مطالعه و بررسی شبکه حمل و نقل بعد از زلزله

بروز زلزله های شدید بخصوص در شهرهای بزرگ می تواند آسیب های انسانی گسترده‌ای را به همراه آورد. شکبه حمل و نقل برای نجات جان و مجروحین زلزله را ارائه سریع و خدمات درمانی به آنان ، نقش اساسی دارد. لذا از شبکه حمل و نقل به عنوان شریان حیاتی نامرده می‌شود. برای کاهش آسیبهای انسانی احتمالی زلزله در هر شهر یا منطقه‌ای نیازمند به ارزیابی عملکرد شبکه حمل و نقل در پاسخگویی به تقاضا، برای سفرهای امدادی بعد از زلزله می باشیم تا بتوایم ضمن کسب آمادگی لازم برای مقابله با بحران، اولویت بندی اجزاء شبکه را از نظر بازسازی تعیین نماییم.

در این سمینار به  ارزیابی عملکرد شبکه حمل و نقل برای انجام سفره های امدادی بعد از بروز زلزله با توجه به عرضه و تقاضا پرداخته شده است روش ارائه شده دارای پنج مرحله است.

ابتدا سناریو های مختلف زلزله تعین می گردد. سپس میزان آسیبهای احتمالی شبکه  حمل و نقل و وضعیت مراکز امدادی (عرضه) و تعداد مجروحین (تقاضا) شبیه سازی می گردد. برای این کار از نمونه سازی مونت کارلو و LHS  و توابع خرابی اجزاء آسیب‌ دیده شبکه بدست می آید در مرحله بعدی توزیع و تخصیص سفرها انجام می‌شود و سرانجام معیارهای ارزیابی شبکه، مانند زمان سفر برای هر سناریو برآورد می گردد. در این سمینار شبکه های مختلفی مورد تحلیل قرار گرفته است. به کمک این روش می توان ضمن ارزیابی شبکه حمل و نقل بعد از زلزله، به برآوردی از وضعیت بحران بعد از زلزله دست یافت. همچنین مسیرها را اولیت بندی نموده و برای توسعه یا ایجاد دست یافت. همچنین مسیرها را اولیت بندی نوده و برای توسعه یا ایجاد راههای جدید تصمیم گیری کرد. مراکز امدادی موجود را از نظر انجام تقویت اولیت بندی کرده و یا مراکز امدادی جدید را امکان یابی کرد، برای اولیت بندی کرده و یا مراکز امدادی جدید را مکان یابی کرد. برای مدیریت بحران و کنترل ترافیک پیش‌‌بینیها لازم انجام داده و تاثیر آنها را در عملکرد اجزاء شبکه حمل و نقل محاسبه کرد. این روش جدای از زلزله می تواند در مورد دیگری که شبکه حمل و نقل اعم ا شهری یا منطقه ای در معرض آسیب و کاهش ظرفیتهای احتمالی قرار می گیرد. مانند بارش باران یا برف سنگین و بروز تصادفات یا بمبارانهای هوایی مورد استفاده قرار گیرد.

