شبکه گاز شهری در مواجهه با زلزله

چکیده:
سیستم‌های حیاتی شهری، نقش کلیدی در بقای جوامع شهری دارند. شهرها به طور کل به خطرات ناشی از زلزله آسیب‌پذیر هستند، بنابراین اتخاذ تدابیری برای مقابله با این خطرات حیاتی است. این موضوع به ویژه برای شبکه‌های توزیع گاز شهری صدق می‌کند، که به دلیل قابلیت اشتعال و انفجارشان، خطر بزرگی را متوجه ایمنی شهری می‌سازند. در صورتی که شبکه گاز تحت تاثیر خسارت شدید و ناگهانی زلزله قرار گیرد، نشت گاز می‌تواند باعث ایجاد آتش‌سوزی‌ها و انفجارهای مخرب شود. لذا اقدامات پیشگیرانه برای کاهش خطرات شبکه توزیع گاز در برابر زلزله، ضروری است. در این مقاله، پس از بررسی تاثیرات زلزله بر شبکه‌های گاز در زلزله‌های گذشته، روش‌هایی برای حفظ عملکرد و کاهش خطرات این شبکه‌ها ارائه می‌شود.

مقدمه:
در نظر گرفتن پیشگیری از بحران زلزله برای شهرهای بزرگ، حفاظت از سیستم‌های حیاتی در برابر خطرات زلزله اهمیت ویژه‌ای دارد. در این میان، شبکه‌های توزیع گاز اولویت اصلی را به خود اختصاص داده‌اند، زیرا این سیستم‌ها تاثیر مستقیم و حیاتی بر ایمنی شهروندان و اموال آنها دارند. تجربیات گذشته نشان داده‌اند که خسارات ناگهانی و شدید زلزله بر سیستم گازرسانی، می‌تواند به آتش‌سوزی‌های گسترده و انفجارهای مهیب منجر شود. بررسی خسارات زلزله‌های گذشته می‌تواند در ارزیابی خسارات احتمالی آینده و نقاط ضعف موجود در سازه‌ها و تجهیزات کمک کننده باشد. بنابراین، در این مقاله پس از بررسی آسیب‌پذیری شبکه‌های گازرسانی در زلزله‌های گذشته، روش‌های مقاوم‌سازی و استراتژی‌های مدیریتی برای پیشگیری از بحران زلزله و کاهش خطرات شبکه توزیع گاز شهری ارائه خواهد شد.

شبکه گاز شهری در مواجهه با زلزله

تاثیرات زلزله‌های تاریخی بر شبکه گاز:

زلزله لوما پریتا:
در بامداد 17 اکتبر 1989، زمین‌لرزه‌ای با قدرت 6.9 در مقیاس وارنر مایرز رخ داد. با وجود سالم ماندن سیستم انتقال گاز منطقه‌ای، تنها دو نشت گزارش شد که بلافاصله و بدون قطع خدمات به مشترکین ترمیم شدند. اما سیستم‌های توزیع در نقاط مختلف آسیب‌های جدی دیدند. در کل، بیش از 1000 نشت در خطوط لوله گزارش شده و سه سیستم با فشار ضعیف شدیدا آسیب دیده و نیازمند تعویض بودند. این تعویض‌ها عمدتا با استفاده از لوله‌های پلاستیکی در شبکه موجود انجام شد. در منطقه مارینا سان فرانسیسکو، سیستم توزیع طی یک ماه و با صرف هزینه‌ای بالغ بر 17 میلیون دلار کاملا بازسازی شد. تعداد 5100 مشترک تحت تاثیر این زلزله قرار گرفتند، که بازسازی سیستم کم‌فشار Watsonville (شامل 166 مشترک) در سه هفته و بازگرداندن خدمات در Los Gatos (برای 140 مشترک) طی 10 روز تا یک ماه انجام شد. کل خسارت وارد شده به سیستم گاز 32 میلیون دلار برآورد شده است.

بیشتر بخوانید: گازرسانی در ایران، از دیروز تا امروز

زلزله نورث ریج:
در 17 ژانویه 1994، زلزله‌ای با قدرت 6.8 ریشتر در شمال لس آنجلس به وقوع پیوست. پس از این زلزله، خدمات گاز به حدود 151,000 مشترک قطع شد که تقریبا 120,000 از آن‌ها در عرض سه هفته بازسازی شدند. آسیب‌های وارد شده به ساختارها و سایر دلایل باعث شد تا برخی مشترکین از دسترسی به خدمات گاز محروم بمانند. گزارش شرکت گاز SoCal حاکی از این بود که 35 تعمیر در خطوط لوله انتقال فولادی، 154 تعمیر در خطوط توزیع، 27 تعمیر در خطوط لوله پلاستیکی، 6461 نشت در ست مترها و 15021 نشت در تاسیسات مشترکین رخ داده است. بسیاری از مشکلات مربوط به خطوط لوله فولادی با جوش اکسی‌استیلن بود که قبل از 1932 مورد استفاده قرار گرفته بودند. سالهاست که لوله مانیسمان و لوله پلی اتیلن گازی بهترین گزینه برای گازرسانی شناخته می‌شوند.

