Tese de doutoramento em Território, Risco e Políticas Públicas, apresentada ao Instituto de Investigação Interdisciplinar da Universidade de CoimbraFor several decades critical infrastructure management belonged to engineering
domains; however a new paradigm has emerged - socio-technical paradigm -
infrastructures are critical because they have value for society and for a culture. Thus,
critical infrastructure operate not only according to technical specifications but also
according to constraints imposed by the social environment. The problem is how to
integrate in the same model the linkages between infrastructure and social systems. The
main goal of this thesis is to propose a new model the Structural Functional Risk Model –
SFRM- a model that identifies the roads more vulnerable to interruptions, based on an
integrated approach of the structural and functional component of the road network- a
critical infrastructure responsible for connecting people, assets and services separated in
space. The model is applied to real road network in a multiscalar perspective, the
regional context and the municipal context. The case studies are the Central Region of
Portugal and Coimbra, a municipality located in this Region. The system used as example
focus the road network as element of connection and access between the parishes and
the nearest Hospital – a critical infrastructure of the health sector.
The methodological approach is composed by three main phases: firstly, the road
network is assessed in a structural perspective based on the application of a new
approach of the biclustering technique; the following phase is focused on the evaluation
of the road network in a functional perspective based on a modified gravity model; the
last phase is focused on the integration of structural and functional perspective, which
resulted the SFRM. Scenario- based approaches are also relevant in this work, focusing
questions such: what can happen? If it does happen, what are the consequences? A
scenario-based approach can be a useful support to a more informed, strategic action.
Thus, through the work there will be simulated and analyzed road interruption
scenarios.
The results confirmed the importance of an integrated approach of the structural and
functional components. In the assessment of the road network structural component
the results pointed that the Biclusters with highest connectivity are mainly located in the
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areas economically most dynamic, such the Coastal zone, and the Biclusters with lowest
connectivity are mainly located in areas less dynamic, such Beira Transmontana. So,
even when the analysis is focused on a network transformed into nodes and edges it is
possible to identify relations with the territorial dynamics. The results of the road
network functional component assessment point to a significant resources
concentration in Coimbra municipality; in the regional context identified significant
accessibility gaps across geographical areas and population groups; even in a normal
scenario there are significant disparities in terms of accessibility to health care, which
can get worse in a road network interruption scenario. From the integration of the
structural and functional component of the road network resulted the SFRM, which is a
step forward; quantifying the share of accountability of each of the components in the
road level of vulnerability. The results demonstrate that territorial constraints play a
fundamental role in critical infrastructure management; the strategies set in this domain
should take into account the specificities of each territory and population
characteristics.
This thesis can be seen as step forward in the consolidation of the socio-technical
paradigm as well as a tool for the definition of efficient of prevention measures and the
definition of strategies aiming quick recovery of the system in case of a disruptive event.Durante várias décadas a gestão das infra-estruturas críticas pertenceu ao domínio da
engenharia; contudo surgiu um novo paradigma – o paradigma socio-técnico – as infraestruturas
são críticas pelo valor que representam para a sociedade e para a cultura.
Neste sentido, o funcionamento das infra-estruturas críticas depende não só de
especificidades técnicas, mas também é condicionado pelo meio social. O problema
reside em saber como integrar no mesmo modelo as ligações existentes entre as infraestruturas
e os sistemas sociais. O principal objetivo deste trabalho é propor um novo
modelo - Modelo de Risco Estrutural e Funcional – MREF- que identifica as vias mais
vulneráveis a interrupções, numa abordagem integrada da componente estrutural e
funcional da rede viária – uma infra-estrutura crítica que tem como função ligar pessoas,
bens e serviços separados no espaço. O MRFE é aplicado a uma rede viária real numa
perspetiva multiescalar, os casos de estudo são a Região Centro de Portugal e Coimbra,
um município localizado nesta Região. O sistema de análise, usado como exemplo, focase
na rede viária como elemento de ligação e acesso entre as freguesias e os Hospitais –
importantes infra-estruturas críticas do sector da saúde.
A metodologia usada neste trabalho é constituída por três fases: numa primeira fase a
rede viária é avaliada sob o ponto de vista estrutural com base numa nova abordagem
da técnica de biclustering; a fase seguinte foca-se na avaliação da rede viária sob o
ponto de vista funcional com base num modelo gravitacional adaptado aos objetivos do
presente trabalho; a última fase foca-se na integração da avaliação estrutural com a
funcional da qual resulta o MRFE. As abordagens com base em cenários também
assumem relevância neste trabalho, focando questões como: O que pode acontecer?
Caso aconteça, quais são as consequências? Os resultados desta abordagem contribuem
para ação mais informada e estratégica. Neste sentido, ao longo do trabalho serão
apresentados e avaliados vários cenários de interrupção de vias.
Os resultados demonstram a importância de uma abordagem integrada da componente
funcional e da estrutural. Aquando da avaliação da rede viária sob o ponto de vista
estrutural os resultados indicaram que os biclusters com maior nível de conectividade se
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encontram essencialmente localizados nas áreas economicamente mais dinâmicas –
como a zona costeira, enquanto os biclusters com menor nível de conectividade se
encontram essencialmente localizados nas áreas economicamente mais deprimidas –
como a Beira Transmontana. Conclui-se que mesmo quando a análise se foca na rede
viária enquanto conjunto de nós e ligações é possível identificar relações com a dinâmica
territorial. Os resultados da avaliação da rede viária sob o ponto de vista funcional
indicam uma significativa polarização de recursos no município de Coimbra, no contexto
regional foram identificadas expressivas diferenças em termos de áreas geográficas e
grupos populacionais; estas significativas disparidades poderão ser agravadas num
cenário de interrupção de vias. O MREF resulta de uma abordagem integrada das
componentes estruturais e funcionais da rede viária, um modelo que pode ser visto
como um passo em frente uma vez que são definidas e quantificadas as variáveis que
influenciam a vulnerabilidade da rede viária. Os resultados demonstram que as
condicionantes territoriais devem constituir uma componente fundamental na gestão
das infra-estruturas críticas; as estratégias definidas neste âmbito devem ter em atenção
as especificidades do território e as características da população.
O presente trabalho pode ser visto como contributo para a consolidação do paradigma
sociotécnico assim como um instrumento para a definição de medidas de prevenção
eficientes e definição de estratégias que tenham em vista o rápido restabelecimento do
funcionamento do sistema num cenário disruptivo.Fundação para a Ciência e Tecnologia - SFRH/BD/70952/201