مقدمه

زلزله های اخیری که در شهرهای  بزرگ دنیا، در کشورهای چون ترکیه (1992)، تایوان، ژاپن (1995)، آمریکا (1994)، مزیک (1990)، ارمنستان (1986) روی داده است، یادآور وضعیت خطرناکی است که در صورت وقوع زلزله در شهرهای بسیار بزرگ می تواند رخ دهد. امروزه با وسعت گرفتن شهرها و افزایش تراکم شهری بخصوص در شهرهای واقع در کشورهای در حال توسعه، این خطر بیشتر خود را نشان می دهد. زیرا بسیاری از این شهرها از شبکه مناسب حمل و نقل شهری برخوردار نیستند و یا در مناطق با زلزله خیزی بالا قرار گرفته اند. بعلاوه اکثریت ساختمانهای مسکونی و خدماتی برمبنای آئین نامه ها ساختمانی مقاوم در برابر زلزله  ساخته نشده‌اند. بروز زلزله ای با شدت بالا در این ابر شهرها می تواند حجم بالای تلفات انسانی و در عین حال آسیب گسترده امدادی و از بین رفتن شبکه حمل و نقل شهری را در پی داشته باشد. مدیریت بحران، بخصوص در ساعات و روزهای اولیه حادثه، برای کاهش ضایعات انسانی، دارای اهمیت بالایی است. این مسئله در زلزله ارمنستان (1986) بگو نه ای و در زلزله کوبه ژاپن (1995) به صورتی دیگر کاملا دیده شد.  برای برنامه ریزی و آمادگی در برابر این وضعیت داشتن برآوردی از شدت تخریب و آسیبها، میزان نیازها و نحوه پاسخگویی مهم می باشد و در این راستا نقش شبکه‌‌های حیاتی بویژه حمل و نقل دارای اهمیت زیادی خواهد بود.

در خلال قرن بیستم بیش از 1000 زلزله منجر به تلفات انسانی در دنیا ثبت شده است. در حدود 5/1 تا 2 میلیون نفر در این زلزله ها جان خود را از دست داده اند. (Pomonis et al. 1993) حدود یک سوم از این تلفات در چین بوده است که بزرگترین زلزله ثبت شده  در تاریخ در آن رخ داده است. زلزله تانگشان چین در سال 1976 در حدود 000/250 تا 000/750 کشته برجای گذاشت. این زلزله در نیمه های شب و در شهری که یک میلیون نفر از مردم آن در خانه ها غیر مقاوم خود خوابیده بودند، 90%  خانه ها مسکونی و 75% ساختمانهای صنعتی تخریب شدند. در زلزله کانزو چین در سال 1920 بیش از 000/180 نفر کشته شدند و اکثر آنان در اثر شکست شیب و لغزش زمین در زیر خاک مدفون گشتند.

آسیبهای غیر مستقیم زلزله هم تلفات بالایی به بار می آورد. نمونه آن آتش سوزی ناشی از  زلزله بزرگ کانتو ژاپن در سال 1923 می باشد که باعث تخریب شهرهای توکیو و یوکوهاما گردید. در این زلزله 000/160 نفر کشته شدند. بروز آتش سوزی وسیع بعلت وقوع زلزله در حوالی ظهر بود. در آن زمان در حدود یک میلیون اجاق زغالی  در خانه های چوبی برای تهیه غذا روشن بودند و این وضعیت باعث آتش سوزی وسیع گردید.

وضعیت ساختمانها با هم در تلفات انسانی نقش زیادی دارد. در زلزله سال 1992 ارزنجان ترکیه 547 نفر زنده ماندند، بسیاری از آنها به علت اینکه در هنگام وقوع زلزله در مسجد محل خود نماز می خواندند از آسیب مصون ماندند، ساختمان این مسجد تازه ساز و مقاوم در برابر زلزله بود. برعکس در زلزله سال 1993 در ایالت ماهار اشترای هند، زلزله ای با همان بزرگی باعث کشته شدن 8000 نفر مرد می شد که در خانه های  غیر ایمن خود در خلال روز خوابیده بودند. زلزله جدای از تلفات انسانی خود آثار تخریبی زیادی دارد. زلزله های اخیر در  شهرهای بزرگ دنیا واقع در کشورهای  توسعه یافته خسارتهای فراوان اقنتصادی وارد کرده است. زلزله سال 1994 نورث ریج آمریکا 20 میلیارد دلار و زلزله سال 1995 کوبن ژاپن 100 میلیارد دلار خسارت ایجاد نمود.

