جدیدترین تدابیر فناورانه جهان در مواجهه با زلزله؛

زلزله می تواند فاجعه بار نباشد

زلزله می تواند فاجعه بار نباشد ساخت اپل آی دی: طبق برآوردهای سازمان زمین شناسی آمریكا، سالیانه بیش از یك میلیون زمین لرزه در سراسر جهان رخ می دهد كه در این گزارش به معرفی آخرین فناوری ها و تدابیر مقابله با آن می پردازیم.



به گزارش ساخت اپل آی دی به نقل از ایسنا، رویارویی با قهر طبیعت یكی از مظاهر ضعف انسان در برابر خیلی از پدیده های این جهان است. در طول تاریخ "زلزله" یكی از نگرانی های دائمی بشر بوده است و پیشرفت فناوری در موارد زیادی توانسته جلوی بروز فجایع ناشی از این بلای طبیعی را بگیرد.

طبق برآوردهای سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)سالانه یك میلیون زلزله در سراسر جهان رخ می دهد كه اغلب این زلزله ها بسیار كوچك بوده و باعث صدمه های جدی نمی شوند، اما برخی دیگر مانند زلزله سال 2011 در ساحل ژاپن و یا فاجعه ایتالیا، خسارات جانی و مالی بسیاری برجای می گذارند كه تا چندین سال عواقب آن بر مكان وقوع زلزله باقی می ماند.

هرچند هنوز بشر قدرت پیش بینی زمان زلزله را ندارد، اما شناسایی گسل ها و تمهیدات لازم در زمان ساخت وساز از عوامل مهم ایمنی در برابر زلزله محسوب می شوند.

گسل های زیادی در خیلی از شهرهای جهان وجود دارند كه احتمال وقوع زلزله های بزرگ و ویرانگری را دارند، اما همه افراد می خواهند بدانند واقعا چه زمانی زلزله رخ می دهد؟ آیا كسی جواب این سوال را می داند؟ متخصصان ژئوفیزیك، زلزله شناسان و مدیران موارد اورژانسی و مدیریت بحران در جواب این سوال فقط می گویند: نمی دانم!

مشكل عدم پیش بینی زلزله توسط زلزله شناسان، ناتوانی در شناسایی زمان و مكان زلزله است. آنان هیچگاه نمی توانند به عقب بازگردند و نشانه های پیش از وقوع را بررسی كنند. با بررسی زمین لرزه های بزرگ 100 سال قبل در ایالات متحده آمریكا متوجه خواهیم شد كه برخی زلزله ها در گسل هایی رخ داده كه حتی از وجود آنها اطلاعی در دست نبوده است.

بلایای طبیعی مانند زلزله در روان فردی و اجتماعی تاثیر بسزایی دارند. قرار گرفتن در معرض صدمه ها باعث اضطراب، افسردگی، خودكشی و حتی رفتارهای خشونت آمیز می گردد.

تمام كشورهایی كه زلزله های شدید را تجربه كرده اند، با برنامه ریزی و مطالعه علمی كوشیده اند از تلفات و خسارات حوادث آینده بكاهند.

اما آیا می توان در پیش بینی زلزله از حیوانات كمك گرفت؟ اگر مكان و زمان زلزله برپایه رفتار حیوانات قابل پیش بینی باشد می توان با نصب چند دوربین حركات و رفتار حیوانات را بررسی كرد تا از آن در پیش بینی رخدادهای بعدی استفاده نماییم، اما ما فقط می توانیم واكنش حیوانات پس از وقوع زلزله را با استفاده از گزارش های محلی بررسی نماییم.



تدابیر كشورهای پیشرفته و زلزله خیز در قبال زمین لرزه

كشورهای زلزله خیز نظیر ژاپن كه در عین حال پیشرفته هستند، چند مورد را برای مقابله با این رویداد طبیعی سرلوحه كارهای خود قرار داده اند كه عبارتند از:

1- لزوم افزایش سطح استانداردهای ایمنی در ساختمان ها و زیرساخت های شهری، حتی در مناطقی كه احتمال زمین لرزه در آن ها كمتر است.

