نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمد اسکندری ¹
• مهدی مدیری ²
• بابک امیدوار ³
• علی اصغر آل شیخ ⁴
• محمدعلی نکویی ⁵
• علی علیدوستی ⁶

¹ دانشجوی دکتری عمران-نقشه برداری گرایش سیستم های اطلاعات مکانی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

² دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

³ دانشیار، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

⁴ استاد، گروه سیستم های اطلاعات مکانی (GIS)، دانشکده مهندسی نقشه برداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

⁵ استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

⁶ پژوهشگر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

پدیدهزلزله،جزء سوانحطبیعیاستکههمهسالهخساراتجانی،مالیوزیستمحیطیفراوانیبرجای میگذارد. ایران به علت موقعیت لرزه خیزی و قرار گیری آن برروی کمربند زلزله، در برابر زمین لرزه بسیار آسیب پذیر می باشد. همچنین تعداد زیادی از مستحدثات قبل از تدوین معیارهای طراحی مقاوم در برابر زلزله ساخته شده اند و متأسفانه همچنان کیفیت ساخت و ساز در برخی موارد در کشور در حد مطلوب نمی‌باشد. از اینرو با توجه به رفتار مشکوک شبکه‌ها نسبت به وقوع زلزله‌های احتمالی، مباحث بررسی آسیب پذیری لرزه‌ای زیرساخت‌های حیاتی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.
در مقاله‌ی حاضر، مدلی ارائه شده که در آن، ابتدا تحلیل خطر منطقه مورد نظر (بر اساس 2 رابطه کاهندگی موجود برای کشور) صورت می‌گیرد، که با توجه به عدم قطعیت‌های موجود در وقوع زلزله (شامل اندازه بزرگای زلزله، عمق کانونی و موقعیت کانون زلزله)، این عملیات بصورت تصادفی در هر بار انجام تحلیل انتخاب می‌‌گردد و پس از هر بار آنالیز تحلیل خطر خروجی‌های ناشی از خطر لرزش زمین شامل مقادیر بیشینه شتاب، حداکثرسرعت و تغییرمکان زمین محاسبه می‌گردد. چنانچه منطقه دارای استعداد زمین‌لغزش یا روانگرایی باشد، می‌بایست خروجی‌های ناشی از خطر شکست زمین شامل مقادیر تغییرمکان‌های روانگرایی و زمین‌لغزش برای هر عارضه وارد مدل شوند. سپس از توابع آسیب‌پذیری لرزه‌ای که برای هر 2 خطر لرزش زمین و شکست زمین برای شریان‌ها در پایگاه داده مدل قرار داده شده، استفاده می‌گردد. در انتها براساس توابع موجود آسیب‌پذیری به تحلیل خسارت شبکه‌‌ها پرداخته می‌شود. تمامی این گام‌ها برای یکبار آنالیز می‌باشد. از این‌رو بر اساس شبیه‌سازی مونت کارلو، تمامی این عملیات بصورت 10هزار بار برای لحاظ نمودن تمامی عدم‌قطعیت‌ها و حالات خرابی تکرار می‌شوند و از خروجی‌های موجود در پایگاه داده، میانگین‌گیری انجام می‌شود تا تمامی حالات خرابی در نظر گرفته شود. به همین منظور باتوجه به حجم وسیع داده توصیفی و مکانی، از طرفی آنالیزهای مکانی زیاد بر روی داده‌ها و همچنین حجم بالای معادلات ریاضی برای تکرار عملیات، به کدنویسی در محیط Visual Studio با زبان برنامه‌نویسی C# با بهره‌گیری از کتابخانه‌های .Net Framework و Arc Engine پرداخته شد که منجر به تولید یک سامانه نرم‌افزاری با به کارگیری یک پایگاه داده و با قابلیت‌های تحلیل و استنتاج مکانی بر مبنای سیستم‌های اطلاعات مکانی (GIS) گردید که می‌تواند مقادیر احتمالی خرابی کم، متوسط، وسیع و کامل هر شریان را به تفکیک در قالب نقشه و جدول برای هر عارضه برآورد نماید. در این مقاله بمنظور نمایش بهتر این پژوهش، مدل موجود برای شهر نیشابور، پیاده‌سازی و مورد تحلیل واقع گردید.

کلیدواژه‌ها

• سیستم اطلاعات مکانی
• تحلیل خسارت
• زیرساخت حیاتی
• زلزله
• شبیه سازی مونت کارلو

20.1001.1.25883860.1395.25.98.7.1

عنوان مقاله [English]

Providing Seismic Loss Estimation Model of Vital Infrastructure Based on Spatial Information System

نویسندگان [English]

• Mohammad Eskandari ¹
• Mahdi Modiri ²
• Babak Omidvar ³
• Aliasghar Alesheikh ⁴
• Mohammadali Nekooie ⁵
• Ali Alidoosti ⁶

¹ Ph.D student in GIS department of civil engineering surveying, Malek Ashtar University of Technology

² Associate professore, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

³ Associate professore, faculty of environment, University of Tehran, Tehran, Iran

⁴ Professor, department of GIS, faculty of geodesy and geomatics engineering K.N. Toosi University of technology, Tehran, Iran

⁵ Assistant professore, Malek Ashtar University of Technology, Tehran , Iran

⁶ Researcher, Malek Ashtar University of technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Abstract
The earthquake phenomenon is a natural disaster that causes many fatal, financial and environmental damages every year. Iran is extremely vulnerable to earthquakes due to its seismicity and its location on the earthquake belt. Also, a large number of facilities were built before the formulation of earthquake resistant standards and, unfortunately, the quality of construction in some cases in the country is not optimal. Therefore, considering the suspicious behavior of the networks regarding the occurrence of possible earthquakes, the issues of assessing the seismic vulnerability of critical infrastructure are of particular importance. In this paper, a model has been presented in which, first, the risk analysis of the area of interest (based on the two existing attenuation relations for the country) is carried out, which, given the uncertainties involving in the earthquake occurrence (including magnitude of earthquake, focal depth and position of the earthquake epicenter), this operation is randomly selected at each time of the analysis, and after each hazard analysis, the outputs resulting from the earthquake hazard including the maximum acceleration values, the maximum speed and the displacement of the ground are calculated. If the area has a landslide or liquefaction potential, then the outputs resulted from the earth fault risk, including the values of liquefaction and landslide displacements, should be introduced into the model for each feature. Then, seismic vulnerability functions are used which are placed on the model database for both ground shaking hazard and ground failure for the arteries. At the end, based on the existing vulnerability functions, the network damage analysis is dealt with. All these steps are for a single analysis. Therefore, based on the Monte Carlo simulation, all of these operations are repeated 10,000 times to include all uncertainties and failure states, and the outputs in the database are averaged to account for all failure states. For this purpose, due to the large volume of descriptive and spatial data, on the other hand, large spatial analysis of data and the high volume of mathematical equations for repetition of operations, coding in the Visual Studio environment with the C # programming language was done, using the Net Framework and Arc Engine libraries which led to the production of a software system using a database and with spatial analysis and deduction capabilities based on spatial information systems (GIS) that could assess the possible slight, moderate, extensive and complete failure rates of each artery separately in the form of maps and tables for each feature. In this paper, to better illustrate this research, the existing model for the city of Neyshabur was implemented and analyzed.

کلیدواژه‌ها [English]

• Spatial Information Systems
• Loss estimation
• Infrastructure
• Earthquake
• Monte Carlo Simulation