بخشی از مقاله
کنترل و مقاوم سازی شبکه گاز رسانی در برابر زلزله از طریق روشهای پیشرفته تکنولوژی اطلاعات
چکیده:
سیستم گازرسانی در مناطق شهری ایران دارای ویژگی فشار بالای گاز در خطوط انشعاب تا پشت منازل می باشد. لذا از این نظر، اقدامات مقابله با زلزله در شهرهای ایران فوری و نیازمند یک راه حل اساسی می باشد. در این مقاله جهت تعیین میزان مقاومت تاسیسات گازرسانی در مقابل زلزله، رفتار این شبکه تحت بارهای لرزهای مورد ارزیابی قرار گرفته است و در انتها با استفاده از روشهای نوین در سیستمهای ICT، راههای مقابله و پیشگیری ارائه می شود. بدین منظور محدوده شهر تهران و اطراف آن بعلت جمعیت بالا و وجود گسلهای فعال زیادی که قابلیت ایجاد زلزله های بزرگ دارد؛ بعنوان پایلوت جهت انجام مطالعات انتخاب گردیده است. در این مقاله در ابتدا گسل های اصلی که زلزله ناشی از آنها بیشترین خسارت را وارد می نماید شناسایی شده و سپس با توجه به بارهای لرزه ای که امکان رخداد آنها وجود دارد و با استفاده از بانک های اطلاعاتی مختلف ایجاد شده از وضعیت گسلها، شبکه توزیع و تغذیه، خاک، آبهای زیرزمینی در نرم افزار GIS، تعداد خرابیها و بزرگی آنها محاسبه شده است و در نهایت روشهایی جهت تقویت شبکه گازرسانی و پیشگیری از خطرات ناشی از زلزله با استفاده از متدهای پیشرفته تکنولوژی اطلاعات و محاسبات عددی بهره گرفته می شود. این تجربه به منظور کاهش خطر پذیری، ایجاد هماهنگی، وحدت رویه در مدیریت مخاطرات و مدیریت بحران گاز و نظر به ضرورت مقاوم سازی و نوسازی خطوط، تأسیسات و تجهیزات شبکه گاز رسانی شهر تهران تدوین شده است. در این خصوص با توجه به سابقه طولانی وجود شبکه لوله کشی گاز در ژاپن و به ویژه شهر اوزاکا و نیز وقوع زلزله های پی در پی در این کشور، استفاده از تجربیات کشور ژاپن را راهگشا یافتیم و به همین منظور با دانشگاه «کوبه» و شرکت مهندسی گاز اوزاکا نیز ارتباط مناسبی برقرار کردیم. در واقع این تجربه در خصوصی استفاده از سیستم های مدیریتی نوین جهت کنترل بحران بر اساس جمع آوری سریع اطلاعات و اخذ تصمیمات صحیح نگاشته شده است.
واژه های کلیدی: شبکه گاز رسانی ، مقاوم سازی، مدیریت بحران، زلزله
مقدمه
در کشور ما همواره تصور بر این بوده است که مدیریت بر بحران فقط متخص پس از وقوع بحران است و هیچ نیازی به آمادگی برای مقابله برای مدیریت بر بحران نیست و تمام تصمیمات بصورت همزمان گرفته می شود. یعنی تمام مدیرانی که تا زمان وقوع زمین لرزه کوچکترین آموزشی در زمینه همکاری به هنگام بحران و ... ندیده اند، با وقوع زلزله، در ستاد بحران تشکیل شده، حاضر می شوند. این نظامی بوده است که تاکنون در کشور ما جاری بوده که نتایج عملکرد بر اساس چنین روشی را می توانیم از زلزله های گذشته و عملکردهای گذشته شاهد باشیم. در صورتی که تمام برنامه های اجرایی مدیریتها میبایست برای مواقع بحرانی از قبل طراحی و تمرین شده باشند. همانگونه که تمام مقاوم سازی ها و ایمن سازی ها باید قبل از وقوع زلزله انجام پذیرد. آنچه که برای بعد از زلزله می ماند عملکرد صحیح بر اساس برنامه ریزی های از قبلی تهیه