کشور ما یکی از خطرناک ترین موقعیت ها را در برابر زلزله دارا می باشد. عدم امکان پیش‌بینی وقوع آن، ضعف ساختمانها و تاسیسات شهری در برابر زلزله و عدم آمادگی لازم برای مدیریت بحرانی تاکنون باعث  شده است که تلفات بالای انسانی را در زلزله های اخیر داشته باشیم. زلزله اردبیل و مشگین شهر در شمال ایران با بزرگی 55 در سال 1376 اتفاق افتاد و مرگ 800 نفر و ویررانی 850 خانه مسکونی را در برداشت. زلزله بیرجند با بزرگی 3 و 7 در شرق ایران در جهان سال باعث 1568 نفر کشته و ویرانی کامل 650 و 13  خانه گشت. در سال 1369 زلزله یکی از معروفترین زلزله ها در سالهای گذشته است که در اثبر آن منطقه آی به وسعت 000/600 کیلومتر مربع به لرزه درآمد و 000/30 کیلومتر مربع را در محوره در سفید رود شامل سه شهر لوشان، منجیل و رودبار را به کلی تخریب کرد و به منطقه روستائی وسیعی شامل 1600 روستا آسیب عمده وارد نمود. بیش از 214000 واحد مسکونی 200 مرکز بهداشتی، در بیمارستان 297/1

مدرسه و تعداد زیادی واحدهای تجاری، 68 کارخانه صنعتی و همچنین اراضی تاسیسات کشاورزی، شبکه های ارتباطی و شبکه های نفت، گاز، آب، برق وتلفن دچار آسیب های کلی گردید. میزان تلفات و آسیب های انسانی در چند سال اخیر ایران را در جمله کشورهای آسیب پذیر دنیا از نظر زلزله قرار داده است.  در حالی که در زلزله های نامبرده کانونهای زلزله و گسترده تاثیر آن بیشتر مناطق با تراکم مسکونی پایین را در بر می گرفته است. بروز همین زلزله ها در مناطق مسکونی شهرها پرجمعیت کشور ما آثار بسیار وسیعی را در بر خواهد داشت.

شهر تهران به عنوان پایتخت کشور، مرکز تصمیم گیری مدیریت نیروهای امداد و نجات در زلزله های گذشته بوده است. اما خود این شهر در صورتی که یک زلزله 9 نسبتا شدیدی در آن رخ دهد. با مسائل بسیاری مواجه خواهد شد. بر مبنای مطالعات پهنه بندی زلزله ای شهر تهران که با پشتیبانی آژانس همکاریهای بین المللی ژاپن JICA انجام شده است برای تهران دوره بازگشت زلزله 150 سال را پیش بینی‌کرده اند. در حالیکه از ‌آخرین زلزله تهران 170 سال می گذرد. در این شهر و اطراف آن سه گروه گسل وجود دارد که هر کدام می تواند زمینه بروز یک زلزله بزرگ باشد.

اهداف و دستاوردهای پروژه

هدف اصلی این مطالعات با بررسی روشهای موجود ارائه روشی است که به کمک آن بتوان وضعیت شبکه حمل و نقل را بعد از بروز زلزله بررسی نمود. و از آن برای ارزش گذاری اجزاء شبکه استفاده کرد. ملاک ارزیابی  اندازه گیری متوسط زمان سفرهای امدادی بر روی شبکه می باشد.

انجام این مطالعات نتایج زیر را می تواند در برداشته باشد:

