برآورد آسیب‌پذیری مکانی و جمعیتی ناشی از تخریب زیرساخت‎های انتقال نیرو در اثر حملات خصمانه با GIS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری مهندسی GIS؛ دانشکده ژئودزی-ژئوماتیک؛ دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی

2 گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک

چکیده

با توجه به اهمیت استراتژیک شبکه­ی انتقال نیرو، شناخت میزان اثرات ناشی از بین رفتن بخش‌های مختلف در اثر حملات خصمانه، ضرورت داشته و امکان پیش‌آگاهی و برنامه‌ریزی را فراهم می­کند. هدف اصلی این تحقیق برآورد میزان آسیب‌پذیری مکانی- جمعیتی استان آذربایجان شرقی ناشی از تخریب زیرساخت­های انتقال نیرو در اثر حملات خصمانه می­باشد. به این منظور، روشی جدید بر مبنای استفاده از سیستم اطلاعات مکانی (GIS)، تئوری گراف و مفاهیم پدافند غیرعامل ارائه می­شود. روش پیشنهادی برای شناسایی المان‌های مؤثر شبکه­ی انتقال نیرو، در چهار سناریوی فرضی (تخریب پست­های شهرستان اهر، میانه، جلفا و تیکمه‌داش) از نظر بعد مکانی و جمعیتی اعمال شد. نتایج تحقیق نشان می­دهد که با تخریب پست شهرستان اهر پهنه‌ای به وسعت 9190 کیلومترمربع دچار خاموشی شده و 287000 نفر تحت تأثیر قرار خواهند گرفت. در مقایسه با تخریب پست برق شهرستان اهر، تخریب پست‌های شهرستان‌های میانه، جلفا و تیکمه‌داش به‌ترتیب 37، 81 و 15 درصد از نظر مساحت خاموشی و 35، 81 و 44 درصد از نظر جمعیت، محدوده­ی کوچک‌تری را تحت تأثیر قرار می­دهد. روش ارائه‌شده امکان آزمون و برآورد میزان تخریب سناریوهای متعدد را فراهم کرده و می‌توان از الگوی ایجادشده در زیرساخت‌های دیگری مانند خطوط نفت و گاز نیز استفاده کرد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

