شبکه حمل و نقل تهران تا چه حد در برابر زلزله آماده است؟

دکتر محمود حسينی، عضو هيئت علمی پژوهشکده سازه

و مدير گروه شريانهای حياتی پژوهشگاه بين المللی زلزله

آدرس: تهران، ص پ 3913- 19395

Email: hosseini@dena.iiees.ac.ir

چکيده

شبکه ترابري درون شهري نقشي تعيين کننده‌ در موفقيت عمليات نيروهاي امداد و نجات در شرايط بحراني پس از زلزله به ويژه در شهرهاي بزرگ دارا مي‌باشد. شبکه بزرگراه‌ها و خيابانهاي شهر تهران که در شرايط عادي داراي مشکلات متعدد بويژه در ساعات اوج سفرهاي درون شهري مي‌باشد، يقيناً پس از وقوع زلزله‌اي بزرگ که زلزله‌شناسان پيش‌بيني نموده‌اند داراي وضعي بسيار بحراني خواهد شد. بمنظور شناسايي آسيب‌پذيري و کارايي شبکه ترابري شهر تهران و ارائه راهکارهاي بهسازي آن، روشي نظام ‌يافته مبتني بر تعريف سناريوهاي زلزله، مدلسازي رياضي شبکه، و تعيين توابع آسيب‌پذيري مؤلفه‌هاي شبکه لازم مي‌باشد که در اين مقاله به‌طور تفصيلي به آن پرداخته مي شود.

1-مقدمه

شبکه ترابري درون شهري به ويژه در شهرهاي بزرگ داراي نقشي اساسي در مديريت‌بحران زلزله مي‌باشد. از سوي ديگر تجربه زلزله‌هاي گذشته نشان داده است که اين شبکه مي‌تواند در برابر زلزله‌هاي بزرگ به شدت آسيب‌پذير باشد. بر اين اساس ضروري است نسبت به ارزيابي آسيب‌پذيري لرزه‌اي اين شبکه‌ها در کشورها و شهرهاي لرزه‌خيز اقدام نمود، و براساس شناخت وضعيت شبکه ترابري شهر در شرايط بحراني پس از زلزله براي فعاليتهاي گروههاي امداد و نجات برنامه‌ريزي کرد.

شهر تهران که اهميت آن در ثبات سياسي و اقتصادي کشور بر کسي پوشيده نيست با وسعتي بيش از 1200 کيلومتر مربع در منطقه با خطر بالاي زلزله قرار دارد. شبکه ترابري اين ابرشهر که داراي بيش از 2000 کيلومتر گذرگاه مي‌باشد [1]، در شرايط عادي با مشکلات متعدد دست به گريبان مي‌باشد و بديهي است که در صورت وقوع زلزله وضعيت بسيار نابهنجاري در آن بوجود خواهد آمد، و چنانچه نسبت به پيش بيني مسيرهاي مناسب براي استفاده نيروهاي امداد و نجات از قبل برنامه‌ريزي نگردد، فعاليت اين گروهها با موانع فراوان روبرو و چه بسا متوقف خواهد شد.

در زمينه ارزيابي آسيب‌پذيري لرزه‌اي شبکه‌هاي ترابري درون شهري تاکنون تحقيقات متعددي به ويژه توسط محققين آمريکايي و ژاپني صورت گرفته است [2] تا [4]. در ايران نيز پژوهشهايي چند با همکاري يا توسط مؤلف اين مقاله صورت گرفته [5] تا [9]، که در برخي از آنها به طور خاص به مسائل شهر تهران نيز پرداخته شده است.

در اين مقاله سعي بر اين است که براساس مطالعات انجام شده ميزان آمادگي شبکه ترابري تهران در برابر زلزله احتمالي آينده بررسي گردد و با شناخت مشکلات ناشي از زلزله در اين شبکه راهکارهاي بهسازي شرايط آن براي رويارويي با اين پديده مورد بحث قرار گيرد. ابتدا به انواع آسيب‌هايي که شبکه ترابري شهري در اثر زلزله با آنها مواجه مي‌گردد مطرح مي‌شود و سپس ميزان اين آسيب‌ها در تهران مطرح مي‌گردد و درنهايت به ارائه چند راهکار پرداخته خواهد شد.

