الكاتب نظام النقل بالمطارات:
يقدم هذا الجزء والأجزاء القادمة منهجية تقدير خسائر الزلازل لنظام النقل بالمطارات.
تتكون أنظمة النقل بالمطارات من مدارج الطائرات وأبراج المراقبة ومرافق الوقود ومباني المطارات ومرافق الصيانة ومرافق الحظائر وهياكل مواقف السيارات.
بالنسبة للمطارات غالبا ما يتم إنشاء أبراج المراقبة من الخرسانة المسلحة، في حين أن المباني ومرافق الصيانة غالبا ما يتم بناؤها من الفولاذ أو الخرسانة المسلحة كما تشبه مرافق الوقود تلك الموجودة في أنظمة النقل بالسكك الحديدية.
يشمل نطاق هذا الجزء تطوير طرق لتقدير أضرار الزلزال التي لحقت بنظام نقل المطار بالنظر إلى المعرفة بالمكونات (مثل المدارج وأبراج المراقبة ومرافق الوقود والصيانة ومباني المطارات وهياكل مواقف السيارات) والتصنيف والمخاطر (أي التسارع الأرضي الأعظمي وتشوه الأرض الدائم).
يتم تحديد حالات الضرر التي تصف مستوى الضرر الذي يلحق بكل مكون من مكونات نظام المطار (على سبيل المثال، لا شيء، أو طفيف، أو متوسط، أو واسع النطاق، أو كامل).
ترتبط حالات الضرر بنسبة الضرر (تعرف بأنها نسبة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال) لتقييم الخسارة الاقتصادية المباشرة.
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل فئة من مكونات نظام المطار وتصف هذه المنحنيات احتمالية الوصول إلى كل حالة ضرر أو تجاوزها بالنظر إلى مستوى حركة الأرض أو فشل الأرض.
يتم تقييم وظائف المكونات بطريقة مشابهة لتلك المستخدمة في مكونات الطرق السريعة والسكك الحديدية.
يتم توفير منحنيات استعادة المكونات لكل حالة ضرر لتقييم فقدان الوظيفة وتصف منحنيات الاستعادة الجزء أو النسبة المئوية للمكون الذي من المتوقع أن يكون مفتوحا أو جاهزا للعمل كدالة للوقت بعد الزلزال.
بالنسبة للمطارات تعتمد عملية الترميم على مدى الضرر الذي لحق بمحطات المطار والمباني وصهاريج التخزين (لمرافق الوقود) وبرج المراقبة والمدارج.
متطلبات الإدخال ومعلومات المخرجات:
تتضمن المدخلات المطلوبة لتقدير الأضرار التي لحقت بأنظمة المطار العناصر التالية:
أولا- مدارج الطائرات:
– الموقع الجغرافي للمطار (خط الطول وخط العرض)
– قيم PGD
ثانيا- برج المراقبة
– التصنيف (أي نوع المبنى)
– الموقع الجغرافي (خط الطول وخط العرض)
– التسارع الطيفي (SA) وPGD
ثالثا- مرافق الوقود:
– التصنيف (أي مع أو بدون المعدات المثبتة والطاقة الاحتياطية)
– الموقع الجغرافي للمنشأة (خط الطول وخط العرض)
– قيم PGA وPGD
رابعا- مباني المطارات
– التصنيف (أي نوع المبنى)
– الموقع الجغرافي (خط الطول وخط العرض)
– قيم SA وPGD
خامسا- مرافق الصيانة والحظائر:
– التصنيف (أي نوع المبنى)
– الموقع الجغرافي للمنشأة (خط الطول وخط العرض)
– قيم SA وPGD
خامسا- هياكل مواقف السيارات
– التصنيف (أي نوع المبنى)
– الموقع الجغرافي للهيكل (خط الطول وخط العرض)
– قيم SA وPGD
يتضمن ناتج الضرر المباشر لأنظمة المطار تقديرات احتمالية لوظيفة المكون والضرر المادي معبرا عنه بنسبة الضرر وتستخدم نسب الضرر كمدخلات لحساب الخسارة الاقتصادية المباشرة.
يبين الشكل(1) منحنيات استعادة الوظيفة للمدارج.
الشكل(1)
منحنيات الهشاشة:
منحنيات الهشاشة لجميع مكونات نظام المطار الستة المذكورة سابقا هي وظائف لوغاريتمية عادية تعطي احتمالية الوصول إلى أو تجاوز مستويات مختلفة من الضرر لمستوى معين من الحركة الأرضية أو الفشل الأرضي، ويتميز كل منحنى هشاشة بقيمة متوسطة للحركة الأرضية (أو الفشل) وعامل التشتت المرتبط به (الانحراف المعياري اللوغاريتمي الطبيعي).
يتم قياس الحركة الأرضية من حيث PGA أو SA ويتم قياس الفشل الأرضي من حيث PGD.
