خسارات زلزله احتمالی تهران

خسارات زلزله احتمالی تهران

گزارش نهایی این مطالعات که با همکاری (مرکز مطالعات زلزله و زیست محیطی تهران بزرگ) و (جایکا) صورت پذیرفت، پس از ۱۸ ماه، در آذرماه سال۱۳۷۹ تحت عنوان (ریز پهنه‏بندی لرزه‏ای تهران بزرگ) انتشار یافت. این گزارش بازتاب چندانی در رسانه های ایران پیدا نکرد و ماهنامه روند اقتصادی بخش هایی از آن را چاپ کرد.

مطالعات جایکا که ۲۲ منطقه کلان شهر تهران را فرا می‏گرفت، بر دو هدف اصلی استوار بود: تهیه نقشه‏های برای تهیه طرح پیشگیری از بحران شهری و منطقه ای در گستره تهران بزرگ و ارائه توصیه هایی برای کاهش اثر بحران ناشی از زلزله.

در این مطالعات بر پایه اسناد و گزارشهایی که پیشتر توسط محققان ایرانی و خارجی تهیه شده بود، ویژگی‏های گسل‏های فعال اصلی در تهران و اطراف آن مورد بررسی قرار گرفت. از میان بسیاری از گسل‏های فعال در منطقه، احتمال فعال شدن سه گسل، بیش از همه تشخیص داده شد: گسل مشا، گسل شمال تهران و گسل جنوب ری.

گسل مشا که حدود ۲۰۰ کیلومتر طول دارد از گسل‏های اساسی البرز مرکزی است که در شمال تهران قرار گرفته و از حاشیه رشته کوه در غرب به سوی شرق البرز گسترش می‏یابد. گسل شمال تهران در دامنه رشته کوه البرز با طول حدود ۹۰ کیلومتر قرار دارد و از کن تا لشگرک ادامه می یابد. این گسل در لشگرک به گسل مشا فشم می‏پیوندد. گسل‏های جنوب و شمال ری نیز از شاخص‏ترین گسل‏های در دشت‏های جنوبی تهران هستند و حدود ۲۰ کیلومتر طول دارند.

چهار سناریوی زلزله

مطالعات جایکا بر پایه مطالعات و تحقیقات انجام شده بر روی گسل‏های عمده تهران واسناد تاریخی زلزله‏هایی که از سال ۷۴۳ میلادی در تهران واقع شده، چهار سناریوی زلزله برای تهران در نظر گرفته شد.

سه سناریو مربوط به فعال شدن سه گسل اصلی شهر تهران است و یک سناریو نیز برای فعال شدن گسل‏های پنهان در زیر لایه‏های رسوبی شهر تهران. به این ترتیب، چهار مدلی که برای سناریو زلزله ها در نظر گرفته شد عبارتند از: مدل گسل ری، مدل گسل شمال تهران، مدل گسل مشا، و مدل شناور. البته برای بدترین نوع زلزله و شدت این زلزله نیز براساس نظریات علمی محاسبه شده است.

براین اساس، در سناریوی زلزله مدل گسل ری، منطقه جنوبی شهر شدت زلزله ۹ و منطقه شمالی آن، شدت زلزله بین ۷ تا ۸ را احساس خواهد کرد. در مدل گسل شمال تهران، شدت زلزله در بخش شمالی شهر به ۹ و در بخش جنوبی آن به ۷ می رسد. بخش بزرگی از شهر شدت زلزله ۸ را تجربه خواهد کرد. در مدل گسل مشا، در قسمت بزرگی از شهر، زلزله‏ای با شدت ۷ احساس خواهد شد. در مدل شناور نیز بخش اعظم شهر شدت زلزله ۸ و چندین قسمت نیز شدت زلزله ۹ را تجربه خواهند کرد.

