گرفتن نبض زمین

یکشنبه هفته گذشته در جــــریان کنفرانس مطبوعاتی که در سالن جلسات پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله برگزار شد، از حسگرهای شتاب‌نگار IIEES-HAT رونمایی شد. این دستگاه از مهم‌ترین ابزارها برای بررسی لرزش‌های جزئی زمین است. معاون پژوهش و فناوری پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله با تأکید بر این که کمتر منطقه‌ای در کشور وجود دارد که در خطر وقوع زمین‌لرزه نباشد، دستیابی به فناوری ساخت دستگاه‌های لرزه‌نگاری و شتاب‌نگاری در کشور را از جمله چالش‌هایی دانست که پژوهشگران کشورمان برای مطالعات خود در زمینه مهندسی زلزله با آن روبه‌رو بوده‌اند.

دکتر محمد تاتار در ارتباط با کارکرد این دستگاه ها گفت: منظور از تجهیزات لرزه نگاری، ابزارهایی است که برای ثبت حرکات بسیار جزئی زمین و مکان یابی و تعیین بزرگی زلزله ها استفاده می شود. در کنار اینها، تجهیزات شتاب نگاری حساس به حرکات زمین وجود دارد که در بحث طراحی و پایش سازه های حساس مانند نیروگاه ها، سدها و پل ها بسیار مورد توجه بوده و کاربرد فراوانی دارد. وی با اشاره به گسترش کاربرد سامانه های هشدار سریع در کشورهای زلزله خیز جهان مانند آمریکا و ژاپن تصریح کرد: در ایران نیز نیازمند نصب و گسترش استفاده از چنین ابزارهای علمی دقیقی هستیم. با این حال در سال های اخیر تحریم ها موجب شد مشکلاتی در تأمین تجهیزات گرانقیمت شتاب نگاری داشته باشیم که خوشبختانه با تلاش پژوهشگران داخلی اکنون حسگر شتاب نگار ثبت جنبش زمین را ساخته ایم.

در ادامه این مراسم دکتر انوشیروان انصاری، رئیس مرکز ملی لرزه نگاری باندپهن ایران که سرپرستی تیم سازنده حسگر شتاب نگار IIEES-HAT را به عهده داشته، با اشاره به این که تمام پالایشگاه ها و ساختمان های بلندمرتبه در کشورهای لرزه خیز در روزگار کنونی مجهز به دستگاه های شتاب نگار شده اند، خواستار توجه هر چه بیشتر سازمان ها و نهادهای مرتبط در وزارتخانه ها و سازمان های دولتی و خصوصی به منظور بهره گیری از این ابزارها در پایش مداوم سازه های حساس شد. وی در توضیح پیرامون چگونگی عملکرد دستگاه شتاب نگار گفت: این سامانه ها عملکردی شبیه دستگاه های تشخیص بیماری دارد و مهندسان به وسیله آن می توانند برای مقابله با اثرات مخرب زلزله، طراحی دقیق تری در ساختمان ها انجام دهند. در حقیقت این دستگاه ها مشکلات موجود در سازه ها را به ما نشان می دهند تا مهندسان پیش از وقوع زلزله با بررسی وضع مقاومت ساختمان ها و چگونگی رفتار آنها در زمان وقوع زلزله، راهکارهای لازم برای علاج را پیدا و اجرایی کنند.

انصاری در پاسخ به این که چه الزامی برای ساخت این دستگاه در کشور وجود داشت، تصریح کرد: امروزه می بینیم کشورهایی مانند آمریکا، ژاپن و حتی ترکیه در ساخت دستگاه های لرزه نگاری خود رویکرد بومی سازی را در پیش گرفته اند و پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله نیز با همین رویکرد وارد عرصه شد. وی ادامه داد: پژوهشگران ما برای ساخت این دستگاه قریب به ده سال تحقیقات گسترده ای انجام دادند و ساخت شتاب نگار فعلی چهار سال زمان برده است. با اطمینان می گویم حجم آزمایش های انجام شده برای صحت سنجی عملکرد این دستگاه در کشور بی سابقه است، زیرا قرار است این شتاب نگار در سازه هایی نصب شود که سرمایه ملی کشور به حساب می آیند.

