روشهای موجود برای بررسی شبکه حمل و نقل بعد از بروز زلزله

فهرست مطالب

۱-۱ مقدار ۲

۱-۲ اهداف و دست آوردهای پروژه‌ ۵

۲ بررسی کارهای انجام شده تاکنون ۸

۲-۱ عملکرد اجزای شبکه بصورت مستقل ۹

۲-۱-۱ عملکرد فیزیکی و آسیب پذیری ۱۰

۲-۱-۲ کارآیی ۱۱

۲-۲-۱ ازائة معیارهای کارایی ۱۱

۲-۲-۲ بررسی تأخیرهای وارد از خرابی ۱۷

۲-۲-۳ اولیت دهی پلها برای بازسازی ۲۰

۲-۳عملکرد کلی شبکة حمل و نقل ۲۳

۲-۳-۱ بررسی معیارهای کارایی شکبة تخریب شده ۲۴

۲-۳-۳ برآوردتأخیرهای وارده از خرابی ۳۵

۲-۳-۴ ارزیابی سیستم بیمارستانی منطقه‌ای ۳۸

۲-۳-۵ ارزیابی ریسک منطقه‌ای ۴۲

۲-۳-۶زمان جمع شدن افراد امداد رسان ۴۷

۵-۲-۵ روش‌ پهنه بندی حرکات زمین تحت اثر زلزله ۷۳

۵-۲-۵-۱ لرزه خیزی ۷۳

۵-۲-۵-۲ کاهش شدت حرکات زمین در اثر دورشدن از مرکز زلزله ۷۳

۵-۲-۵-۳اثرات وضعیت محل برروی حرکات زمین لرزه ۷۴

۵-۲-۶بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنه بندی با دقت کم ۷۴

۵-۲-۷بررسی اثرات وضعتی محل برای پهنه‌بندی با دقت کم ۷۴

۵-۲-۸ بررسی اثرات وضعیت محل برای پهنه‌بندی با دقت زیاد ۷۵

۵-۲-۹کارهای انجام شده در دنیا درزمینه پهنه‌‌بندی لرزه ۷۶

۶ تقاضا ۷۹

۶-۱ سفرهای خدماتی ۸۰

۶-۲ سفرهای امدادی ۸۲

۶-۳ برآورد مجروحین ۸۴

۶-۳-۱ ناحیه بندی ساختمانها ۸۵

۶-۳-۲ طبقه بندی ساختمانها ۸۶

۶-۳-۳ برآورد آسیبهای وارده به ساختمانها ۸۶

۶-۳-۴ نسبت تلفات انسانی ۹۱

۶-۳-۴-۱ اعتبار سنجی تلفات برای شهرتهران ۹۵

۶-۳-۴-۲  برآورد تلفات برای شهرتهران ۹۶

۷ بررسی رفتارهای انسانی ۹۹

۷-۱ رفتار  رانندگان در هنگام وقوع زلزله ۱۰۰

۷-۱-۱ عوامل موثر در وضعیت رفتار رانندگان ۱۰۰

۷-۱-۲ مشکلات احتمالی ناشی از رفتار رانندگان وعوامل تشدید کنندة‌آن ۱۰۲

۷-۱-۲-۱اشغال سطح خیابانها ۱۰۲

۷-۱-۲-۴ بروز تصادفات احتمالی ۱۰۳

۷-۱-۲-۵ وسایل نقلیه رها شده ۱۰۴

۷-۱-۲-۶ هراس ناشی از زلزله و عواقب آن ۱۰۴

۷-۱-۲-۷ افزایش طول سفرها دراثر عدم اطلاع ۱۰۴

۷-۱-۳ راههای مواجهه با این مشکلات ۱۰۴

۷-۱-۳-۱ آموزش و اطلاع رسانی ۱۰۵

۷-۱-۳-۲ تخلیه و بازگشایی مسیر ۱۰۵

۷-۲ رفتار رانندگان در استفاده از شبکه بعد از زلزله ۱۰۶

۷-۳ رفتار نیروهای امنیتی و امدادی ۱۰۷

۷-۴ رفتار نیروهای مدیریت امدادی و انتظامی ۱۱۱

۸ برآورد عرضه ۱۱۵