– بالنسبة للمدارج يتم تعريف منحنيات الهشاشة من حيث PGD.
– بالنسبة لمنشآت الوقود يتم تحديد منحنيات الهشاشة من حيث PGA وPGD.
– بالنسبة لأبراج المراقبة وجميع أنواع المرافق الأخرى يتم تحديد منحنيات الهشاشة من حيث SA وPGD.
وصف مكونات المطار:
يتكون نظام المطارات من ست مكونات هي مدارج الطائرات، وأبراج المراقبة، ومرافق الوقود، ومرافق الصيانة، والحظائر، وهياكل مواقف السيارات ويقدم هذا القسم وصفا موجزا لكل منها.
أولا- مدارج الطائرات:
يتكون هذا المكون من أسطح مسطحة وواسعة.
ثانيا- أبراج المراقبة:
تتكون أبراج المراقبة من مبنى وما يلزم من أجهزة التحكم والمراقبة الجوية.
ثالثا- مرافق الوقود:
تم تعريفها مسبقا في القسم الخاص بأنظمة السكك الحديدية.
رابعا- مباني المطارات:
تشبه المحطات الحضرية لأنظمة السكك الحديدية.
خامسا- مرافق الصيانة والحظائر وهياكل مواقف السيارات:
تتكون مرافق الصيانة والحظائر وهياكل مواقف السيارات بشكل رئيسي من المباني.
تعريفات حالات الضرر:
تم تحديد خمس حالات ضرر لمكونات نظام المطار وهي لا شيء، وطفيفة، ومعتدلة، وواسعة النطاق، ووكاملة.
أولا- الأضرار الطفيفة:
– بالنسبة للمدارج يتم تعريف الضرر الطفيف على أنه هبوط بسيط في الأرض أو ارتفاع في سطح المدرج.
– بالنسبة لمنشآت الوقود فإن الضرر الطفيف هو نفسه الذي حدث لمنشآت الوقود في وحدة السكك الحديدية.
– بالنسبة لأبراج المراقبة ومباني المطارات ومرافق الصيانة والحظائر وهياكل مواقف السيارات فيتم تعريف حالة الضرر الطفيف على أنها ضرر طفيف للمبنى.
ثانيا- الأضرار المتوسطة:
– بالنسبة للمدارج يتم تعريف الضرر المتوسط على أنه نفس الضرر الطفيف.
– بالنسبة لمنشآت الوقود فإن الضرر المتوسط هو نفسه الذي حدث لمنشآت الوقود في وحدة السكك الحديدية.
– بالنسبة لأبراج المراقبة ومباني المطارات ومرافق الصيانة والحظائر وهياكل مواقف السيارات يتم تعريف حالة الضرر المتوسط على أنها ضرر متوسط للمبنى.
ثالثا- الأضرار واسعة النطاق:
– بالنسبة للمدارج يتم تعريف الضرر واسع النطاق على أنه تسوية كبيرة للأرض أو ارتفاع كبير في سطح المدرج.
– بالنسبة لمنشآت الوقود فإن الأضرار واسعة النطاق هي نفس الأضرار التي لحقت بمنشآت الوقود في وحدة السكك الحديدية.
– بالنسبة لأبراج المراقبة ومباني المطارات ومرافق الصيانة والحظائر وهياكل مواقف السيارات يتم تعريف حالة الضرر الشامل على أنها ضرر واسع النطاق للمبنى.
رابعا- الضرر الكامل:
بالنسبة للمدارج يتم تعريف الضرر الكامل على أنه تسوية أرضية واسعة النطاق أو ارتفاع مفرط لسطح المدرج.
– بالنسبة لمنشآت الوقود فإن الضرر الكامل هو نفسه الذي حدث لمنشآت الوقود في وحدة السكك الحديدية.
– بالنسبة لأبراج المراقبة ومباني المطارات ومرافق الصيانة والحظائر وهياكل مواقف السيارات يتم تعريف حالة الضرر الكامل على أنها الضرر الكامل للمبنى.
منحنيات استعادة المكونات:
– تم تطوير منحنيات الاستعادة بما يتوافق مع حالات الضرر المحددة سابقا، كما حدث مع أنظمة الطرق السريعة والسكك الحديدية ويبين الجدول في الشكل(2) والجدول في الشكل(3) معاملات منحنيات الاستعادة لجميع المكونات عدا مرافق الوقود كما يبين الشكل(4) منحنيات الاستعادة للمدارج ويبين الشكل(5) منحنيات الاستعادة للمكونات الأخرى عدا مرافق الوقود أما بالنسبة لمنحنيات الاستعادة لمرافق الوقود هي نفس تلك الخاصة بمنشآت وقود السكك الحديدية.
تطوير منحنيات الهشاشة:
يتم تطوير منحنيات الهشاشة لمرافق نظام المطار من حيث PGA أو SA وPGD باستثناء مدارج الطائرات (PGD فقط).
