روشهای موجود برای بررسی شبکه حمل و نقل بعد از بروز زلزله
بروز زلزله های شدید بخصوص در شهرهای بزرگ می تواند آسیبهای انسانی گسترده‌ای را بهمراه آورد. شکبه حمل و نقل برای نجات جان و مجروحین زلزله را ارائه سریع و خدمات درمانی به آنان ، نقش اساسی دراد. لذا از شبکه حمل و نقل بعنوان 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 سفرها ی 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 اینکار 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 قرای می گیرد. مانند بارش باران یا برف سنگین و بروز تصادفات یا بمبارانهای هوائی مورد استفاده قرار گیرد.
فهرست
عنوان صفحه
1-1 مقدار................................................................................................................... 2
1-2 اهداف و دست آوردهای پروژه........................................................................... 5
2 بررسی کارهای انجام شده تاکنون............................................................................ 8
2-1 عملکرد اجزای شبکه بصورت مستقل................................................................. 9
2-1-1 عملکرد فیزیکی و آسیب پذیری..................................................................... 10
2-1-2 کارآیی............................................................................................................ 11
2-2-1 ازائة معیارهای کارایی..................................................................................... 11
2-2-2 بررسی تأخیرهای وارد از خرابی.................................................................... 17
2-2-3 اولیت دهی پلها برای بازسازی........................................................................ 20
2-3عملکرد کلی شبکة حمل و نقل............................................................................ 23
2-3-1 بررسی معیارهای کارایی شکبة 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-رابطة 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
5-2-7بررسی اثرات وضعتی محل برای پهنهبندی با دقت کم.................................... 74
5-2-8 بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنهبندی با دقت زیاد................................ 75
5-2-9کارهای انجام شده در دنیا درزمینه 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 اعتبار سنجی تلفات برای شهرتهران........................................................... 95
6-3-4-2 برآورد تلفات برای شهرتهران................................................................... 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 کنندة‌آن.............. 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 شبکة حمل و نقل بعد از زلزله............................................................. 115
8-1-1 اجزاء شبکه.................................................................................................. 115
8-1-1-1 راهها ...................................................................................................... 115
8-1-1-2 تقاطعات ............................................................................................... 117
8-1-1-3 پلها ........................................................................................................ 119
8-1-2 پارامترهای ارزیابی شبکه............................................................................. 120
8-1-3 خرابی‌های مستقیم شبکه‌حمل و نقل بعد از زلزله....................................... 121
8-1-3-1 خرابی بدنة راه ....................................................................................... 122
8-1-3-2 تونل ...................................................................................................... 124
8-1-3-3 خرابی پل............................................................................................... 125
8-1-3-4 منحنیهای شکنندگی یا خرابی پلها.......................................................... 126
8-1-4 خرابی های غیر مستقیم شبکه حمل و نقل بعداززلزله................................ 130
8-1-4-1 خرابی تأسیسات جانبی مسیر................................................................. 131
8-1-4-2 عوامل ترافیکی....................................................................................... 131
8-2 برآورد مراکز امداد رسانی................................................................................ 132
8-2-1 پارامترهای مهم برای ارزیابی مراکز امدادی................................................. 133
8-2-2 ظرفیت پذیرش مجروح.............................................................................. 134
8-2-3 عملکرد بیمارستان بعد از زلزله.................................................................... 135
8-2-4 خرابی بیمارستانها........................................................................................ 136
9 توزیع................................................................................................................... 140
9-1 شبیه سازی...................................................................................................... 140
9-1-1 روشهای ضریب رشد.................................................................................. 142
9-1-2 ضریب رشد بکنواخت................................................................................. 143
9-1-3 روش میانگین ضریب رشد ........................................................................ 143
