الكاتب منحنيات الهشاشة لخطوط الأنابيب المدفونة:
يتم استخدام نموذجين لمنحنيات الهشاشة لخطوط الأنابيب المدفونة، ويرتبط النموذج الأول بالسرعة الأرضية القصوى (PGV)، في حين يرتبط النموذج الثاني بالإزاحة الأرضية الدائمة (PGD)، وفي كلا النموذجين لا يعتبر قطر الأنبوب عاملا.
يعتمد نموذج منحنيات الهشاشة PGV على البيانات التجريبية ويتم رسم هذه البيانات في الشكل(1).
توفر العلاقة التالية ملاءمة جيدة لهذه البيانات التجريبية، مع التعبير عن PGV بـ cm/sec.
العلاقة(1) Repair Rate[Repairs/km]=0.0001*PGV^2.25
لاحظ أن البيانات الموضحة في الشكل(1) تتوافق مع أنابيب الإسمنت الأسبستي والخرسانة والحديد الزهر، لذلك من المفترض أن تنطبق المعادلة السابقة على خطوط الأنابيب الهشة.
بالنسبة لخطوط الأنابيب المرنة (الصلب، والحديد المرن، والـ PVC)، يتم ضرب العلاقة المذكورة بـ 0.3، أي أن خطوط الأنابيب المرنة لديها 30٪ من نقاط الضعف في خطوط الأنابيب الهشة. لاحظ أن الأنابيب الفولاذية الملحومة ذات الوصلات الملحومة بالقوس تصنف على أنها مرنة، وأن الأنابيب الفولاذية الملحومة ذات الوصلات الملحومة بالغاز تصنف على أنها هشة.
يعتمد نموذج الضرر لخطوط الأنابيب المدفونة بسبب فشل الأرض على النتائج التجريبية يوضح الشكل(2) منحنى الهشاشة الأساسي لأنابيب الحديد الزهر، يتم إعطاء أفضل دالة مناسبة لهذا المنحنى من خلال المعادلة حيث يتم التعبير عن PGD بالإنش.
العلاقة(2) Repair Rate[Repairs/km]=Prob[liq]*PGD^0.56
من المفترض أن تنطبق هذه العلاقة على خطوط الأنابيب الهشة، وبالنسبة لخطوط الأنابيب المرنة نضرب بـ 0.3.
لتلخيص ذلك يتم عرض معاملات الأضرار في خطوط الأنابيب المستخدمة في منهجية تقدير الخسارة الحالية في الجدول الشكل(3).
أداء نظام مياه الشرب:
تمت محاكاة تقييمات أداء شبكة نظام المياه بعد وقوع الزلازل لاستراتيجيتين مختلفتين للإمداد وتم استبدال احتمال فشل خط الأنابيب بمتوسط معدل الانقطاع والذي تم حسابه على أساس طول رابط خط الأنابيب الذي يبلغ حوالي 5 كيلومترات.
يتم تعريف نموذج الضرر المستخدم في منهجية تقدير خسائر الزلزال لتقييم أداء النظام المبسط بواسطة دالة لوغاريتمية عادية، دالة الضرر هذه لها متوسط 0.1 إصلاح/كم وبيتا 0.85، وهي موضحة في الشكل(4).
أي أن نماذج الضرر المقدمة في القسم السابق تعطي معدلات الإصلاح وبالتالي العدد الإجمالي المتوقع للإصلاحات (أي بضرب معدل الإصلاح المتوقع لكل نوع أنبوب في الشبكة بطوله والجمع على جميع الأنابيب في الشبكة)، يتم بعد ذلك حساب متوسط معدل الإصلاح كنسبة من العدد الإجمالي المتوقع للإصلاحات إلى إجمالي طول الأنابيب في الشبكة.
مثال على أداء نظام المياه:
افترض أن شبكة خطوط الأنابيب يبلغ طولها الإجمالي 500 كيلومتر، وتتكون بشكل أساسي من أنابيب هشة قطرها 16 بوصة ويبلغ طول كل قطعة 20 قدما، وافترض أيضا أن خط الأنابيب هذا معرض لكل من اهتزاز الأرض وفشل الأرض كما هو مفصل في الجدول الشكل(5).