کاربردهای شتاب نگار IIEES-HAT

به گفته دکتر انصاری، بحث پایش سازه ها مهم ترین کاربردی است که برای شتاب نگار ایرانی IIEES-HAT پیش بینی شده است. وی با اشاره به این که در ژاپن 4000 دستگاه قطع خودکار گاز وجود دارد و ده میلیون مشترک گاز در ژاپن به چنین دستگاه هایی مجهز هستند، افزود: کاربرد دیگر این دستگاه به کارگیری آن در سامانه های قطع مانند سامانه قطع خودکار جریان گاز است که هماهنگی هایی با شرکت ملی گاز استان تهران انجام شده تا با نصب این دستگاه بزودی شاهد افزایش امنیت شهروندان تهرانی در صورت وقوع زلزله باشیم.

رئیس مرکز ملی لرزه نگاری باند پهن ایران درخصوص چگونگی عملکرد سامانه های هشداری سریع زلزله خاطرنشان کرد: در این سامانه ها چند ثانیه پیش از وقوع زلزله هشدار داده می شود. در بین کشورهای لرزه خیز جهان که از سامانه های هشدار سریع استفاده می کنند، شاید ایران آخرین کشوری باشد که پس از آمریکا، ژاپن، مکزیک، ایتالیا و ترکیه وارد این حوزه شده است. اگر چنین سامانه هایی داشته باشیم چند ثانیه پیش از وقوع زلزله، قطارهای مترو متوقف و اقدامات تأمینی در مورد گاز، برق، سدها، نیروگاه ها و پالایشگاه ها برقرار می شود. بدون داشتن دستگاه های شتاب نگار چنین کاری ممکن نیست. وی افزود: حتی کار بررسی مقاومت بناها در برابر زمین لرزه با دستگاه های لرزه نگاری و شتاب نگاری در مورد سازه های بارگاه امام رضا(ع) نیز انجام شده است. پس از آن بود که مهندسان طرح مقاوم سازی بارگاه را ارائه کردند. این در حالی است که پیش از انجام این کار، مهندسان مطمئن نبودند کاری که انجام می دهند تا چه اندازه مؤثر یا لازم است.

همکاری با سازمان های مختلف

به گفته دکتر انصاری، در هماهنگی های صورت گرفته میان پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و وزارتخانه های نفت، نیرو، راه و ترابری، سازمان انرژی اتمی و سازمان میراث فرهنگی، قرار است صد دستگاه حسگر شتاب نگار IIEES-HATبرای نصب در پالایشگاه ها، سدها، پل ها، نیروگاه های برق- آبی، تأسیسات هسته ای بوشهر و همین طور ابنیه تاریخی در اختیار این سازمان ها قرار بگیرد. وی در خصوص امکان نصب این شتاب نگار در تأسیسات خانگی خاطرنشان کرد: در صورت نصب این دستگاه امکان قطع خودکار آسانسور و جریان گاز برای ساختمان های بلندمرتبه تهران وجود خواهد داشت.

رئیس مرکز ملی لرزه نگاری باند پهن ایران درباره ویژگی های فنی شتاب نگار ایرانی گفت: این حسگر دامنه دینامیکی 85 دسی بل دارد ؛ به این معنی که می تواند کوچک ترین سطح لرزه ای در مقیاس 08/0 سانتی متر بر مجذور را اندازه گیری کند. حداکثر شتاب قابل اندازه گیری در این حسگر 7/1 برابر ثقل زمین است. بعلاوه برای این حسگر میکروکنترلری طراحی شده که امکان ایجاد خروجی دیجیتال برای رایانه و همین طور تجزیه و تحلیل داده ها در داخل حسگر را فراهم کرده است، طوری که به دستگاه پایانه کنترل از راه دور انتقال داده ها تا 60 دستگاه مختلف قابل اتصال است.