9-1-4 مدل فراتر ................................................................................................... 144
9-1-5 مدل دیترویت ............................................................................................. 145
9-1-6 ضرایب رشد با محدودیت دوگانه (روش فورنیس)..................................... 145
9-1-7 مزایا و معایب ضریب رشد.......................................................................... 146
9-1-8 مدل جاذبه .................................................................................................. 147
9-1-9 محدودیتهای مدل جاذبه ............................................................................. 149
9-1-10 مدل فرصت بینابینی ................................................................................. 150
9-2 توزیع به کک مدلهای برنامه ریزی خطی......................................................... 152
9-3 مقایسة بین مدلهای توزیع ............................................................................... 155
10 مدلهای تخصیص .............................................................................................. 159
10-1 تخصیص به روش هیچ یاهمه (کوتاهترین مسیر).......................................... 160
10-1-1 الگوریتم کوتاهترین مسیر.......................................................................... 161
10-2 تخصیص تعادل ی (ظرفیت محدود)............................................................. 162
10-2-1 روند تخصیص افزایشی............................................................................ 164
10-2-2 روند با سرعت تغییرات زیاد و کم............................................................ 165
10-3-3 روند میانگین متوالی ................................................................................ 165
10-3 تخصیص احتمالاتی ...................................................................................... 166
10-3-1 تخصیص احتمالاتی برمبنای شبیه‌سازی.................................................... 166
10-3-2 تخصیص احتالاتی نسبی .......................................................................... 168
10-4 روش برنامه ریزی خطی .............................................................................. 168
10-5 روشMcLaughiln .................................................................................. 169
11 تحلیل ریسک ................................................................................................... 171
11-1 شبیه سازی مونت کارلو................................................................................. 171
11-1-1 مزایای نمونه سازی مونت کارلو............................................................... 173
11-2 نمونه سازیLatin Hyper cube یا LHS ............................................... 173
11-3 مقایسه بین نمونه سازیLHS و مونت کارلو................................................ 175
11-4 توابع توزیع برای شبیه سازی......................................................................... 176
11-4-1 توابع توزیع............................................................................................... 177
11-5- دقت برآوردهای احتمالاتی.......................................................................... 177
12 ارائه مدل ........................................................................................................... 182
12-1 سناریوی زلزله .............................................................................................. 182
12-2 برآورد تقاضا ................................................................................................. 184
12-3 برآورد عرضه ................................................................................................ 188
12-3-1 برآورد شبکه حمل ونقل........................................................................... 189
12-3-2-1 @ Risk ............................................................................................ 192
12-4-1 الگوریتم کوتاهترین مسیر ........................................................................ 194
12-4-2 برنامه ریزی خطی ................................................................................... 195
12-4-3 نرم افزار مدل ........................................................................................... 196
12-4-4 قابلیت توسعه ........................................................................................... 197
12-4-4-1 درنظر گرفتن ترافیک غیرامدادی رسانی............................................... 197
12-4-4-2 درنظرگرفتن وضعیت کنترل برترافیک................................................. 198
12-4-4-3 در نظر گرفتن احتمالی ظرفیت مراکز امدادشده رسانی......................... 199
12-4-4-4 درنظردرنظرگرفت احتمالی ظرفیت مراکز امداد رسانی........................ 199
12-4-4-5 مبداء و مقصدها مجازی...................................................................... 199
12-4-4-6 استفاده از تابع ارزش زمان.................................................................... 199
12-5 ارزیابی شبکه ................................................................................................ 200
12-5-1 ارزیابی کل شبکه ..................................................................................... 202
12-5-2 ارزیابی اجزاء شبکه .................................................................................. 204