من المفترض أن تكون وظائف الأضرار المرتبطة بالفشل الأرضي (PGD) لهذه المرافق مماثلة لتلك الموصوفة لمرافق نظام السكك الحديدية. تم تقديم مثال لكيفية الجمع بين توزيعات احتمالية حالة الضرر PGD وPGA سابقا.
إن خطر الزلازل على مدارج المطار هو فشل الأرض. وترد في الجدول الشكل(6) القيم المتوسطة والتشتت لمنحنيات الهشاشة لحالات الضرر المختلفة للمدارج. وتظهر منحنيات الهشاشة هذه أيضا في الشكل(7).
منحنيات الهشاشة لمنشآت وقود المطارات مماثلة لتلك الخاصة بمنشآت وقود السكك الحديدية كما تشبه وظائف الأضرار التي لحقت بمباني المطارات (أبراج المراقبة، ومرافق الصيانة والحظائر، وهياكل مواقف السيارات، ومباني المطارات) منحنيات هشاشة المباني القياسية التي تمت مناقشتها سابقا.
الشكل(2)
الشكل(3)
الشكل(4)
الشكل(5)
الشكل(6)
الشكل(7)
الأضرار المادية المباشرة لأنظمة المرافق الحيوية:
يصف هذا الجزء والأجزاء القادمة منهجية تقدير الأضرار المباشرة التي ستلحق بأنظمة المرافق الحيوية. تتكون المرافق من الأنظمة الستة التالية:
1- مياه الشرب
2- مياه الصرف الصحي
3- النفط (الخام والمكرر)
4- الغاز الطبيعي
5- الطاقة الكهربائية
6- الاتصالات
أنظمة مياه الشرب:
يقدم هذا الجزء منهجية تقدير خسائر الزلازل لأنظمة مياه الشرب.
وتتكون هذه الأنظمة من مكونات التخزين والنقل والتوزيع وجميع هذه المكونات معرضة للضرر أثناء الزلازل، مما قد يؤدي إلى انقطاع كبير في شبكة مرافق المياه.
يشمل نطاق هذا الجزء تطوير طرق لتقدير أضرار الزلزال التي ستلحق بنظام مياه الشرب بالنظر إلى المعرفة بالمكونات الأساسية للنظام (أي الخزانات وقنوات المياه ومحطات معالجة المياه والآبار ومحطات الضخ وخطوط النقل والتوزيع)، والتصنيف (أي بالنسبة لمحطات معالجة المياه، صغيرة أو متوسطة أو كبيرة)، والمخاطر (أي السرعة الأرضية الأعظمية، والتسارع الأرضي الأعظمي، وتشوه الأرض الدائم).
يتم تحديد حالات الضرر التي تصف مستوى الضرر الذي يلحق بكل مكون من مكونات نظام المياه (على سبيل المثال، لا شيء، أو طفيف، أو متوسط، أو واسع النطاق، أو كامل)، بينما بالنسبة لخطوط الأنابيب، فإن معدل الإصلاح من حيث عدد الإصلاحات لكل كيلومتر هو المعامل الرئيسي.
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل تصنيف لمكونات نظام المياه. تصف هذه المنحنيات احتمالية الوصول إلى كل حالة ضرر أو تجاوزها بالنظر إلى مستوى حركة الأرض أو فشل الأرض. واستنادا إلى منحنيات الهشاشة هذه، يتم تقديم طريقة لتقييم الأداء الوظيفي لكل مكون من مكونات نظام المياه. كما يتم توفير نهج مبسط لتقييم الأداء العام لشبكة مياه الشرب. تعتمد تقديرات الوظائف فقط على الأضرار المادية التي لحقت بالمبنى أو المنشأة، ولا تأخذ في الاعتبار الاستجابة للطوارئ أو خطط الطوارئ (على سبيل المثال، المستشفيات التي يمكنها تشغيل غرفة الطوارئ الخاصة بها من ساحة انتظار السيارات).
لا تأخذ تقديرات الوظائف أيضا في الاعتبار الانقطاع المباشر للمرافق أو التأثيرات المتتالية المحتملة. يمكن تفسير تقديرات الوظائف، التي تتراوح من 0 إلى 100 بالمائة، على النحو التالي:
– 0-25% – من المرجح أن يكون المبنى أو المنشأة غير عاملة
– 25-75% – من المرجح أن يسمح المبنى أو المنشأة بوظائف محدودة
– 75-100% – من المرجح أن يكون المبنى أو المنشأة فعالة
متطلبات المدخلات ومعلومات المخرجات:
تتضمن المدخلات المطلوبة لتقدير الأضرار التي لحقت بأنظمة مياه الشرب العناصر التالية:
أولا- خطوط أنابيب التوزيع
– التصنيف (أنابيب الدكتايل أو الأنابيب الهشة)
– الموقع الجغرافي لوصلات خطوط الأنابيب
– سرعة الأرض الأعظمية (PGV) وتشوه الأرض الدائم (PGD)
ثانيا- محطات معالجة المياه والآبار ومحطات الضخ وصهاريج التخزين
– التصنيف (على سبيل المثال، السعة)
– الموقع الجغرافي للمنشأة (خطوط الطول والعرض)
– قيم PGA وPGD
تتضمن نتائج تحليل نظام التوزيع العدد المتوقع للتسريبات والفواصل.