دکتر انصاری با اشاره به این که در تهران حدود شش حسگر نصب شده و تا هفته آینده یک شتاب نگار در ایستگاه تقلیل فشار گاز تهران نصب خواهد شد، افزود: با همکاری شرکت ملی گاز ایران اکنون استاندارد شتاب نگاری تهیه و در شورای استانداردهای شرکت ملی گاز ایران نیز تصویب شده است. سازمان مدیریت بحران شهر تهران از سال ها پیش بحث راه اندازی سامانه های هشدار سریع برای تهران را در دستور کار قرار داده است. با این حال این سامانه ها یک مرحله راه اندازی طولانی دارد که مدت تست آن چند سال طول می کشد.

با توجه به این که دستگاه لرزه نگار و شتاب نگار فقط چند ثانیه پیش از وقوع زلزله می تواند هشدار لازم را ارائه کند، وضعیت سرعت شتاب نگار IIEES-HAT در پردازش اطلاعات و صدور هشدار را از رئیس مرکز ملی لرزه نگاری باند پهن ایران جویا شدیم و وی در پاسخ گفت: پردازش داده ها برای ارسال اطلاعات و هشدار و ارسال پیامک در کسری از ثانیه انجام می شود و دستگاه شتاب نگار نیز نوعی حسگر است و می تواند هر گونه تغییر در حرکات زمین و همین طور دریافت امواج را ثبت و پردازش کند. محاسبات سریع در خود محل انجام و سیگنال ها ارسال می شود. البته بسیاری از دستگاه ها تأخیر زمانی دو تا سه ثانیه ای در ارسال اطلاعات دارند که همین موضوع کارایی آنها را تا حد زیادی پایین می آورد. خوشبختانه در دستگاه ساخته شده در ایران عملا داده های اطلاعاتی بدون تأخیر زمانی پردازش می شود و به این ترتیب می توانیم نخستین سامانه هشدار سریع را بزودی در کشور داشته باشیم.

راه زندگی با زلزله از مسیر پیش بینی نمی گذرد

دکتر محمد تاتار درباره این که چقدر امکان پیش بینی زلزله با شتاب نگار IIEES-HAT وجود دارد، گفت: دیگر در دنیا پذیرفته شده است که برای مقابله با اثرات مخرب زلزله نباید به دنبال پیش بینی بود و تلاش برای پیش بینی رویکرد صحیحی نیست. بلکه مقاوم سازی، کسب آمادگی و راهکارهای مدیریت بحران به عنوان سه رویکرد در کاهش خسارات زلزله مد نظر محققان و مسئولان در همه کشورها قرار گرفته است. با استفاده از دستگاه های فعلی امکان صدور هشدارهای زلزله از چند ثانیه تا چند ده ثانیه پیش از وقوع زمین لرزه وجود دارد. در حقیقت فرض کنید اگر سامانه های هشدار روی گسل های تهران قرار گیرد، پس از وقوع زلزله و پیش از رسیدن امواج زمین لرزه و بروز اثرات آن، سامانه های هشدار می تواند عمل کند. بنابراین دستگاه های لرزه نگار و شتاب نگار، زلزله را پیش بینی نمی کنند. بلکه از آنها به عنوان سامانه های هشدار سریع می توان استفاده کرد.

دستیابی به دانش فنی بومی برای تولید سنسور شتاب نگار

دکتر انصاری در خصوص اهمیت دانش فنی به دست آمده در ضمن ساخت شتاب نگار IIEES- HAT افزود: پیش از این، دستگاه های شتاب نگار بکلی وارداتی بودند و ما شناختی از عملکرد پیچیده آنها نداشتیم ؛ اما اکنون خودمان آنها را می سازیم و به دانش فنی آن مسلط هستیم. وقتی نتیجه کار آنها را در آزمایش های فنی با نمونه های خارجی مقایسه کردیم، دیدیم که داده های دستگاه ما دقت بسیار مطلوبی دارند؛ بعلاوه این حسگرها مقاومت بالایی در برابر عوامل محیطی مانند ضربه، آب و دما دارد. وی در خصوص قیمت شتاب نگار ایرانی در مقایسه با نمونه های خارجی با پرهیز از ذکر قیمت دقیق دستگاه گفت: قیمت دستگاهی که پژوهشگران ما ساخته اند یک پنجم نمونه خارجی است و در صورت تولید انبوه باز هم می تواند قیمتش پایین تر بیاید.