12-5-2-1 تحلیل حساسیت................................................................................... 204
13 بکارگیری مدل .................................................................................................. 202
13-1 شبکه ساده با یک مبداء و مقصد ................................................................... 208
13-1-1 روندانجام تحلیل شبکه ............................................................................ 209
13-2 شبکه متشکل از چند مبداء‌و مقصد................................................................ 212
13-2-1 نتایج تحلیل ............................................................................................. 214
14- پیشنهادات برای کارهای آینده......................................................................... 219
لیست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2-1 تابع کارآیی زمان ....................................................................................... 14
شکل 2-2 .................................................................................................................. 21
شکل 2-3 تابع عملکرد منطقی a) حداقل معبرها b) کوتاهترین مسیر....................... 21
شکل 2-4 قابلیت اطمینان بهینه شبکه حمل و نقل باتوجه به منابع دردسترس............ 23
شکل2-5 حداکثرجریان ترافیک درشبکه حمل ونقل برحسب منابع دردسترس.......... 23
شکل2-6 رابطه بین معیارهای کارایی T,D,Q نسبت به مقادیر قبل از زلزله برای قبل مختلف نرخ
خرابیl ..................................................................................................................... 26
شکل 2-7 همبستگی بین Q و D (5000 نمونه نسبت به مقادیر از زلزله سنجیده شده‌اند) 26
شکل 2-8 فاصلة نسبی جمعیت ساکن منطقه ازمراکز امدادی.................................. 28
شکل 2-9 رابطه بین درصد جمعیت آسیب دیده وشدت زلزله................................... 39
شکل 2-10 رابطة بین تعداد تخت کمپ بیمارستانی و فاصلة حمل‌مجروح................ 41
شکل 6-1 فلوچارت برآورد خرابی برای ساختمانهای مسکونی................................. 87
شکل 6-2 نسبت خسارت وارده به ساختمانهای مسکونی درزلزله منجیل.................. 88
شکل 6-3 تابع‌آسیب‌پذیری ساختمانهای مسکونی به کاررفته در مطالعه JICA........ 88
شکل6-4 میانگین ضریب خرابی برحسب نمره‌سازه‌ای برای سازهPCI وO.22 = PGA 90
شکل 6-5 نسبت تلفات زلزله در ایران ...................................................................... 94
شکل 6-6 نسبت تعداد تلفات زلزله روزهنگام به شب هنگام..................................... 94
شکل 6-7 اعتبار سنجیی تلفات برآوردشده کوبرن واسپنس........................................ 95
شکل 6-8 توزیع تلفات انسانی درشب بدون نیروهای نجات (مدل گسل ری)......... 91
شکل 8-1 توابع خرابی برای حالتهای مختلف خرابی راههای شهری..................... 124
شکل 8-2توابع آسیب‌پذیر برای حالتهای مختلف خرابی اجراشده به روش حفاری و خاکبردای125
شکل 8-3 احتمال خرابی برای پلهای فولادی.......................................................... 128
شکل 8-4 احتمال خرابی برای پلهای بتنی.............................................................. 128
شکل 8-5 احتمال خرابی برای پل نوع 1 ث اب برای شتابg 8/0=PGA............. 129
شکل 8-6 احتمال خرابی برای پل نوع 3 ث اب برای شتابg 8/0=PGA............. 130
شکل8-7 احتمال خرابی برای پل نوع 6ث اب برای شتابg 8/0 = PGA ............ 130
شکل 8-8 نمودار خرابی ساختمان بیمارستانها......................................................... 138
شکل 9-1 تفاوت بین توابع مختلف جاذبه............................................................... 148
شکل 9-2 مقایسه مابین روش جاذبه، فرصت بینابینی و فرصت بینابینی رقابتی....... 156
شکل 10-1 توزیع هزینه‌هایی که‌درهر اتصال رانندگان آن رادرک می‌کنند............... 167
شکل11-1 رابطه بین X و F(x) و G(x) ............................................................. 172
شکل 11-2 مثال روش نمونه سازی آغازین بدون جایگزین................................... 174
شکل 11-3 مقایسه بین ث بپ و مونت کارلو......................................................... 175
شکل 11-4 ............................................................................................................ 179
شکل 12-1 روندکلی ارزیابی شبکه حمل و نقل بعد از بروز زلزله.......................... 184
شکله 12-2 روند برآورد تقاضا (سفرهای امدادی) بعداز بروززلزله......................... 185
شکل12-3 روند برآورد عرضه مراکز امدادی.......................................................... 189
شکل12-4 تابع آسیب پذیری تول 99 Hazus ..................................................... 191
شکله 12-5 روند برآورد شبکه حمل و نقل ........................................................... 192
شکل 12-6 وضعیتهای مختلف کنترل ترافیک........................................................ 198
شکل12-7 روند توزیع و تخصیص درشبکة حمل و نقل بعد از بروززلزله.............. 200
شکل 12-8 روند ارزیابی شبکة حمل و نقل بعد از بروز زلزله............................... 201
شکل 13-1 احتمال خرابی برای پل نوعHBRI برای شتاب g 8/0 = PGA ........ 207
شکل 13-2 شبکه ساده با یک مبداء و مقصد........................................................... 208
شکل 13-2 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط زمان حمل مجروح برای شدت زلزله g 60 به روش نمونه سازی مونت کارلو................................................................................................... 212