ولذلك بسبب PGV فإن العدد المقدر للتسريبات هو 80٪ * 43 = 34 والعدد المقدر للكسور هو 9، بينما بسبب PGD فإن العدد المقدر للتسريبات هو 20٪ * 89 = 18 والعدد المقدر للكسور هي 71.
لتطبيق دالة الضرر اللوغاريتمي الطبيعي التي لها متوسط 0.1 إصلاحات/كم وبيتا 0.85، يجب أولا حساب متوسط معدل الفواصل = (9 + 71) / 500 = 0.16 إصلاحات/كم وبالتالي، فإن مؤشر إمكانية الخدمة مباشرة بعد وقوع الزلزال = 1 – لوغنورمال (0.16، 0.1، 0.85) = 0.29 أو 29%.
أنظمة مياه الصرف الصحي:
يعرض هذا الجزء منهجية تقدير خسائر الزلازل لنظام مياه الصرف الصحي.
ويتكون هذا النظام من مكونات النقل والمعالجة.
هذه المكونات معرضة للتلف أثناء الزلازل مما قد يؤدي إلى انقطاع كبير في شبكة المرافق.
يشمل نطاق هذا الجزء تطوير طرق لتقدير أضرار الزلزال التي ستلحق بنظام مياه الصرف الصحي بالنظر إلى معرفة المكونات (مثل المجاري والرئيسية، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي، ومحطات الرفع)، والتصنيف (على سبيل المثال محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصغيرة أوالمتوسطة أو كبيرة)، والمخاطر (أي السرعة الأرضية الأعظمية، والتسارع الأرضي الأعظمي، وتشوه الأرض الدائم).
تم تحديد حالات الضرر التي تصف مستوى الضرر الذي لحق بكل مكون من مكونات نظام الصرف الصحي (على سبيل المثال، لا شيء، أو طفيف، أو متوسط، أو واسع النطاق، أو كامل) للمرافق بالإضافة إلى معدلات إصلاح المجاري والرئيسية).
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل تصنيف من مكونات نظام الصرف الصحي، وتصف 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 وظائف كل مكون من مكونات نظام مياه الصرف الصحي.
متطلبات المدخلات ومعلومات المخرجات:
المدخلات المطلوبة لتقدير الأضرار التي لحقت بأنظمة الصرف الصحي مدرجة أدناه.
المجاري والرئيسية:
– التصنيف
– الموقع الجغرافي
– سرعة الأرض القصوى (PGV) وتشوه الأرض الدائم (PGD)
محطات معالجة مياه الصرف الصحي ومحطات الرفع:
– التصنيف (صغيرة أو متوسطة أو كبيرة مع مكونات مثبتة أو غير مثبتة)
– خط الطول وخط العرض للمنشأة
– قيم PGA وPGD
من المفترض أن تكون 60% من أنابيب مياه الصرف الصحي هشة بينما يُفترض أن تكون الأنابيب المتبقية قابلة للسحب، وبالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى سرعة الأرض القصوى وتشوه الأرض الدائم (PGV وPGD) لكل المسالك.
تتضمن نتائج تحليل نظام التوزيع العدد المتوقع للتسريبات والكسور لكل منطقة تعداد، وتتضمن نتائج الأضرار المباشرة الأخرى لأنظمة مياه الصرف الصحي تقديرات احتمالية لوظيفة المكون والضرر، معبرا عنها من حيث نسبة تلف المكون (تكلفة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال).
منحنيات الهشاشة:
تم تصميم منحنيات الهشاشة لمكونات نظام الصرف الصحي بخلاف المجاري والرئيسية 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 للمجاري والرئيسية يتم توفير العلاقات التجريبية التي تعطي معدلات الإصلاح المتوقعة بسبب الحركة الأرضية (PGV) أو الفشل الأرضي (PGD).
وصف مكونات نظام الصرف الصحي:
يتكون نظام الصرف الصحي عادة من مجاري التجميع، والمجرور الرئيسي، ومحطات الرفع، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي.