2- تقویت و ایمن سازی شبكه های حیاتی شهری مانند خطوط ارتباطاتی، شبكه های برق، آب و گاز در شهرهای بزرگ.

3- لزوم افزایش سطح هماهنگی میان نیروهای كمكی و دستگاههای شهری.

4- توجه علمی و سازمان یافته به ناهنجاری های اجتماعی و مشكلات روانی.

5- برنامه های مطالعاتی و دانشگاهی در زمینه پیش بینی و كاهش خطرات زلزله

در چین هم یك تیم تحقیقات ملی و 26 تیم تحقیقاتی استانی در زمینه مواجهه علمی با زلزله فعالیت می نمایند كه مجموعا بیش از 3000 نفر در آنها در حال فعالیت هستند. هم اكنون یك لرزه نگار سراسری توسط محققان چینی در دست تولید و توسعه است كه نمونه های قبلی آن در خیلی از كشورها هم مورد استفاده قرار گرفته است.

چین توانسته است هم اكنون بیش از 40 درصد جمعیت این كشور را با اقدامات و آموزش های لازم در جهت مقابله با زلزله و كاهش تلفات آشنا كند و بیش از 200 هزار نفر نیروی داوطلب برای آموزش این موارد در اختیار دارد.

در این گزارش تلاش می نماییم فهرستی كامل از آخرین فناوری های مواجهه با زلزله را ذكر نماییم، اما پیش از آن به دو مورد از مهم ترین عوامل انسانی افزایش دهنده احتمال وقوع زلزله اشاره می كنیم:



شكافت با آب (Fracking)

"فركینگ"(شكافت با آب) صنعتی جدید و بسیار خطرناك است. خیلی از مردم بر این باورند كه این روش باعث زمین لرزه های القایی می گردد. اجماع علمی هم در این مورد آن است كه تزریق فاضلاب به لایه های زیرین زمین در زمان مساعد بودن زمین بدون شك سبب زمین لرزه خواهد شد.

در فرایند فركینگ آب و روان كننده ها به زمین وارد می شوند و باعث شكاف زمین شده تا نفت و گاز طبیعی بازیابی شود، اما فاضلاب هم در این فرآیند بازیابی شده و به سطح بازگردانده می شوند.

نتایج تحقیقات اخیر دانشگاه استنفورد نشان می‎دهد زمین لرزه های كوچك ناشی از حفاری های افقی هیدرولیكی به نام (fracking) كه در فناوری تولید نفت و گاز شیل استفاده می شوند، احیانا باعث لرزش های بزرگتر در آینده خواهند شد.

دانشمندان استنفورد در این تحقیق از روشی برای شناسایی زلزله های كوچك پیش از زلزله بزرگ استفاده كردند.

روش های مورد استفاده در حفاری قادر است بر فعالیت های لرزه ای در عملیات استخراج گاز و نفت كه در آن مایع با فشار بالا به زیرزمین برای باز كردن سنگ ها و آزاد شدن گاز طبیعی تزریق می گردد تاثیر داشته باشد.

طی فرآیند حفاری ترك خوردگی سنگ ها ممكن است سبب تولید زلزله های كوچك شود كه به صورت معمول شناسایی آنها به علت كوچكی دشوار است. بنابراین محققان استنفورد الگوریتم پیشرفته ای برای تحلیل فعالیت لرزه ای در آركانزاس طراحی كردند. در این الگوریتم از الگوی زلزله برای كسب سوابق دقیق لرزه ای استفاده شده است.

با این روش محققان دریافتند كه بیش از 14 هزار زلزله كوچك كه قبلا گزارش نشده در آركانزاس وجود داشته و بیشتر آنها نتیجه مستقیم 17 عملیات حفاری هیدرولیكی در 53 چاه تولید نفت شیل در منطقه بوده است.

در اكتبر 2010 زمین لرزه چهار ریشتری ساكنان نزدیك یك میدان نفتی در آركانزاس را لرزاند و در سال بعد سبب دو پس لرزه بزرگتر شد. این گروه همینطور اوكلاهما، تگزاس و دیگر ایالت های تولیدكننده گاز و نفت را هم بررسی كردند.