شکل 13-5 شبکه متشکل مونت کارلو.................................................................... 212
شکل 13-6 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت زلزله g 2/0 با نمونه سازی LHS ..................................................................................................................... 215
شکل 13-7 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت زلزله g و 4/0 با نمودارLHS ................................................................................................................................ 216
شکل 13-8 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت g 6/0 با نمونه سازی LHS ................................................................................................................................ 211
تصویر الف-1 خرابی دربزرگراه هانشین کوبه ژاپن 1995....................................... 221
تصویر الف-2 آتش سوزی بعد از زلزله درشهر کوبن ژاپن1995............................ 222
تصویرالف-3 ترافیک بعد از زلزله درشهرکوبه ژاپن1995....................................... 222
تصویرالف-4 واژگونی پل در بزرگراه هانشین شهرکوبه ژاپن1995......................... 223
تصویرالف-5 خرابی دربزگراه هانشین شهر کوبه ژاپن1995................................... 223
تصویرالف-6 خرابی پایه پل بزرگراه هانشین، کوبه ژاپن1995................................ 224
تصویرالف-7 خرابی پل نیشینومیاکو با دهانه 252 متری کوبه ژاپن 1995............... 224
تصویرالف-8 خرابی خط آهن وانسدا دراههای جانبی، کوبه ژاپن........................... 225
تصویر الف-9 خرابی پل گاویون کانیون نورث ریج، کالیفرنیا آمریکا1994............. 225
تصویرالف-10 استفاده ازژاکت فولادی نورث ریج آمریکا1994.............................. 226
تصویرالف-11 انفجار خط لوله گاز و تاثیر آن برراه مجاور، نورث ریج1994......... 226
تصویر الف-12 خرابی درآزاد راه نیمیتز، اکلندا، زلزله لوما پریتا آمریکا 1989......... 22
تصویرالف-13 پل خلیج اکلند، لوما پریتا آمریکا 1989............................................ 227
تصویرالف-14ماشین آتش‌نشانی درترافیک شهرلنینکان، ارمنستان 1988................ 228
تصویرالف-15 تخریب بدنه راه براثر روانگرائی، کاستاریکا..................................... 1991
تصویرالف-16 تخریب شدید بدنه راه براثر روانگرایی، کاستاریکا........................... 1991
تصویرالف-17 واژگونی تریلی درجاده، کاستاریکا1991.......................................... 229
تصویرالف-18 تخریب بیمارستان، مکزیکو سیتی مکزیک1995.............................. 230
تصویرالف-19 خرابی پل کارمن، فیلیپین 1990...................................................... 230
تصویرالف-20 روانگرای درمرکز شهرداگویان،فیلیپین1990.................................... 231
تصویرالف-21 بیمارستان رستم آباد، منجیل ایران1990........................................... 231
تصویرالف-22 تخریب پل قدیمی، منجیل ایران1990............................................. 232
تصویرالف-23 تخریب بزرگراه اروپایی، ازمیت ترکیه1999.................................... 232
لیست جداول
عنوان صفحه
جدول2-1- مثالی از ضرایب تاخیر(برای پیاده روی).................................................. 49
جدول6-1 نمره مقدماتی خطرسازه BSH برمبنای ATC –21................................ 91
جدول شماره6-2 نمادهای ضرایب اصلاح کارآئی ساختمان....................................... 91
جدول6-3 نسبت تلفات درزلزله‌های ایران................................................................. 93
جدول8-1 طبقه بندی تقاطعات درتحلیل لرزه شبکه............................................... 118
جدول 8-2 معیارهای کارایی شبکة حمل و نقل درشرایط عادی............................. 120
جدول8-3 مقادیر میانه وضریب توزیع نرمال لگاریتمی برای راههای شهری.......... 123
جدول8-4 پارامترهای توابع خرابی تونل HAZUS99 ......................................... 125
جدول8-5 خلاصه خرابی های ثبت شده در زلزله کوبه 1995................................ 127
جدول 8-6 ضرایب منحنیهای خرابی...................................................................... 128
جدول8-7 احتمال خرابی کامل و کوتاه مدت بیماستان برحسب درصد................... 135
جدول8-8 احتمال وقفه درخدمات بیمارستان.......................................................... 136
جدول10-1 نمایی از طبقه‌بندی روشهای تخصیصی ترافیک................................... 160
جدول10-2 ضرایب اصلاح شدهBPR و 356 NCHRP و 1988 ...................... 164
جدول13-1 درصد احتمال وقوع وضعیت خرابی برای سه نوع پل انتخابی............. 207
جدول13-2 مشخصات شبکه ساده با یک مبداء و مقصد......................................... 209
جدول13-3 مقایسه بین نتایج روشهای مختلف نمونه سازی و مقدارتئوری........... 210
جدول13-4 مقادیرآماری تحلیل معیارهای کارایی شبکه ساده (روش‌مونت‌کارل).... 211
جدول13-5 مشخصات شبکه متشکل از دو مبداء و مقصد...................................... 213
جدول13-6 مشخصات آماری معیاری ارزیابی شبکه برای سناریوهای مختلف (به روش LHS) 214
روشهای موجود برای بررسی شبکه حمل و نقل بعد از بروز زلزله
بروز زلزله های شدید بخصوص در شهرهای بزرگ می تواند آسیبهای انسانی گسترده‌ای را بهمراه آورد. شکبه حمل و نقل برای نجات جان و مجروحین زلزله را ارائه سریع و خدمات درمانی به آنان ، نقش اساسی دراد. لذا از شبکه حمل و نقل بعنوان 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 سفرها ی 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 اینکار 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 قرای می گیرد. مانند بارش باران یا برف سنگین و بروز تصادفات یا بمبارانهای هوائی مورد استفاده قرار گیرد.