مجاري التجميع: مجاري التجميع هي عموما قنوات مغلقة تحمل عادة مياه الصرف الصحي، ويتراوح حجم هذه الأنابيب من 4 إلى 42 إنش في القطر. تستخدم الأنابيب الخرسانية في الغالب للمصارف الرئيسية والمجاري البلاستيكية لغير الرئيسية.
المجرور الرئيسي: هي أنابيب الصرف الصحي ذات القطر الكبير، وهي تقع عادة في المناطق المنخفضة الارتفاع، تستخدم الأنابيب الخرسانية في الغالب.
محطات الرفع: محطات الرفع هي أجزاء مهمة من نظام الصرف الصحي، وتعمل محطات الرفع على رفع مياه الصرف الصحي فوق الارتفاعات الطبوغرافية، يتم تصنيف محطات الرفع إما صغيرة (سعة أقل من 10 مليون غالون يوميا)، أو متوسطة (سعة 10 – 50 مليون غالون يوميا)، أو كبيرة (سعة أكبر من 50 مليون غالون يوميا).
يتم تصنيف محطات الرفع أيضا على أنها تحتوي على مكونات فرعية مثبتة أو غير مثبتة.
محطات معالجة مياه الصرف الصحي: يتم اعتبار ثلاثة أحجام لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي: صغيرة (سعة أقل من 50 مليون غالون يوميا)، ومتوسطة (قدرة بين 50 و200 مليون غالون يوميا)، وكبيرة (سعة أكبر من 200 مليون غالون يوميا)، محطات معالجة مياه الصرف الصحي لديها نفس العمليات مثل محطات معالجة المياه، مع إضافة مكونات فرعية للمعالجة الثانوية.
يبين الجدول الشكل(6) معاملات منحنيات الاستعادة لمحطات الرفع والمعالجة.
الشكل(1)
الشكل(2)
الشكل(3)
الشكل(4)
الشكل(5)
الشكل(6)
تعريفات حالات الضرر:
أنظمة مياه الصرف الصحي عرضة للضرر الناتج عن الزلازل، تكون المرافق مثل محطات معالجة مياه الصرف الصحي ومحطات الرفع في الغالب عرضة لـ PGA، وأحيانا PGD إذا كانت موجودة في مناطق قابلة للتميع أو مناطق الانزلاقات الأرضية، ولذلك يتم تحديد حالات الضرر لهذه المكونات وربطها بـ PGA وPGD، ومن ناحية أخرى فإن شبكات الصرف الصحي معرضة للإصابة بـ PGV وPGD، ولذلك ترتبط نماذج الضرر لهذه المكونات مع هذين المعاملين.
تعريفات حالات الضرر للمكونات الأخرى غير المجاري والرئيسي:
تم تحديد خمس حالات ضرر لمكونات نظام مياه الصرف الصحي بخلاف المجاري والرئيسي (أي محطات الرفع ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي)، وهي لا شيء، أو طفيفة، أو معتدلة، أو واسعة النطاق، أو كاملة.
بالنسبة لجميع حالات الضرر يتم تعريف الضرر بمنشأة مياه الصرف الصحي على النحو التالي:
– بالنسبة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي يتم تعريف جميع حالات الضرر بشكل مشابه لتلك الخاصة بمحطات معالجة المياه.
– بالنسبة لمحطات الرفع يتم تعريف جميع حالات الضرر بشكل مماثل لتلك الخاصة بمحطات ضخ المياه.
تعريفات حالات الضرر للمجاري والرئيسي:
يتم النظر في حالتين من حالات الضرر وهي التسريبات والكسور، وبشكل عام عندما يتضرر المجرور بسبب فشل الأرض فمن المرجح أن يكون نوع الضرر عبارة عن كسر، بينما عندما يتضرر المجرور بسبب انتشار الموجات الزلزالية فمن المحتمل أن يكون نوع الضرر عبارة عن تسرب ناجم عن انسحاب المفصل أو سحقه. ويفترض 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:
تعتمد منحنيات استعادة مكونات نظام الصرف الصحي على بيانات الخبراء، وتستخدم الوظائف الموزعة بشكل طبيعي لتقريب منحنيات الاستعادة هذه كما حدث في أنظمة النقل وأنظمة المياه الصالحة للشرب. وترد معاملات منحنيات الاستعادة في الجدول الشكل(7) والجدول الشكل(8)، ويمثل الشكل(9) منحنيات الاستعادة لمحطات الرفع ويمثل الشكل(10) منحنيات الاستعادة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي، وبالنسبة لمنحنيات استعادة المجاري تتبع نفس النهج الخاص بخطوط أنابيب مياه الشرب.