خسارت به ساختمان‏ها

در مطالعات جایکا ساختمان‏های مسکونی از ساختمان‏های تجاری و کارخانجات و بناهای عمومی مهم از قبیل مدارس، بیمارستان‏ها و ایستگاه‏های آتش نشانی، تفکیک شده اند و خسارات ناشی از چهار سناریوی زلزله برای این ساختمان‏ها به طور جداگانه محاسبه شده است. منظور از ساختمان (خسارت دیده) ساختمانی است که تنها به علت ارتعاش لرزه‏ای (و نه سوانح ثانویه‏ای همچون آتش سوزی، انفجار و ...) دچار خسارات سنگین شود و فرو بریزد و بدون تعمیرات اساسی قابل سکونت نباشد.

گروه مطالعاتی برای برآورد خسارات ساختمان‏های مسکونی، یک بانک اطلاعاتی براساس نتایج آمارگیری سال ۱۳۷۵ تهیه کرد و اطلاعات آن با آمار تعداد طبقات ساختمان‏ها که توسط اداره پست ارائه گردید، مطابقت داده شد.

ویژگی‏های ساختمان‏های مسکونی تهران، که شمار آن ۹۰۰ هزار واحد برآورد شد، از این قرار است: ۴۵ درصد ساختمان‏ها سازه آجری و فلزی دارند، ۴۰ درصد دارای سازه فلزی هستند، ۱۰ درصد از بتن مسلح و درصد اندکی نیز از ساختار خشتی برخوردارند.۶0 درصد ساختمان‏های مسکونی که سازه فلزی دارند، در ده سال گذشته ساخته شده‏اند.

در سازه‏های فلزی پایه‏ها و تیرها با استفاده از جوشکاری کارگاهی به یکدیگر اتصال داده شده‏اند که این منجر به کم شدن اعتبار (یا قابلیت اعتماد به) این اتصالات می‏شود. بنابراین انتظار نمی‏رود که سازه‏های فلزی به طور کامل در برابر زلزله مقاومت موثری نشان دهند.

بسیاری از پایه‏های فلزی اندازه مناسب (یا لازم) ندارند و اکثر پایه‏های بتن مسلح، فاقد میلگرد کافی هستند.

ساختمان‏های دارای سازه بتن مسلح دو دسته هستند. یک دسته، ساختمان‏هایی که هم در پایه‏ها و هم در دیوارها از بتن مسلح برخوردارند و دسته دیگر، ساختمان‏هایی که پایه‏های آنها از بتن مسلح اما دیوارها آجری هستند.

شمار اندکی از ساختمان‏ها دیوار برشی مناسب دارند. این امر، هم در مورد سازه‏های فلزی و هم در مورد سازه‏های آجری صادق است. دیوارهای موجود در سازه‏های فولادی و آجری، با آجر نازک ساخته می‏شوند و واضح است که این نوع دیوار عملکرد دیوار برشی را ندارد.

مقاومت ساختمان ها

به این ترتیب، ساختمان های تهران به طور کلی از نقطه نظر مقاومت در برابر زلزله، به ۹ گروه تقسیم می شوند:

ساختمان‏های آجری و فلزی یا سنگی و فلزی، ساختمان‏های دارای سازه فلزی نوع ۱ (ساخته شده بعد از سال ۱۳۷۱، با یک تا سه طبقه)، ساختمان‏های دارای سازه فلزی نوع ۲ (ساخته شده قبل از سال ۱۳۷۰ یا دارای بیش از ۴ طبقه)، ساختمان‏های بتنی نوع صفر(سازه‏های بتن مسلح با بیش از ۶ طبقه)، ساختمان‏های بتنی نوع ۱ (ساخته شده بعد از سال ۱۳۷۰ و دارای ۱ یا ۲ طبقه، ساختمان‏های بتنی نوع ۲ (ساخته شده قبل از سال ۱۳۷۰ یا دارای بیش از ۳ طبقه)، ساختمان‏های دارای سازه تمام چوبی، ساختمان‏های با بلوک سیمانی (با هر نوع سقف) با آجر و چوب یا با سنگ و چوب، یا تمام آجری یا سنگ و آجری، ساختمان‏های خشتی و چوبی، و خشت و گلی.

