شریان حیاتی، سامانه زیرساختی حیاتی — نظیر آب، برق، حملونقل، ارتباطات یا بهداشت — است که عملکرد پیوسته آن برای پاسخ اضطراری، سلامت عمومی و بازیابی جامعه پس از زلزله ضروری است. تابآوری شریانها نگرانی محوری در کاهش ریسک لرزهای است.
شریان حیاتی، سامانه زیرساختی حیاتی است که عملکرد پیوسته آن در طول و پس از یک زلزله برای پاسخ اضطراری، سلامت عمومی و بازیابی جامعه ضروری است. این اصطلاح در اصل برای توصیف شبکه تأسیسات (آب، برق، گاز، ارتباطات) که زندگی شهری را پایدار میکند به کار میرفت، اما گسترش یافته تا شبکههای حملونقل (جادهها، پلها، فرودگاهها، بندرها)، سامانههای بهداشت (بیمارستانها، درمانگاهها، خدمات اضطراری) و سایر تأسیسات حیاتی (مراکز عملیات اضطراری، پناهگاهها، توزیع غذا و سوخت) را در بر گیرد. شریانها از ساختمانهای معمولی با ماهیت سامانهای خود متمایز میشوند: آنها شبکهاند، نه داراییهای منفرد، و شکست آنها میتواند پیامدهای آبشاری در سراسر یک منطقه داشته باشد. یک پل آسیبدیده، برای مثال، ممکن است دسترسی اضطراری به یک بیمارستان را مسدود کند؛ یک پست برق آسیبدیده ممکن است یک تصفیهخانه آب را از کار بیندازد؛ یک لوله آب آسیبدیده ممکن است آتشنشانی پس از زلزله را غیرممکن سازد.
سامانههای شریان با ساختار شبکهای و وابستگیهای متقابلشان مشخصهیابی میشوند. ساختار شبکه توصیف میکند که چگونه اجزا (لولهها، کابلها، جادهها) به هم متصل هستند — توپولوژی شبکه تعیین میکند که آسیب به یک جزء چگونه بر کل اثر میگذارد. افزونگی در دسترس بودن مسیرهای جایگزین را توصیف میکند — شبکهای با اتصالات افزونه میتواند یک پیوند را از دست بدهد و همچنان کار کند. وابستگیهای متقابل روشهایی را توصیف میکنند که شریانها به یکدیگر وابستهاند — برق برای پمپاژ آب لازم است، آب برای خنککردن نیروگاه لازم است، ارتباطات برای هماهنگی همه آنها لازم است. این وابستگیهای متقابل پتانسیل شکستهای آبشاری را ایجاد میکنند؛ جایی که شکست در یک سامانه، شکست در سامانههای دیگر را برمیانگیزد و اختلال کلی را تقویت میکند. زلزله توهوکو ۲۰۱۱، برای مثال، شکستهای آبشاری در سراسر شبکههای برق، آب، حملونقل و ارتباطات را نشان داد که اثرات آن هفتهها و حتی ماهها ادامه یافت. زلزله نورتریج ۱۹۹۴ در لسآنجلس زیرساخت آب و گاز را آسیب رساند و آتشسوزیهایی ایجاد کرد که به دلیل شکستگی لولههای آب مبارزه با آنها دشوار بود. زلزله کوبه ۱۹۹۵ تأسیسات بندری، پلها و شبکههای تأسیساتی را آسیب رساند و اقتصاد منطقه را ماهها مختل کرد.
تابآوری شریانها نگرانی محوری در کاهش ریسک لرزهای و مدیریت اضطراری است. از آنجا که شریانها برای پاسخ اضطراری ضروری هستند، عملکرد پیوسته آنها پس از زلزله حیاتی است — بیمارستان آسیبدیده نمیتواند از مجروحان مراقبت کند، پل آسیبدیده نمیتواند تیمهای امدادی را حمل کند، سامانه آب آسیبدیده نمیتواند از آتشنشانی پشتیبانی کند. عمل مدرن بر تابآوری شریان بهعنوان هدف طراحی تأکید میکند: نه فقط بقا، بلکه عملکرد پیوسته یا بازیابی سریع. این امر به توسعه رویههای طراحی مبتنی بر عملکرد برای شریانها منجر شده است که سطوح عملکرد کارکردی (مثلاً بهرهبرداری بیوقفه، ادامه عملیات) در ترازهای خطر مشخص را تعیین میکنند. در برنامهریزی اضطراری، تابآوری شریان تصمیمهای درباره سامانههای پشتیبان، مسیرهای افزونه و برنامههای اقتضایی را اطلاعرسانی میکند. در سرمایهگذاری زیرساخت، تابآوری شریان اولویتبندی بهسازی و جایگزینی را اطلاعرسانی میکند. در تابآوری جامعه، تابآوری شریان یکی از شش بعد چارچوب تابآوری جامعه NIST است. چالشهای کلیدی در تابآوری شریان شامل: (۱) پیچیدگی شبکههای وابسته به هم — مدلسازی شکستهای آبشاری در سراسر سامانههای متعدد دشوار است؛ (۲) ماهیت توزیعشده زیرساخت شریان — یک شبکه آب هزاران کیلومتر لوله دارد و ارزیابی و بهسازی جامع را پرهزینه میسازد؛ (۳) مقیاسهای زمانی طولانی نوسازی زیرساخت — شریانها در طول دههها جایگزین میشوند، بنابراین بهبودها کند است؛ (۴) موانع سیاسی و اقتصادی برای سرمایهگذاری — تابآوری شریان اغلب با اولویتهای دیگر رقابت میکند؛ و (۵) چالش اندازهگیری تابآوری — چگونه بدانیم که یک شریان بهقدر کافی تابآور است؟ در ایران، تابآوری شریان نگرانی بزرگی است، بهویژه برای تهران، جایی که شبکههای آب، برق، گاز و حملونقل بزرگ، فرسوده و وابسته به هم هستند. مطالعات توسط پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله (IIEES)، سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران (TDMMO) و شرکای بینالمللی آسیبپذیریهای حیاتی را شناسایی کردهاند، بهویژه در تأمین آب (تهران به منابع دور وابسته است)، توزیع برق و حملونقل (پلها، تونلها و بزرگراههای اصلی). برنامههای ملی برای بهسازی لرزهای بیمارستانها، مدارس و تأسیسات حیاتی در حال اجرا است با توجه فزاینده به تابآوری شریان بهعنوان یک اولویت ملی.