طراحی ، نصب و راه اندازی سامانه آزمایشی هشدار سریع زلزله شهر تهران

با توجه به لرزه خيزي بالاي محدوده تهران، نياز به انجام اقداماتي در جهت كاهش خطرپذيري اين شهر مي باشد در اين ارتباط، يكي از راهكارهاي مهم كاهش خطرپذيري در كشور هاي پيشرو در حوزه مديريت بحران، راه اندازي سامانه هاي هشدار سريع و انجام اقدامات مرتبط از جمله اتصال سامانه ها و قطع جريان سوخت ، توقف قطارهاي سريع و مترو و ... مي باشد که با توجه به تاثیر آن در کاهش خسارات و تلفات ناشی از زلزله و حوادث ثانویه در مقایسه با هزینه و زمان اجرا بسیار حائز اهمیت می باشد؛ در اين راستا با توجه به نحوه توزيع گسل هاي لرزه زا و تاثير گذار در اطراف شهر تهران از جمله گسل مشاء كه مسبب زمين لرزه هاي ويرانگر در گذشته بوده و همچنين احتمال فعاليت لرزه اي مجدد در آينده (با توجه به شواهد لرزه اي تاريخي و دستگاهي)، راه اندازي سيستم آزمايشي هشدار سريع زلزله به عنوان يكي از راهكارهاي كاهش خطرپذيري لرزه اي كلان شهر تهران نيز مطرح گرديد. در قوانين و اسناد بالادستي ملی و بین المللی نیز این اقدام مورد تاکید قرار گرفته است از جمله در سطح بين المللي ايجاد سيستم هاي هشدار سريع مخاطرات، يكي از اولويت سياست‌هاي پيشگيرانه كشورها در مواجه با مخاطرات پيشنهاد گرديده است كه نمونه آن در سند اجلاس كاهش بلاياي سازمان ملل (هيوگو) آمده و مورد پذيرش كشور ايران نيز قرار گرفته است. لذا در این حوزه نیز سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران به عنوان بازوی اجرایی شورای هماهنگی مدیریت بحران شهر تهران و سیاست گذاری جهت پیاده سازی سامانه های هشدار سریع مخاطرات در دستور کارخو قرار داده است. در این راستا با توجه به اینکه زمین لرزه مهمترین و تاثیرگذارترین مخاطره تهدید کننده تهران محسوب میشود ، در فاز اول ایجاد سامانه هشدار سریع زلزله در اولویت مدیریت بحران شهر تهران قرار گرفته است كه مقدمات انجام فاز آزمایشی (پایلوت) آن از سال 1391 در دستور كار سازمان پيشگيري و مديريت بحران شهر تهران قرار گرفته است.

2- شرح تفصیلی روش و فرآیند انجام طرح

جهت ايجاد سامانه آزمايشي با استفاده از پتانسيل و ظرفيت كارشناسان و متخصص داخلي و همکاری مشاور فني از مراكز معتبر علمي كشور نسبت به بررسی تجارب کشورهای پیشرو و مشخصات سیستم های موجود در دنیا اقدام گردید؛ لیکن با توجه به جدید بودن موضوع و مسایل و چالش های فنی مربوطه در روند پیاده سازی سامانه مقرر گردید از ظرفیت های همکاری بین المللی از جمله کشور ژاپن كه در ايجاد و بهره برداري اين سيستم ها در جهان پيشرو مي باشند با هدف انتقال تكنولوژي و تجربيات استفاده گردد که این همکاری در ذیل پروژه ظرفيت سازي در كاهش خطرپذيري و مديريت بحران شهر تهران بین سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران به نمایندگی از دولت جمهوری اسلامی ایران و آژانس همکاری های بین المللی ژاپن (جایکا) به نمایندگی از دولت ژاپن انجام شد.

جهت راه اندازی سامانه کاربردی هشدار سریع زلزله، ابتدا برنامه مربوطه در تمامی ابعداد بر اساس تجارب کشور ژاپن تهیه گردید و در آن زمان بندی های مربوطه (کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت ) تعیین گردید، سپس در فاز کوتاه مدت برنامه (3 سال)، اجزاء و مشخصات مورد نیاز سامانه آزمایشی (بر روی یکی از گسل های لرزه زای اطراف تهران (گسل مشاء)) شناسایی و برنامه ریزی به منظور اجرا و عملیاتی شدن هر جزء در دستور کار قرار گرفت. هر سامانه هشدار سريع از جمله سامانه هشدار سريع زلزله شهر تهران شامل 4 جزء اصلي مي باشد كه شامل ايستگاههاي پايشي ، سيستم ارتباطي ، نرم افزار تشخيص و هشدار زلزله و در نهايت ابزار خروجي و استفاده كننده از هشدار مي باشد. كه در ذيل به آنها اشاره مي شود:

1-2- ايستگاههاي پايشي سامانه

با توجه به فقدان شبكه پايشي مناسب جهت اجراي سامانه و همچنين نياز به تجهيزات و نرم افزار هاي اختصاصي، جانمايي تعداد 4 ايستگاه پايشي در فاز آزمايشي اجراي سامانه توسط متخصصين داخلي و خارجی در دستور كار قرار گرفت و اقدامات بشرح زیر صورت پذیرفت:

• طی انجام مطالعات دفتري، با توجه به نحوه توزيع گسل­هاي لرزه زا و تاثير گذار و مراكز پرجمعيت شهري؛ بهترين نوع سامانه هشدار سريع زمين لرزه بر اساس بيشترين زمان هشدار طراحي گرديد در این راستا با توجه به مطالعات و جلسات کارشناسی برگزار شده و اهداف کارکردی سامانه، مقرر گردید اين سیستم يك سامانه هشدار سريع ناحيه­اي با قابليت ايجاد هشدار محلي و منطقه­اي ­باشد كه محل پيشنهادي براي نصب ايستگاه­هاي شتابنگاري برخط نيز متناسب با نوع سامانه هشدار سريع زمينلرزه شهر تهران تعیین گردید.
• با انجام مطالعات زمین شناسی و سایزموتکتونیک و با استناد به گذشته لرزه خيزي و فعاليت امروزي گسل ها (لرزه شناسی دستگاهی) ، بهترين محدوده پيشنهادي در اطراف گسل مشاء در بخش شرق این گسل تعيين گرديد
• با توجه به محدوديت تعداد ايستگاههاي پايشي، تعيين بهترين آرايش ايستگاهي نيز در دستور كار متخصصين و اساتيد دانشگاهي قرار گرفت. براين اساس ، قرارگیری 4 ایستگاه EEWS در فاز آزمايشي به صورت 3 ایستگاه در شعاع 10 کیلومتری از 1 ایستگاه مرکزی واقع در بالای کوه امامزاده هاشم پيشنهاد گرديد. طراحي شبكه و تعيين محدوده هاي مناسب جهت نصب ايستگاههاي پايشي به نحوی انجام گردید تا از ايستگاههاي لرزه نگاري ساير مراكز فاصله داشته باشد(شكل 2).
• طی انجام بازديد هاي ميداني از محدوده نهایتاً 4 ايستگاه در فاز آزمايشي در فاصله 40 تا 70 كيلومتري شرق و شمال شرق تهران انتخاب گرديد. نمونه ای از ايستگاههاي شتابنگاري سازمان در شكل 2 نمايش داده شده است.
• به موازات طراحی و ساخت سازه ایستگاه شتابنگاری، عملیات تکمیلی مانند انتقال و اتصال برق شهری، نصب سیستم برق پشتیبان خورشیدی و ... نیز صورت پذیرفت.

بخش تجهیزات:

مهمترين تجهيزات پايشي جهت سامانه هشدار سريع زلزله شتابنگار مي باشد كه جنبش نيرومند زمين ناشي از زلزله را اندازه گيري مي كند. اين تجهيزات كاربرد فراواني در مطالعات مهندسي از جمله خسارات ساختمانها ، مطالعات رفتار سدها، بهبود آئين نامه هاي ساختماني و .... دارد كه يكي ديگر از كاربرد هاي آن در سامانه هاي هشدار سريع زلزله است. با توجه به اينكه در بحث هشدار سريع، عمدتا تشخيص و ثبت زمين لرزه هاي بزرگ و مستعد آسيب به سازه ها مهم می باشد و ممكن است امواج زلزله هاي ثبت شده شتابهاي بالا (حتي بالاي g (شتاب جاذبه زمين)) داشته باشند، بنابراين در اين پروژه ، از تجهيزات شتابنگار با محدوده ديناميكي حداقل g 3 استفاده گردید. تجهيزات نصب شده در ايستگاه، شامل يك حسگر شتاب زلزله و یک دستگاه ثبات (ديجيتايزر) و سیستم انتقال برخط اطلاعات مي باشد.

با توجه به ضرورت احراز اطمینان از کارکرد مناسب (دقت و صحت خروجی های تجهیزات شتابنگاری قبل از نصب، پس از ورود این تجهیزات به کشور فرایند ارزیابی و تست عملکردی آنها توسط کارشناسان انجام شد که پس از تائید فنی نسبت به نصب آنها در ایستگاهها اقدام گردید و در حال حاضر کلیه ایستگاهها فعال می باشند.