2-آسيب‌هاي احتمالي شبکه ترابري تحت اثر زلزله

در ميان شبکه‌هاي گوناگون شريانهاي حياتي شبکه‌هاي ترابري درون‌شهري آسيب‌پذيرترين شبکه در برابر زلزله شناخته شده است [9]. عوامل بحران‌زاي ناشي از وقوع زلزله براي شبکه ترابري درون شهري تهران را مي‌توان در موارد زير دسته‌بندي نمود:

-         آسيب‌ديدن پل‌ها که تعداد آنها حدود 180مورد است و در صورت شديد بودن مي‌تواند به مسدود شدن دو مسير اصلي منجر گردد؛

-         ناپايداري شيبهاي مشرف بر بسياري از بزرگراهها که مي‌تواند منجر به مسدود شدن جزئي يا کامل مسيرها گردد؛

-        فرو ريزش ساختمانهاي بلند مجاور بزرگراهها و بسياري از خيابانهاي اصلي که مي‌تواند مسير را کاملاً مسدود و حداقل ناامن نمايد؛

-        آسيب‌ديدن شبکه‌هاي آب، گاز، و فاضلاب که نه تنها خيابانها و بزرگراهها بلکه تونل‌هاي مترو را نيز تهديد مي‌نمايد؛

-        سقوط دکل‌هاي برق و مخابرات که علاوه بر امکان مسدود نمودن مسيرها احتمال وقوع آتش‌سوزي را نيز افزايش مي‌دهد؛

-        رها شدن خودرو‌ها در سطح خيابانها توسط مردم به علت عدم امکان حرکت و تمايل آنها دسترسي به منزل خود و نزديکان جهت باخبر شدن از وضعيت خانواده و بستگان؛

-        اختلال در عملکرد چراغهاي راهنمايي به علت قطع برق که بي‌نظمي ناشي از بحران زلزله را تشديد مي‌نمايد؛

عوامل فوق‌الذکر مي‌توانند کارايي شبکه را به شدت کاهش دهند و حتي آنرا به صفر برسانند. توزيع ناهمگون مراکز امداد و نجات در سطح شهر تهران از يک سو و عدم يکنواختي توزيع جمعيت در شهر از سوي ديگر نيز مي‌توانند تشديد کننده شرايط بحراني باشند. به علاوه هجوم گسترده مردم به خيابانها جهت عزيمت به محل زندگي نزديکانشان نيز مي‌تواند حجم ترافيک را به طور ناگهاني و جهشي افزايش دهد، که اين موضوع خود مي تواند به ايجاد گرههاي ترافيکي متعدد و عملاً متوقف شدن عملکرد شبک منجر گردد

3- تعريف سناريوي زلزله

جهت داشتن برآورد هر چه دقيق‌تر از شرايط بحراني بلافاصله پس از وقوع زلزله احتمالي در تهران، و يا به اصطلاح سناريوي بحران، بايد اقدامات زير صورت پذيرد:

الف- ميزان خطر لرزه‌اي که شهر را تهديد مي‌کند برآورد گردد؛ براي اين منظور از نقشه‌هاي ريزپهنه‌بندي خطر لرزه‌اي، اعم از نقشه خطوط هم‌شتاب نقشه استعداد روانگرايي، نقشه استعداد زمين‌لغزش و غيره باتوجه به سطوح خطر يا احتمال فراگذري درنظر گرفته شده استفاده مي‌شود. نمونه‌هايي از نقشه‌هاي خطر لرزه‌اي در اشکال 1 و 2 مشاهده مي‌گردد.

شکل 1- نمونه‌اي از نقشه‌هاي پهنه‌بندي شتاب زلزله در تهران

شکل 2- نمونه‌اي از نقشه‌هاي ريزپهنه بندي شتاب افقي در تهران

ب- ميزان آسيب‌پذيري ساختمانها و تأسيسات شهري، به ويژه پلها، ساختمانهاي بلند مجاور
بزرگراهها و خيابانهاي اصلي، تأسيسات و خطوط لوله اصلي آب و گاز و فاضلاب، خطوط
انتقال برق و ساير تأسيسات موجود در شبکه معابر که مي‌توانند با آن شبکه اندرکنش داشته باشند تعيين شود؛ براي اين منظور مطالعات تحليلي فراوان و گسترده لازم مي‌باشد که نمونه‌هايي از آنها درحال حاضر توسط مؤلف مقاله و ساير متخصصان در پژوهشگاه بين‌المللي زلزله،
 [5] تا [9] و برخي دانشگاهها در دست انجام مي‌باشد، ولي باتوجه به گستردگي بسيار زياد شهر تهران زمان نسبتاً زيادي براي به سرانجام رسيدن اين مطالعات لازم مي‌باشد.