ساختمان های دارای سازه فولادی و یا بتن مسلح نوع صفر که مقاومت بالایی در برابر زلزله دارند، عمدتا در قسمت شمالی شهر پراکنده اند، اما ساختمان های فولادی. آجری که مقاومت کمی در برابر زلزله دارند، بیشتر در بخش جنوبی شهر هستند.

مدل گسل ری: در صورتی که زلزله تهران به خاطر فعال شدن گسل ری باشد، ۴۸۰ هزار ساختمان در تهران فرو خواهد ریخت، یعنی ۵۵ درصد ساختمان‏های شهر. بیشترین تعداد ساختمان‏های آسیب دیده در منطقه ۱۵ خواهد بود. نسبت ساختمان خسارت دیده به ساختمان‏های سالم در مناطق ۱۱، ۱۲ و ۱۶ تا ۲۰ مقدار بسیار بالایی در حدود ۸۰ درصد است. دلیل این نسبت بالای خسارت، وجود ساختمان‏های آسیب پذیر فراوان و جنبش لرزه‏ای نیرومند (با شدت ۹) در این مناطق است. نسبت خسارت در مناطق ۱ تا ۵ که در بخش شمالی شهر تهران قرار دارند به طور نسبی کم و تقریبا ۳۰ درصد است.

مدل گسل شمال تهران: در زلزله ای که براثر فعالیت گسل شمال تهران رخ دهد، ۳۱۰ هزار ساختمان آسیب می‏بیند، یعنی ۳۶ درصد کل ساختمان‏های شهر. نسبت ساختمان‏های خسارت دیده به ساختمان‏های سالم در مناطق ۱ تا ۵ که در بخش شمالی شهر تهران قرار دارند درحدود ۵۰ درصد است. نسبت خسارت در بخش جنوبی شهر کمتر از ۳۰ درصد است. تفاوت خسارت بین قسمت شمالی و جنوبی شهر به اندازه مدل گسل ری نیست. درست است که در مدل گسل شمال تهران، شدت زلزله در بخش شمالی شهر زیاد است اما ساختمان‏های این منطقه به اندازه مناطق جنوبی آسیب پذیر نیست. در مدل گسل ری، شدت زلزله در بخش جنوبی شهر زیاد است و ساختمان‏های آسیب پذیر نیز فراوان است. علت تفاوت نسبت خسارت بخش‏های جنوبی و شمالی شهر در این دو مدل به همین خاطر است.

مدل گسل مشا: در این مدل، به جز منطقه ۱۲ که ۳۰ درصد ساختمان‏های آن فرو خواهند ریخت، در دیگر مناطق نسبت ساختمان‏های تخریب شده به ساختمان‏های سالم تقریبا ۱۰ درصد است. در منطقه ۱۲، تعداد ساختمان‏های خشتی و چوبی و آجری بیش از دیگر مناطق است و همین امر دلیل نسبت بالای خسارت است.

مدل شناور: به منظور انجام محاسبات مدل شناور، یک جنبش ورودی یکنواخت در سنگ بستر سراسر گستره مورد مطالعه فرض شد. بنابراین، محاسبات انجام شده، مربوط به زلزله ویژه‏ای نیست و نتایج آن، حاکی از آسیب پذیری نسبی در کل گستره مورد مطالعه (برای این مدل) است. در این مدل، نسبت خسارت‏های ساختمانی در مناطق ۳ و ۱۲ تقریبا زیاد است و علت عمده آن نیز وجود لایه خاک نسبتا سست در این مناطق است که سبب تقویت امواج زلزله می‏شود.

تلفات انسانی

در مطالعات جایکا، منظور از تلفات انسانی سناریو زلزله‏های تهران، کشته شدگانی است که فقط در اثر فرو ریختن ساختمان جان خود را از دست داده‏اند و نه در اثر دیگر عواملی همچون آتش‏سوزی، لغزش زمین، سنگریزش، و... و همچنین نه بر اثر عوامل ثانوی همچون بیماری‏های رایج در اردوگاه‏ها و پناهگاه‏ها و ...