مناطق مختلف به شیوه های متفاوتی از این روش استفاده می نمایند. بعضی مانند پنسیلوانیا، فاضلاب را در استخرهای سرپوشیده جمع آوری می كنند تا سبب آلودگی منابع آب آشامیدنی نشود. جایی مانند اوكلاهاما، آب را به زمین تزریق می كنند. محققان با بررسی این روش در اوكلاهاما دریافتند این تزریق باعث فشار به هسته زمین و تغییر آن شده به صورتی كه در جایی مانند منطقه "Stillwater" به صورت روزانه زمین لرزه اتفاق می افتد. همانطور كه می بینید پیشرفت فناوری هرچند باعث ارتقای جامعه شده اما خطر وقوع زمین لرزه را هم افزایش داده است.



زباله های هسته ای

از دیگر موارد مهم، ایده ذخیره سازی زباله های هسته ای است كه تضمینی برای امنیت آن وجود ندارد.

مسئله فوكوشیما در مورد ذخیره سازی هسته ای زیرزمینی نیست، اما به زمین مربوط است. زلزله Tohoku در ساحل ژاپن زلزله عظیم 9 ریشتری بود كه محور زمین را تغییر داد و كل ژاپن را در حدود هشت سانتی متر حركت داد! همینطور سونامی هایی تولید كرد كه نیروگاه هسته ای فوكوشیما را در مرداب فرو برد.

همچنین محققان دانشگاه استنفورد در نتیجه تحقیقات شان دریافتند كه زمین لرزه های كوچك ناشی از حفاری های افقی هیدرولیكی به نام (fracking)كه در فناوری تولید نفت و گاز شیل استفاده می شوند احیانا باعث لرزش های بزرگتر در آینده خواهند شد.



آخرین فناوری های مقابله با زلزله

یكی از فناوری های جدید اپلیكیشن "MyQuake" است كه مقرر است "USGS" آن را از لحاظ مالی تامین كند. كنسرسیومی متشكل از دانشگاه ها و " USGS" بر روی بعضی از ابزارهای جذاب كار می كنند، به صورتی كه یك شبكه متراكم از لرزه نگارها با پشتیبانی یك پردازنده اصلی كامپیوتری تمام اطلاعات را در نانوثانیه پیش از وقوع زلزله در اختیار كاربر قرار می دهد.

این اپلیكیشن، نرم افزاری است كه حاوی اطلاعات مربوط به سراسر جهان است. جذابیت این اپلیكیشن استفاده از گوشی همراه بعنوان لرزه نگار است. دانشمندان دانشگاه "یوسی بركلی" در جستجوی روشی برای جمع آوری این اطلاعات در مكان هایی فاقد لرزه نگارها برای اخطار به كاربران هستند.

اما دانشمندان موسسه فناوری كالیفرنیا(Caltech) توانسته اند سیگنالی سریع تر از امواج لرزه ای را در ارسال اخطار زودهنگام برای زلزله شناسایی كنند.

روش محققان شامل پیگیری تغییرات كوچك در گرانش زمین است كه بلافاصله بعد از گسست اولیه رخ می دهد.



ربات چهار پای HyQ

مهندسان ایتالیایی موسسه فناوری "جنوا" هم ربات چهارپایی موسوم به "HyQ" را با الهام از ساختار بدن حیوانات طراحی نموده اند كه می تواند به افرادی كه در زیر آوار ناشی از زلزله گیر افتاده اند، كمك نماید.

این ربات كه "چهارپای هیدرولیك" نام گرفته، می تواند روی سطوح ناهموار راه برود، از موانع عبور كند و در صورت افتادن دوباره برخیزد. این خصوصیت ها سبب شده تا به ابزاری نویدبخش برای نجات گرفتارشدگان و زیرآوارماندگان تبدیل گردد.

این ربات به سنسورهای مختلفی همچون سنسور لیزری، دوربین و همینطور سنسور سنجش آلودگی و گاز مجهز شده است تا بتواند اطلاعات مختلفی را برای بهبود عملیات، به تیم نجات برساند.

دستگاه نشان دهنده موانع پشت دیوار

از طرف دیگر، دانشمندان آلمانی دانشگاه فنی مونیخ دستگاهی ساختند كه با استفاده از "وای فای)"wifi) می تواند تصویری از پشت موانع و دیوارها به كاربران عرضه نماید.