فهرست
عنوان صفحه
1-1 مقدار................................................................................................................... 2
1-2 اهداف و دست آوردهای پروژه........................................................................... 5
2 بررسی کارهای انجام شده تاکنون............................................................................ 8
2-1 عملکرد اجزای شبکه بصورت مستقل................................................................. 9
2-1-1 عملکرد فیزیکی و آسیب پذیری..................................................................... 10
2-1-2 کارآیی............................................................................................................ 11
2-2-1 ازائة معیارهای کارایی..................................................................................... 11
2-2-2 بررسی تأخیرهای وارد از خرابی.................................................................... 17
2-2-3 اولیت دهی پلها برای بازسازی........................................................................ 20
2-3عملکرد کلی شبکة حمل و نقل............................................................................ 23
2-3-1 بررسی معیارهای کارایی شکبة 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-رابطة 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
5-2-7بررسی اثرات وضعتی محل برای پهنهبندی با دقت کم.................................... 74
5-2-8 بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنهبندی با دقت زیاد................................ 75
5-2-9کارهای انجام شده در دنیا درزمینه 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 اعتبار سنجی تلفات برای شهرتهران........................................................... 95
6-3-4-2 برآورد تلفات برای شهرتهران................................................................... 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 کنندة‌آن.............. 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 شبکة حمل و نقل بعد از زلزله............................................................. 115
8-1-1 اجزاء شبکه.................................................................................................. 115
8-1-1-1 راهها ...................................................................................................... 115
8-1-1-2 تقاطعات ............................................................................................... 117
8-1-1-3 پلها ........................................................................................................ 119
8-1-2 پارامترهای ارزیابی شبکه............................................................................. 120
8-1-3 خرابی‌های مستقیم شبکه‌حمل و نقل بعد از زلزله....................................... 121
8-1-3-1 خرابی بدنة راه ....................................................................................... 122
8-1-3-2 تونل ...................................................................................................... 124
8-1-3-3 خرابی پل............................................................................................... 125
8-1-3-4 منحنیهای شکنندگی یا خرابی پلها.......................................................... 126
8-1-4 خرابی های غیر مستقیم شبکه حمل و نقل بعداززلزله................................ 130
8-1-4-1 خرابی تأسیسات جانبی مسیر................................................................. 131
8-1-4-2 عوامل ترافیکی....................................................................................... 131
8-2 برآورد مراکز امداد رسانی................................................................................ 132
8-2-1 پارامترهای مهم برای ارزیابی مراکز امدادی................................................. 133
8-2-2 ظرفیت پذیرش مجروح.............................................................................. 134
8-2-3 عملکرد بیمارستان بعد از زلزله.................................................................... 135
8-2-4 خرابی بیمارستانها........................................................................................ 136
9 توزیع................................................................................................................... 140
9-1 شبیه سازی...................................................................................................... 140
9-1-1 روشهای ضریب رشد.................................................................................. 142
9-1-2 ضریب رشد بکنواخت................................................................................. 143
9-1-3 روش میانگین ضریب رشد ........................................................................ 143
9-1-4 مدل فراتر ................................................................................................... 144
9-1-5 مدل دیترویت ............................................................................................. 145
9-1-6 ضرایب رشد با محدودیت دوگانه (روش فورنیس)..................................... 145