۸-۱ برآورد شبکة حمل و نقل بعد از زلزله ۱۱۵

۸-۱-۱ اجزاء شبکه ۱۱۵

۸-۱-۱-۱ راهها ۱۱۵

۸-۱-۱-۲  تقاطعات ۱۱۷

۸-۱-۱-۳ پلها ۱۱۹

۸-۱-۲ پارامترهای ارزیابی شبکه ۱۲۰

۸-۱-۳ خرابی‌های مستقیم شبکه‌حمل و نقل بعد از زلزله ۱۲۱

۸-۱-۳-۱ خرابی بدنة راه ۱۲۲

۸-۱-۳-۲ تونل ۱۲۴

۸-۱-۳-۳  خرابی پل ۱۲۵

۸-۱-۳-۴ منحنیهای شکنندگی یا خرابی پلها ۱۲۶

۸-۱-۴ خرابی های غیر مستقیم شبکه حمل و نقل بعداززلزله ۱۳۰

۸-۱-۴-۱ خرابی تأسیسات جانبی مسیر ۱۳۱

۸-۱-۴-۲  عوامل ترافیکی ۱۳۱

۸-۲ برآورد مراکز امداد رسانی ۱۳۲

۸-۲-۱ پارامترهای مهم برای ارزیابی مراکز امدادی ۱۳۳

۸-۲-۲ ظرفیت پذیرش مجروح ۱۳۴

۸-۲-۳ عملکرد بیمارستان بعد از زلزله ۱۳۵

۸-۲-۴ خرابی بیمارستانها ۱۳۶

۹ توزیع ۱۴۰

۹-۱ شبیه سازی ۱۴۰

۹-۱-۱ روشهای ضریب رشد ۱۴۲

۹-۱-۲ ضریب رشد بکنواخت ۱۴۳

۹-۱-۳ روش میانگین ضریب رشد ۱۴۳

۹-۱-۴ مدل فراتر ۱۴۴

۹-۱-۵ مدل دیترویت ۱۴۵

۹-۱-۶ ضرایب رشد با محدودیت دوگانه (روش فورنیس) ۱۴۵

۹-۱-۷ مزایا و معایب ضریب رشد ۱۴۶

۹-۱-۸ مدل جاذبه ۱۴۷

۹-۱-۹ محدودیتهای مدل جاذبه ۱۴۹

۹-۱-۱۰ مدل فرصت بینابینی ۱۵۰

۹-۲ توزیع به کک مدلهای برنامه ریزی خطی ۱۵۲

۹-۳ مقایسة بین مدلهای توزیع ۱۵۵

۱۰ مدلهای تخصیص ۱۵۹

۱۰-۱ تخصیص به روش هیچ یاهمه (کوتاهترین مسیر) ۱۶۰

۱۰-۱-۱ الگوریتم کوتاهترین مسیر ۱۶۱

۱۰-۲ تخصیص تعادل ی (ظرفیت محدود) ۱۶۲

۱۰-۲-۱ روند تخصیص افزایشی ۱۶۴

۱۰-۲-۲ روند با سرعت تغییرات زیاد و کم ۱۶۵

۱۰-۳-۳ روند میانگین متوالی ۱۶۵

۱۰-۳ تخصیص احتمالاتی ۱۶۶

۱۰-۳-۱ تخصیص احتمالاتی برمبنای شبیه‌سازی ۱۶۶

۱۰-۳-۲ تخصیص احتالاتی نسبی ۱۶۸

۱۰-۴ روش برنامه ریزی خطی ۱۶۸

۱۰-۵ روشMcLaughiln 169

11 تحلیل ریسک ۱۷۱

۱۱-۱ شبیه سازی مونت کارلو ۱۷۱

۱۱-۱-۱ مزایای نمونه سازی مونت کارلو ۱۷۳

۱۱-۲ نمونه سازیLatin Hyper cube یا LHS 173

11-3 مقایسه بین نمونه سازیLHS و مونت کارلو ۱۷۵

۱۱-۴ توابع توزیع برای شبیه سازی ۱۷۶

۱۱-۴-۱ توابع توزیع ۱۷۷

۱۱-۵- دقت برآوردهای احتمالاتی ۱۷۷

۱۲ ارائه مدل ۱۸۲

۱۲-۱ سناریوی زلزله ۱۸۲

۱۲-۲ برآورد تقاضا ۱۸۴

۱۲-۳ برآورد عرضه ۱۸۸

۱۲-۳-۱ برآورد شبکه حمل ونقل ۱۸۹

۱۲-۳-۲-۱ @ Risk 192

12-4-1 الگوریتم کوتاهترین مسیر ۱۹۴

۱۲-۴-۲ برنامه ریزی خطی ۱۹۵

۱۲-۴-۳ نرم افزار مدل ۱۹۶

۱۲-۴-۴ قابلیت توسعه ۱۹۷