منحنيات الهشاشة لمحطات الرفع والمعالجة:
تبين الجداول والأشكال(11) و(12) و(13) و(14) و(15) و(16) و(17) و(18) و(19) معاملات ومنحنيات الهشاشة لمحطات الرفع والمعالجة بأنواعها.
نماذج الضرر للمجاري والمجرور الرئيسي:
من المفترض أن تنطبق نفس نماذج الضرر المقترحة لخطوط الأنابيب المدفونة في أنظمة مياه الشرب على المجاري والرئيسي وتم إدراجها مرة أخرى في الجدول الشكل(20) حيث R.R هو معدل الإصلاح أو عدد الإصلاحات لكل كيلومتر، وPGV هو السرعة الأرضية الأعظمية بالسنتيمتر/ثانية، وPGD هو تشوه الأرض الدائم باللإنش.
الشكل(7)
الشكل(8)
الشكل(9)
الشكل(10)
الشكل(11)
الشكل(12)
الشكل(13)
الشكل(14)
الشكل(15)
الشكل(16)
الشكل(17)
الشكل(18)
الشكل(19)
الشكل(20)
أنظمة النفط:
يعرض هذا القسم منهجية تقدير خسائر الزلازل لأنظمة النفط، حيث تتكون هذه الأنظمة من مصافي ومحطات ضخ ومكونات إرسال وخزانات، وهذه المكونات عرضة للتلف أثناء الزلازل، مما قد يؤدي إلى اضطراب كبير لشبكة المرافق هذه.
يتضمن نطاق هذا الجزء تطوير طرق لتقدير خسائر الزلازل لنظام النفط (أي المصافي ، محطات الضخ ، والخزانات) ، التصنيف (أي مع مكونات مثبتة أو غير مثبتة) ، والمخاطر (أي السرعة الأرضية العظمى، التسارع الأرضي الأعظمي ، تشوه الأرض الدائم).
يتم تعريف حالات الأضرار التي تصف مستوى الأضرار التي لحقت بكل من مكونات نظام النفط (أي لا شيء ، أو طفيف، أو معتدل، أو واسع النطاق، أو كامل)، بالإضافة إلى معدلات الإصلاح لخطوط الأنابيب.
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل تصنيف لمكونات نظام النفط، وتصف هذه المنحنيات احتمال الوصول إلى أو تجاوز كل حالة ضرر بالنظر إلى مستوى الحركة الأرضية أو الفشل الأرضي.
بناء على منحنيات الهشاشة هذه يتم تقديم طريقة لتقييم وظائف كل مكون من مكونات نظام النفط.
المدخلات ومعلومات الإخراج:
إن المدخلات لتقدير الأضرار لمكونات نظام النفط مدرجة أدناه.
المصافي ومحطات الضخ والخزانات:
– التصنيف (صغيرة ، أو متوسطة، أو كبيرة، ومع مكونات مثبتة أو غير مثبتة)
– خط الطول وخط العرض
– التسارع (PGA) وتشوه الأرض (PGD)
خطوط الأنابيب:
– التصنيف
– الموقع الجغرافي (شرائح polyline)
– قيم PGV وPGD
تتضمن مخرجات الأضرار المباشرة لأنظمة النفط تقديرات احتمالية لوظائف المكون والضرر، المعبر عنه من حيث نسبة تلف المكون (تكلفة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال)، وستشمل نتائج تلف خطوط الأنابيب العدد المتوقع من التسريبات والكسور.
تطوير منحنيات الهشاشة:
منحنيات الهشاشة لمكونات نظام النفط بخلاف خطوط الأنابيب يتم تصميمها على أنها وظائف موزعة بشكل طبيعي تمثل احتمال الوصول إلى حالات الضرر المختلفة أو تجاوزها لمستوى معين من حركة الأرض (PGA) وفشل الأرض (PGD).
