آورد.
برآورد خطر زلزله و تعیین شتاب ثقل افقی پایه و اساس طراحی سازههای مقاوم در برابر زلزله است. برآورد خطر زمین لرزه تخمین پارامترهای جنبش زمین در یک ساختگاه میباشد که از فعالیت چشمههایی با پتانسیل لرزهای در یک دوره زمانی مشخص نتیجه میشود. در برآورد خطر زمین لرزه به روش احتمالاتی تمامی بزرگیهای ممکن حاصل از چشمههای مهم که در فواصل مختلفی از ساختگاه قرار گرفتهاند با در نظر گرفتن درصد احتمال وقوع بیان میشود.
اثر تمامی زمین لرزههای دارای اندازه های متفاوت که در مکانهای مختلف از چشمههای مختلف با احتمال رویدادهای متفاوت اتفاق می افتند روی یک منحنی جمع زده میشوند که احتمال افزایش سطوح مختلف جنبش زمین در یک ساختگاه در طول دوره زمانی مشخصی را نشان میدهد. مراحل تحلیل خطر زمین لرزه با رهیافت احتمالاتی شامل شناسایی چشمه های لرزهای, محاسبه پارامترهای لرزهخیزی منطقه, انتخاب رابطه کاهندگی مناسب, تحلیل خطر به روش احتمالاتی و تهیه منحنی طیف خطر لرزهای سایت مورد نظر میباشد
4. روش شناسی تحقیق
منطقه مورد بررسی محدوده ای به شعاع 200 کیلومتر به مرکزیت شهر سنندج با طول جغرافیایی 46,997 و عرض جغرافیایی 35,318 می باشد که این ناحیه و شمای کلی گسل های آن در شکل 2 زیر نمایش داده شده است. برای تهیه کاتالوگ زلزله با توجه به موقعیت منطقه که در شکل 2 نشان داده شده است با مراجعه به سایت پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله, سایت , USGS[14] بانک داده ای EMME[15] و همچنین کتاب زلزلههای تاریخی ایران نوشته نیکلاس آمبرسیز و چارلز ملویل - ترجمه ابوالحسن رده - اقدام به استخراج داده ها و تکمیل کاتالوگ می نماییم.