تتضمن مخرجات الضرر المباشر تقديرات احتمالية لوظيفة المكون والضرر معبرا عنها من حيث نسبة تلف المكون (تكلفة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال).
منحنيات الهشاشة:
يتم تصميم منحنيات الهشاشة لمكونات نظام المياه بخلاف خطوط الأنابيب على أنها وظائف موزعة بشكل طبيعي تعطي احتمالية الوصول إلى حالات الضرر المختلفة أو تجاوزها لمستوى معين من الحركة الأرضية (PGA) والفشل الأرضي (PGD).
يتميز كل من منحنيات الهشاشة هذه بقيمة متوسطة للحركة الأرضية (أو الفشل) وعامل التشتت المرتبط به (الانحراف المعياري اللوغاريتمي الطبيعي).
بالنسبة لخطوط الأنابيب، يتم توفير العلاقات التجريبية التي تعطي معدلات الإصلاح المتوقعة بسبب الحركة الأرضية (PGV) أو الفشل الأرضي (PGD).
وصف مكونات نظام مياه الشرب:
يتكون نظام مياه الشرب عادة من الخزانات الطرفية، ومحطات معالجة المياه، والآبار، ومحطات الضخ، وصهاريج التخزين، وخطوط أنابيب النقل والتوزيع.
– الخزانات الطرفية: الخزانات الطرفية هي عادة بحيرات (من صنع الإنسان أو طبيعية) وعادة ما تقع بالقرب من محطة معالجة المياه.
– قنوات النقل: قنوات النقل هذه عادة ما تكون عبارة عن أنابيب كبيرة الحجم (يزيد قطرها عن 20 إنش) أو قنوات تنقل المياه من مصدرها (الخزانات أو البحيرات أو الأنهار) إلى محطة المعالجة، وتصنع خطوط أنابيب النقل عادة من الخرسانة أو الحديد المرن أو الفولاذ ويمكن أن تكون مرتفعة على الحوامل أو مدفونة. عادة ما تكون الأنابيب المرتفعة مصنوعة من الفولاذ (ملحومة أو مثبتة)، ويمكن تشغيلها في خطوط مفردة أو متعددة، وعادة ما تكون القنوات مبطنة بالخرسانة، وذلك بشكل أساسي لتجنب فقدان الماء الزائد عن طريق التسرب وللسيطرة على التآكل، بالإضافة إلى التبطين الخرساني، عادة ما يتم استخدام وصلات التمدد لمراعاة التمدد والانكماش تحت ظروف درجات الحرارة والرطوبة المتفاوتة.
– محطات معالجة المياه (WTP): تتكون محطات معالجة المياه عموما من عدد من عمليات الوحدات الفيزيائية والكيميائية المتصلة في سلسلة، بغرض تحسين جودة المياه، ويتكون WTP التقليدي من عملية تخثر، تليها عملية ترسيب، وأخيرا عملية ترشيح، وبدلا من ذلك، يمكن اعتبار محطة معالجة المياه بمثابة نظام من الأنابيب والأحواض والقنوات المترابطة التي تتحرك من خلالها المياه، وحيث يتم التحكم في التدفق بواسطة المبادئ الهيدروليكية، ويتم تصنيف WTP على النحو التالي، من المفترض أن تتكون محطات معالجة المياه الصغيرة بقدرة تتراوح من 10 ملايين جالون إلى 50 مليون جالون في اليوم، مع خزانات التلبد والترسيب كمكونات رئيسية، بالإضافة إلى الخزانات الكيميائية وخزانات الكلورة، والمعدات الكهربائية والميكانيكية، والأنابيب المرتفعة، تتم محاكاة محطات معالجة المياه المتوسطة، بقدرة تتراوح بين 50 مليون جالون إلى 200 مليون جالون في اليوم، عن طريق إضافة المزيد من التكرار إلى محطات المعالجة الصغيرة (أي ضعف عدد خزانات التلبد والترسيب والكيماويات والكلور)، تتم محاكاة محطات معالجة المياه الكبيرة، التي تزيد طاقتها عن 200 مليون جالون في اليوم، عن طريق إضافة المزيد من التكرار إلى محطات المعالجة الصغيرة (أي ثلاثة أضعاف عدد خزانات أو أحواض التلبد والترسيب والمواد الكيميائية والكلور)، ويتم أيضا تصنيف محطات معالجة المياه بناء على ما إذا كانت المكونات الفرعية (المعدات والطاقة الاحتياطية) مثبتة أم لا.
