تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

ارزیابی تاب‌آوری شبکه توزیع آب شهری در برابر زلزله (مطالعه موردی شهر سنندج)

نویسندگان
شیدا شریفی
عبدالله نصرتی
هادی نیری
دانشگاه کردستان
10.66224/jsaeh.12.4.4
چکیده
این پژوهش با بهره‌گیری از روش تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) به ارزیابی آسیب‌پذیری و تاب‌آوری شبکه توزیع آب شهری در مناطق فیض‌آباد و بهاران شهر سنندج در برابر پارامتر بیشینه سرعت زمین (PGV) پرداخته است. هدف اصلی مطالعه شناسایی عوامل کلیدی مؤثر بر آسیب‌پذیری شبکه و ارائه راهکارهایی برای افزایش تاب‌آوری این زیرساخت حیاتی می‌باشد. (PGV) بر اساس داده‌های ۴۰ گسل با طول بیش از ۱۰ کیلومتر در شعاع ۷۰ کیلومتری شهر و با استفاده از روابط کاهندگی استخراج شد و داده‌های زمین‌شناسی، ژئومورفولوژی، نوع خاک، قطر و جنس لوله‌ها از منابع معتبر محلی گردآوری شد. معیارهای اصلی شامل (PGV)، زمین‌شناسی، خاک، جنس و قطر لوله‌ها با وزن‌های 0.460، 0.112، 0.243 و 0.182 در مدل (AHP) تلفیق و نقشه‌های آسیب‌پذیری شبکه تهیه شد. نتایج نشان داد که (PGV) در سطح شهر بین 35 تا 39 cm/s قرار دارد. در فیض‌آباد، کاهش PGV همراه با لوله‌های فولادی قطور و خاک آبرفتی کواترنر موجب قرارگیری 81 درصد شبکه در طبقه آسیب‌پذیری کم و تنها 2.1 درصد در طبقه آسیب شدید شد. در بهاران، (PGV) بالاتر (39 cm/s) همراه با لوله‌های آزبستی کم‌قطر و بستر شیل، 34 درصد شبکه را در طبقه آسیب‌پذیری خیلی شدید قرار داد. این تفاوت مکانی نشان می‌دهد که (PGV) به‌تنهایی عامل تعیین‌کننده آسیب‌پذیری نیست و برهم‌کنش میان (PGV)، جنس و قطر لوله و ویژگی‌های زمین‌شناسی الگوی آسیب‌پذیری را شکل می‌دهد. نتایج مطالعه چارچوبی علمی برای ارزیابی آسیب‌پذیری شبکه‌های آب ارائه کرده و امکان تداوم خدمت‌رسانی آب شرب در شرایط بحرانی را تضمین می‌کند و قابلیت تعمیم به شهرهای مشابه را داراست
کلیدواژه‌ها
آسیب‌پذیری
بیشینه سرعت زمین
تاب‌آوری شبکه توزیع آب
تحلیل سلسله‌مراتبی
سیستم اطلاعات جغرافیایی

عنوان مقاله English

Assessing Seismic Resilience of Urban Water Distribution Networks: A Case Study of Sanandaj, Iran

نویسندگان English

Shaida sharifi
Abdullah Nosrati
Hadi Nayyeri
UniveUniversity of Kurdistan
چکیده English

This study employs the Analytic Hierarchy Process (AHP) to assess the vulnerability and resilience of the urban water distribution network in the Feyzabad and Baharan districts of Sanandaj against the parameter of Peak Ground Velocity (PGV). The main objective is to identify the key factors influencing network vulnerability and to propose strategies for enhancing the resilience of this critical infrastructure. PGV values were derived based on data from 40 faults longer than 10 km within a 70 km radius of the city, using empirical attenuation relationships. Geological, geomorphological, soil type, and pipe diameter and material data were collected from reliable local sources.In the AHP model, the main criteria including PGV, geology, soil, pipe material, and pipe diameter were integrated with weights of 0.460, 0.112, 0.243, and 0.182, respectively, and vulnerability maps of the network were generated. Results showed that PGV values across the city range between 35 and 39 cm/s. In Feyzabad, lower PGV values combined with thick steel pipes and Quaternary alluvial soils resulted in 81% of the network falling into the low-vulnerability class and only 2.1% into the high-vulnerability class. Conversely, in Baharan, higher PGV values (39 cm/s), combined with small-diameter asbestos pipes and shale bedrock, placed 34% of the network in the very high-vulnerability class.



