تقنيات العينات الفعالة وتقنيات تقليل البيانات لتقييم مخاطر خطوط الحياة الزلزالية الاحتمالية

ملخص يعد تقييم المخاطر الزلزالية الاحتمالية لخطوط الحياة الموزعة مكانيًا أقل وضوحًا مقارنة بالهياكل الفردية. بينما تم تطوير إجراءات مثل إطار العمل 'PEER' لتقييم المخاطر للهياكل الفردية، إلا أن هذه الإجراءات لا تنطبق بسهولة على أنظمة خطوط الحياة الموزعة، بسبب الصعوبات في وصف شدة الحركة الأرضية (مثل التسارع الطيفي) عبر منطقة معينة (على عكس شدة الحركة الأرضية في موقع واحد، التي يمكن قياسها بسهولة باستخدام تحليل المخاطر الزلزالية الاحتمالية)، ولأن العلاقة بين شدة الحركة الأرضية وأداء خطوط الحياة عادة لا تتوفر بصيغة مغلقة. نتيجة لذلك، يُعتبر محاكاة مونت كارلو (MCS) ونسخها المناسبة ملائمة تمامًا لوصف الحركات الأرضية وحساب الخسائر الناتجة على خطوط الحياة. تقترح هذه الورقة إطار عمل قائم على المحاكاة لتطوير كتالوج صغير ولكنه يمثل عشوائيًا خرائط شدة الحركة الأرضية الزلزالية التي يمكن استخدامها لتقييم مخاطر خطوط الحياة. في هذا الإطار، يتم استخدام العينة المهمة للتفضيل في أخذ عينات من خرائط شدة الحركة الأرضية 'الهامة'، ويتم استخدام التجميع K-Means لتحديد ودمج الخرائط الزائدة للحصول على كتالوج صغير. يتم أخذ آثار العينة والتجميع في الاعتبار من خلال وزن كل خريطة متبقية، بحيث يظل الكتالوج الناتج تمثيلًا احتماليًا صحيحًا. يتم توضيح جدوى إطار العمل المقترح من خلال استخدامه لتقييم المخاطر الزلزالية لنموذج مبسط لشبكة النقل في منطقة خليج سان فرانسيسكو. يتم إنشاء كتالوج يتضمن فقط 150 خريطة شدة لتمثيل المخاطر عند 1038 موقعًا من 10 قطاعات فوالق إقليمية تسبب زلازل بمقادير تتراوح بين خمسة وثمانية. تقديرات المخاطر التي تم الحصول عليها باستخدام هذه الخرائط تتوافق مع تلك التي تم الحصول عليها باستخدام MCS التقليدي الذي يستخدم عددًا أكبر بكثير من خرائط شدة الحركة الأرضية. لذلك، يمكن استخدام التقنية المقترحة بشكل كبير لتقليل النفقات الحاسوبية لتقييم المخاطر المعتمد على المحاكاة، دون المساس بدقة تقديرات المخاطر. سيساهم ذلك في تسهيل التحليل المكثف للحاسوب لمخاطر أنظمة مثل الشبكات النقل. وأخيرًا، تُظهر الدراسة أن الشكوك في شدة الحركة الأرضية والارتباطات المكانية بين شدة الحركة الأرضية في مواقع مختلفة يجب أن يتم نمذجتها من أجل الحصول على تقديرات غير منحازة لمخاطر خطوط الحياة. حقوق النشر © 2010 جون وايلي وأولاده، المحدودة.