– محطات الضخ: تتكون محطات الضخ عادة من مبنى، ومضخة واحدة أو أكثر، ومعدات كهربائية، وفي بعض الحالات، أنظمة طاقة احتياطية، وتصنف محطات الضخ إما صغيرة (أقل من 10 مليون جالون يوميا)، أو متوسطة (10 إلى 50 مليون جالون يوميا)، أو كبيرة (أكثر من 50 مليون جالون يوميا)، يتم تصنيف محطات الضخ أيضا فيما يتعلق بما إذا كانت المكونات الفرعية (المعدات والطاقة الاحتياطية) مثبتة أم لا.
– الآبار: تستخدم الآبار في العديد من المدن كمصدر رئيسي أو تكميلي لإمدادات المياه وتشمل الآبار عمودا يمتد من السطح إلى الأسفل حتى طبقة المياه الجوفية، ومضخة لرفع المياه إلى السطح، والمعدات المستخدمة لمعالجة المياه، وأحيانا مبنى يحيط بالبئر والمعدات.
– صهاريج تخزين المياه: يمكن أن تكون صهاريج تخزين المياه مصنوعة من الفولاذ المرتفع، أو من فولاذ أرضي (مثبتة/غير مثبتة)، أو من خرسانة أرضية (مثبتة/غير مثبتة)، أو خرسانة مدفونة، أو على خزانات خشبية أرضية وتتراوح السعة النموذجية لصهاريج التخزين من 0.5 مليون جالون إلى 2 مليون جالون يوميا.
– مرافق التوزيع وأنابيب التوزيع: يمكن أن يتم توزيع المياه عن طريق الجاذبية، أو عن طريق المضخات بالتزامن مع التخزين، وباستثناء خزانات التخزين الواقعة على ارتفاع أعلى بكثير من المنطقة التي يتم خدمتها، فإن توزيع المياه سيتطلب، على الأقل، بعض الضخ على طول الطريق، وعادة، يتم ضخ المياه بمعدل ثابت نسبيا، مع تخزين التدفق الزائد عن الاستهلاك في صهاريج تخزين مرتفعة، توفر المياه المخزنة احتياطيا لاتدفق الغزير ويمكن استخدامها للتدفق للأغراض العامة في حالة انقطاع الطاقة الكهربائية، أو في حالة فقدان قدرة الضخ، عادة ما تكون خطوط أنابيب التوزيع مصنوعة من الخرسانة، والأسمنت الأسبستي، والحديد المرن، والحديد الزهر، والصلب، أو البلاستيك ويعتمد اختيار نوع المادة وحجم الأنبوب على القدرة الاستيعابية المطلوبة، وتوافر المواد في وقت البناء، والمتانة، والتكلفة، تمثل أنابيب التوزيع الشبكة التي توصل المياه إلى مناطق الاستهلاك، يمكن تقسيم أنابيب التوزيع إلى خطوط أولية وخطوط ثانوية وأنابيب توزيع صغيرة، تنقل الأنابيب الرئيسية أو الشريانية التدفق من محطة الضخ إلى ومن صهاريج التخزين المرتفعة وإلى مناطق الاستهلاك سواء كانت سكنية أو صناعية أو تجارية أو عامة، عادة ما يتم وضع هذه الخطوط في حلقات متشابكة، وعادة ما تكون جميع الخطوط الأصغر المتصلة بها مزودة بصمامات بحيث لا يتطلب الفشل في الخطوط الأصغر إغلاق خط الأنابيب الأكبر، يمكن أن يصل قطر الخطوط الأساسية إلى 36 إنش، الخطوط الثانوية عبارة عن حلقات أصغر داخل الخطوط الرئيسية وتمتد من خط أساسي إلى آخر. أنها توفر كمية كبيرة من المياه لمكافحة الحرائق دون فقدان الضغط المفرط، تمثل خطوط التوزيع الصغيرة الأنابيب التي تزود المستخدم بالمياه وصنابير إطفاء الحرائق.
يبين الشكل(8) المتوسطات والتشتت لمنحنيات استعادة الوظائف لمكونات نظام مياه الشرب.
الشكل(8)
تعريف حالات الضرر
إن أنظمة مياه الشرب معرضة للضرر الناتج عن الزلازل والمرافق مثل محطات معالجة المياه والآبار ومحطات الضخ وصهاريج التخزين هي الأكثر عرضة لـ PGA، وأحيانا PGD، إذا كانت موجودة في مناطق قابلة للتميع أو الانزلاقات الأرضية، ولذلك، يتم تحديد حالات الضرر لهذه المكونات وربطها بـ PGA وPGD، ومن ناحية أخرى، فإن خطوط الأنابيب معرضة لـ PGV وPGD، ولذلك، ترتبط حالات الضرر لهذه المكونات مع هذين المعاملين للحركة الأرضية.