يتميز كل من منحنيات الهشاشة هذه بالقيمة المتوسطة للحركة الأرضية (أو الفشل) وعامل التشتت (الانحراف المعياري اللوغاريتمي الطبيعي).
بالنسبة لخطوط أنابيب النفط يتم توفير العلاقات التجريبية التي تعطي معدلات الإصلاح المتوقعة بسبب الحركة الأرضية (PGV) أو فشل الأرض (PGD)، ويبين الشكل(21) المتوسطات والانحرافات المعيارية لمنحنيات الاستعادة.
الشكل(21)
وصف مكونات نظام النفط:
كما هو مذكور من قبل يتكون نظام النفط عادة من مصافي ومحطات ضخ ومزارع الخزانات وخطوط الأنابيب، وفي هذا الجزء يتم تقديم وصف موجز لكل من هذه المكونات.
المصافي: تعد المصافي جزءا مهما من نظام النفط، حيث يتم معالجة النفط الخام قبل استخدامه، وتعتبر أحجام المصافي إما صغيرة أومتوسطةأو كبيرة، ومن المفترض أن تتكون المصافي الصغيرة (بقدرة أقل من 100000 برميل يوميا) من خزانات فولاذية، ومداخن والمعدات كهربائية وميكانيكية أخرى وأنابيب مرتفعة، والمداخن هي مداخن أسطوانية طويلة، ويتم محاكاة المصافي المتوسطة والكبيرة (بقدرة 100000 إلى 500000 برميل يوميا وأكثر من 500000 برميل يوميا) عن طريق إضافة مزيد من التكرار إلى المصافي الصغيرة (أي ضعف عدد الخزانات والمواد والأنابيب المرتفعة).
خطوط أنابيب النفط: يتم استخدام خطوط أنابيب النفط لنقل النفط الخام إلى مسافات طويلة ويمكن أن تتأثر شريحة كبيرة من الصناعة وملايين الأشخاص بشدة من تعطل إمدادات النفط الخام وقد يؤدي تمزق أنابيب النفط الخام إلى تلوث الأراضي والأنهار، عادة ما تكون خطوط الأنابيب مصنوعة من الفولاذ الطري مع مفاصل ملحومة لحام قوس مطمورة، على الرغم من أن أنابيب الفولاذ الملحومة بالغاز الأقدم قد تكون موجودة في بعض الأنظمة، تعتبر خطوط الأنابيب المدفونة عرضة لـ PGV و PGD.
محطات الضخ: تعمل محطات الضخ على الحفاظ على تدفق النفط في خطوط الأنابيب عبر البلاد، وعادة ما تستخدم محطات الضخ مضختين أو أكثر، يتم تصنيف مصانع الضخ على أنها إما ذات مواد مثبتة أو غير مثبتة.
مزارع الخزانات: هي مرافق تخزن منتجات الوقود، وتشمل الخزانات والأنابيب والمكونات الكهربائية، يتم تصنيف مزارع الخزانات على أنها إما ذات مكونات مثبتة أو غير مثبتة.
تعريف حالات الضرر:
تكون المرافق مثل المصافي ومحطات الضخ ومزارع الخزانات عرضة في الغالب لـ PGA وأحيانا PGD، إذا كانت موجودة في المناطق القابلة للتميع أو مناطق الانزلاق الأرضي، في المقابل تكون خطوط الأنابيب عرضة لـ PGV وPGD .
يتم تعريف إجمالي خمس حالات ضرر لمكونات نظام النفط بخلاف خطوط الأنابيب، أي المصافي، ومحطات الضخ ومزارع الخزانات وهي لا شيء، أو طفيفة ، أو معتدلة ، أو واسعة النطاق، أو كاملة.
أولا- الأضرار الطفيفة:
– بالنسبة للمصافي: يتم تعريف أضرار طفيفة عن طريق خلل في المصنع لفترة قصيرة (بضعة أيام) بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت أو أضرار طفيفة على الخزانات.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف أضرار طفيفة عن طريق أضرار طفيفة للمبنى.