زلزله کوبه ژاپن:
در بامداد 17 ژانویه 1995، زلزله‌ای به بزرگای 7.2 ریشتر غرب ژاپن را لرزاند. این زلزله باعث کشته شدن 6432 نفر، مجروحیت 40,092 نفر، ویرانی کامل 104,004 ساختمان، آسیب‌دیدگی جزئی 136,952 ساختمان و آوارگی بیش از 300,000 نفر شد. این زلزله خسارات قابل توجهی به تمامی شریان‌های حیاتی وارد کرد. سیستم‌های حمل‌ونقل، آب و شبکه توزیع گاز طبیعی به شدت آسیب دیدند. پس از زلزله، به دلیل آسیب‌های گسترده‌ای که به خطوط لوله گاز فشار متوسط و خطوط لوله کم‌فشار وارد شد، خدمات گاز به حدود 900,000 خانوار قطع شد. حدود 100 تعمیر در خطوط لوله فشار متوسط و بیش از 5000 تعمیر در سیستم‌های انشعاب انجام گرفت. حدود 11,000 سرویس‌دهی به ساختمان‌ها آسیب دید. بازسازی کامل سیستم توزیع گاز و بازگرداندن سرویس به ساختارها حدود سه ماه طول کشید و هزینه کل برای بازسازی حدود 2.3 میلیارد دلار برآورد شد.

زلزله شیلی:
در بامداد 27 فوریه 2010، زلزله‌ای با بزرگای 8.8 در مقیاس وارنر مایرز در شیلی به وقوع پیوست. مرکز این زلزله در ساحل شیلی واقع در روستای Cobquecura با عمق 4.7 کیلومتر زیر بستر دریا بود. این زلزله که 2 دقیقه و 45 ثانیه به طول انجامید، در بیشتر کشورهای آمریکای جنوبی از پرو تا آرژانتین احساس شد و به دنبال آن، یک سونامی و بیش از 200 پس‌لرزه رخ داد. دو هفته پس از زلزله، در 11 مارچ 2010، زلزله‌ای دیگر با بزرگای 7.2 در شهر ساحلی Pichilemu رخ داد. سیستم خطوط لوله توزیع و انتقال گاز که تازه تاسیس شده بود، خسارت جدی یا آسیب مالی ناشی از شکست لوله‌ها را تجربه نکرد. برخی از تامین‌کننده‌های جانبی که آسیب دیده بودند در مدت 2 تا 3 هفته بازسازی و به حالت عادی بازگشتند. شبکه گاز شهر Concepción، که از لوله‌های چدنی قدیمی استفاده می‌کرد، به دلیل سیل‌هایی که پس از زلزله رخ داد، دچار فروپاشی شد. فرآیند بازگرداندن خدمات و بازسازی لوله‌های چدنی بین 7 تا 11 هفته به طول انجامید.

این فاجعه نشان داد که چگونه زلزله‌های بزرگ می‌توانند بر زیرساخت‌های حیاتی تاثیر بگذارند و اهمیت آمادگی و تقویت سازه‌های اصلی را برجسته می‌کند. شرکت‌های گاز و دولت‌ها باید از این رویدادها درس بگیرند و به بهبود مقاومت سیستم‌های خود در برابر فجایع طبیعی بپردازند تا اطمینان حاصل شود که در شرایط اضطراری، خدمات حیاتی به سرعت و به طور موثر بازیابی می‌شوند. این تلاش‌ها می‌تواند شامل به‌روزرسانی مواد و تکنیک‌های ساخت و ساز، توسعه سیستم‌های هشدار سریع و ایجاد برنامه‌های واکنش اضطراری باشد که در زمان نیاز قابل اجرا و کارآمد باشند.