تعريفات حالة الضرر للمكونات الأخرى غير خطوط الأنابيب:
تم تحديد إجمالي خمس حالات ضرر لمكونات نظام مياه الشرب وهي لا شيء، أو طفيفة، أو معتدلة، أو واسعة النطاق، أو وكاملة.
أولا- الأضرار الطفيفة:
– بالنسبة لمحطات معالجة المياه: يتم تعريف الضرر الطفيف على أنه عطل في المحطة لفترة قصيرة (أقل من ثلاثة أيام) بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت وأضرار كبيرة في المعدات المختلفة، وأضرار خفيفة في أحواض الترسيب، أو أضرار طفيفة في خزانات الكلورة، أو أضرار طفيفة في خزانات المواد الكيميائية، وقد يحدث فقدان لجودة المياه.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف الضرر الطفيف بأنه حدوث عطل في المحطة لفترة قصيرة (أقل من ثلاثة أيام) بسبب انقطاع الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت، أو تلف بسيط في المبنى.
– بالنسبة للآبار: يتم تعريف الضرر الطفيف بأنه عطل في مضخة البئر لفترة قصيرة (أقل من ثلاثة أيام) بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت، أو ضرر طفيف للمبنى.
– بالنسبة لصهاريج التخزين: يتم تعريف الضرر الطفيف بأنه تعرض الخزان لأضرار طفيفة، مثل الأضرار الطفيفة التي لحقت بسقف الخزان نتيجة لتدفق المياه، أو الشقوق البسيطة في الخزانات الخرسانية، أو التجاعيد الموضعية في الخزانات الفولاذية، دون فقدان محتوياتها أو وظائفها.
ثانيا- أضرار متوسطة:
– بالنسبة لمحطات معالجة المياه: يتم تعريف الضرر المتوسط على أنه عطل في المحطة لمدة أسبوع تقريبا بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت، وأضرار جسيمة في المعدات المختلفة، وأضرار كبيرة في أحواض الترسيب، وأضرار كبيرة في خزانات الكلورة دون فقدان المحتويات، أو حدوث أضرار جسيمة للخزانات الكيميائية، وفقدان نوعية المياه وشيك.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف الضرر المتوسط بانقطاع الطاقة الكهربائية لمدة أسبوع تقريبا، أو حدوث ضرر كبير للمعدات الميكانيكية والكهربائية، أو ضرر متوسط للمبنى.
– بالنسبة للآبار: يتم تعريف الضرر المتوسط على أنه عطل في مضخة البئر والمحرك لمدة أسبوع تقريبا بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت، أو تلف كبير في المعدات الميكانيكية والكهربائية، أو ضرر متوسط في المبنى.
– بالنسبة لصهاريج التخزين: يتم تعريف الضرر المتوسط من خلال تعرض الخزان لأضرار جسيمة بما في ذلك التواء في الخزانات الفولاذية دون فقدان المحتوى، أو التشقق المعتدل في الخزانات الخرسانية ولكن مع خسارة طفيفة فقط في المحتويات.
ثالثا- الأضرار واسعة النطاق:
– بالنسبة لمحطات معالجة المياه: يتم تعريف الأضرار واسعة النطاق على أنها أضرار جسيمة في الأنابيب التي تربط بين الأحواض المختلفة والوحدات الكيميائية، ومن المرجح أن يؤدي هذا النوع من الضرر إلى إغلاق المصنع.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف الضرر واسع النطاق من خلال تعرض المبنى لأضرار جسيمة، أو تعرض المضخات لأضرار بالغة لا يمكن إصلاحها.
– بالنسبة للآبار: يتم تعريف الضرر الواسع النطاق من خلال تعرض المبنى لأضرار جسيمة أو تشوه مضخة البئر والعمود الرأسي بشكل كبير.
– بالنسبة لصهاريج التخزين: يتم تعريف الضرر واسع النطاق من خلال تعرض الخزان لأضرار جسيمة وخروجه عن الخدمة وقد يشمل الضرر انثناء للخزانات الفولاذية مع فقدان المحتوى، أو قص جدار الخزانات الخرسانية.
رابعا- الضرر الكامل:
بالنسبة لمحطات معالجة المياه: يتم تعريف الضرر الكامل بالفشل الكامل لجميع الأنابيب، أو الضرر الكبير الذي لحق بالمحطة.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف الضرر الكامل من خلال الضرر الكامل الذي يلحق بالمبنى، عند هذا المستوى من الضرر يحكم أداء المبنى حالة الضرر الإجمالية للمنشأة.
– بالنسبة للآبار: يتم تعريف الضرر الكامل بالضرر الكامل للمبنى، عند هذا المستوى من الضرر يحكم أداء المبنى حالة الضرر الإجمالية للمنشأة.
– بالنسبة لصهاريج التخزين: يتم تعريف الضرر الكامل بانهيار الخزان وفقدان جميع محتوياته.
