지진 시나리오에 따른 도시 급수 시스템의 복원력

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20555(2022) 이 기사 인용

1466 액세스

1 인용

2 알트메트릭

측정항목 세부정보

급수 시스템에 대한 위협의 수와 강도가 증가했습니다. 지진과 같은 자연재해는 특히 노후화된 인프라를 갖춘 물 분배 네트워크(WDN)에 다양한 유형의 피해를 입혔습니다. 이 논문은 지진 위험 하에서 기존 물 분배 네트워크의 복원력을 조사합니다. 확률론적 흐름 기반 압력 구동 수요 유압 모델과 결합된 지진 발생 모델을 연구하고 기존 WDN에 적용합니다. 총 27개의 지진 시나리오와 2개의 수리 전략을 시뮬레이션했습니다. 분석에서는 압력, 누출 수요, 물 서비스 가능성 및 영향을 받는 인구와 같은 수리 탄력성 지표를 조사했습니다. 결과는 일부 지진 시나리오에서 절점 압력이 공칭 압력 아래로 떨어지고 0에 도달한다는 것을 보여줍니다. 누출 수요는 지진 발생 후 몇 시간 내에 10m3/s 이상에 도달할 수 있습니다. 예를 들어, 규모 650만 지진의 경우 물 서비스 가능성은 40%까지 떨어지고 영향을 받는 인구는 최대 90%에 이릅니다. 이 연구는 시뮬레이션된 WDN 내의 취약점을 강조하고 정량화합니다. 여기에 설명된 도구는 (1) 궁극적으로 유틸리티 용수 안전 계획을 더 잘 알리는 데 도움이 되고 (2) 이러한 위험이 발생하기 전에 완화/수리하기 위한 사전 전략을 준비하는 데 도움이 될 수 있는 접근 방식을 보여줍니다.

WDN(배수망)은 중요 인프라(CI)입니다1. WDN은 국민의 복지와 지속가능한 경제에 필수적인 시스템, 시설, 기술, 서비스 등으로 구성됩니다. WDN은 심각한 피해와 서비스 중단을 초래할 수 있는 광범위한 위협에 직면해 있습니다. 이러한 위협에는 노후화된 인프라, 자연재해, 인재 등이 포함됩니다. WDN은 레이아웃과 기능이 유사하지만 크기, 위치 및 취약성이 다릅니다. 이에 따라 수자원 유틸리티는 WDN 탄력성을 높이고 이러한 위협을 극복하기 위해 전략을 구현하고 맞춤형 물 안전 계획(WSP)을 개발하고 있습니다.

지진, 가뭄, 화재, 허리케인, 홍수, 폭우 등의 자연 재해로 인해 특히 노후화된 인프라를 갖춘 WDN에 스펙트럼 손상이 발생했습니다. 연구원들은 급수 시스템과 같은 중요한 인프라에 대한 자연 재해의 여파를 추정하는 방법을 제안했습니다. 이전 연구에서는 파이프 누출 및 파손을 포함한 손상이 보고되었습니다. 처리장, 펌프, 저수지, 탱크의 고장; 정전; 수질 손실, 공급품 및 시설에 대한 접근성 감소; 시스템 인력에 대한 기타 부정적인 영향2,3,4. 범미보건기구(PAHO)5는 자연 ​​재해가 급수 시스템에 미칠 수 있는 피해를 연구한 후 지진이 WDN에 가장 파괴적인 잠재력을 가지고 있다고 보고했습니다. 그 이유는 (1) 지진으로 인해 WDN 자산 및 시설에 화재, 정전, 구조적 파괴 등의 연쇄적 피해가 발생하고, (2) WDN 부품은 지진 감쇠가 더 강하고 피해가 쉽게 발생하지 않는 지하에 묻혀 있기 때문입니다. 감지 및 수리6,7.

예를 들어, 19068년 1분간 지속된 샌프란시스코 대지진은 수천 개의 파이프를 파괴하고 소화 흐름 부족을 초래하여 3일 동안 지속된 화재로 인해 800명이 사망하고 막대한 재산 피해를 입혔습니다. 1995년 고베 지진9으로 인해 4000개 이상의 파이프가 손상되었고 백만 명 이상의 사람들에게 물 서비스가 중단되었습니다. 샌 페르난도 지진과 노스리지 지진10으로 인해 수십 개의 수도 본관이 손상되었고 수도 서비스가 몇 주 동안 중단되었습니다. 내진 재료 및 기술의 발전에도 불구하고 최근 지진으로 인해 WDN에 심각한 피해가 발생했습니다. 2014년 사우스 나파(South Napa) 지진은 WDN의 취약성을 더욱 입증했습니다. 150개 이상의 수도본관 파손이 보고되어 소방관들은 지진 후 6건의 주요 화재를 진압하기에는 물의 양이 부족했습니다11. Carter12는 흔들림 자체보다 수도관 파손으로 인한 곰팡이 발생이 더 큰 피해를 가져올 수 있다는 점을 강조했습니다. 2016년 구마모토 지진은 지진 위협에 대한 WDN의 취약성을 최근에 일깨워준 또 다른 사례입니다. 지진으로 인해 며칠 동안 간헐적으로 물 공급이 중단되었습니다13.