عملكرد این دستگاه بدین گونه است كه با استفاده از امواج "وای فای" بین دو آنتن كه یكی در اتاق و دیگری بیرون از اتاق قرار دارد، تصویری هولوگرافیك از داخل اتاق نمایش می دهد. البته این تصویر هنوز كاملا واضح نیست اما آنقدر مطلوب هست كه اطلاعاتی از پشت دیوار بدهد و فقط در مرحله نظریه نباشد.

از این دستگاه می توان در زمینه های مختلفی نظیر یافتن زیرآوار ماندگان بر اثر زلزله بهره برد. برای این منظور می توان آنتن ها را روی دو وسیله نقلیه تعبیه كرد تا اطراف خرابه ها حركت كنند تا بتوان تصویری از زیر آوار دریافت كرد.



اما محققان دانشگاه استنفورد در اقدام دیگری موفق شدند با استفاده از كابل های فیبر نوری مخصوص اینترنت، دستگاه كشف زلزله بسازند.

دستگاه های زلزله نگار موجود فعلی برد كوتاهی داشته و قیمت آنها هم بالاست، اما محققان دانشگاه استنفورد آمریكا موفق شدند با استفاده از كابل های فیبر نوری یك شبكه اعلام اخطار زلزله بسازند كه می تواند در سراسر شهر گسترده شود.



كنتورهای گاز ضدزلزله

از جمله كارهای جالب توجهی كه كشور بنگلادش در این راستا انجام داده هم تجهیز 200 هزار خانه در شهر "داكا" پایتخت این كشور به كنتورهای گاز ضدزلزله در فاز اول است. این پروژه با كمك مالی دولت بنگلادش و آژانس بین المللی همكاری بین المللی ژاپن(JICA) اجرا می گردد.

فنداسیون شناور

استفاده از فونداسیون شناور هم یكی از طریق های مقابله با زلزله است كه شامل ساخت یك ساختمان شناور در بالای پی و بر روی یاتاقان های سرب-لاستیك است كه حاوی هسته ی سربی پیچیده شده در لایه های متناوب لاستیك و فولاد است.



یكی دیگر از تكنیك های آزمایش شده و واقعی برای كمك به ساختمان ها در برابر زمین لرزه ها، از صنعت خودرو می آید. همه ما كمك فنرها را می شناسیم؛ دستگاهی كه جهش ناخواسته را در ماشین كنترل می كند. جذب كننده های شوك یا همان كمك فنرها حركت های ارتعاشی را با تبدیل انرژی جنبشی به انرژی گرمایشی كه می تواند با استفاده از مایع هیدرولیكی تخلیه شود، می كاهد. در فیزیك، این امر با عنوان تعدیل شناخته شده است.

اما تعدیل می تواند انواع مختلفی داشته باشد. یك راه حل دیگر، به خصوص برای آسمان خراش ها، شامل معلق گذاشتن یك توده عظیم در نزدیكی بالاترین نقطه ساختمان است. كابل های فولادی این توده را حمایت می كنند، در حالیكه تعدیل كننده های مایع چسبناك بین توده و ساختمان كه در كوشش برای محافظت است، قرار دارند.



هنگامی كه فعالیت لرزه ای، ساختمان را تحت تاثیر قرار می دهد، آونگ در جهت مخالف حركت می كند و انرژی را از بین می برد.

در جای دیگری، محققان دانشگاه استنفورد و دانشگاه ایلی نوی با كوشش برای ساخت یك ساختمان مقاوم در برابر زلزله، علاوه بر قاب های فولادی، كابل های عمودی را معرفی كردند كه تكان خوردن ساختمان را محدود می كند. ضمن این كه كابل ها توانایی خودسنجی دارند، بدین مفهوم كه می توانند كل ساختمان را درست زمانی كه تكان خوردن متوقف می شود، كشیده و آن را سر پا كنند.