• طراحی سناریوی زلزله و برآورد نسبی از وضعیت و شدت بحران بعد از زلزله
• ارائه الگوی ساختار بانکهای اطلاعاتی مربوط به ساختمانها و جمعیت، شبکه راهها و مراکز امدادی که برای تحلیل مورد نیاز می باشند. این بانکها می توانند منبع با ارزشی برای مطالعات دیگری در رابطه با آثار زلزله باشند.
• شناسائی قسمتهای مهم و کلیدی شبکه جهت برنامه ریزی برای تقویت و بهینه سازی آن و تخصیص بودجه لازم
• امکان ارزش گذاری بری راهها و الویت بندی برای سرمایه گذاری و بهبود و اصلاح آنها بررسی پایداری اجزاء شبکه حمل و نقل در برابر زلزله
• بررسی شبکه امداد رسانی ‍(بیمارستانها)‌در برابر زلزله
• مکان یابی نقاط بحرانی در شهر با زمان دسترسی بسیار طولانی
• مکان یابی نقاط جدید برای بیمارستانها و مراکز امداد رسانی
• فراهم آوردن روشی برای اصلاح ساختار شبکه و ایجاد راهها و مسیرها جدید
• کاهش یزان تلفات و آسیبهای انسانی با توجه به افزایش سرعت امداد رسانی در ساعات اولیه حادثه در صورت بکارگیری روش پیشنهادی
• تعیین اهمیت و ضرورت اعمال مدیریت بحران و بررسی راههای مختلف اعمال این مدیریت و ارائه برنامه های اجرائی

پیشنهادات برای کارها آینده

1. به برآورد تقاضاهای سفرهای غیر امدادی بعد از بروز زلزله پرداخت. (برای مثال کارهای ذکر شده در فصل ششم) سپس آنها را در شبکه توزیع و تخصیص داد. با توجه به حجم سفرها در هر اتصال، ضریب افزایش  دهنده زمان سفر در هر اتصال را بدست آورد. با اعمال  این ضرایب در زمان حاصل از خرابی اجزاء شبکه نگاهی صحیح‌‌تر به وضعیت شبکه خواهیم داشت.
2. از طریق  این روش  به مکانی یابی مراکز پرداخت و با توجه به نواحی آسیب دیده و حجم مجروحین، موقعیتهای تشکیل کمپ های امدادی را با ظرفیتها در نظر گرفت و سپس با برآورد زمان سفر این انتخابها ار ارزیابی کرد.
3. ار این روش به اولویت بندی بیمارستانها و تخصیص بودجه برای بهبود آنها پرداخت و با فرض  مقادیر جدید برای ظرفیت بیمارستانها، مدل را اجرا کرده و بهبود زمان سفرها را ارزیابی  کرد.
4. به ارزیابی اثرات مدیریت بحران پرداخت، با فرض مدیریت بحران ضعیف بجای روش توزیع LP که بر مبنای حداقل کردن زمان سفر در سطح شبکه است. به روشهای توزیع و تخصیص بر مبنای تعادل استفاده کننده پرداخت و تفاوت این دو حالت را مشخص کرد و یا با توجه به اینکه شهرت بیمارستانها در جذب سفرهای بعد از زلزله اهمیت دارد. میزان تاثیر این شهرت در توزیع سفر سنجیده شود و بر مبنای آن نتایج کاربردی گرفته شود.
5. اثرات مدیریت بحران ار نظر ترافیک در وضعیت شبکه سنجیده شود و برای حالتهای که دسترسی به سطح راهها برای همه آزاد است یا محدودیت کم وجود دارد(مسیر اختصاصی برای وسایلر  امدادی در یک جهت و یا ظرفیت عبور محدود) ویا محدودیت کامل حاکم است (مسیرها مخصت وسایل امدادی) شبکه را تحلیل کرد.