پ-برآورد ميزان تأثير آسيب‌ديدگي هر يک از مؤلفه‌هاي شهري فوق‌الذکر در سطح عملکرد معابر مجاور آنها؛ در اين رابطه نياز به مطالعات گسترده تحليلي براساس مدلسازي رياضي شبکه ترابري براساس تعريف نقاط مبدأ و مقصد مي‌باشد [11].

ت- انتخاب معابر داراي سطح عملکرد مطلوب‌تر براساس نتايج تحليلي مرحله قبل؛ در اين بخش علاوه بر پارامترهاي مورداستفاده در تحليل، مواردي چون وجود راههاي جايگزين، تعداد
 تقاطع ها ، تعداد پلها و ساير مستحدثات آسيب‌پذير يا آسيب‌رسان نيز درنظر گرفته مي‌شود و بر اين اساس و با قضاوت مهندسي در مواردي که تحليل در آنها دخالتي نمي‌تواند داشته باشد، تصميم نهايي در مورد شبکه اضطراري گرفته مي‌شود.

4- وضعيت خاص شهر تهران و مدلسازي آن

شهر تهران گستره وسيعي در حدود 1200 کيلومتر مربع را که بيش از دو سوم آن زير پوشش مستحدثات مي باشد دربر مي‌گيرد. متوسط تراکم جمعيت آن 110 نفر در هر هکتار مي‌باشد در حالي که در بعضي مناطق شهري اين تراکم در حدود 350 نفر در هکتار مي‌رسد. جمعيت شهر برمبناي آمار 1375 برابر 165/742/6 نفر است که اين آمار در طول روز کاري بالاتر نيز مي‌رود. نزديک به 46% از ساختمانها قديمي بوده و باقيمانده ساختمانها نيز لزوماً از وضعيت سازه‌اي خوبي برخوردار نيستند و در بعضي مناطق اين نسبت به 75% مي‌رسد. اين در حالي است که در بعضي از مناطق 22 گانه تهران مانند منطقه 17 که جمعيتي در حدود000/290 را شامل مي‌گردد، تنها دو بيمارستان و يک ايستگاه آتش‌نشاني قرار دارد. کوچه‌هاي 3 و 6 متري، درصد بالايي از کل مسيرهاي شهري اين منطقه را دربر مي‌گيرد. فضاهاي باز و قابل دسترسي در اين منطقه محدود مي‌باشد.

تهران داراي شبکه‌اي متشکل از 2356 کيلومتر گذرگاه مي‌باشد و بزرگراهها و آزاد راههاي داخل شهري آن حدود 9% از اين شبکه را تشکيل مي‌دهند. نوع و طول شبکه معابر شهر تهران در جدول 1 نشان داده شده است. اين شبکه در سطح تهران بزرگ که مساحتي در حدود 780 کيلومتر مربع زير پوشش مستحدثات قرار دارد گسترش يافته است. روزانه حدود 000/500/11 مسافر از اين شبکه استفاده مي‌کنند و دو ميليون مسافر در هر شبانه‌روز از مبادي ورودي، خروجي شهر تهران عبور مي‌کنند. اين شبکه هم‌اکنون در ساعت اوج سفرها در صبح  000/120/1 سفر را پوشش مي‌دهد.

جدول 1: طول انواع گذرگاه شهر تهران – کيلومتر

در شهر تهران 180 بيمارستان، 4 مرکز هلال احمر، 55 ايستگاه آتش‌نشاني، در حدود 109 مرکز پليس (انتظامي و راهنمائي و رانندگي) و مراکز مهم مربوط به سازمان آب و مخابرات و گاز و برق وجود دارد که بايد امکان دسترسي به شبکه براي آنها فراهم گردد.

باتوجه به ويژگيهاي ذکر شده، تعيين يک شبکه اضطراري براي شرايط بحران کاري بسيار پيچيده مي باشد که نياز به مدلسازي کامپيوتري شبکه گذرگاهها و تمامي مؤلفه هاي شهري که در عملکرد شبکه مؤثرند دارد. براي اين منظور استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) کمک بسيار مؤثري مي باشد. در اين سيستم لايه هاي مختلف اطلاعاتي مي توانند براساس برنامه نويسي ويژه با هم ترکيب گردند و با کمک آن مي توان سطح عملکرد هريک از گذرگاهها را در شرايط گوناگون برآورد نمود. براي استفاده از سيستم GIS لازم است ويژگيهاي موردنظر براي شبکه اضطراري موردتوجه قرار گيرد. اين وپژگيها در بخش بعدي موردبحث قرار مي گيرند.