۱۲-۴-۴-۱ درنظر گرفتن ترافیک غیرامدادی رسانی ۱۹۷

۱۲-۴-۴-۲ درنظرگرفتن وضعیت کنترل برترافیک ۱۹۸

۱۲-۴-۴-۳ در نظر گرفتن احتمالی ظرفیت مراکز امدادشده رسانی ۱۹۹

۱۲-۴-۴-۴ درنظردرنظرگرفت احتمالی ظرفیت مراکز امداد رسانی ۱۹۹

۱۲-۴-۴-۵  مبداء و مقصدها مجازی ۱۹۹

۱۲-۴-۴-۶ استفاده از تابع ارزش زمان ۱۹۹

۱۲-۵ ارزیابی شبکه ۲۰۰

۱۲-۵-۱ ارزیابی کل شبکه ۲۰۲

۱۲-۵-۲ ارزیابی اجزاء شبکه ۲۰۴

۱۲-۵-۲-۱ تحلیل حساسیت ۲۰۴

۱۳ بکارگیری مدل ۲۰۲

۱۳-۱ شبکه ساده با یک مبداء و مقصد ۲۰۸

۱۳-۱-۱ روندانجام تحلیل شبکه ۲۰۹

۱۳-۲ شبکه متشکل از چند مبداء‌و مقصد ۲۱۲

۱۳-۲-۱ نتایج تحلیل ۲۱۴

۱۴- پیشنهادات برای کارهای آینده ۲۱۹

لیست اشکال

عنوان                                                                                                                                   صفحه

شکل ۲-۱ تابع کارآیی زمان ۱۴

شکل ۲-۲ ۲۱

شکل ۲-۳ تابع عملکرد منطقی a) حداقل معبرها b) کوتاهترین مسیر ۲۱

شکل ۲-۴ قابلیت اطمینان بهینه شبکه حمل و نقل باتوجه به منابع دردسترس ۲۳

شکل۲-۵ حداکثرجریان ترافیک درشبکه حمل ونقل برحسب منابع‌ دردسترس ۲۳

شکل۲-۶ رابطه بین معیارهای کارایی T,D,Q نسبت به مقادیر قبل از زلزله برای قبل مختلف نرخ

خرابیl 26

شکل ۲-۷ همبستگی بین Q و D (5000 نمونه نسبت به مقادیر از زلزله سنجیده شده‌اند) ۲۶

شکل ۲-۸  فاصلة نسبی جمعیت  ساکن منطقه ازمراکز امدادی ۲۸

شکل ۲-۹ رابطه بین درصد جمعیت آسیب‌ دیده وشدت زلزله ۳۹

شکل ۲-۱۰ رابطة بین تعداد تخت کمپ بیمارستانی و فاصلة حمل‌مجروح ۴۱

شکل ۶-۱ فلوچارت برآورد خرابی برای ساختمانهای مسکونی ۸۷

شکل ۶-۲ نسبت خسارت وارده به ساختمانهای مسکونی درزلزله منجیل ۸۸

شکل ۶-۳ تابع‌آسیب‌پذیری ساختمانهای مسکونی به کاررفته در مطالعه JICA 88

شکل۶-۴ میانگین ضریب خرابی برحسب نمره‌سازه‌ای برای سازه‌PCI وO.22 = PGA 90

شکل ۶-۵ نسبت تلفات زلزله در ایران ۹۴

شکل ۶-۶ نسبت تعداد تلفات زلزله روزهنگام به شب هنگام ۹۴

شکل ۶-۷ اعتبار سنجیی تلفات برآوردشده کوبرن واسپنس ۹۵

شکل ۶-۸  توزیع تلفات انسانی درشب بدون نیروهای نجات (مدل گسل ری) ۹۱

شکل ۸-۱ توابع خرابی برای حالتهای مختلف خرابی راههای شهری ۱۲۴

شکل ۸-۲توابع آسیب‌پذیر برای حالتهای مختلف خرابی اجراشده به روش حفاری و خاکبردای۱۲۵