  1. Abedi, A., Gaudard, L., & Romerio, F. (2019). Review of major approaches to analyze vulnerability in power system. Reliability Engineering & System Safety, 183, 153-172. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ress.2018.11.019
  2. Adelpour, M., & Ghasemi, H. (2012). Essentials of Passive Defense in Electric Power Systems. Paper presented at the 20th Iranian Conference of Electrical Engneering
  3. Amanpour, S., Mohamadi Deh Cheshme, M., & Alizadeh, M. (2016). Evaluating Vulnerability of Kuhdasht Urban Infrastructure's through Passive Defense Approach. Town and Country Planning, 8(1), 133-154. Retrieved from 10.22059/2016.59145
  4. Arash, B., & E., S. (2014). An Analytical Approach to the Issue of Passive Defense in Relation with Preservation of Urban Elements. Current World Environment, 26(28), 350-360. Retrieved from 10.12944/cwe9.2.15
  5. Beyza, J., Garcia-Paricio, E., & Yusta, J.M. (2019). Ranking critical assets in interdependent energy transmission networks. Electric Power Systems Research, 172, 242-252. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.03.014.9301063
  6. Biranvand, M., & Momeni, k. (2019). Zoning of residential areas with passive defense approach in the direction of citizens' security in GIS environment (Case study: Dezful city). Journal of Disciplinary Geography, 7(25), 1-20. Retrieved from https://www.sid.ir/fa/Journal/ViewPaper. aspx?id=528242
  7. Cormen, T.H., Leiserson, C.E., Rivest, R.L., & Stein, C. (2009). Introduction to algorithms: MIT press
  8. Eesfahani, A.M. (2015). Architectural design requirements and standards in passive defense Cumhuriyet Science Journal, 36(4), 859-871. Retrieved from https://docplayer.net/153283407-Architectural-design-requirements-and-standards-in-passive-defense.html
  9. Eskandari, M., Omidvar, B., & Sani, M.T. (2015). Loss estimation of interdependent infrastructures in targeted attacks. Emergency Management, 3(Passive Defense Week Special Issue), 19-30. Retrieved from http://www.joem.ir/article_11585_3595ebc57b2c3e481500d5e5419dc81b.pdf
  10. Gholamreza, Z.& Sajjad, A. (2018). Vulnerability assessment of cities with passive defense approach using IHWP method & GIS (case study: Tehran). Safe city, 1(2). Retrieved from https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=484813
  11. Hasanali, F.S., Morteza, O., Mahdi, M. & Amir, B. (2015). Providing a model for zoning of Ahvaz City based on Sorting of alternatives by similarity to profile (SSP). Emergency Management, 3(2), 45-56. Retrieved from http://www.joem.ir/article_12751_8c7f7ee728f28d7306dcbf8228ad4bbc.pdf
  12. Hawchar, L., Naughton, O., Nolan, P., Stewart, M.G., & Ryan, P.C. (2020). A GIS-based framework for high-level climate change risk assessment of critical infrastructure. Climate Risk Management, 29, 100235. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.crm.2020.100235
  13. Hejazi, S. J. (2015). Evaluation and Analysis of Passive Defense Structure Requirements in Ahvaz Metro System. Passive Defense Quarterly, 7(2). Retrieved from http://ihu.ac.ir/index.php/ pd/article/view/6354
  14. Kamran, H., Amini, H., & Hossaini Amini, H. (2013). Application of passive defense in urban housing planning. Urban - Regional Studies and Research Journal, 4(15), 21-24, Retrieved from https://www.sid.ir/en/Journal/ViewPaper.aspx?ID=341164
  15. Kia, M., & Aalami, H.A. (2014). A New Approach for Optimal Location of Power Dispatching Centers Based on Passive Defence Criteria Using EAHP. Scientific Journal of Advanced Defense Science and Technology, 5(1), Retrieved from http://journals.ihu.ac.ir/index.php/adst/article/view/6064
  16. Lacavalla, M., Marcacci, P. & Frigerio, A. (2015). Forecasting and monitoring wet-snow sleeve on overhead power lines in Italy. Paper presented at the Environmental, Energy and Structural Monitoring Systems (EESMS), 2015 IEEE Workshop on
  17. Latter, A.L., & Martinelli, E. (1965). Active and Passive Defense. RAND Corporation. Retrieved from https://www.rand.org/pubs/papers/P3165-1.html
  18. Liu, W. & Song, Z. (2020). Review of studies on the resilience of urban critical infrastructure networks. Reliability Engineering & System Safety, 193, 106617, Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ress.2019.106617
  19. Mahmoud, K. (2008) day war day count: first to tenth day. Retrieved from https://rasekhoon.net/article/show/140435/روز-شمار-جنگ-33-روزه-روز-اول-تا-دهم/
  20. Muhammad, P. & Reza, D. (2019). Reinforcing Power Network Infrastructures by Employing Passive Defense Applications. Passive Defense Quarterly, 9(4), 57-67, Retrieved from https://pd.ihu.ac.ir/article_204449.html
  21. Nateghi, R., Guikema, S.D. & Quiring, S.M. (2014). Forecasting hurricane-induced power outage durations. Natural hazards, 74(3), 1795-1811, Retrieved from 1/0.1007s11069-014-1270-9
  22. Ramezani, A., Malek, M., Sahami, H. & Hosnavi, R. (2018). Developing a spatial methodology to reduce the vulnerability of critical infrastructures against intelligent air-based threats. International Journal of Critical Infrastructure Protection, 23, 126-138, Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ijcip.2018.10.001
  23. Rehak, D. (2020). Assessing and strengthening organisational resilience in a critical infrastructure system: Case study of the Slovak Republic. Safety Science, 123, 104573, Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ssci.2019.104573
  24. Rosen, K.H. (2003). Mandatory Package: Discrete Mathematics and Its Applications. In (5th Edition ed.): McGraw-Hill Science/Engineering/Math
  25. Shvani, N. (2019). Identification of Urban Vulnerability Indicators in Ilam City against Environmental Hazards with an Emphasis on Passive Defense Approach. Safe city, 7, 1-15. Retrieved from http://ispdrc.ir/http-ispdrc-ir-%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D9%87-7-5
  26. Thomas, W. (2001). The Ethics of Destruction: Norms and Force in International Relations (1 ed.): Cornell University Press.
  27. Velayati, M.H., & Ghaffarpour, R. (2015). Enhance the Passive Defense of Power System Networks Using Prediction Damping, Type and Location of Power System's Oscillations. Scientific Journal of Advanced Defense Science and Technology, 6(1), Retrieved from http://journals.ihu.ac.ir/index. php/adst/article/view/7866.
  28. Wang, S., Stanley, H.E., & Gao, Y. (2018). A methodological framework for vulnerability analysis of interdependent infrastructure systems under deliberate attacks. Chaos, Solitons & Fractals, 117, 21-29. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.chaos.2018.10.011
  29. Wang, S., Zhang, J., Zhao, M. & Min, X. (2017). Vulnerability analysis and critical areas identification of the power systems under terrorist attacks. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 473, 156-165. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.physa.2017.01.003.
  30. Zio, E. (2016). Challenges in the vulnerability and risk analysis of critical infrastructures. Reliability Engineering & System Safety, 152, 137-150, Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ress. 02.009.