5- ويژگيهاي شبکه اضطراري امدادرساني

ويژگيهاي شبکه اضطراري امدادرساني که بايد در مدلسازي شبکه و استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي مدنظ قرار گيرد به شرح زير مي باشند.

·        شبکه امکان دسترسي به مراکز امداد و نجات و نيروهاي انتظامي و بازسازي و کنترل بحران را فراهم نمايد.

·        ازطريق شبکه به نقاط آسيب‌ديده و نيازمند به رسيدگي دسترسي مطمئن وجود داشته باشد.

·        معابر انتخابي بايد‌کوتاهترين مسيرهاي‌ممکنه مابين نقاط‌آسيب‌ديده‌و‌مراکزامدادرا‌فراهم آورند.

·        گذرگاههاي انتخابي داراي عرض مناسب باشند. اين عرض بايد بگونه‌اي باشد که اولاً وسايل نقليه امدادي امکان عبور از آن را داشته باشند. ازطرفي افزايش عرض عبور در شرايط مساوي احتمال انسداد مسير را کاهش مي‌دهد و در عين حال سرعت عبور آزاد را افزايش مي‌دهد. لذا در‌تعيين مسيرهاي‌امدادرساني حداقل عرض عبور 18 متر درنظر گرفته مي‌شود.

·        در تعيين اجزاي شبکه ارجحيت با معابر اصلي است زيرا اين معابر براي رانندگان وسايل نقليه امدادي و نيروهاي پليس و نيروهاي مسؤول براي بازگشائي شناخته‌تر شده مي‌باشند.

·        معابري مانند آزادراهها که امکان کنترل بر روي آنها بيشتر مي‌باشد داراي ارجحيت هستند، زيرا دسترسي به آنها محدود مي‌باشد و اعمال مقررات بر روي آنها ساده‌تر از خيابانهايي است که دسترسي در تمام طول آنها ممکن باشد.

·        عامل ديگر وضعيت ترافيکي مي‌باشد. مسيرهايي داراي اولويت مي‌باشند که در طول شبانه‌روز ساعات بيشتري داراي سطح سرويسي بهتر از E (سطحي که در آن از حداکثر ظرفيت مسير استفاده مي‌گردد). هر چند اين مسيرها ممکن است بعضاً کمتر شناخته شده باشند ولي هنگامي که تفاوت وضعيت ترافيک اين مسيرها با ديگر مسيرهاي موازي شناخته‌تر شده قابل‌ توجه باشد، استفاده از اين مسيرها قابل توجيه مي‌گردد.

·        عامل مهم ديگر در انتخاب مسيرها، کمتر بودن عوامل ناپايدارکننده در طول مسير مي‌باشد. براي مثال تعداد بيشتر تقاطعات در طول مسير مي‌تواند احتمال بسته شدن مسير را در اثر ترافيک يا حوادث ترافيکي افزايش دهد. چرا که بروز ترافيک سنگين در مسيرهاي متقاطع با مسير اصلي مي‌تواند سبب انسداد عبور مرور در مسير اصلي گردد.

·        مسيرهاي مستقيم نسبت به مسيرهاي با تغيير جهت بيشتر ارجحيت دارند. زيرا اعلان مسيرهاي تحت پوشش براي وسايل نقليه امدادي ميسرتر مي‌گردد و نيروهاي بازکننده مسير و نيروهاي انتظامي سريعتر مي‌توانند در مسيرها مستقر شده و به وظايف خود عمل کنند.

·         مهمترين عامل در بلايايي که خود شبکه معابر در معرض آسيبهاي احتمالي گسترده قرار مي‌گيرد قابليت اطمينان و پايداري اجزاي مسيرهاي انتخابي در شبکه معابر مي‌باشد. براي مثال در حوادثي مانند زلزله، مسيرهايي که از روي پلها عبور مي‌کنند بعلت پايداري پايين‌تر پل در برابر زلزله قابليت اطمينان کمتري دارند. لذا درصورتي که مسيرهاي شبکه براي شرايط بحران خاصي مدنظر مي‌باشند بايد عوامل ناپايدارکننده شبکه معابر نيز مورد بررسي قرار گيرند.

با توجه به مطالب به مطالب فوق و با عنايت به کثرت پارامترهاي مؤثر در عملکرد و کارايي شبکه مؤثرترين راهکار براي داشتن يک شبکه اضطراري مطمئن در شرايط بحران, استفاده از نيروي پليس مي باشد. البته باتوجه به کمبود تعداد افراد اين نيرو براي پوشش دادن کليه مسيرها لازم است که علاوه بر شناسايي شبکه اضطراري، مسئولان مديريت عمليات امداد و نجات در شرايط بحران با شناسايي هر چه سريعتر نقاط آسيب ديده شهر و نيز مراکز امداد و نجات در دسترس آن دسته از نقاط مبدأ و مقصد را که با شرايط آن لحظه سازگاري بيشتر دارند مشخص و براساس آن نيروهاي پليس را در مسيرهايي که آن زوجهاي شناخته شده مبدأ – مقصد را به هم متصل مي سازند بيشتر مستقر نمايند.