• مقدار – 2
• اهداف و دست آوردهای پروژه‌ – 5
• بررسی کارهای انجام شده تاکنون – 8
  • عملکرد اجزای شبکه بصورت مستقل – 9
• 2-1-1 عملکرد فیزیکی و آسیب پذیری – 10
• 2-1-2 کارآیی – 11
• 2-2-1 ازائه معیارهای کارایی – 11
• 2-2-2 بررسی تأخیرهای وارد از خرابی – 17
• 2-2-3 اولیت دهی پلها برای بازسازی – 20
• 2-3عملکرد کلی شبکه حمل و نقل – 23
• 2-3-1 بررسی معیارهای کارایی شکبه تخریب شده – 24
• 2-3-3 برآوردتأخیرهای وارده از خرابی – 35
• 2-3-4 ارزیابی سیستم بیمارستانی منطقه‌ای – 38
• 2-3-5 ارزیابی ریسک منطقه‌ای – 42
• 2-3-6زمان جمع شدن افراد امداد رسان – 47
• 2-4سفرهای ترافیکی بعد از زلزله – 50
• 2-4-1-رابطه بین حجم سفرها و بازسازی بعد از زلزله – 50
• 4-1 عملکرد شبکه‌های حمل و نقل ایران در زلزله‌های گذشته – 54
• 4-2 عملکرد شبکه های ح0مل و نقل دنیا در زلزله های اخیر – 55
• 4-2-1زلزله کوبه ژاپن 1995 – 56
• 4-2-1-1 پلها و راههای اصلی کوبه – 57
• 4-2-1-2 راه آهن کوبه – 59
• 4-2-1-3 سیستم متروی کوبه – 60
• 4-2-1-4 فرودگاههای اطراف کوبه – 60
• 4-2-2 لزله نورث ریج. کالیفرنیا آمریکا 1994 – 60
• 4-2-3 زلزله لوما پریتا، آمریکا 1989 – 61
• 4-2-4 زلزله ارمنستان 1988 – 62
• 4-2-5 زلزله کاستاریا 1991 – 63
• 4-2-6 زلزله مکزیکوسیتی، مکزیک 1995 – 63
• 4-2-7 زلزله فیلیپین 1990 – 63
• 4-2-8 زلزله ازمیت ترکیه 1999 – 63
• 5ستاریوی زلزله – 68
• 5-1کارهای انجام شده دردنیا در زمینه طراحی برمبنای سناریوی زلزله – 69
• 5-2پارامترهای موثر در تعریف سناریو – 69
• 5-2-1 زلزله – 70
• 5-2-2 مقیاس اندازه گیری زلزله – 72
• 5-2-3 آنالیز زلزله – 72
• 5-2-4 پهنه بندی لرزه ای – 72
• 5-2-5 روش‌ پهنه بندی حرکات زمین تحت اثر زلزله – 73
• 5-2-5-1 لرزه خیزی – 73
• 5-2-5-2 کاهش شدت حرکات زمین در اثر دورشدن از مرکز زلزله – 73
• 5-2-5-3اثرات وضعیت محل برروی حرکات زمین لرزه – 74
• 5-2-6بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنه بندی با دقت کم – 74
• 5-2-7 بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنه‌بندی با دقت کم – 74
• 5-2-8 بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنه‌بندی با دقت زیاد – 75
• 5-2-9 کارهای انجام شده در دنیا در زمینه پهنه‌‌بندی لرزه – 76
• 6 تقاضا – 79
• 6-1 سفرهای خدماتی – 80
• 6-2 سفرهای امدادی – 82
• 6-3 برآورد مجروحین – 84
• 6-3-1 ناحیه بندی ساختمانها – 85
• 6-3-2 طبقه بندی ساختمانها – 86
• 6-3-3 برآورد آسیبهای وارده به ساختمانها – 86
• 6-3-4 نسبت تلفات انسانی – 91
• 6-3-4-1 اعتبارسنجی تلفات برای شهر تهران – 95
• 6-3-4-2 برآورد تلفات برای شهر تهران – 96
• 7 بررسی رفتارهای انسانی – 99
• 7-1 رفتار رانندگان در هنگام وقوع زلزله – 100
• 7-1-1 عوامل موثر در وضعیت رفتار رانندگان – 100
• 7-1-2 مشکلات احتمالی ناشی از رفتار رانندگان وعوامل تشدید کننده‌آن – 102
• 7-1-2-1اشغال سطح خیابانها – 102
• 7-1-2-4 بروز تصادفات احتمالی – 103
• 7-1-2-5 وسایل نقلیه رها شده – 104
• 7-1-2-6 هراس ناشی از زلزله و عواقب آن – 104
• 7-1-2-7 افزایش طول سفرها دراثر عدم اطلاع – 104
• 7-1-3 راههای مواجهه با این مشکلات – 104
• 7-1-3-1 آموزش و اطلاع رسانی – 105
• 7-1-3-2 تخلیه و بازگشایی مسیر – 105
• 7-2 رفتار رانندگان در استفاده از شبکه بعد از زلزله – 106
• 7-3 رفتار نیروهای امنیتی و امدادی – 107
• 7-4 رفتار نیروهای مدیریت امدادی و انتظامی – 111
• 8 برآورد عرضه – 115
• 8-1 برآورد شبکه حمل و نقل بعد از زلزله – 115
• 14- پیشنهادات برای کارهای آینده – 120
• منابع – 122

