شبکه‌های توزیع گاز شهری، به عنوان بخشی حیاتی از زیرساخت‌های شهری، در معرض خطرات ناشی از حوادث طبیعی همچون زلزله قرار دارند. آسیب‌پذیری این شبکه‌ها نه تنها امنیت و رفاه شهروندان را تهدید می‌کند، بلکه می‌تواند به بحران‌های بزرگتری همچون آتش‌سوزی‌های گسترده و انفجارات ناگهانی منجر شود. این مقاله از نگین پلیمر با هدف شناسایی روش‌های موثر برای کاهش خطرات و حفظ کارآیی شبکه‌های گاز در شرایط اضطراری ناشی از زلزله، به ارزیابی تجربیات گذشته و استخراج درس‌های آموخته می‌پردازد.
توجه به آمادگی در برابر زلزله و حفاظت از سیستم‌های حیاتی شهری، مخصوصا در شهرهای بزرگ، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این میان، شبکه‌های توزیع گاز به دلیل نقش حساس و مستقیمشان در تامین امنیت و رفاه شهری، اولویت برجسته‌ای دارند. تجارب حاصل از زلزله‌های پیشین نشان داده است که آسیب‌های وارده به این شبکه‌ها می‌تواند منجر به بحران‌های جدی مانند آتش‌سوزی‌های وسیع و انفجارات بزرگ شود. در اینجا با مروری بر خسارات وارده در زلزله‌های گذشته، به تحلیل آسیب‌پذیری‌ها و نقاط ضعف موجود در شبکه‌های گازرسانی می‌پردازیم. در ادامه، با تمرکز بر استراتژی‌های مقاوم‌سازی و مدیریت بحران، راهکارهایی برای پیشگیری از آسیب‌های احتمالی ناشی از زلزله و کاهش خطرات احتمالی در شبکه‌های توزیع گاز شهری معرفی می‌شوند.
تقویت شبکه پخش گاز در برابر زمین لرزه
زلزله‌های تاریخی و شبکه گاز:
لوما پریتا آمریکا:
در نیمه‌های شب 17 اکتبر سال 1989، زمین‌لرزه‌ای به قدرت 6.9 درجه از مقیاس وارنر مایرز منطقه‌ای را به لرزه درآورد. علیرغم تکان‌های شدید، سیستم انتقال گاز منطقه به طرز شگفت‌آوری تقریباً بدون خدشه باقی ماند و تنها دو مورد نشت گاز گزارش شد. نکته قابل توجه این بود که این نشتی‌ها سریع و بدون وقفه در خدمات به مشتریان ترمیم شدند.
اما وقتی نوبت به سیستم‌های توزیع می‌رسید، داستان فرق می‌کرد. در برخی نقاط، سیستم‌های توزیع با آسیب‌های جدی روبرو شدند. در مجموع، بیش از هزار مورد نشت در خطوط لوله به ثبت رسید. سه سیستم با فشار ضعیف به شدت آسیب دیده و نیازمند جایگزینی بودند. این جایگزینی‌ها بیشتر با استفاده از لوله‌های پلاستیکی در شبکه موجود صورت گرفت.
در منطقه مارینا سان فرانسیسکو، سیستم توزیع در عرض تنها یک ماه و با هزینه‌ای سنگین، بالغ بر 17 میلیون دلار، به طور کامل بازسازی شد. حدود 5100 مشترک از این وقایع تأثیر پذیرفتند. بازسازی سیستم کم‌فشار در Watsonville، که 166 مشترک را تحت پوشش قرار داده بود، در مدت زمانی کمتر از سه هفته انجام شد. همچنین، بازگرداندن خدمات در Los Gatos برای 140 مشترک در فاصله زمانی 10 روز تا یک ماه صورت گرفت. در مجموع، خسارت‌های وارده به سیستم گاز به 32 میلیون دلار برآورد شد، نشان‌دهنده یک چالش عظیم و در عین حال یک پیروزی بزرگ در مقابله با بحران‌های طبیعی بود.
کوبه ژاپن:
در سحرگاه 17 ژانویه 1995، زلزله‌ای به قدرت 7.2 ریشتر غرب ژاپن را به لرزه درآورد. این فاجعه طبیعی، علاوه بر از دست دادن 6432 انسان، به مجروح شدن 40,092 نفر و ویرانی کامل 104,004 خانه منجر شد. همچنین، 136,952 ساختمان دیگر آسیب دیدند و بیش از 300,000 نفر بی‌خانمان شدند. زلزله خسارات عمیقی به زیرساخت‌های حیاتی وارد کرد؛ سیستم‌های حمل‌و‌نقل، تامین آب و شبکه گاز طبیعی دچار آسیب‌های جدی شدند. در پی این رویداد، خدمات گاز به حدود 900,000 خانه قطع شد، زیرا خطوط لوله گاز فشار متوسط و پایین آسیب دیده بودند. تعمیرات گسترده‌ای بر روی حدود 100 خط لوله فشار متوسط و بیش از 5000 تعمیر در سیستم‌های شعبه‌ای انجام گرفت. تقریباً 11,000 سرویس به ساختمان‌های آسیب‌دیده نیاز داشت. بازسازی کامل سیستم توزیع گاز و بازگرداندن خدمات به ساختارهای آسیب‌دیده تقریبا سه ماه طول کشید و هزینه‌ای بالغ بر 2.3 میلیارد دلار را در بر داشت.