شده و استفاده بجا، بموقع و صحیح از مواد و ملزومات آماده شده برای شرایط بحرانی است. پدیده زمین لرزه یک واقعه طبیعی است که از نظر متخصصان به هیچ عنوان بخودی خود خطر ساز نمی باشد، بلکه این دست سازهای بشری هستند که بهنگام وقوع زلزله بدلیل ست بودن و عدم انطباق آنها با دستورالعملهای ساخت و ساز، باعث ایجاد خسارتهای مالی و جانی می گردند. زلزله با آسیب رساندن وسیع به زیرساختهای شهری، جامعه را با مشکلات عمده ای مواجه می نماید که بدلیل تفاوتهای ساختاری جوامع مختلف، برخی از این مشکلات تعاریف متفاوتی در کشورها و حتی شهرهای گوناگون دارند. کشور ایران نیز از این امر مستثنی نیست چرا که میدانیم جامعه ایرانی، خصوصیات ایرانی داشته و در نتیجه با بحرانهای ایرانی نیز روبرو است. برخی از بحرانهای پس از زلزله ویژه کشور ماست و در نتیجه هیچ کارشناس خارجی قادر به درک شرایط و روحیات ایرانی پس از زلزله نیست. در حال حاضر شهر تهران، بعنوان پایتخت کشور ایران بیش از ده میلیون نفر جمعیت دارد. نرخ رشد جمعیت بالا بوده و منطقه شهری به وسیله ساخت ساختمانهای بلند و شبکه ای از راههای متناسب با رشد جمعیت در حال گسترش می باشد. ارتفاعات البرز که در شمالی تهران واقع شده، قسمتی از رشته کوه هیمالایا است که دارای یک کمربند وسیع زلزله با تعداد زیادی گسل فعال می باشد. در تاریخچه شهر تهران تعداد زیادی زلزله شدید ثبت شده است و گفته می شود که امکان وقوع یک زلزله شدید در تهران در آیندهای نه چندان دور وجود دارد. زلزله هایی که در تهران باعث ایجاد خسارات جدی شدهاند در سالهای ۸۵۵، ۹۵۸، ۱۱۷۷، ۱۶۶۵ و ۱۸۳۰ میلادی به وقوع پیوسته و ثبت شدهاند. بیش از ۱۶۰ سال است که در تهران زلزله بزرگی به وقوع نپیوسته است ولی وقوع یک زلزله شدید در آیندهای نه چندان دور، اجتناب ناپذیر بوده و باعث ترس و بیم شده است. با توجه به لزوم پیشگیری بحران زلزله برای شهرهای بزرگ از جمله تهران، حفاظت از شریانهای حیاتی که تکیه گاه های زندگی شهری می باشند از آسیب های ناشی از زلزله اهمیت بسیاری پیدا می کند. براساس بررسی های انجام شده شریانهای حیاتی شهر تهران در برابر زمین لرزه احتمالی بسیار آسیب پذیرند و در صورت وقوع زلزله مشکلات فراوانی را ایجاد خواهند کرد در این میان اولویت اول مقابله با بحران زلزله به شبکه های گازرسانی داده می شود، زیرا این سیستم اثر مستقیم و ویژهای در ایمنی شهروندان و اموال آنان دارد. با وقوع زمین لرزه ناشی از فعالیت هر یک از گسل های شهری مانند تهران، در اثر جابجایی زمین انتظار می رود تخریب گسترده ای در اثر فرو ریختن ساختمانها، سیستم لوله کشی داخل منازل (ناشی از فرو ریختن ساختمان) و نیز تخریب علمکها و خطوط انشعاب و لوله های مدفون شبکه توزیع و تغذیه گاز صورت پذیرد. میزان تخریب ناشی از یک زلزله بزرگ در سیستم و تاسیسات شبکه توزیع و تغذیه گاز تهران بزرگ را می توان معادل بادهها سال نشت گاز که در شرایط عادی رخ می دهد برآورد نمود. در این فعالیت تحقیقاتی و اجرایی تبادل تجربیات برای زندگی ایمن و کاهش خطر پذیری شبکه گاز رسانی در زلزله با کشور ژاپن انجام شده است.