بیشتر بخوانید: استانداردهای لوله‌ پلی اتیلن گازرسانی

راهبردهای مواجهه با بحران زلزله در شبکه‌های گازرسانی

برای کاستن از بلایای ناشی از زلزله‌ها که ممکن است سبب خرابی زیرساخت‌های گازرسانی شهری و نشت گاز شوند، دو اقدام مهم باید انجام گیرد:

1. افزایش دوام تجهیزات: ارتقا مقاومت لرزه‌ای تجهیزات و در صورت نیاز، جایگزینی تجهیزات کم‌دوام‌تر.
2. طراحی سیستم پیشگیری از بلایا: ایجاد سیستمی که در مواقع ضروری، به سرعت بتواند جریان گاز در مناطق آسیب‌دیده را قطع کند.

راهبردهای مواجهه با بحران زلزله در شبکه‌های گازرسانی

استراتژی‌های تقویت شبکه گازرسانی در برابر زلزله

تقویت شبکه گازرسانی، با هدف به‌روزرسانی تجهیزات و بهبود عملیات، برای کاهش آسیب‌پذیری در مقابل زلزله حیاتی است.

مهم‌ترین نقاط آسیب‌پذیر شبکه گازرسانی شامل خطوط لوله چدنی، اتصالات نامناسب و خوردگی لوله‌ها است. روش‌های تقویت این بخش‌ها عبارتند از:

• استفاده از لوله‌های پلی‌اتیلن و فولادی جوشی با روش جوشکاری نفوذی به جای لوله‌های چدنی.
• تبدیل اتصالات فلنجی به جوشی در خطوط لوله.
• جایگزینی قسمت‌هایی از شیرهای پیاده‌رو با لوله‌های پلی‌اتیلن یا تقویت این شیرها با پوشش فولادی.
• پوشاندن خطوط لوله با مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند قیر معدنی یا پلی‌اتیلن.
• اجرای بازرسی‌های دقیق و برنامه‌های تعمیر و نگهداری به‌منظور کاهش خطرات ناشی از زمین‌لرزه.
• دقت در مسیریابی خطوط لوله و اجتناب از عبور آنها از مناطق با خطر روانگرایی بالا.

بیشتر بخوانید: تاریخچه لوله پلی اتیلن گازرسانی

سیستم مدیریت بحران زلزله در شبکه‌های گازرسانی شهری

این سیستم شامل بخش‌های زیر است:

• نصب لرزه‌نگارها برای برآورد گستره تخریب ساختمان‌ها و شبکه گاز.
• تعیین بلوک‌های جداگانه در شبکه گازرسانی و نصب سیستم‌های خودکار برای تخلیه گاز و قطع جریان در مناطق آسیب‌دیده.
• ایجاد سیستم کنترل مرکزی برای جمع‌آوری اطلاعات مربوط به خسارات وارد شده به شبکه گازرسانی و قطع از راه دور جریان گاز.
• استفاده از سیستم‌های بی‌سیم برای ارتباط مستقیم مناطق آسیب‌دیده با مرکز کنترل و اجرای فرمان‌های قطع جریان گاز.

نتیجه‌گیری و پیشنهادات:

در این مقاله به بررسی پیامدهای زلزله بر سیستم گازرسانی پرداختیم. مطالعه‌ای دقیق بر روی زلزله‌های مهم گذشته از جمله زلزله لوما پریتا در سال ۱۹۸۹، زلزله نورث ریج در سال ۱۹۹۴، زلزله کوبه ژاپن در سال ۱۹۹۵ و زلزله شیلی در سال ۲۰۱۰ انجام شد. هدف، شناسایی بخش‌های آسیب‌پذیر در شبکه گاز بود. این تحقیق نشان داد که خطوط لوله چدنی، اتصالات پیچیده و غیرمناسب شبکه انتقال و توزیع و همچنین خوردگی لوله‌ها، از جمله عوامل کلیدی آسیب‌پذیری در برابر زلزله هستند.

علاوه بر این، آسیب دیدن سیستم گازرسانی در اثر زلزله می‌تواند به نشت گاز منجر شود که خطر انفجار و آتش‌سوزی را به دنبال دارد. بنابراین، برای کاهش ریسک و جلوگیری از حوادث ثانویه ناشی از زلزله، مانند تخریب تاسیسات توزیع گاز شهری و احتمال نشت گاز، دو اقدام اساسی پیشنهاد می‌شود:

1. تقویت مقاومت تجهیزات موجود و یا جایگزینی تجهیزاتی که مقاومت لرزه‌ای کمتری دارند.
2. طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های پیشگیری از حوادث ناشی از زلزله که به سرعت قطع گاز در مناطق آسیب‌دیده را ممکن سازد.

این پیشنهادات می‌توانند در کاهش خسارات ناشی از زلزله‌های آینده بسیار موثر باشند و ایمنی شهروندان را به طور چشمگیری افزایش دهند.