نورث‌ریج آمریکا:
در سحرگاهان 17 ژانویه سال 1994، شهر لس‌آنجلس شاهد وقوع یک زلزله مهیب با شدت 6.8 درجه ریشتر بود. این رخداد زمین‌لرزه در شمال این شهر روی داد و پیامدهای گسترده‌ای را به دنبال داشت. نخستین و مهم‌ترین آسیب پس از این زلزله، قطع شدن خدمات گاز برای نزدیک به 151,000 خانوار بود. در این میان، تلاش‌ها برای بازسازی و وصل مجدد گاز به حدود 120,000 مشترک در مدت کوتاهی از سه هفته نتیجه‌بخش بود.
آسیب‌های وارده به ساختمان‌ها و دیگر عوامل، باعث شد که برخی از مشترکین همچنان از دسترسی به خدمات گاز محروم بمانند. بررسی‌های انجام شده توسط شرکت گاز SoCal نشان داد که تعمیرات گسترده‌ای در پیش است: 35 تعمیر در خطوط انتقال فولادی، 154 تعمیر در خطوط توزیع، 27 تعمیر در خطوط لوله پلاستیکی، به علاوه 6461 مورد نشتی در ست‌مترها و 15021 نشتی در تاسیسات مشترکین روی داده بود.
یکی از چالش‌های اصلی، مربوط به خطوط لوله فولادی بود که با استفاده از جوش اکسی‌استیلن تعمیر شده بودند. این روش تعمیر مربوط به دوران پیش از سال 1932 بود و امروزه، به دلیل پیشرفت‌های فنی، دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. در عصر حاضر، لوله پلی اتیلن گازی به عنوان بهترین گزینه‌ها برای انتقال گاز شناخته می‌شوند، ارائه‌دهنده امنیت و کارایی بیشتری نسبت به روش‌های قدیمی‌تر.
کوبکورا شیلی:
در سحرگاه 27 فوریه سال 2010، شیلی شاهد یکی از بزرگ‌ترین زلزله‌های تاریخ خود بود. این زلزله که با قدرت 8.8 در مقیاس وارنر مایرز اندازه‌گیری شد، در روستای کوبکورا و در عمق 4.7 کیلومتری اقیانوس آرام آغاز شد. این رویداد چشمگیر، به مدت 2 دقیقه و 45 ثانیه ادامه یافت و تأثیراتش در کشورهای متعدد آمریکای جنوبی از پرو گرفته تا آرژانتین احساس شد. به دنبال این زمین‌لرزه، یک سونامی مهیب و بیش از 200 پس‌لرزه روی داد. تنها دو هفته بعد، در 11 مارچ، زلزله دیگری با قدرت 7.2 در شهر ساحلی پیچیلمو به وقوع پیوست.
با وجود این حوادث، سیستم تازه تأسیس خطوط لوله گاز، خسارات جدی یا آسیب‌های مالی ناشی از شکست لوله‌ها را تجربه نکرد. بسیاری از تأمین‌کنندگان جانبی که آسیب دیده بودند، ظرف مدت 2 تا 3 هفته بازسازی شدند. با این حال، شبکه گاز شهر کنسپسیون که از لوله‌های چدنی قدیمی استفاده می‌کرد، در اثر سیل‌های پس از زلزله دچار فروپاشی شد و فرآیند بازسازی آن بین 7 تا 11 هفته به طول انجامید.
این فاجعه طبیعی نشان داد که زلزله‌های بزرگ چگونه می‌توانند بر زیرساخت‌های حیاتی تاثیر بگذارند و ضرورت آمادگی و تقویت سازه‌ها را برجسته سازند. برای شرکت‌های گاز و دولت‌ها، درس گرفتن از این رویداد ضرورت بهبود مقاومت سیستم‌های خود در برابر فجایع طبیعی و اطمینان از بازیابی سریع و موثر خدمات حیاتی در شرایط اضطراری است. 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 هستند.