اجزای نهایی، فیوزهای قابل تعویض استیل هستند كه بین دو صفحه در پایه های ستون قرار می گیرند. دندانه های فلزی فیوزها انرژی لرزه ای را هنگام لرزش ساختمان جذب می كنند. اگر آنها طی یك زلزله منفجر شوند، می توان آنها را نسبتا سریع و مقرون به صرفه جایگزین كرد تا ساختمان را به شكل اولیه بازگردانیم.



دیوار هسته ای

دیوار هسته ای یك مفهوم دیگر است كه در خیلی از ساختمان های بلند مدرن، مهندسان از این ساختار برای افزایش عملكرد لرزه ای با هزینه پایین استفاده می نمایند.

در این طرح، یك هسته بتنی تقویت شده را در قلب ساختمان قرار می دهند كه اطراف آن آسانسورها قرار می گیرند. دیوار هسته ای برای ساختمان های بسیار بلند می تواند كاملا قابل توجه باشد.

ناپدید كردن زمین لرزه!

اما روش جالب دیگری كه در سال 2013 مورد بررسی قرار گرفت، ناپدید كردن زمین لرزه است!



زمین لرزه هم به مانند بسیاری دیگر از مسائل طبیعی مانند آب و صوت، موج تولید می كند. موج هایی كه توسط زمین شناسان بعنوان امواج بدنه و سطحی طبقه بندی می شوند. موج بدنه به سرعت با استفاده از داخل زمین منتشر می گردد. دومی به آرامی با استفاده از پوسته بالایی حركت می كند و شامل یك زیرمجموعه از امواج می گردد كه بعنوان امواج "رایلی"(Rayleigh) شناخته می گردد و زمین را به صورت عمودی حركت می دهد. این حركت به سمت بالا و پایین، بیشترین تكان و صدمه را در یك زلزله سبب می گردد.

در حال حاضر تصور كنید اگر بتوانید انتقال بعضی از امواج لرزه ای را قطع كنید، آیا ممكن است انرژی را از بین ببرید یا آن را در اطراف مناطق شهری منتشر كنید؟ برخی از دانشمندان چنین فكر می كنند و راه حل خویش را "ناپدید كردن زلزله"(seismic invisibility cloak) نامیده اند، زیرا توانایی آن را دارد كه یك ساختمان را از قرار گرفتن در معرض امواج سطحی نجات دهد.

مهندسان معتقدند كه برای انجام این كار می توانند از 100 حلقه پلاستیكی متمركز زیر پایه یك ساختمان استفاده كنند. هنگام بروز امواج لرزه ای، آنها در یك ردیف وارد یك حلقه می شوند و درون سیستم قرار می گیرند. ازاین رو امواج نمی توانند انرژی خویش را به ساختار بالا انتقال دهند. آنها به سادگی در اطراف پایه ساختمان قرار می گیرند و از سوی دیگر آزاد می شوند و سفر طولانی خویش را از سر می گیرند.



انعطاف پذیری مواد یك چالش عمده برای مهندسان در كوشش برای تولید ساختمان های مقاوم در برابر زلزله هستند. مثلا فولاد و بتن تغییر شكل می دهند و انعطاف پذیر نیستند. این در شرایطی است كه هر دوی این مواد به صورت گسترده حدودا در تمام پروژه های ساخت و ساز تجاری استفاده می شوند. اما آلیاژ عصب شكل می تواند فشارهای سنگین را تحمل كند و به شكل اصلی خود بازگردد.

بسیاری از مهندسان این مواد هوشمند را بعنوان جایگزین برای فولاد و بتن می دانند. آلیاژ عصب شكل متشكل از تیتانیوم و نیكل است كه این تركیب نیتینول نامیده می گردد و 10 تا 30 درصد انعطاف پذیری بیشتری نسبت به فولاد عرضه می دهد.

در هنگام ساخت یك ساختمان جدید منطقی است كه مقاومت زمین لرزه را در نظر بگیرید، اما بازسازی ساختمان های قدیمی به منظور بهبود عملكرد در مقابل زلزله هم بسیار مهم است.