9-1-7 مزایا و معایب ضریب رشد.......................................................................... 146
9-1-8 مدل جاذبه .................................................................................................. 147
9-1-9 محدودیتهای مدل جاذبه ............................................................................. 149
9-1-10 مدل فرصت بینابینی ................................................................................. 150
9-2 توزیع به کک مدلهای برنامه ریزی خطی......................................................... 152
9-3 مقایسة بین مدلهای توزیع ............................................................................... 155
10 مدلهای تخصیص .............................................................................................. 159
10-1 تخصیص به روش هیچ یاهمه (کوتاهترین مسیر).......................................... 160
10-1-1 الگوریتم کوتاهترین مسیر.......................................................................... 161
10-2 تخصیص تعادل ی (ظرفیت محدود)............................................................. 162
10-2-1 روند تخصیص افزایشی............................................................................ 164
10-2-2 روند با سرعت تغییرات زیاد و کم............................................................ 165
10-3-3 روند میانگین متوالی ................................................................................ 165
10-3 تخصیص احتمالاتی ...................................................................................... 166
10-3-1 تخصیص احتمالاتی برمبنای شبیه‌سازی.................................................... 166
10-3-2 تخصیص احتالاتی نسبی .......................................................................... 168
10-4 روش برنامه ریزی خطی .............................................................................. 168
10-5 روشMcLaughiln .................................................................................. 169
11 تحلیل ریسک ................................................................................................... 171
11-1 شبیه سازی مونت کارلو................................................................................. 171
11-1-1 مزایای نمونه سازی مونت کارلو............................................................... 173
11-2 نمونه سازیLatin Hyper cube یا LHS ............................................... 173
11-3 مقایسه بین نمونه سازیLHS و مونت کارلو................................................ 175
11-4 توابع توزیع برای شبیه سازی......................................................................... 176
11-4-1 توابع توزیع............................................................................................... 177
11-5- دقت برآوردهای احتمالاتی.......................................................................... 177
12 ارائه مدل ........................................................................................................... 182
12-1 سناریوی زلزله .............................................................................................. 182
12-2 برآورد تقاضا ................................................................................................. 184
12-3 برآورد عرضه ................................................................................................ 188
12-3-1 برآورد شبکه حمل ونقل........................................................................... 189
12-3-2-1 @ Risk ............................................................................................ 192
12-4-1 الگوریتم کوتاهترین مسیر ........................................................................ 194
12-4-2 برنامه ریزی خطی ................................................................................... 195
12-4-3 نرم افزار مدل ........................................................................................... 196
12-4-4 قابلیت توسعه ........................................................................................... 197
12-4-4-1 درنظر گرفتن ترافیک غیرامدادی رسانی............................................... 197
12-4-4-2 درنظرگرفتن وضعیت کنترل برترافیک................................................. 198
12-4-4-3 در نظر گرفتن احتمالی ظرفیت مراکز امدادشده رسانی......................... 199
12-4-4-4 درنظردرنظرگرفت احتمالی ظرفیت مراکز امداد رسانی........................ 199
12-4-4-5 مبداء و مقصدها مجازی...................................................................... 199
12-4-4-6 استفاده از تابع ارزش زمان.................................................................... 199
12-5 ارزیابی شبکه ................................................................................................ 200
12-5-1 ارزیابی کل شبکه ..................................................................................... 202
12-5-2 ارزیابی اجزاء شبکه .................................................................................. 204