در این مطالعات، تلفات انسانی برای هر نوع سازه ساختمانی در هر حوزه آماری برآورد شد و نتایج به دست آمده با داده‏های هر منطقه شهری تلفیق گردید. تعداد تلفات به تفکیک روز و شب و همچنین به تفکیک میزان فعالیت های اضطراری امداد رسانی محاسبه گردید. روشن است که وقوع زلزله در شب و بدون هیچ گونه امدادرسانی، شدیدترین تلفات را به بار می آورد.

گسل ری: در این سناریو شاهد گسترده‏ترین تلفات خواهیم بود: ۳۸۰ هزار نفر از ساکنان تهران، یعنی حدود ۶ درصد کل جمعیت شهر تهران جان خود را از دست خواهند داد. در منطقه ۱۵ به علت تعداد زیاد جمعیت ساکن در این منطقه، تلفات بسیار وسیع خواهد بود. نسبت تلفات به کل جمعیت در مناطق ۱۱ و ۱۲ به ۱۵ تا ۲۰ درصد خواهد رسید. زیرا در این مناطق شمار ساختمان های آسیب پذیر بسیاری زیاد است و شدت زلزله نیز به ۹ می‏رسد. نسبت تلفات در بخش شمالی شهر یعنی مناطق ۱ تا ۵ فقط در حدود ۲ درصد خواهد بود.

در مورد مدل گسل ری، برآورد می‏شود که تعداد تلفات انسانی در جنوب شهر به حداکثر برسد. در برخی حوزه‏های آماری تعداد کشته شدگان از هزار تن تجاوز خواهد کرد. در مدل گسل شمال تهران، هر چند تلفات انسانی در بخش شمالی بیشتر از دیگر نقاط است، اما در برخی حوزه‏های آماری، تعداد کشته شدگان به ۱۰۰ نفر یا بیشتر می‏رسد. این بخش از شهر شامل مناطق ۱۱ تا ۱۲ است که در آنها ساختمان های آسیب پذیری چون ساختمان‏های خشتی اکثریت دارند و فعالیت‏های اضطراری امدادرسانی در آنها بدون اثر است.

در مورد گسل ری، نسبت تلفات در چندین حوزه آماری در مناطق ۱۱ و ۱۲ فوق العاده بالا (۴۰ درصد یا بیشتر) خواهد بود. فعالیت‏های اضطراری امدادرسانی در این مناطق موثر نیستند. در مدل گسل شمال تهران، اگر فعالیت‏های امدادرسانی به مقدار کافی انجام شود، نسبت تلفات در تمامی حوزه‏های آماری به سطح ۲۰ درصد یا کمتر کاهش خواهد یافت.

گسل شمال تهران: در سناریوی زلزله‏ای ناشی از فعال شدن گسل شمال تهران، در بدترین حالت حدود ۱۳۰ هزار نفر، یعنی ۲ درصد جمعیت تهران از بین می‏روند. البته نسبت تلفات در بخش شمالی شهر، در مناطق ۱ تا ۵، زیادتر از همه (حدود ۳ درصد) و در جنوب شهر، کمتر از همه (حدود ۱ درصد) خواهد بود.

گسل مشا: در سناریوی گسل مشا، نسبت تلفات به کل جمعیت شهر از ۳ درصد تجاوز نخواهد کرد. تلفات در منطقه ۱۲ وسیع و در حدود ۷/۱ درصد تخمین زده می شود. این وضعیت به خاطر آن است که اولا ساختمان های بسیاری در این منطقه خشتی، چوبی و آجری هستند و بسیار آسیب پذیرند، و ثانیا امکان امدادرسانی در این مناطق بسیار اندک است.

گسل شناور: مدل گسل شناور خصوصیاتی مشابه خصوصیات گسل مشا دارد.

پل ها

به منظور تحلیل پایداری پل‏ها، شد، ۱۶۸ پل به لحاظ پایداری در برابر زلزله مورد تحلیل قرار گرفت. تعداد پل‏های آسیب دیده و نسبت آسیب آنها در مقایسه با خسارت ساختمان‏های مسکونی، ناچیز است.