مهندسان دریافته اند كه اضافه كردن سیستم های جداسازی پایه به سازه های قدیمی امكان پذیر و اقتصادی می باشد. یكی دیگر از طریق حل های امیدوار كننده و بسیار ساده برای اجرا، یك فناوری شناخته شده بعنوان پوشش پلاستیكی تقویت شده فیبر یا FRP می باشد. تولیدكنندگان این تركیب را با مخلوط كردن فیبرهای كربن با پلیمرهای اتصال دهنده مانند اپوكسی، پلی استر، وینیل استر و نایلون تولید می كنند تا مواد كامپوزیتی سبك، اما به طرز باور نكردنی قوی تولید كنند. شگفت آور است كه حتی ستون های صدمه دیده توسط زلزله می توانند با فیبر كربن تعمیر شوند.



اما یكی از سوژه های جالب برای مقابله با زلزله الهام از حیواناتی چون عنكبوت ها است. همه ما می دانیم كه تار عنكبوت قوی تر از فولاد است، اما دانشمندانMIT معتقدند این پاسخ دینامیكی مواد طبیعی تحت فشار سنگین است كه آن را بسیار منحصر به فرد می سازد.

هنگامی كه محققان یك رشته تار عنكبوت را بر روی رشته هایی از تار عنكبوت كشیدند، رشته ها در ابتدا سفت و سپس انعطاف پذیر و سپس دوباره سفت شدند. این پاسخ پیچیده و غیر خطی است كه سبب می گردد تار عنكبوت تا این حد ارتجاعی باشد. تار عنكبوت منبع الهام بزرگی برای سازه های ضد زلزله در آینده است.

آخرین فناوری كه اخیرا توسط محققانی از كشور پرو كشف شده، تقویت دیوار با پلاستیك توری شكل است.

در هند هم مهندسان برای تقویت بتن، به صورت موفقیت آمیزی از بامبو استفاده می نمایند.



در اندونزی، بعضی از خانه ها هم اكنون بر روی تایرهایی كه با شن و ماسه یا سنگ پر شده اند، ساخته می گردد.

حتی مقوا می تواند یك مصالح ساختمانی محكم و با دوام باشد. "شگریو بان" معمار ژاپنی طراحی چندین سازه را انجام می دهد كه شامل لوله های مقوا با پلی اورتان می باشد.

از آنجا كه ساختار مقوا و چوب بسیار سبك و انعطاف پذیر است، در حوادث لرزه ای بسیار بهتر از بتن عمل می كند و اگر خراب شود، مردم زیر آوار سنگینی قرار نمی گیرند و تلفاتی نخواهد نداشت.



آشكارساز ضربان قلب ناسا

آخرین فناوری كه بعد از وقوع زلزله به كار گرفته شد، استفاده امدادرسانان از آشكارساز ضربان قلب ناسا در زلزله 19 سپتامبر مكزیك بود. امدادرسانان در زلزله مكزیك از آشكارساز ضربان قلب ناسا كه یك نوع رادار به اندازه چمدان است، برای نجات بازماندگان از زیر آوار كمك گرفتند.

این ابزار كه بعنوان یابنده اشخاص در فجایع اضطراری(Finder) نامگذاری شده با همكاری ناسا و وزارت امنیت داخلی آمریكا تولید شده است. این دستگاه یك سیگنال مایكروویو با قدرت كم- حدود یك هزارم یك خروجی تلفن همراه - را به زیرزمین ارسال می كند.

این دستگاه در سیگنال منعكس شده به دنبال تغییراتی می گردد كه در اثر تحركاتی به علت تنفس و ضربان قلب فردی بوجود آمده اند و ضربان قلب را از عمق 30 فوتی زیر آوار و یا 20 فوتی زیر بتن جامد تشخیص می دهد.



در آخر امیدواریم با عنایت به زلزله خیز بودن كشور عزیزمان، ما هم همچون دیگر كشورهای دنیا از این فناوری ها در كنار مدیریت بحران منظم و سنجیده بهره مند باشیم.




1397/01/10
16:36:00
5.0 / 5
67
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
نظر شما در مورد این مطلب
نام:
ایمیل:
نظر:
سوال:
= ۳ بعلاوه ۲
خرید اپل آیدی - ساخت اپل آیدی

idstore.ir - حقوق مادی و معنوی سایت ساخت اپل آی دی محفوظ است

ساخت اپل آی دی

سفارش ساخت اپل آی دی