2-2- سيستم ارتباطي سامانه:

با توجه به بررسي هاي صورت گرفته توسط متخصصين ارتباطي، موقعيت ايستگاهها ، لزوم توجه به امنيت و ارتباط پايدار با ايستگاهها و اطمينان از ارسال برخط اطلاعات حتي در شرايط زلزله ، طي جلسات كارشناسي با سازمان تنظيم مقررات و ارتباطات راديويي و همچنین برخی از شرکت های ارتباطی دارای صلاحیت، از بين سيستم هاي ارتباطي موجود در كشور در نهايت سيستم ارتباط راديويي با فرکانس اختصاصی (400 مگاهرتز) انتخاب گرديد . با توجه به اینکه فرکانس مذکور در محدوده فركانس هاي تخصيصي از سوي سازمان تنظيم مقررات و ارتباطات راديويي كشور می باشد به منظور امنيت بيشتر سيستم و عدم تداخلات احتمالي، نسبت به اخذ فرکانس اختصاصی و مجوزهای مربوطه اقدام گردید.

علاوه بر این با کمک متخصصین و کارشناسان، طرح سیستم ارتباطی رادیویی ایستگاههای پایشی هشدار نیز تهیه گردید.

عملیات اجرایی شامل نصب دكل، خريد و راه اندازي تجهيزات ارتباطي مربوطه نیز در دستورقرار گرفته و عملیاتی گردید.

3-2- نرم افزار سامانه هشدار سريع زلزله:

مغز متفكر سامانه هشدار سريع زلزله، نرم افزار تشخيص زلزله و هشدار سريع مربوطه مي باشد. با توجه به موقعيت زمين ساختي هر محدوده بايستي الگوريتم ها و پارامترهاي مناسب هر محدوده در طراحي نرم افزار لحاظ شود . مهمترین اقدامات صورت گرفته شامل موارد ذیل می باشد:

• با كمك دانش فني اساتيد و متخصصين داخلي مناسبترين الگوريتم ها احصاء و توسط كارشناسان يا مراكز علمي معتبر ارزیابی اولیه گردید و پس از تائید چارچوب، مشخصات فنی و خروجی های نرم افزار توسط کمیته فنی، تهیه نرم افزار و برنامه نویسی مربوطه در دستور کار قرار گرفت.
• با توجه به جديد بودن موضوع و فقدان تجربه مشابه در كشور، مقرر گرديد از تجربيات كشور ژاپن استفاده شده و نسبت به انتقال تكنولوژي تشخيص زود هنگام زلزله به متخصصين داخلي اقدام شود که انطباق سیستم هشدار سریع زلزله کشور ژاپن با سامانه مدنظر شهر تهران انجام و در نهایت مقرر گردید جهت افزایش دقت خروجی های سیستم و جلوگیری از ارسال هشدارهای خطا (False Alarm ) سامانه از دو بخش نرم افزار مستقر در ایستگاه و نرم افزار مرکزی جهت تحلیل اطلاعات ارسالی از ایستگاهها تشکیل گردد.
• عملیات برنامه نویسی زیر نظر متخصصین داخلی و کارشناسان مشاور ژاپنی در دستور کار قرار گرفته و انجام گردید.

4-2- خروجی سامانه هشدار سريع زلزله:

کارایی سیستم هشدار سریع زلزله در صورتی تکمیل می گردد که سیگنالهای هشدار زلزله به سرعت (قبل از رسیدن امواج مخرب) به بهره برداران اعلام و تبدیل به اقدام عملیاتی گردد. جهت انجام این مهم بایستی ابتدا سیگنالهای تولید شده از طریق ابزارهای ارتباطی مانند پیامک، Email ، سیگنالهای صوتی به مخاطبین برسد که در این راستا اقدامات زیر در دستور کار قرار دارد:

• بررسی زیرساخت های موجود شهر تهران که می تواند در ارسال خروجی های سامانه کمک نماید و احصاء زیرساخت های مناسب.
• انجام بررسی ها و تست کارکردی زیرساخت های موجود
• ایجاد و انطباق زیرساخت های مناسب
• تهیه نمونه اولیه خروجی سامانه ( پیامک و بسته های اطلاعاتی در بستر TCP/IP )

3- نتایج و دستاوردها

1-3. در حوزه فنی:

• تهیه برنامه (کوتاه مدیت میان مدت و بلند مدت) جهت راه اندازی، تکمیل و ارتقاء سامانه هشدار سریع زلزله شهر تهران
• راه اندازی سامانه آزمایشی هشدار سریع زلزله و انتقال تکنولوژی مربوطه
• فراهم سازی بستر لازم جهت آگاه سازی مدیران بحران از رخداد زمین لرزه (در محدوده شرق تهران) قبل از رسیدن امواج مخرب آن
  • فراهم سازی بستر لازم جهت اقدامات تخصصی مانند قطع جریان گاز و سوخت و ... و درنتیجه پیشگیری از رخداد حوادث ثانویه(در صورت تکمیل طرح) و حفظ و جان پرسنل سازمانهای مرتبط در حوزه مدیریت بحران
  • فراهم سازی امکان حفظ زیرساخت های حیاتی شهر و درنتیجه امکان استفاده آنها در شرایط پس از رخداد زلزله
• احصاء زیرساخت های مربوط به خبر رسانی و انتشار اخبار و برنامه ریزی به منظور استفاده و بهره برداری ازظرفیت های موجود در بخش هشدار عمومی

2-3. در حوزه سیاست گذاری و سازمانی:

• هماهنگی سیاست ها و اولویت ها حوزه حاکمیتی کشور (معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری، ، وزارت کشور، سازمان مدیریت بحران کشور، استانداری تهران) ادر بحث راه اندازی سامانه هشدار سریع زلزله، به عنوان مثال علاوه بر شهر تهران راه اندازی سامانه هشدار سریع زلزله، در برنامه سایر کلان شهرهای لرزه خیز کشور نیز نیز قرار دارد که در این خصوص شهر تهران بعنوان پایلوت طرح می باشد.
• ظرفیت سازی جهت استفاده از تجارب بین المللی و تداوم همکاری ها با کشورهای پیشرو در این حوزه از جمله ژاپن و سایر کشورهای پیشرفته
• برنامه ریزی جهت تدوین و احصاء دستورالعمل ها، ضوابط و قوانین مورد نیاز در هشدار سریع زلزله به منظور مشخص نمودن مسئولیت های مربوطه در شرایط عادی و زلزله
  • شناسایی بهره برداران اصلی سیستم و هم افزایی در خصوص ارتقاء زیرساخت های آنها به منظور اثر بخشی هشدار سریع زلزله
  • آشنایی و افزایش سطح علمی مدیران و مسئولین بحران سازمانهای مرتبط، باسامانه های هشدار سریع زلزله از طریق برگذاری جلسات هماهنگی و کارگاه ها و تهیه محتواهای آموزشی

4- درس‎آموخته‎ها

• برنامه‌ريزي (کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت) و تهیه نقشه‌راه به منظور راه اندازی و بهره برداری از سامانه هشدار سریع زلزله در شهر تهران و تکمیل بخش های مربوطه (تا بهره برداران)
• انتقال تکنولوژی جهت راه اندازی و بومی سازی چنین سامانه هایی در سایر کلان شهرهای لرزه خیز کشور
• هم افزایی و افزایش ظرفیت همکاری های بین المللی و همچنین سازمانی جهت مدیریت بهینه و کارآمد بحران احتمالی
• ارتقاء سطح آگاهی های عمومی و همچنین مدیران سازمانهای مرتبط بحران در حوزه هشدار سریع

5- اقدامات در دست اقدام جهت تکمیل و ارتقاء سامانه:

• ارزیابی کارایی سیستم بصورت عملیاتی
• توسعه ایستگاهها بر اساس طرح های جامع و جانمایی های صورت گرفته با هدف پوشش سایر گسل های لرزه زا و تهدید کننده شهر
• همکاری مراکز علمی با هدف به اشتراک گذاری داده های برخط شبکه های پایشی
• همکاری و انجام اقدامات تکمیلی و موازی از سوی مسئولین و سایر سازمانهای مرتبط از جمله ارتقاء زیرساخت های مورد نیاز و فعالیتهای تخصصی جهت تبدیل سیگنال هشدار به اقدامات عملیاتی مانند سیستم های قطع اتوماتیک ، پخش آلارم صوتی و...
• تداوم آموزش و فرهنگ سازی میان مسئولین و مردم
• تداوم انجام همکاری های بین المللی و استفاده از تجربه سایر کشورهای پیشرو از جمله ژاپن (به دلیل شباهت هردو سیستم هشدار سریع زلزله) مخصوصاً در بخش اقدامات تخصصی توسط سازمانهای بهره بردار(تبدیل هشدار به اقدام تخصصی)
• تدوین و تصویب قوانین و مقررات مربوطه و همچنین دستورالعمل های مورد نیاز
• ظرفیت سازی جهت ایجاد سامانه اعلام وضعیت و هشدار عمومی با همکاری دستگاههای ذیربط