12-5-2-1 تحلیل حساسیت................................................................................... 204
13 بکارگیری مدل .................................................................................................. 202
13-1 شبکه ساده با یک مبداء و مقصد ................................................................... 208
13-1-1 روندانجام تحلیل شبکه ............................................................................ 209
13-2 شبکه متشکل از چند مبداء‌و مقصد................................................................ 212
13-2-1 نتایج تحلیل ............................................................................................. 214
14- پیشنهادات برای کارهای آینده......................................................................... 219
لیست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2-1 تابع کارآیی زمان ....................................................................................... 14
شکل 2-2 .................................................................................................................. 21
شکل 2-3 تابع عملکرد منطقی a) حداقل معبرها b) کوتاهترین مسیر....................... 21
شکل 2-4 قابلیت اطمینان بهینه شبکه حمل و نقل باتوجه به منابع دردسترس............ 23
شکل2-5 حداکثرجریان ترافیک درشبکه حمل ونقل برحسب منابع دردسترس.......... 23
شکل2-6 رابطه بین معیارهای کارایی T,D,Q نسبت به مقادیر قبل از زلزله برای قبل مختلف نرخ
خرابیl ..................................................................................................................... 26
شکل 2-7 همبستگی بین Q و D (5000 نمونه نسبت به مقادیر از زلزله سنجیده شده‌اند) 26
شکل 2-8 فاصلة نسبی جمعیت ساکن منطقه ازمراکز امدادی.................................. 28
شکل 2-9 رابطه بین درصد جمعیت آسیب دیده وشدت زلزله................................... 39
شکل 2-10 رابطة بین تعداد تخت کمپ بیمارستانی و فاصلة حمل‌مجروح................ 41
شکل 6-1 فلوچارت برآورد خرابی برای ساختمانهای مسکونی................................. 87
شکل 6-2 نسبت خسارت وارده به ساختمانهای مسکونی درزلزله منجیل.................. 88
شکل 6-3 تابع‌آسیب‌پذیری ساختمانهای مسکونی به کاررفته در مطالعه JICA........ 88
شکل6-4 میانگین ضریب خرابی برحسب نمره‌سازه‌ای برای سازهPCI وO.22 = PGA 90
شکل 6-5 نسبت تلفات زلزله در ایران ...................................................................... 94
شکل 6-6 نسبت تعداد تلفات زلزله روزهنگام به شب هنگام..................................... 94
شکل 6-7 اعتبار سنجیی تلفات برآوردشده کوبرن واسپنس........................................ 95
شکل 6-8 توزیع تلفات انسانی درشب بدون نیروهای نجات (مدل گسل ری)......... 91
شکل 8-1 توابع خرابی برای حالتهای مختلف خرابی راههای شهری..................... 124
شکل 8-2توابع آسیب‌پذیر برای حالتهای مختلف خرابی اجراشده به روش حفاری و خاکبردای125
شکل 8-3 احتمال خرابی برای پلهای فولادی.......................................................... 128
شکل 8-4 احتمال خرابی برای پلهای بتنی.............................................................. 128
شکل 8-5 احتمال خرابی برای پل نوع 1 ث اب برای شتابg 8/0=PGA............. 129
شکل 8-6 احتمال خرابی برای پل نوع 3 ث اب برای شتابg 8/0=PGA............. 130
شکل8-7 احتمال خرابی برای پل نوع 6ث اب برای شتابg 8/0 = PGA ............ 130
شکل 8-8 نمودار خرابی ساختمان بیمارستانها......................................................... 138
شکل 9-1 تفاوت بین توابع مختلف جاذبه............................................................... 148
شکل 9-2 مقایسه مابین روش جاذبه، فرصت بینابینی و فرصت بینابینی رقابتی....... 156
شکل 10-1 توزیع هزینه‌هایی که‌درهر اتصال رانندگان آن رادرک می‌کنند............... 167
شکل11-1 رابطه بین X و F(x) و G(x) ............................................................. 172
شکل 11-2 مثال روش نمونه سازی آغازین بدون جایگزین................................... 174
شکل 11-3 مقایسه بین ث بپ و مونت کارلو......................................................... 175
شکل 11-4 ............................................................................................................ 179
شکل 12-1 روندکلی ارزیابی شبکه حمل و نقل بعد از بروز زلزله.......................... 184
شکله 12-2 روند برآورد تقاضا (سفرهای امدادی) بعداز بروززلزله......................... 185
شکل12-3 روند برآورد عرضه مراکز امدادی.......................................................... 189
شکل12-4 تابع آسیب پذیری تول 99 Hazus ..................................................... 191
شکله 12-5 روند برآورد شبکه حمل و نقل ........................................................... 192
شکل 12-6 وضعیتهای مختلف کنترل ترافیک........................................................ 198
شکل12-7 روند توزیع و تخصیص درشبکة حمل و نقل بعد از بروززلزله.............. 200
شکل 12-8 روند ارزیابی شبکة حمل و نقل بعد از بروز زلزله............................... 201
شکل 13-1 احتمال خرابی برای پل نوعHBRI برای شتاب g 8/0 = PGA ........ 207
شکل 13-2 شبکه ساده با یک مبداء و مقصد........................................................... 208