در مطالعات جایکا تقریبا فقط پل‏های موقت، پل‏های فرو ریخته برآورد شده اند. پایه‏های این پل‏ها فولادی است.

البته همه پل‏های موقتی که پایه‏های فولادی دارند، فروریختنی محسوب نمی‏شوند. پل‏هایی که ناپایدار ارزیابی شده‏اند نیاز به مراقبت دارند. پل‏هایی که باید آنها را فروریخته فرض کرد، عبارتند از: پل حافظ- طالقانی، پل جمهوری- حافظ، پل کریمخان– قرنی، پل انقلاب- حافظ، پل سعدی- اکباتان (این پنج پل با پایه های فولادی و برای مقاصد موقت ساخته شده اند) و پل آزادگان- تندگویان (که اخیرا با پایه هایی از جنس بتن مسلح یا بتن پیش ساخته، احداث شده است).

گسل ری: در این سناریو هیچ پلی پایدار نیست و پل‏های حافظ - طالقانی، جمهوری- حافظ، کریمخان- قرنی، انقلاب- حافظ، سعدی - اکباتان، آزادگان - تندگویان فرو می ریزند.

گسل شمال تهران: در سناریوی زلزله گسل شمال تهران، به غیر از پل های ۱۷ شهریور، فدائیان اسلام، آزدگان- تندگویان، و نواب- هلال احمر، بقیه پل ها ناپایدار هستند.

گسل مشا: در این مدل ها همه پل ها پایدار ارزیابی شده اند.

مدل شناور: در این مدل به غیر از پل آزادگان- تندگویان، بقیه پل ها ناپایدار هستند.

بناهای عمومی

ادارات دولتی، مراکز نیروی انتظامی، مراکز راهنمایی و رانندگی، مراکز آتش نشانی، بیمارستان ها، مدارس ابتدایی، مدارس راهنمایی، دبیرستان ها و دانشگاه ها، به عنوان بناها یا تاسیسات عمومی در نظر گرفته شده اند.

نسبت خسارت در مناطق جنوبی ۱۶ و ۱۹ نسبتا بالا است. این پراکندگی خسارت، مشابه پراکندگی متناظر در ساختمان های مسکونی است. مطالعات جایکا نشان می دهد بناهای عمومی به همان شدت ساختمان های مسکونی دچار خسارت خواهند شد. به عبارت دیگر، به هنگام زلزله در تهران به دشواری می توان از بناهای عمومی برای مدیریت بحران سود جست.

شریانهای حیاتی

در مطالعات جایکا چهار نوع شریان حیاتی مورد بررسی قرار گرفت: خطوط لوله آبرسانی، خطوط لوله گازرسانی، کابل های تامین نیروی برق و کابل های مخابراتی.

به طور کلی بازتاب شدت زلزله در مناطق جنوب شهر شدید است. با توجه به محدودیت های روش برآورد خسارت، اعداد و ارقام ارائه شده برای خسارت محافظه کارانه است. واضح است که با این شرایطی که سیستم عملکرد دستی قطع اضطراری گاز اکنون دارد، اگر شیرهای گاز به سرعت عمل نکنند، نشت گاز در همه جا رخ خواهد داد که موجب انفجارها و آتش سوزی ها خواهد شد.

تقریبا تمام خطوط آبرسانی از سرویس خارج خواهند شد و برق و مخابرات در بخش جنوبی شهر در دسترس نخواهد بود. اگر مولدهای اضطراری برق به تعداد کافی موجود نباشد، قطع جریان برق می تواند به شدت بر عملکرد سایر شریانهای حیاتی تاثیر سوء بر جای بگذارد.

تاسیسات خطرزا

احتمال وقوع آتش سوزی ناشی از تاسیساتی که در آنها مواد مایع یا گازی قابل اشتعال نگهداری می شود برآورد، گردید. این تاسیسات در چند گروه طبقه بندی شدند که عبارتند از: ایستگاه نگهداری بنزین، پمپ بنزین‏ها، کارگاه های گاز پرکنی، توزیع کنندگان نفت سفید، توزیع کنندگان نفت کوره.