Forskere udvikler rammer til modellering af infrastrukturens modstandsdygtighed efter jordskælv

Forskere ved Oregon State University har udviklet en beregningsmodel til at forudsige modstandsdygtigheden af ​​lokale og regionale infrastrukturnetværk og genoprettelsestiden for berørte samfund efter et massivt jordskælv og tsunami i Cascadia Subduction Zone.

Arbejdet er vigtigt, bemærker forskerne, fordi nogle undersøgelser forudsiger en sandsynlighed på 7 % til 11 % for et større jordskælv – et "brud med fuld margin" – der opstår i de næste 50 år langs offshore-forkastningen, som strækker sig fra British Columbia til det nordlige Californien.

Den nye forskning, ledet af College of Engineering ph.d.-studerende Dylan Sanderson, involverede transportnetværk, men modellen er designet som en ramme til brug i andre typer netværk også, såsom vand- og el-netværk. Undersøgelsen fokuserede på 18 samfund langs Oregon-kysten, fra Astoria-Warrenton til Brookings.

"Vores arbejde ser på forbindelsen mellem Oregon-samfundene efter 'den virkelig store', og hvor lang tid det kan tage transportnetværket at komme sig efter skaderne på grund af et jordskælv og tsunami i størrelsesordenen 9," sagde medforfatter Dan Cox, professor i civil- og anlægsingeniør i Oregon State. "Vi ser på tilslutning fra to perspektiver:et lokalt indeks relateret til at komme rundt i et samfund og et regionalt indeks relateret til at gå fra samfundet til andre steder. Vi viser, at uden regionale overvejelser kan genopretningstiden være alvorligt underforudset."

Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Infrastructure Systems .

"Vores arbejde er stadig i gang, så vi har ikke taget vores resultater til fællesskaberne endnu, men vi planlægger at mødes med dem som et næste skridt," sagde Cox.

Cascadia-subduktionszonen var stedet for et anslået jordskælv med en styrke på 9 i 1700 og opbygger stress, hvor Juan de Fuca-pladen glider ned under den nordamerikanske plade.

Jordskælvets størrelse måles på en logaritmisk skala fra 1 til 10 – hvert helt tal repræsenterer en 10-fold stigning i målt amplitude og en 31-fold stigning i frigivet energi.

Det største registrerede jordskælv var et 1960-templor i Chile, der målte 9,5. Jordskælvet i 2011, der førte til betydelige skader og radioaktivt udslip på Fukushima-atomkraftværket i Japan, blev målt til 9,0.

Sanderson, Cox, Andre Barbosa fra College of Engineering og John Bolte fra College of Agricultural Sciences analyserede de 18 Oregon-samfund individuelt og sammen som et regionalt netværk, der strækker sig omkring 60 miles mod øst, under hensyntagen til faktorer som jordskælvsrystelser, tsunami-oversvømmelse dybde og nærhed både til lufthavne og til motorvejs- og brovedligeholdelsesfaciliteter.

"Når vi etablerede de regionale og lokale tilslutningsindekser, undersøgte vi netværksstatus på flere skalaer," sagde Sanderson. "I nogle tilfælde sker regional genopretning hurtigere end lokal genopretning, såsom North Bend og Coos Bay, hvorimod den lokale genopretning i andre samfund, såsom Toledo, er hurtigere end den regionale."

For nogle samfund, såsom Rockaway Beach og Lincoln City, forventes de regionale og lokale genopretninger at ske i omtrent samme tempo, tilføjede han.

"Ved at sammenligne vores resultater med andet arbejde, hvor det regionale netværk ikke blev taget i betragtning, viste det sig, at tiden til at komme sig for et enkelt samfund var fire gange længere end tidligere anslået," sagde Sanderson.

Samfund med hurtig regional genopretning havde adgang til veje, der blev identificeret som højere prioritet for restaurering og også adgang til veje i områder med mindre fareintensitetsforanstaltninger, sagde forskerne. Fællesskaber, der hurtigt kom sig lokalt, gjorde det på grund af deres adgang til vedligeholdelsesfaciliteter.

"Vi viste, at tilføjelse af yderligere vedligeholdelsesfaciliteter hjalp nogle lokalsamfund, men andre så lidt eller ingen forbedring i lokal genopretningstid," sagde Sanderson. "Samfund, der er mere landlige, oplevede forbedringer i tide til at komme sig, da en ekstra vedligeholdelsesfacilitet blev tilføjet i regionen, men samfund tættere på storbyområder oplevede kun minimale forbedringer."

Undersøgelsen fremhæver nogle af forskellene i genopretningshastigheden for kystsamfund efter store katastrofer og viser, at der er behov for mere arbejde for at løse disse problemer, sagde forfatterne.

"På kort sigt kan rammen bruges til at støtte beslutningstagning af forskellige statslige eller føderale agenturer, både på lokal og regional skala, især når man studerer virkningen af ​​forskellige politikker for at øge samfundets modstandskraft," sagde Barbosa. + Udforsk yderligere

Små byer har brug for stort fokus på robusthed