6- نتيجه گيري

            براساس مطالب ارائه شده مي توان نتيجه گرفت که بايد شبکه اضطراري حاصل از تحليل شبکه، در اختيار گروه مديران بحران مستقر در مرکز بحران قرار داشته باشد. از طرفي بايد گزارشگران ويژه بحران نيز تربيت شده و بلافاصله پس از زلزله گزارشهاي بي درنگ خود را به مرکز مديريت بحران ارسال نمايند تا مديران بحران بتوانند در مورد استقرار نيروهاي پليس در مسيرهاي منتخب از شبکه ترابري اضطراري بطور مناسب توزيع نمايند. شبکه اضطراري هم اکنون بصورت اوليه شناسايي شده ولي براي اطمينان بيشتر از صحت آن نياز به بررسي هاي دقيق تر مي باشد.

7- مراجع

1-    مشخصات شبکه بزرگراهي و راههاي درون‌شهري تهران، مرکز مطالعات جامع حمل و نقل و ترافيک تهران، گزارش شماره 1-130، 1375.

2-                  Basoz, Nesrin; Kiremidjian, Anne S., Risk assessment for highway transportation systems, Proceedings of the Sixth U. S. National Conference on Earthquake Engineering, Earthquake Engineering Research Inst., Oakland, California, 1998.

3-                  Moore, James E., II; Kiremidjian, Anne; Chiu, Samuel, Seismic risk model for a designated highway system: Oakland/San Francisco Bay Area, Proceedings of US-Japan Workshop on the Effects of Near-Field Earthquake Shaking, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California at Berkeley, 2000 Pages 71-75.

4-                  Nozaki, Tomofumi; Sugita, Hideki, A metod to determine seismic performance of highway network system, Proceedings of 12^th world Conference on Earthquake Engineering, New Zealand Society for Earthquake Engineering, Upper Hutt, New Zealand, 2000, Paper No. 1140.

5- ميرزا حسابي، علي، حسيني، محمود، مشکلات ترافيکي واکنش اضطراري آتش‌نشاني تهران
      پس از وقوع زمين‌لرزه احتمالي، مجموعه مقالات اولين همايش ملي مهندسي زلزله شريانهاي
      حياتي، پژوهشگاه بين‌المللي زلزله‌شناسي و مهندسي زلزله، تهران، 1377.

6-                  Hosseini, M. and Mofid, B., A Study on the Landslide Hazard for Tehran Highways, Proceedings of the Hazards-98 Symposium, Chania, GREECE, May 1998.

7-                  Hosseini, M. and Mirza Hossabi, A., Lifelines Interaction Effects on the Earthquake Emergency Response of Fire Department in Tehran Metropolis, Proc, of the 5^th US Conf. On Lifeline Earthquake Eng., Technical Council on Lifeline Earthquake Eng., Monograph No. 16, 1999, Pages 731-740.

8-                  Hosseini, M., Mansour-Khki A., and Shariat, A., Functionality Assessment of Urban Transportation Systems for Rescue and Relief Activities in the Aftermath of Earthquake in Large Populated Cities, to appear in the 7^th US National Conference on Earthquake Eng., Boston, USA, July 2002.

9-                  Hosseini, Mahmood, A Method For The Seismic Vulnerability And Functionality      Assessment Of Transportation Systems In Large Cities, Proceedings of the 12^th European Contention on Earthquake Engineering, Elsevier Science Ltd., London, 2002.

10-    حسيني، محمود، مطالعه آسيب‌پذيري لرزه‌اي پلهاي بزرگراههاي تهران، گزارش طرح تحقيقاتي ملي، پژوهشگاه بين‌المللي زلزله‌شناسي مهندسي زلزله، تهران، ‏1381‏.‏

11-              Shariat Mohaymany, A., Hosseini, M., and Motevalli Habibi, H., Obtaining the Emergency Transportation Network for Rescue and Relief Activities in Large Cities Based on the LifeLoss Mitigation Criteria, Accepted for Presentation in the 6^th US Conference on Lifeline Earthquake Engineering, Long Beach, CA, August 2003.