تعريف حالات الضرر لخطوط الأنابيب:
بالنسبة لخطوط الأنابيب يتم النظر في حالتين من حالات الضرر: التسربات والانكسارات، وبشكل عام عندما يتضرر الأنبوب بسبب فشل الأرض (PGD)، فمن المرجح أن يكون نوع الضرر عبارة عن كسر، بينما عندما يتضرر الأنبوب بسبب انتشار الموجات الزلزالية (PGV)، فمن المرجح أن يكون نوع الضرر انسحاب أو سحق الفواصل، مما يسبب التسربات بشكل عام، وتفترض المنهجية أن الأضرار الناجمة عن الموجات الزلزالية ستتكون من 80% تسربات و 20% كسور، في حين أن الأضرار الناجمة عن فشل الأرض ستتكون من 20% تسربات و 80% كسور.
منحنيات استعادة المكونات:
يتم إنشاء منحنيات استعادة مكونات نظام مياه الشرب، وهي محطات معالجة المياه والآبار ومحطات الضخ وصهاريج التخزين بما يتوافق مع حالات الضرر المحددة سابقا، وترد معاملات منحنيات الاستعادة هذه في الجدول الشكل(9) والجدول الشكل(10) وتظهر منحنيات الاستعادة في الأشكال(11) و(12) و(13) و(14).
يتم التعبير عن منحنيات الاستعادة لخطوط الأنابيب من حيث عدد الأيام اللازمة لإصلاح التسربات والكسور. وترد معاملاتها هذه في الجدول الشكل(15).
تجدر الإشارة إلى أن القيم الواردة في الجدول الشكل(15) مبنية على الافتراضات الأربعة التالية:
– الأنابيب التي يقل قطرها عن أو تساوي 20 إنش يتم تعريفها على أنها صغيرة، في حين يتم تعريف الأنابيب التي يبلغ قطرها أكبر من 20 إنش على أنها كبيرة.
– بالنسبة للأنابيب الصغيرة والكبيرة على حد سواء يفترض أن يكون هناك وردية عمل مدتها 16 ساعة يوميا.
– بالنسبة للأنابيب الصغيرة يحتاج طاقم مكون من 4 أشخاص إلى 4 ساعات لإصلاح التسرب، بينما يحتاج نفس الطاقم المكون من 4 أشخاص إلى 8 ساعات لإصلاح الكسر. (رياضيا، هذا يعادل القول بأن الأمر يتطلب 16 شخصا لإصلاح التسرب في ساعة واحدة، ويستغرق الأمر 32 شخصا لإصلاح الكسر في ساعة واحدة).
– بالنسبة للأنابيب الكبيرة يحتاج طاقم مكون من 4 أشخاص إلى 10 ساعات لإصلاح التسرب، بينما يحتاج نفس الطاقم المكون من 4 أشخاص إلى 20 ساعة لإصلاح الكسر. (رياضيا، هذا يعادل القول بأن الأمر يتطلب 40 شخصًا لإصلاح التسرب في ساعة واحدة و80 شخصًا لإصلاح الكسر في ساعة واحدة).
باستخدام هذه الخوارزمية لخطوط أنابيب مياه الشرب يتم حساب إجمالي عدد الأيام اللازمة لإنهاء الإصلاحات على النحو التالي:
الأيام اللازمة لإنهاء جميع الإصلاحات = (1/عدد العمال المتاحين) * [(عدد تسربات الأنابيب الصغيرة/1.0) + (عدد كسور الأنابيب الصغيرة/0.5) + (عدد تسربات الأنابيب الكبيرة/0.4) + (عدد كسور الأنابيب الكبيرة/0.2)] يتم بعد ذلك حساب النسبة المئوية للإصلاحات التي تم الانتهاء منها في اليوم الأول واليوم الثالث واليوم السابع واليوم 30 واليوم 90 باستخدام الاستيفاء الخطي.
الشكل(9)
الشكل(10)
الشكل(11)
الشكل(12)
الشكل(13)
الشكل(14)
الشكل(15)
تطوير منحنيات الهشاشة:
في هذا الجزء يتم عرض وظائف الضرر لمختلف مكونات نظام مياه الشرب.
في الحالات التي تكون فيها المكونات مصنوعة من مكونات فرعية (أي محطات معالجة المياه ومحطات الضخ والآبار)، تعتمد منحنيات الهشاشة على التركيبة الاحتمالية لمعاملات تلف المكونات الفرعية باستخدام التعبيرات المنطقية لوصف العلاقة بين المكونات الفرعية.
تجدر الإشارة إلى أن المنطق البولياني معروض ضمنيا ضمن تعريف حالة ضرر معينة.