شکل 13-2 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط زمان حمل مجروح برای شدت زلزله g 60 به روش نمونه سازی مونت کارلو................................................................................................... 212
شکل 13-5 شبکه متشکل مونت کارلو.................................................................... 212
شکل 13-6 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت زلزله g 2/0 با نمونه سازی LHS ..................................................................................................................... 215
شکل 13-7 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت زلزله g و 4/0 با نمودارLHS ................................................................................................................................ 216
شکل 13-8 نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت g 6/0 با نمونه سازی LHS ................................................................................................................................ 211
تصویر الف-1 خرابی دربزرگراه هانشین کوبه ژاپن 1995....................................... 221
تصویر الف-2 آتش سوزی بعد از زلزله درشهر کوبن ژاپن1995............................ 222
تصویرالف-3 ترافیک بعد از زلزله درشهرکوبه ژاپن1995....................................... 222
تصویرالف-4 واژگونی پل در بزرگراه هانشین شهرکوبه ژاپن1995......................... 223
تصویرالف-5 خرابی دربزگراه هانشین شهر کوبه ژاپن1995................................... 223
تصویرالف-6 خرابی پایه پل بزرگراه هانشین، کوبه ژاپن1995................................ 224
تصویرالف-7 خرابی پل نیشینومیاکو با دهانه 252 متری کوبه ژاپن 1995............... 224
تصویرالف-8 خرابی خط آهن وانسدا دراههای جانبی، کوبه ژاپن........................... 225
تصویر الف-9 خرابی پل گاویون کانیون نورث ریج، کالیفرنیا آمریکا1994............. 225
تصویرالف-10 استفاده ازژاکت فولادی نورث ریج آمریکا1994.............................. 226
تصویرالف-11 انفجار خط لوله گاز و تاثیر آن برراه مجاور، نورث ریج1994......... 226
تصویر الف-12 خرابی درآزاد راه نیمیتز، اکلندا، زلزله لوما پریتا آمریکا 1989......... 22
تصویرالف-13 پل خلیج اکلند، لوما پریتا آمریکا 1989............................................ 227
تصویرالف-14ماشین آتش‌نشانی درترافیک شهرلنینکان، ارمنستان 1988................ 228
تصویرالف-15 تخریب بدنه راه براثر روانگرائی، کاستاریکا..................................... 1991
تصویرالف-16 تخریب شدید بدنه راه براثر روانگرایی، کاستاریکا........................... 1991
تصویرالف-17 واژگونی تریلی درجاده، کاستاریکا1991.......................................... 229
تصویرالف-18 تخریب بیمارستان، مکزیکو سیتی مکزیک1995.............................. 230
تصویرالف-19 خرابی پل کارمن، فیلیپین 1990...................................................... 230
تصویرالف-20 روانگرای درمرکز شهرداگویان،فیلیپین1990.................................... 231
تصویرالف-21 بیمارستان رستم آباد، منجیل ایران1990........................................... 231
تصویرالف-22 تخریب پل قدیمی، منجیل ایران1990............................................. 232
تصویرالف-23 تخریب بزرگراه اروپایی، ازمیت ترکیه1999.................................... 232
لیست جداول
عنوان صفحه
جدول2-1- مثالی از ضرایب تاخیر(برای پیاده روی).................................................. 49
جدول6-1 نمره مقدماتی خطرسازه BSH برمبنای ATC –21................................ 91
جدول شماره6-2 نمادهای ضرایب اصلاح کارآئی ساختمان....................................... 91
جدول6-3 نسبت تلفات درزلزله‌های ایران................................................................. 93
جدول8-1 طبقه بندی تقاطعات درتحلیل لرزه شبکه............................................... 118
جدول 8-2 معیارهای کارایی شبکة حمل و نقل درشرایط عادی............................. 120
جدول8-3 مقادیر میانه وضریب توزیع نرمال لگاریتمی برای راههای شهری.......... 123
جدول8-4 پارامترهای توابع خرابی تونل HAZUS99 ......................................... 125
جدول8-5 خلاصه خرابی های ثبت شده در زلزله کوبه 1995................................ 127
جدول 8-6 ضرایب منحنیهای خرابی...................................................................... 128
جدول8-7 احتمال خرابی کامل و کوتاه مدت بیماستان برحسب درصد................... 135
جدول8-8 احتمال وقفه درخدمات بیمارستان.......................................................... 136
جدول10-1 نمایی از طبقه‌بندی روشهای تخصیصی ترافیک................................... 160
جدول10-2 ضرایب اصلاح شدهBPR و 356 NCHRP و 1988 ...................... 164
جدول13-1 درصد احتمال وقوع وضعیت خرابی برای سه نوع پل انتخابی............. 207
جدول13-2 مشخصات شبکه ساده با یک مبداء و مقصد......................................... 209
جدول13-3 مقایسه بین نتایج روشهای مختلف نمونه سازی و مقدارتئوری........... 210
جدول13-4 مقادیرآماری تحلیل معیارهای کارایی شبکه ساده (روش‌مونت‌کارل).... 211
جدول13-5 مشخصات شبکه متشکل از دو مبداء و مقصد...................................... 213
جدول13-6 مشخصات آماری معیاری ارزیابی شبکه برای سناریوهای مختلف (به روش LHS) 214