کلیدواژه‌ها English

seismic resilience
peak ground velocity ((PGV))
water distribution network
analytical hierarchy process geographi information systems
Chen, X.; Zhang, Y.; Liu, S.; Wang, J. (2024). Seismic vulnerability assessment of water pipelines using (AHP) and fragility functions. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 23(1), 155-168.
Eguchi, R. T., El-Naggar, M. H., & Hall, J. F. (2004). Seismic vulnerability analysis of urban water systems in alluvial zones. Journal of Earthquake Engineering, 8(3), 321-340.
Eguchi, R. T., Hu, Z., Lee, Y., Graf, W. P., & Wilson, J. K. (2022). Seismic vulnerability assessment of wastewater pipelines. In *Proceedings of the Lifelines 2022 Conference* (p. 47). American Society of Civil Engineers. https://doi.org/10.1061/9780784484432.047
Halkijevic, Ivan; Vouk, Dražen; Mostečak, Hrvoje; Posavčić, Hana. (2021). Damage assessment of water supply networks due to seismic events using vulnerability functions. Građevinar,73(7)737-749.
Hoekstra, Arjen Y.; Buurman, Joost; van Ginkel, Kees C. H. (2018). Urban water security: A review. Environmental Research Letters, 13, 1-15.
Laucelli, Daniele , and Orazio Giustolis. September 2014. "Vulnerability Assessment of Water Distribution Networks under Seismic Action." Journal of Water Resources Planning and Management 141(6).
Li, Qian; Guo, Endong; Yu, Tianyang. (2015). Study on seismic safety evaluation of water supply pipeline networks. Cluster Computing, 22, 6647-665.
Li, Weinan , Ram K Mazumder, Emilio Bastidas-Arteaga Bastidas-Arteaga, and Yue Li. 2024. "Seismic Performance Evaluation of Corroded Water Distribution Systems Considering Firefighting." Journal of Water Resources Planning 1-22.
Liu, T., Zhang, L., Wang, M., & Zhou, M. (2022). A review of seismic resilience metrics for water distribution systems. Scientific Reports, 12(1), 1-15.
O’Rourke, M. J., & Liu, X. (2001). Seismic design of buried pipelines. National Earthquake Engineering Simulation Consortium.
Shadabfar, M., Zhang, Q., Rasti, R., & Faraji, S. J. (2014). Seismic analysis of urban water supply systems (Case study: Qazvin city, Iran). *International Journal of Geology*, 8, 47–59.
Shadabfar, Mahdi; Zhang, Zhonghao; Li, Yang. (2023). Seismic vulnerability assessment of water supply networks in Qazvin, Iran. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 171,108954.
Shojaeian, A., Farahani, S., Behnam, B., & Mashayekhi, M. R. (2021). Seismic resilience assessment of Tehran’s southern water transmission pipeline using GIS-based analyses. Numerical Methods in Civil Engineering, 6(2), 93–106. https://doi.org/10.52547/nmce.6.2.93
Toprak, Selçuk; Nakirek, Mustafa; Koç, Ahmet; Katakli, Hüseyin. (2015). Seismic damage assessment of water networks: Van earthquake case study. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 14(3),455-468.
Toprak, Selçuk; Taskin, Filiz. (2007). Estimation of earthquake damage to buried pipelines caused by ground shaking. Natural Hazards, 40(1),1-24 .
Wang, Y., O’Rourke, T. D., & Hall, J. F. (2010). Fragility functions for water distribution systems under seismic loading. Earthquake Spectra, 26(4), 1161-1181.
Yazdabad, H., Kabiri-Samani, A. R., & Behnamfar, F; (2018). Seismic behavioral fragility curves of concrete cylindrical water tanks for sloshing cracking and wall bending. Earthquakes and Structures, 14(2), 95-102.
Zare, M., Bard, P.-Y., & Ghafory-Ashtiany, M. (1996). Strong motion attenuation relationships for the Iran region. Proceedings of the 11th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No. 2133. Elsevier Science.
Zhao, Xudong; Chen, Zhilong; Gong, Huadong. (2015). Effects comparison of different resilience enhancing strategies for municipal water distribution network: A multidimensional approach. Mathematical Problems in Engineering,,1-16.