شکل ۸-۳ احتمال خرابی برای پلهای فولادی ۱۲۸

شکل ۸-۴ احتمال خرابی برای پلهای بتنی ۱۲۸

شکل ۸-۵ احتمال خرابی برای پل نوع ۱ ث اب برای شتابg 8/0=PGA 129

شکل ۸-۶ احتمال خرابی برای پل نوع ۳ ث اب برای شتابg 8/0=PGA 130

شکل۸-۷ احتمال خرابی برای پل نوع ۶ث اب برای شتابg 8/0 = PGA 130

شکل ۸-۸ نمودار خرابی ساختمان بیمارستانها ۱۳۸

شکل ۹-۱ تفاوت بین توابع مختلف جاذبه ۱۴۸

شکل ۹-۲ مقایسه مابین روش جاذبه، فرصت بینابینی و فرصت بینابینی رقابتی ۱۵۶

شکل ۱۰-۱ توزیع هزینه‌هایی که‌درهر اتصال رانندگان آن رادرک می‌کنند ۱۶۷

شکل۱۱-۱ رابطه بین X  و F(x) و G(x) 172

شکل ۱۱-۲ مثال روش نمونه سازی آغازین بدون جایگزین ۱۷۴

شکل ۱۱-۳ مقایسه بین ث بپ و مونت کارلو ۱۷۵

شکل ۱۱-۴ ۱۷۹

شکل ۱۲-۱ روندکلی ارزیابی شبکه حمل و نقل بعد از بروز زلزله ۱۸۴

شکله ۱۲-۲ روند برآورد تقاضا (سفرهای امدادی) بعداز بروززلزله ۱۸۵

شکل۱۲-۳ روند برآورد عرضه مراکز امدادی ۱۸۹

شکل۱۲-۴ تابع آسیب پذیری تول ۹۹ Hazus 191

شکله ۱۲-۵ روند برآورد شبکه حمل و نقل ۱۹۲

شکل ۱۲-۶ وضعیتهای مختلف کنترل ترافیک ۱۹۸

شکل۱۲-۷ روند توزیع و تخصیص درشبکة حمل و نقل بعد از بروززلزله ۲۰۰

شکل ۱۲-۸ روند ارزیابی  شبکة حمل و نقل بعد از بروز زلزله ۲۰۱

شکل ۱۳-۱ احتمال خرابی برای پل نوعHBRI برای شتاب g 8/0 = PGA 207

شکل ۱۳-۲ شبکه ساده با یک مبداء و مقصد ۲۰۸

شکل ۱۳-۲ نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط زمان حمل مجروح برای شدت زلزله g 60 به روش نمونه سازی مونت کارلو ۲۱۲

شکل ۱۳-۵ شبکه متشکل مونت کارلو ۲۱۲

شکل ۱۳-۶ نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت زلزله g 2/0 با نمونه سازی LHS 215

شکل ۱۳-۷ نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت زلزله g و ۴/۰ با نمودارLHS 216

شکل ۱۳-۸ نمودار تورنادو، تحلیل حساسیت برای متوسط خرابی کل شبکه برای شدت g 6/0 با نمونه سازی LHS 211

