Исследователи из Университета штата Орегон разработали вычислительную модель для прогнозирования устойчивости местных и региональных инфраструктурных сетей и времени восстановления пострадавших сообществ после мощного землетрясения и цунами в зоне субдукции Каскадия.

Исследователи отмечают, что эта работа важна, потому что некоторые исследования предсказывают от 7% до 11% вероятность крупного землетрясения — "полного краевого разрыва" - в ближайшие 50 лет вдоль морского разлома, который простирается от Британской Колумбии до северной Калифорнии.

Новое исследование, проведенное докторантом Инженерного колледжа Диланом Сандерсоном, касалось транспортных сетей, но модель разработана как основа для использования и в других типах сетей, таких как сети водоснабжения и электроснабжения. Исследование было сосредоточено на 18 общинах вдоль побережья штата Орегон, от Астории-Уоррентон до Брукингса.

"В нашей работе рассматривается связность сообществ штата Орегон после "действительно большого землетрясения" и то, сколько времени может потребоваться транспортной сети, чтобы оправиться от повреждений, вызванных землетрясением и цунами магнитудой 9", - сказал соавтор Дэн Кокс, профессор гражданского и строительного инжиниринга в штате Орегон. "Мы рассматриваем возможности подключения с двух точек зрения: локальный индекс, связанный с передвижением внутри сообщества, и региональный индекс, связанный с перемещением из сообщества в другие места. Мы показываем, что без учета региональных соображений время восстановления может быть сильно занижено".

Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Infrastructure Systems.

"Наша работа все еще продолжается, поэтому мы еще не представили наши результаты сообществам, но мы планируем встретиться с ними в качестве следующего шага", - сказал Кокс.

Зона субдукции Каскадия была местом предполагаемого землетрясения магнитудой 9 баллов в 1700 году и создает напряжение там, где плита Хуан-де-Фука скользит под Североамериканской плитой.

Магнитуда землетрясения измеряется по логарифмической шкале от 1 до 10 — каждое целое число представляет собой 10-кратное увеличение измеренной амплитуды и 31-кратное увеличение выделяемой энергии.

Самым крупным зарегистрированным землетрясением было землетрясение 1960 года в Чили силой 9,5 балла. Землетрясение 2011 года, которое привело к значительному ущербу и выбросу радиоактивных веществ на АЭС "Фукусима" в Японии, было оценено в 9,0 балла.

Сандерсон, Кокс, Андре Барбоза из Инженерного колледжа и Джон Болт из Колледжа сельскохозяйственных наук проанализировали 18 сообществ штата Орегон по отдельности и вместе как региональную сеть, простирающуюся примерно на 60 миль к востоку, учитывая такие факторы, как землетрясение, сотрясение грунта, глубина затопления цунами и близость как к аэропортам, так и к шоссе и средства технического обслуживания мостов.

"Как только мы установили региональные и местные индексы подключения, мы изучили состояние сети в нескольких масштабах", - сказал Сандерсон. "В некоторых случаях региональное восстановление происходит быстрее, чем местное, например, в Норт-Бенде и Кус-Бей, тогда как в других общинах, таких как Толедо, местное восстановление происходит быстрее, чем региональное".

По прогнозам, в некоторых населенных пунктах, таких как Рокуэй-Бич и Линкольн-Сити, восстановление регионального и местного уровня будет происходить примерно одинаковыми темпами, добавил он.

"Сравнивая наши результаты с другими работами, в которых региональная сеть не учитывалась, было показано, что время восстановления для одного сообщества в четыре раза больше, чем предполагалось ранее", - сказал Сандерсон.

По словам исследователей, общины с быстрым региональным восстановлением имели доступ к дорогам, которые были определены как более приоритетные для восстановления, а также доступ к дорогам в районах с меньшими показателями интенсивности опасности. Общины, которые быстро восстановились на местном уровне, сделали это благодаря своему доступу к объектам технического обслуживания.

"Мы показали, что добавление дополнительных объектов технического обслуживания помогло некоторым общинам, но другие практически не заметили улучшения местного времени восстановления", - сказал Сандерсон. "Общины, которые находятся в большей степени в сельской местности, увидели улучшения во времени для восстановления, когда в регионе был добавлен дополнительный объект технического обслуживания, но общины, расположенные ближе к мегаполисам, испытали лишь минимальное улучшение".

По словам авторов, исследование подчеркивает некоторые различия в темпах восстановления прибрежных сообществ после крупных стихийных бедствий и показывает, что для решения этих проблем требуется больше работы.

"В краткосрочной перспективе структура может быть использована для поддержки принятия решений различными государственными или федеральными агентствами, как на местном, так и на региональном уровне, особенно при изучении влияния различных стратегий на повышение устойчивости сообщества", - сказал Барбоза.