منابع

1. حمدی ، طه ، آشنایی با تحقیق در عملیات، مرکز نشر دانشگاهی، 1372 ترجمه بازرگان
2. برجیان ، «آسیب پذیری شریانهای ترابری ایران» اولین همایش ملی مهندسی زلزله شریانهای حیاتی،  موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران 1377
3. بنیاد مسکن انقلاب اسلامی، بررسی  خسارات وارده به بخش صنعتی – خدماتی و شبکه ها و امکانات زیربنایی در زلزله‌منجیل ، تهران 1373
4. ارزیابی  میزان آسیب پذیری شبکه های حیاتی در اثر وقوع زمین لرزه و اثر گذاری جانبی و ثانویه اولین همایش ملی مهندسی زلزله  شریانهای حیاتی، تهران 1377.
5. حسابی. علی میرزا، حسینی، محمود، مطالعه مشکلات ترافیکی در واکنش اضطراری آتش نشانی تهران پس از وقوع زلزله شریانهای حیاتی، موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله تهران، 1377
6. برجیان حبیب آیین نامه های طراحی لرزه ای پلهای بزرگراهی (یک بررسی تاریخی) . اولین همایش ملی مهندسی زلزله شریانهای حیاتی، موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله تهران، 1377
7. زند، کارن، آسیب پذیری راهها و عناصر وابسته به آن زلزله، اولین همایش ملی مهندسی زلزله شریانهای حیاتی ، موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله تهران، 1377
8. وزارت مسکن و شهرسازی،  آیین نامه راههای شهری ایران ( بخشهای 1 و 7) ، 1374
9. بهبانی. حمید قهرمانی ، امینی ، احمد نژاد، مهندسی ترافیک تئوری و کاربرد. سازمان حمل ونقل  و ترافیک. تهران ، 1374
10. بررسی آسیب پذیری تهران در برابر زلزه . ابعاد اجتماعی و اقتصادی ، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی، تهران 1371
11. ناطق الهعی، فریبرز پویان، آسیب پذیری لرزه ای شهرها – مطالعه موردی شهر تهارن مجله بنا، شماره 11. 1379
12. ناطق الهی، فریبرز ایزدخواه، یاسمین آسیب پذیری ابرشهرها در برابر زمین لرزه – مطالعه موردی شهر تهران ، برنامه کاهش اثرات ساختار مدیریت بحران زمین لرزه در مراکز بهداشتی درمانی – مطالعه پایداری شیبها در بزرگراههای تهران، مجله بنا،  شماره 12 و 13
13. حسینی، محمود، مباحث بنیادی پلهای  بتنی،  دانشگاه فردوسی مشهد 12371
14. مقدم، حسن ، طرح لرزه ای پلها، مرکز تحقیقات و مطالعات راه و ترابری ، 1375
15. مرکز تحقیقات ساختمانی و مسکن ایران، آیین نامه طرح ساختمانها در برابر زلزله ویرایش دوم،  1376
16. عادلی، مهندسی زلزله
17. هائری محسن، گتمیری بهروز، ریزپهنه بندی لرزه‌ای ، مناطق شهری، بنیاد مسکن انقلاب اسلامی، 1375.