آسيب‌پذيري لرزه‌اي منابع آب‌ زيرزميني بر اساس شكست خط ‌لوله انتقال سوخت با استفاده از روش DRASTIC و شبكه عصبي مصنوعي (مطالعه موردي: دشت تهران)

زمينه و هدف: آب‌هاي زيرزميني يكي از منابع اصلي توسعه پايدار در جوامع بشري بوده كه با توجه به تامين آب مورد نياز بخش‌هاي شرب، كشاورزي و صنعت، آلودگي آن‌ها اثرات مخربي به همراه خواهد داشت. علاوه‌براين، شبكه انتقال سوخت به‌دليل ذخيره‌سازي و انتقال فرآورده‌هاي نفتي از اهميت بالايي برخوردار ‌است. اهميت اين سيستم در هنگام وقوع حوادثي مانند زلزله از جنبه‌هاي مختلف افزايش مي‌يابد. آلودگي منابع آب زيرزميني براثر نشت از سيستم انتقال سوخت، يكي از اثرات ثانويه زلزله بوده و تاثير نامطلوبي بر محيط‌زيست و سلامت انسان بر جاي مي‌گذارد. اين تحقيق بر ارزيابي آسيب‌پذيري آب‌هاي زيرزميني در اثر خرابي شبكه انتقال سوخت شهري در برابر وقوع زلزله متمركز بوده كه در قالب مطالعات موردي بر شبكه انتقال سوخت شهر تهران و آبخوان دشت تهران-كرج انجام شده‌است. روش پژوهش: در اين تحقيق مدلي تلفيقي براي تحليل آسيب لرزه‌اي و ارزيابي ريسك در شرايط عدم قطعيت در شبكه انتقال سوخت شهر تهران تعريف و اجرا شده‌است. در اين مدل پيامدهاي آسيب شبكه انتقال سوخت تحت سه سناريو زلزله (با بزرگاي 5، 6، 7 ريشتر) بر آلودگي آب‌هاي زيرزميني شهر تهران مورد ارزيابي قرار گرفته‌است. علاوه براين استراتژي‌هاي راهبردي به منظور كاهش اثرات احتمالي آلودگي آب‌هاي زيرزميني ناشي از زلزله ارائه شده‌است. مدل پيشنهادي جهت ارزيابي آسيب در خط لوله شبكه انتقال سوخت با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي پرسپترون چند لايه (ANN) توسعه يافته‌است. همچنين براي ارزيابي آلودگي آب‌هاي زيرزميني بر اساس نشت سوخت از شبكه انتقال سوخت آسيب ديده، از مدل DRASTIC استفاده شده‌است. در اين مطالعات برنامه‌ريزي استراتژيك براساس استفاده از تكنيك‌هاي تصميم‌گيري استوار و درجه استواري به منظور كاهش اثرات احتمالي آلودگي آب‌هاي زيرزميني با بهره‌گيري از تئوري حداقل-حداكثر تاسف، انجام شده‌است. يافته‌ها: نتايج اين تحقيق نشان داد كه مدل شبكه عصبي مصنوعي توسعه‌داده شده توانايي بالايي در ارزيابي آسيب (شكست و نشتي) در خط لوله شبكه انتقال سوخت داشته، به گونه‌اي كه ريشه ميانگين مربع خطا (RMSE) و ضريب همبستگي R به ترتيب برابر با 0.029 و 0.98 بود. براساس نتايج، ميزان خسارت وارده به خط‌لوله در سناريوي اول (زمين‌لرزه با بزرگاي 5 ريشتر) برابر با 15 نشتي و 2 خرابي، در سناريوي دوم ( زمين‌لرزه با بزرگاي 6 ريشتر) برابر با 25 نشتي و 7 خرابي و در سناريوي سوم (زمين‌لرزه با بزرگاي 7 ريشتر) تعداد نشتي‌ها 27 و 9 شكست بوده‌است. با توجه به نتايج حاصل از آلودگي آبخوان تحت سه سناريوي زلزله، مشخص مي‌شود كه در سناريوي زمين لرزه با بزرگاي 5 ريشتر، 30 درصد آبخوان داراي پتانسيل آلودگي متوسط و 55 درصد پتانسيل آلودگي كم، در سناريوي زمين لرزه با بزرگاي 6 ريشتر، 45 درصد آبخوان داراي پتانسيل آلودگي متوسط و 18 درصد پتانسيل آلودگي كم و در سناريوي زمين‌لرزه با بزرگاي 7 ريشتر، 55 درصد آبخوان داراي پتانسيل آلودگي متوسط و 22 درصد پتانسيل آلودگي پاييني دارد. در راستاي برنامه‌ريزي استراتژيك كاهش آلودگي آبخوان، استراتژي‌هاي مختلف در مقابل سناريوهاي مختلف با معيار حداقل-حداكثر تاسف مورد ارزيابي قرار گرفت و در نهايت سه استراتژي براي كاهش آلودگي منابع آب‌زيرزميني ارائه شد. با توجه به نتايج، استفاده از استراتژي (عايق بندي محيط پيرامون خط لوله) منجر به كاهش 70 درصدي آلودگي آب‌هاي زيرزميني و استفاده از استراتژي (پياده‌سازي سيستم هوشمند لرزه‌اي براي قطع جريان سيال در وقوع زمين لرزه) كه به عنوان استراتژي استوار شناخته شد منجر به كاهش 75 درصدي آلودگي آبخوان شده‌است. نتايج: براساس نتايج حاصل از ارزيابي عملكرد مدل توسعه داده شده در اين پژوهش مشخص گرديد كه مدل ارائه شده داراي عملكرد قابل قبولي در پيش‌بيني آسيب‌پذيري لرزه‌اي خط‌لوله انتقال سوخت و ارزيابي آلودگي آبخوان بوده‌است. اين مدل قابليت پياده‌سازي در مناطق مختلف شهري و ارزيابي عملكرد سيستم انتقال سوخت تحت سناريوهاي مختلف زمين لرزه و نيز ارزيابي آلودگي آب‌هاي زيرزميني را داشته و به عنوان يك مدل مرجع مي‌تواند به صورت گسترده مورد استفاده فعالان و طراحان قرار گيرد. همچنين بر اساس نتايج حاصل از مديريت استراتژيك كنترل آلودگي آب‌زيرزميني، بهره‌گيري از استراتژي پياده‌سازي سيستم هوشمند لرزه‌اي براي قطع جريان سيال در وقوع زمين‌لرزه مي‌تواندبه عنوان يك راهكار فراگير در راستاي كاهش آسيب‌هاي زيست‌محيطي بر منابع آب زيرزميني به‌ويژه در مناطق لرزه‌خيز مورد استفاده قرار گيرد.