– بالنسبة لمزارع الخزانات: يتم تعريف أضرار طفيفة عن طريق خلل (أقل من ثلاثة أيام) بسبب فقدان الطاقة الاحتياطية أو ضرر طفيف في الخزانات.
ثانيا- أضرار معتدلة:
– بالنسبة للمصافي: يتم تعريف الأضرار المعتدلة عن طريق عطل لمدة أسبوع أو نحو ذلك بسبب فقدان الطاقة الكهربائية والطاقة الاحتياطية إن وجدت أو أضرارا واسعة النطاق للعديد من المعدات أو أضرارا كبيرة للخزانات.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف الأضرار المعتدلة عن طريق أضرار كبيرة للمعدات الميكانيكية والكهربائية أو أضرار كبيرة للمبنى.
– بالنسبة لمزارع الخزانات: يتم تعريف الأضرار المعتدلة عن طريق خلل لمدة أسبوع أو نحو ذلك بسبب فقدان الطاقة الاحتياطية أو أضرار واسعة النطاق لمختلف المعدات أو أضرارا كبيرة للخزانات.
ثالثا- أضرار واسعة النطاق:
– بالنسبة للمصافي: يتم تعريف الأضرار واسعة النطاق من خلال التضرار على نطاق واسع للمكونات أو المداخن المنهارة.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف أضرار واسعة النطاق من خلال التضرر على نطاق واسع للمكونات والمضخات.
– بالنسبة لمزارع الخزانات: يتم تعريف الأضرار واسعة النطاق من خلال التلف على نطاق واسع أو أضرارا واسعة النطاق للأنابيب المرتفعة.
رابعا- أضرار كاملة:
– بالنسبة للمصافي: يتم تعريف الضرر الكامل من خلال الفشل الكامل لجميع الأنابيب المرتفعة أو انهيار الخزانات.
– بالنسبة لمحطات الضخ: يتم تعريف الأضرار الكاملة من خلال المبنى في حالة تلف كاملة.
– بالنسبة لمزارع الخزانات: يتم تعريف الأضرار الكاملة من خلال الفشل الكامل لجميع الأنابيب المرتفعة أو انهيار الخزانات.
بالنسبة لخطوط الأنابيب: يتم النظر في حالتي ضرر هي التسريبات والكسور، وبشكل عام عندما يتلف الأنبوب بسبب الفشل الأرضي فمن المحتمل أن يكون نوع الضرر كسر بينما عندما يتلف الأنبوب بسبب انتشار الموجة الزلزالية فمن المحتمل أن يكون نوع الضرر تسريب، من المفترض أن تكون الأضرار الناجمة عن الموجات الزلزالية من 80٪ من التسريبات وكسور 20٪ في حين أن الأضرار الناجمة عن فشل الأرض ستتألف من تسرب 20٪ وكسور 80٪.
منحنيات الاستعادة:
تشبه منحنيات الاستعادة لمحطات الضخ تلك لنظام مياه الشرب، تعتمد بيانات المصافي ومزارع الخزانات على النتائج التجريبية، وترد في الجدول الشكل(22) المتوسطات والانحرافات المعيارية لمعاملات الاستعادة. ويعرض الشكل(24) منحنيات الاستعادة للمصافي ، ويوفر الشكل(25) منحنيات منحنيات الاستعادة لمزارع الخزانات، يتم عرض وظائف الاستعادة التقديرية في الجدول الشكل(23) ، حيث يتم إعطاء نسبة الاستعادة في أوقات تقديرية، تتبع استعادة خطوط أنابيب النفط نفس النهج لخطوط أنابيب مياه الشرب.
الشكل(22)
الشكل(23)
الشكل(24)
الشكل(25)
تطوير منحنيات الهشاشة:
في هذا الجزء يتم تقديم منحنيات الهشاشة لمختلف المكونات لنظام النفط، حيث تستند منحنيات الهشاشة لهذه المكونات إلى مزيج احتمالي لمعاملات الضرر للمكونات الفرعية باستخدام تعبيرات منطقية.