معرفی سازمان شرکت ملی گاز، به منظور تقویت و ایمن سازی شبکه گازرسانی تهران در برابر زلزله، تجربه ای را با شرکت مهندسی گاز اوزاکای ژاپن، دانشگاه کوبه این کشور و دانشکده صنعت آب و برق شهید عباسپور کسب نمود که هدف از این همکاری، شناسایی و از بین بردن نقاط ضعف شبکه گازرسانی تهران بزرگ، پیش و پس از وقوع زلزله می باشد. با وجود ۷ هزار کیلومتر انشعابات گازی ، ۸۵۰۰ کیلومتر شبکه فشار متوسط و ضعیف ، ۲۰۰ ایستگاه تقویت فشار و ۲۵۰۰ ایستگاه گاز در منازل و تاسیسات و بیش از ۲۰ هزار کیلومتر لوله گاز در منازل ، کارخانجات و تاسیسات در صورت بروز زلزله تهران بزرگ، شریان های حیاتی این شهر از جمله لوله ها و تاسیسات گاز در معرض تهدید جدی واقع خواهند شد. براساس این طرح، مدیریت بر اقداماتی که باید پیش از وقوع زمین لرزه در خصوص تاسیسات گاز اعم از شبکه ها، ایستگاهها و علمکهای گاز در تهران انجام بگیرد، مشخص مورد بررسی قرار گرفته و همچنین عملیات و اقدامات لازم برای پیش و پس از وقوع زمین لرزه احتمالی مشخص شده است. گروه تحقیقاتی متشکل از کارشناسان دانشگاه کوبه ژاپن، شرکت مهندسی گاز اوزاکای ژاپن، دانشکده آب و برق شهید عباسپور، شرکت گاز تهران بزرگ و شرکت ملی گاز ایران، پژوهش و مطالعات خود را به صورت عملی و مشترک آغاز و نقاط ضعف حساس و فوری شبکه گاز تهران شناسایی شده و نسبت به رفع آن ها، اقدامات مدیریتی صورت گرفت. همچنین براساس این تجربه کارشناسان ایرانی، آموزش های لازم برای مقابله با پیامدها و جلوگیری از خسارت های حاد در صورت وقوع زلزله را از کارشناسان و پژوهشگران ژاپنی فرا گرفتند. در پایان، نقاط ضعف شبکه گاز تهران مشخص و نحوه طراحی و ساماندهی شبکه ها و تاسیسات گاز تهران با توجه به گسلها و وضعیت زمین به نحوی قرار گرفت تا در هنگام وقوع زلزله، از آسیب مصون باشند. اتخاذ تدابیری برای قطع گاز قسمتهای خسارت دیده و ادامه گازرسانی به بقیه مصرف کنندگان در صورت وقوع زلزله نیز از جمله مسایلی است که در طرح ، پیش بینی شده است، همچنین با نصب سنسور و هشداردهنده هایی در نقاط مختلف شهر و استفاده از شیرآلات مخصوصی سعی نموده ایم به جای این که شبکه های گاز برای ما تعیین تکلیف کنند ما بتوانیم از یک مرکز، شبکه ها را به کنترل خود درآوریم. شرح مساله وقتی زلزله ای روی می دهد، بایستی سریعاً وضعیت سیستم گازرسانی در مناطق زلزله زده و آسیبهای وارده به آنرا مشخص نموده و با یک برآورد صحیح و سریع نسبت به جلوگیری از بروز حوادث ثانویه در مناطق پر آسیب و همچنین ادامه گازرسانی ایمن به مناطق کم یا بدون آسیب اقدام نمود. بهرحال در زلزله، انهدام ساختمانها، خرابی جادهها و مشکلات مربوط به استفاده از تاسیسات مخابراتی مثل خطوط تلفن و تاسیسات موبایل کاملاً محتمل است. در چنین شرایطی جمع آوری اطلاعات بسیار بسیار مشکل خواهد بود. لذا استفاده از سیستم های مدیریتی و نظارتی جهت کنترل بحران بر اساسی جمع آوری سریع اطلاعات و اخذ تصمیمات صحیحتر و سریعتر حائز برآورد احتمال و تعداد آسیب ناشی از زلزله: در نمودار (۱) فلوچارت ارزیابی ریسک زلزله در سیستم گازرسانی شبکه شهری گاز تهران بزرگ آورده شده است. در این روش ابتدا گسل هایی که فعالیت آنها می توانند بالاترین ریسک در تاسیسات گازرسانی شهر تهران را به وجود آورند به عنوان زلزله های سناریو انتخاب شده و بارهای (IOad) مختلف زلزله ای با توجه به شرایط زمین شناسی، توپوگرافی و شرایط خاک بستر به عنوان داده های ورودی جهت ارزیابی ریسک لرزهای در تاسیسات شبکه گاز تهران محاسه شده اند که در نهایت با اعمال این بارهای لرزهای به مدلهای در نظر گرفته شده برای خرابی تجهیزات و تاسیسات گازرسانی و منازل در نهایت تعداد آسیب های وارده و احتمال آن به ازای زلزله های مختلف در سطح شهر مشخص خواهد شد. زلزله های ناشی از گسل های(fault) فعال که ممکن است در محدوده شهر تهران و حومه آن روی دهد مورد بررسی قرار گرفته اند. بعد از بررسی گسلهای (Iault) مختلف جهت انتخاب پر خطرترین گسل های منطقه، تعدادی از گسل های فعال به عنوان گسل های سناریو جهت اقدامات مقابله با زلزله انتخاب و آنگاه بر این اساس، ۵ زلزله سناریو، انتخاب شدهاند 8-1]. با تحلیل آماری زلزله های شدید گذشته در منطقه شهر تهران و حومه، یک زمین لرزه نظیر یک دوره بازگشت به عنوان زلزله تاریخی انتخاب شده است. بدین ترتیب گسلهای منشاء زلزلههای سناریو عبارتند از زلزله های تاریخی اطراف تهران، زلزله ناشی از گسل مشاء، زلزله ناشی از گسل جنوبی ری، زلزله ناشی از گسل شمال ری و زلزله ناشی از گسل شمال تهران که در شکل (۱)، نمایی از این گسل ها آورده شده است.