على سبيل المثال يتم تعريف الضرر الطفيف لمحطة معالجة المياه على أنه عطل لفترة قصيرة بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية، وأضرار واسعة النطاق في المعدات المختلفة، وأضرار خفيفة في أحواض الترسيب، وأضرار خفيفة في خزانات الكلورة، أو أضرار طفيفة في خزانات المواد الكيميائية، ولذلك، فإن شجرة الأخطاء للضرر الطفيف لها خمسة فروع رئيسية “OR” حيث الطاقة الكهربائية، والمعدات، وأحواض الترسيب، وخزانات الكلورة، والخزانات الكيميائية، وفرعين ثانويين تحت الطاقة الكهربائية: الطاقة الرئيسية والطاقة الاحتياطية.
يتضمن النهج البولياني تقييم احتمالية وصول كل مكون إلى حالات الضرر المختلفة أو تجاوزها، كما هو محدد بواسطة مستوى الضرر لمكوناته الفرعية.
تنتج هذه التقييمات احتمالات المكونات على مستويات مختلفة من الحركة الأرضية.
بشكل عام لا تنتج المجموعات المنطقية توزيعا لوغاريتميا طبيعيا لذلك يتم تحديد المنحنى اللوغاريتمي الطبيعي الذي يناسب هذا التوزيع الاحتمالي بشكل أفضل رقميا.
تجدر الإشارة إلى أن وظائف الضرر بسبب فشل الأرض (أي PGD) لجميع مكونات أنظمة مياه الشرب باستثناء خطوط الأنابيب (أي محطات معالجة المياه ومحطات الضخ والآبار والصهاريج) يفترض أنها مماثلة لتلك الموصوفة للمباني وقد تم تقديم مثال على كيفية الجمع بين توزيعات احتمالية حالة الضرر PGD وPGA لمكونات نظام المرافق سابقا.
منحنيات الهشاشة لمحطات معالجة المياه:
تم تطوير منحنيات الهشاشة المتعلقة بـ PGA لمحطات معالجة المياه فيما يتعلق بتصنيفها، تتوافق نصف معاملات الهشاشة مع محطات معالجة المياه ذات المكونات الفرعية المثبتة، بينما يتوافق النصف الآخر مع محطات معالجة المياه ذات المكونات الفرعية غير المثبتة، وترد متوسطات وتشتت معاملات منحنيات الهشاشة هذه في الجدول الشكل(16) والجدول الشكل(17) والجدول الشكل(18) تم أيضا تقديم تمثيلات رسومية لمنحنيات الهشاشة لمحطات معالجة المياه في الأشكال(19) و(20) و(21) و(22) و(23) و(24) وهي عبارة عن منحنيات هشاشة للفئات المختلفة لمحطات معالجة المياه ذات المكونات الفرعية غير المثبتة.
منحنيات الهشاشة لمحطات الضخ:
تم تطوير منحنيات الهشاشة المرتبطة بـ PGA لمحطات الضخ فيما يتعلق بتصنيفها، تتوافق نصف معاملات الهشاشة مع محطات الضخ ذات المكونات الفرعية المثبتة، بينما يتوافق النصف الآخر مع محطات الضخ ذات المكونات الفرعية غير المثبتة ويتم إعطاء متوسطات وتشتت منحنيات الهشاشة هذه في الجدول الشكل(25) والجدول الشكل(26) ويتم عرض تمثيلات رسومية لمنحنيات الهشاشة للفئات المختلفة من محطات الضخ في الأشكال(27) و(28) و(29) و(30).
الشكل(16)
الشكل(17)
الشكل(18)
الشكل(19)
الشكل(20)
الشكل(21)
الشكل(22)
الشكل(23)
الشكل(24)
الشكل(25)
الشكل(26)
الشكل(27)
الشكل(28)
الشكل(29)
الشكل(30)
منحنيات الهشاشة للآبار:
يتم عرض المتوسطات والتشتت لمنحنيات الهشاشة المرتبطة بـ PGA للآبار في الجدول الشكل(31)، من المفترض أن يتم تثبيت المعدات في الآبار ويظهر الشكل(32) تمثيلات رسومية لمنحنيات هشاشة الآبار.
منحنيات الهشاشة لخزانات المياه:
يتم توفير منحنيات الهشاشة المتعلقة بـ PGA للخزانات الخرسانية الموجودة على الأرض (المثبتة وغير المثبتة)، وعلى الخزانات الفولاذية الأرضية (المثبتة وغير المثبتة)، والخزانات الفولاذية المرتفعة، والخزانات الخشبية الأرضية.
يتم عرض المتوسطات والتشتتات لمنحنيات الهشاشة المرتبطة بـ PGA في الجدول الشكل(33) والجدول الشكل(34)، ويتم أيضا توفير تمثيلات رسومية لمنحنيات الهشاشة في الأشكال(35) و(36) و(37) و(38) و(39) و(40) و(41).
الشكل(31)
الشكل(32)
الشكل(33)
الشكل(34)
الشكل(35)
الشكل(36)
الشكل(37)
الشكل(38)
الشكل(39)
الشكل(40)
الشكل(41)