يتم تطوير منحنيات الهشاشة للمصافي المرتبطة بالحركة الأرضية من حيث تصنيف المنشأة، وبيبن الجدول الشكل(26) والجدول الشكل(27) معاملات منحنيات الهشاشة للمصافي الصغيرة والكبيرة على التوالي. ويتم رسم منحنيات الهشاشة هذه أيضا في الأشكال(28) و(29) و(30) و(31).
يتم أيضا تطوير منحنيات الهشاشة لمحطات الضخ فيما يتعلق بالتصنيف والحركة الأرضية ويتم تقديمها في الجدول الشكل(32) والأشكال(33) و(34).
يتم تطوير وظائف الضرر لمزارع الخزانات التي تعاني من أضرار الحركة الأرضية فيما يتعلق بالتصنيف، ويتم إعطاء وظائف الضرر هذه من حيث القيم المتوسطة والتشتتات المقابلة لكل حالة ضرر في الجدول الشكل(35) ويتم رسم منحنيات الهشاشة في الأشكال(36) و(37).
من المفترض أن ينطبق نفس نماذج الأضرار المقترحة لخطوط أنابيب مياه الشرب على خطوط أنابيب النفط الخام والمكررة الجدول الشكل(38). لاحظ أن خطوط أنابيب الفولاذ الطري مع مفاصل ملحومة قوس مطمورة تصنف على أنها أنابيب الدكتايل، في حين يتم تصنيف خطوط أنابيب الفولاذ ذات اللحامات الأقدم إن وجدت على أنها أنابيب هشة.
الشكل(26)
الشكل(27)
الشكل(28)
الشكل(29)
الشكل(30)
الشكل(31)
الشكل(32)
الشكل(33)
الشكل(34)
الشكل(35)
الشكل(36)
الشكل(37)
الشكل(38)
نظام الغاز الطبيعي:
يتكون نظام الغاز الطبيعي من محطات الضغط وخطوط الأنابيب المدفونة، وكلا هذين المكونين عرضة للتلف أثناء الزلازل، بالإضافة إلى الخسائر الاقتصادية يمكن أن يؤدي فشل أنظمة الغاز الطبيعي أيضا إلى حدوث حرائق.
يتضمن نطاق هذا الجزء تطوير طرق لتقدير أضرار الزلزال التي لحقت بنظام الغاز الطبيعي مع الأخذ في الاعتبار معرفة المكونات (أي محطات الضغط والأنابيب)، والتصنيف (أي محطات الضغط ذات المكونات المثبتة أو غير المثبتة)، والمخاطر (السرعة الأرضية الأعظمية، التسارع الأرضي الأعظمي، الإزاحة الأرضية الدائمة).
يتم تحديد حالات الضرر التي تصف مستوى الضرر الذي لحق بكل مكون من مكونات نظام الغاز الطبيعي (لا شيء، أو طفيف، أو متوسط، أو واسع النطاق، أو كامل للمرافق، وعدد الإصلاحات لكل كيلومتر لخطوط الأنابيب).
تم تطوير منحنيات الهشاشة لكل تصنيف من مكونات نظام الغاز الطبيعي. تصف هذه المنحنيات احتمالية الوصول إلى كل حالة ضرر أو تجاوزها بالنظر إلى مستوى الحركة الأرضية أو الفشل الأرضي. واستنادا إلى منحنيات الهشاشة هذه يمكن تقييم وظائف كل مكون من مكونات نظام الغاز الطبيعي.
متطلبات المدخلات ومعلومات المخرجات:
أولا- محطات الضغط:
– التصنيف (مع مكونات مثبتة أو غير مثبتة)
– الموقع الجغرافي للمنشأة (خطوط الطول والعرض)
– قيم PGA وPGD
ثانيا- خطوط أنابيب الغاز الطبيعي:
– التصنيف
– الموقع الجغرافي (قطاعات متعددة الخطوط)
– قيم PGV وPGD
من المفترض أن تكون 10% من الأنابيب هشة بينما يفترض أن تكون الأنابيب المتبقية قابلة للسحب، وبالإضافة إلى ذلك هناك حاجة لمعرفة (PGV وPGD) لكل المسالك.