نتایج حاصل شده از زلزله های سناریو در بانک اطلاعاتی ذخیره شده است که به صورت عددی و یا نموداری قابل استفاده است. در شکل (۲) نتیجه زلزله سناریو گسل شمال تهران را بر ساختمانها نشان داده شده است که به دلیل کثرت این نمودارها، نتایج حاصل از این نمودارها آورده شده و در نهایت راههای مقابله و یا پیشگیری ارائه گردیده است. از آنجا که در شبکه 250psi و 100psi از لوله های فولادی با اتصالات جوشی استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که وضعیت آسیب عمده تنها در موارد مربوط به جابجایی زمین ناشی از حرکت گسل های مشاء و شمال تهران می باشد ( محل تقاطع شبکه با مجموعه گسل های واقع در شمال تهران)، هیچگونه آسیب دیگری در این شبکه ناشی از حرکات ارتعاشی زمین و یا روانگرایی به وجود نمی آید. لذا محدوده اسیب عمده در این شبکه یک نوار باریک در شمال تهران می باشد. شیرهای جوشی واقع در خطوط و تاسیسات گازی داخل ایستگاههای اصلی در این مطالعه بدون آسیب یا آسیب کوچک ارزیابی شدهاند. لیکن شیرهای فلنجی واقع در خطوط، آسیب پذیر ارزیابی شدهاند و احتمال نشت از آنها وجود خواهد داشت. ساختمان ایستگاههای تقلیل فشار آسیب پذیر شناخته شده اند. تجهیزات و تاسیسات قطع گاز در آینده در این ایستگاهها مستقر می شوند. بنابراین تقویت ساختمان این ایستگاهها در مقابل زلزله یک ضرورت است. شیرهای پیاده رو بر اساس نتایج به دست آمده در اثر وقوع زلزله ناشی از گسل های ری شمالی و شمال تهران دچار آسیب عمده خواهند گردید. لذا باید گفت که این شیرها بطور دائم در معرض خطر نشت بوده و لازمست که ایمن گردند، آسیب پذیری علمک با آسیب پذیری ساختمانهای مشترکین معادل شده است. نتایج نشان میدهد که آسیب آنها در تمام مناطق گسترده خواهد شد.
سیستم پیشگیری از بحران زلزله با استفاده از روشهای نوین تکنولوژی اطلاعات با وقوع زمین لرزه ناشی از فعالیت هر یک از این گسلها، در اثر جابجایی زمین انتظار می رود تخریب گسترده ای در اثر فرو ریختن ساختمانها، سیستم لوله کشی داخل منازل (ناشی از فرو ریختن ساختمان) و نیز تخریب علمکها و خطوط انشعاب و لوله های مدفون گاز صورت پذیرد.
میزان تخریب ناشی از یک زلزله بزرگ در سیستم و تاسیسات توزیع گاز تهران بزرگ را می توان معادل با دهها سال نشت گاز که در شرایط عادی رخ می دهد براورد نمود. غفلت در زمان وقوع نشت گاز موجب آتش گرفتن گاز و گستردگی دامنه آتش سوزی، تجمع گاز در فضاهای بسته مثل داخل ساختمانها و حوضچه ها و بروز انفجارهای مهیب گاز و به دنبال آن تلفات انسانی چشمگیر می گردد. به منظور پیشگیری از حوادث ثانویه ناشی از وقوع زلزله (مثل مجروح شدن انسانها، تلفات و مرگ و میر و خرابی) که در اثر تخریب تاسیسات توزیع گاز شهری و نشت گاز محتمل می باشد باید در کار اساسی ذیل صورت پذیرد: ۱- افزایش مقاومت تجهیزات و یا جایگزینی تجهیزاتی که مقاومت لرزه ای کمتری دارند (مثل شیر پیاده رو (Curb ValVeS))، ۲- طراحی و ایجاد سیستم پیشگیری از حوادث ناشی از زلزله که به سرعت بتواند قطع گاز در مناطق آسیب دیده را انجام دهد. در ارتباط با مقاوم سازی شبکه نتایج کلی ارائه گردید، در ادامه سیستم پیشگیری را که مبتنی بر سیستمهای تکنولوژی اطلاعات ICT ( ارسال اطلاعات، کنترل دقیق اطلاعات، برآورد اطلاعات و کنترل از راه دور) بیشتر مورد توجه قرار می دهیم.