تصویر الف-۱ خرابی دربزرگراه هانشین کوبه ژاپن ۱۹۹۵ ۲۲۱

تصویر الف-۲ آتش سوزی بعد از زلزله درشهر کوبن ژاپن۱۹۹۵ ۲۲۲

تصویرالف-۳ ترافیک بعد از زلزله درشهرکوبه ژاپن۱۹۹۵ ۲۲۲

تصویرالف-۴ واژگونی پل در بزرگراه هانشین شهرکوبه ژاپن۱۹۹۵ ۲۲۳

تصویرالف-۵ خرابی دربزگراه هانشین شهر کوبه ژاپن۱۹۹۵ ۲۲۳

تصویرالف-۶ خرابی پایه پل بزرگراه هانشین، کوبه ژاپن۱۹۹۵ ۲۲۴

تصویرالف-۷ خرابی پل نیشینومیاکو با دهانه ۲۵۲ متری کوبه ژاپن ۱۹۹۵ ۲۲۴

تصویرالف-۸ خرابی خط آهن وانسدا دراههای جانبی، کوبه ژاپن ۲۲۵

تصویر الف-۹ خرابی پل گاویون کانیون نورث ریج، کالیفرنیا آمریکا۱۹۹۴ ۲۲۵

تصویرالف-۱۰ استفاده ازژاکت فولادی نورث ریج آمریکا۱۹۹۴ ۲۲۶

تصویرالف-۱۱ انفجار خط لوله گاز و تاثیر آن برراه مجاور، نورث ریج‌۱۹۹۴ ۲۲۶

تصویر الف-۱۲ خرابی درآزاد راه نیمیتز، اکلندا، زلزله لوما پریتا آمریکا ۱۹۸۹ ۲۲

تصویرالف-۱۳ پل خلیج اکلند، لوما پریتا آمریکا ۱۹۸۹ ۲۲۷

تصویرالف-۱۴ماشین آتش‌نشانی درترافیک شهرلنینکان، ارمنستان ۱۹۸۸ ۲۲۸

تصویرالف-۱۵ تخریب بدنه راه براثر روانگرائی، کاستاریکا ۱۹۹۱

تصویرالف-۱۶ تخریب شدید بدنه راه براثر روانگرایی، کاستاریکا ۱۹۹۱

تصویرالف-۱۷ واژگونی تریلی درجاده، کاستاریکا۱۹۹۱ ۲۲۹

تصویرالف-۱۸ تخریب بیمارستان، مکزیکو سیتی مکزیک۱۹۹۵ ۲۳۰

تصویرالف-۱۹ خرابی پل کارمن، فیلیپین ۱۹۹۰ ۲۳۰

تصویرالف-۲۰ روانگرای درمرکز شهرداگویان،فیلیپین۱۹۹۰ ۲۳۱

تصویرالف-۲۱ بیمارستان رستم آباد، منجیل ایران۱۹۹۰ ۲۳۱

تصویرالف-۲۲ تخریب پل قدیمی، منجیل ایران۱۹۹۰ ۲۳۲

تصویرالف-۲۳ تخریب بزرگراه اروپایی، ازمیت ترکیه۱۹۹۹ ۲۳۲

لیست جداول

عنوان                                                                              صفحه

جدول۲-۱- مثالی از ضرایب تاخیر(برای پیاده روی) ۴۹

جدول۶-۱ نمره مقدماتی خطرسازه BSH برمبنای ATC –۲۱ ۹۱

جدول شماره۶-۲ نمادهای ضرایب اصلاح کارآئی ساختمان ۹۱

جدول۶-۳ نسبت تلفات درزلزله‌های ایران ۹۳

جدول۸-۱ طبقه بندی تقاطعات درتحلیل لرزه شبکه ۱۱۸

جدول ۸-۲ معیارهای کارایی شبکة حمل و نقل درشرایط عادی ۱۲۰

جدول۸-۳ مقادیر میانه وضریب توزیع نرمال لگاریتمی برای راههای شهری ۱۲۳

جدول۸-۴ پارامترهای توابع خرابی تونل HAZUS99 125

جدول۸-۵ خلاصه خرابی های ثبت شده در زلزله کوبه ۱۹۹۵ ۱۲۷

جدول ۸-۶ ضرایب منحنیهای خرابی ۱۲۸

جدول۸-۷ احتمال خرابی کامل و کوتاه مدت بیماستان برحسب درصد ۱۳۵

جدول۸-۸ احتمال وقفه درخدمات بیمارستان ۱۳۶

جدول۱۰-۱ نمایی از طبقه‌بندی روشهای تخصیصی ترافیک ۱۶۰

جدول۱۰-۲ ضرایب اصلاح شدهBPR و ۳۵۶ NCHRP و ۱۹۸۸ ۱۶۴

جدول۱۳-۱ درصد احتمال وقوع وضعیت خرابی برای سه نوع پل انتخابی ۲۰۷

جدول۱۳-۲ مشخصات شبکه ساده با یک مبداء و مقصد ۲۰۹

جدول۱۳-۳ مقایسه بین نتایج روشهای مختلف نمونه سازی و مقدارتئوری ۲۱۰

جدول۱۳-۴ مقادیرآماری تحلیل معیارهای کارایی شبکه ساده (روش‌مونت‌کارل) ۲۱۱

جدول۱۳-۵ مشخصات شبکه متشکل از دو مبداء و مقصد ۲۱۳

جدول۱۳-۶ مشخصات آماری معیاری ارزیابی شبکه برای سناریوهای مختلف (به روش LHS) 214

فصل اول

بیان مسئله و اهداف

۱-۱ مقدمه

زلزله های اخیری که در شهرهای  بزرگ دنیا، درکشورهای چون ترکیه (۱۹۹۲)، تایوان، ژاپن (۱۹۹۵)، آمریکا (۱۹۹۴)، مزیک (۱۹۹۰)، ارمنستان (۱۹۸۶) روی داده است، یادآور وضعیت خطرناکی است که در صورت وقوع زلزله درشهرهای بسیار بزرگ می تواند رخ دهد. امروزه با وسعت گرفتن شهرها و افزایش تراکم شهری بخصوص درشهرهای واقع درکشورهای 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 شهرهامی 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 ساوات و روزهای اولیه حادثه، برای کاهش ضایعات انسانی، دارای اهمیت بالایی است. این مسئله در زلزله ارمنستان (۱۹۸۶) بگو نه ای و در زلزله کوبه ژاپن (۱۹۹۵) 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 نحوة پاسخگویی مهم می باشد و در این راستا نقش شبکه‌‌های حیاتی بویژه حمل و نقل دارای اهمیت زیادی خواهد بود.