تتضمن نتائج تحليل نظام التوزيع العدد المتوقع للتسريبات والكسور، تتضمن مخرجات الضرر المباشر الأخرى لأنظمة الغاز الطبيعي تقديرات احتمالية لوظيفة المكون والضرر، معبرًا عنها من حيث نسبة تلف المكون (تكلفة الإصلاح إلى تكلفة الاستبدال).
منحنيات الهشاشة:
تم تصميم منحنيات الهشاشة لمكونات نظام الغاز الطبيعي بخلاف خطوط الأنابيب بحيث 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 أنابيب الغاز الطبيعي يتم توفير العلاقات التجريبية التي تعطي معدلات الإصلاح المتوقعة بسبب الحركة الأرضية (PGV) أو الفشل الأرضي (PGD).
وصف مكونات نظام الغاز الطبيعي:
يتكون نظام الغاز الطبيعي عادة من محطات الضغط وخطوط الأنابيب.
– محطات الضغط: تعمل محطات الضغط على الحفاظ على تدفق الغاز في خطوط الأنابيب، يتم تصنيف محطات الضاغط على أنها تحتوي على مكونات فرعية مثبتة أو غير مثبتة، تشبه محطات الضاغط محطات الضخ في أنظمة النفط.
– خطوط أنابيب الغاز الطبيعي: عادة ما تكون خطوط أنابيب الغاز الطبيعي مصنوعة من الفولاذ الطري مع وصلات ملحومة مغمورة، على الرغم من أن الخطوط القديمة قد تحتوي على وصلات ملحومة بالغاز، وتستخدم هذه لنقل الغاز الطبيعي لمسافات طويلة.
تعريفات حالات الضرر:
تكون المنشآت مثل محطات الضغط في الغالب عرضة لـ PGA وأحيانا PGD إذا كانت موجودة في مناطق قابلة للتميع أو مناطق الانزلاقات الأرضية، ولذلك يتم تعريف حالات الضرر لهذه المكونات وربطها إما بـ PGA أو PGD، ومن ناحية أخرى فإن خطوط الأنابيب معرضة لـ PGV وPGD.
تم تحديد إجمالي خمس حالات ضرر لمحطات الضغط وهي لا شيء، أو طفيفة، أو معتدلة، أو واسعة النطاق، أو كاملة.
يتم تعريف الضرر الطفيف بالضرر الطفيف الذي يلحق بالمبنى. يتم تعريف الضرر المتوسط بأنه ضرر كبير يلحق بالمعدات الميكانيكية والكهربائية أو ضرر كبير يلحق بالمبنى. يتم تعريف الضرر واسع النطاق من خلال تعرض المبنى لأضرار جسيمة أو تعرض المضخات لأضرار بالغة لا يمكن إصلاحها. يتم تعريف الضرر الكامل من خلال كون المبنى في حالة الضرر الكامل.
بالنسبة لخطوط الأنابيب يتم أخذ حالتين من حالات الضرر بعين الاعتبار: التسربات والكسور، بشكل عام عندما يتضرر الأنبوب بسبب فشل الأرض فمن المرجح أن يكون نوع الضرر عبارة عن كسر، بينما عندما يتضرر الأنبوب بسبب انتشار الموجات الزلزالية فمن المرجح أن يكون نوع الضرر هو التسرب، ويفترض في المنهجية أن الأضرار الناجمة عن الموجات الزلزالية ستتكون من 80% تسربات و20% كسور، في حين أن الأضرار الناجمة عن فشل الأرض ستتكون من 20% تسربات و80% كسور.
منحنيات الاستعادة:
منحنيات استعادة المكونات تتشابه منحنيات استعادة مكونات نظام الغاز الطبيعي مع تلك الخاصة بنظام النفط أو الخاصة بأنظمة مياه الشرب.
تطوير منحنيات الهشاشة:
يتم تطوير منحنيات الهشاشة لمكونات نظام الغاز الطبيعي فيما يتعلق بالتصنيف والحركة الأرضية، وتعتبر وظائف الضرر لمحطات الضغط مماثلة لتلك الخاصة بمحطات الضخ في أنظمة النفط، وتعتبر وظائف الأضرار لخطوط أنابيب الغاز الطبيعي مماثلة لتلك الخاصة بخطوط أنابيب النفط الشكل(39).
الشكل(39)