این تجربه تلخ به ما یادآوری می‌کند که همواره باید برای مقابله با چنین چالش‌هایی آماده باشیم و از هر فاجعه‌ای به عنوان فرصتی برای یادگیری و بهبود استفاده کنیم. این رویداد، نه تنها برای شیلی بلکه برای جهانیان، یک درس عبرت بود تا به اهمیت مقاوم‌سازی زیرساخت‌ها در برابر بلایای طبیعی و تاکید بر ضرورت اقدامات پیشگیرانه و آمادگی مستمر توجه ویژه‌ای داشته باشند. در نهایت، این حوادث تأکید می‌کنند که ایمنی و پایداری زیرساخت‌ها نه تنها یک مسئولیت فنی، بلکه یک تعهد اجتماعی است که باید به طور مستمر مورد توجه قرار گیرد.
مدیریت بحران و تقویت زیرساخت‌های گازرسانی در مقابل زلزله
در عرصه مدیریت بحران‌های ناشی از زلزله، رویکردهای نوین و استراتژیک در شبکه‌های گازرسانی شهری حیاتی می‌باشند. با توجه به اینکه زلزله می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به این زیرساخت‌ها وارد آورد و منجر به وقایعی همچون نشت گاز شود، ضروری است که دو رویکرد اصلی را به‌کار گیریم:
- تقویت بنیادین تجهیزات گازرسانی: این اقدام شامل افزایش مقاومت لرزه‌ای تجهیزات می‌شود. در این راستا، تعویض تجهیزات قدیمی با گزینه‌های جدیدتر و مقاوم‌تر، نقش بسزایی در کاهش آسیب‌پذیری دارد.
- طراحی سیستم‌های هوشمند پیشگیری: ایجاد سیستم‌هایی که قادر به قطع سریع جریان گاز در مناطق آسیب‌دیده در هنگام بروز زلزله هستند، می‌تواند از بروز فجایع احتمالی جلوگیری کند.
در جهت تقویت شبکه گازرسانی، اجرای اصلاحات و به‌روزرسانی‌های تجهیزاتی و عملیاتی، حائز اهمیت است. نقاط آسیب‌پذیر کلیدی در شبکه گازرسانی عبارتند از خطوط لوله چدنی، اتصالات غیراستاندارد و خوردگی لوله‌ها. راهکارهایی برای تقویت این بخش‌ها عبارتند از:
- استفاده از لوله‌های پلی اتیلن و فولادی با روش‌های جوشکاری پیشرفته به جای لوله‌های چدنی.
- تغییر اتصالات فلنجی به اتصالات جوشی در خطوط لوله.
- ارتقا و استحکام‌بخشی به شیرهای گاز با استفاده از لوله‌های پلی اتیلن یا اضافه کردن پوشش‌های فولادی.
- محافظت از خطوط لوله در برابر خوردگی با استفاده از مواد محافظ مانند قیر معدنی یا پلی اتیلن.
- اجرای بازرسی‌های منظم و برنامه‌های جامع تعمیر و نگهداری برای کاهش ریسک‌های ناشی از زلزله.
- تدوین استراتژی‌های دقیق مسیریابی خطوط لوله به منظور پرهیز از عبور آن‌ها از مناطق با خطر بالای روانگرایی.
به منظور مدیریت بهینه بحران‌های ناشی از زلزله در شبکه‌های گازرسانی شهری، ایجاد یک سیستم مدیریت بحران مجهز و کارآمد ضروری است. این سیستم باید شامل اجزای زیر باشد:
- نصب و بهره‌برداری از لرزه‌نگارها برای ارزیابی دقیق گستره آسیب‌های وارده به ساختمان‌ها و شبکه گاز.
- تعریف بلوک‌های مستقل در شبکه گازرسانی و استفاده از سیستم‌های خودکار برای تخلیه گاز و قطع فوری جریان در نقاط آسیب‌دیده.
- توسعه یک سیستم کنترل مرکزی برای جمع‌آوری اطلاعات دقیق در مورد خسارات وارد شده به شبکه و اجرای قطع جریان گاز از راه دور.
- اتخاذ استفاده از فناوری‌های ارتباطی بی‌سیم برای ایجاد ارتباط مستقیم و سریع بین مناطق آسیب‌دیده و مرکز کنترل، به منظور اعمال فرمان‌های اضطراری.
به این ترتیب، با پیاده‌سازی این رویکردهای نوآورانه و کارآمد، می‌توان امنیت و پایداری شبکه‌های گازرسانی را در برابر چالش‌های ناشی از زلزله‌های احتمالی به میزان قابل توجهی افزایش داد و از بروز فجایع احتمالی در آینده پیشگیری کرد. همچنین، با بکارگیری این استراتژی‌ها، امکان مدیریت مؤثرتر حوادث و کاهش خسارات احتمالی به مردم و زیرساخت‌های شهری افزایش خواهد یافت. در نهایت، این اقدامات به عنوان بخشی از یک برنامه جامع مدیریت بحران، می‌توانند نقش کلیدی در ارتقای امنیت و آرامش خاطر شهروندان در برابر بلایای طبیعی ایفا کنند.
