بنية أساسية للصمود ضد الإرتفاعات البركانية واش فال

مقدمة: الحاجة الماسة إلى القدرة على التكيف في مجال تصميم الهياكل الأساسية

فالثورات البركانية تصنف بين أقوى القوى الطبيعية، القادرة على تدمير المجتمعات والهياكل الأساسية في غضون دقائق مع ترك آثار دائمة تستمر لسنوات، وبالنسبة لملايين الناس الذين يعيشون بالقرب من البركانات النشطة في جميع أنحاء العالم، فإن التهديد مستمر ويتطلب تخطيطا استباقيا وتصميما استباقيا للهياكل الأساسية، وعلى الرغم من أن الرماد نادرا ما يعرض حياة الإنسان للخطر مباشرة، فإن التهديدات التي تتعرض لها الصحة العامة، وتعطل خدمات الهياكل الأساسية الحيوية، والطيران، والإنتاج الأولي، يمكن أن تؤدي إلى حدوث أضرار اجتماعية كبيرة.

إن تصميم الهياكل الأساسية لمواجهة المخاطر البركانية يتجاوز كثيرا بناء المباني الأقوى، ويتطلب فهما شاملا للعمليات البركانية، والنظر بعناية في أنواع المخاطر المتعددة، وإدماج المواد والتكنولوجيات المتقدمة، والتنسيق بين المهندسين والعلماء ومديري الطوارئ والمجتمعات المحلية، وتستكشف هذه المادة النهج المتعدد الجوانب اللازم لإنشاء نظم للهياكل الأساسية يمكن أن تنجو وتشغلها وتسترد من الانفجارات البركانية وما يرتبط بها من أخطار.

فهم المصل الكامل للأخطار البركانية

وقبل أن يتمكن المهندسون المعماريون والمهندسون من تصميم هياكل أساسية مرنة، يجب عليهم أن يفهموا تماما المخاطر المتنوعة التي تنتجها الانفجارات البركانية، وكل نوع من أنواع المخاطر يطرح تحديات فريدة ويتطلب استراتيجيات محددة للتخفيف من آثارها.

فول الآش البركاني: التهديد الأكثر انتشارا

والرماد البركاني هو أكثر منتجات الانفجار توزيعاً، فخلافاً لمخاطر بركانية أخرى تؤثر على المناطق المحلية، يمكن أن يؤثر سقوط الرماد على مئات أو حتى آلاف الكيلومترات من بركان الانفجار، كما أن الجسيمات الجميلة التي تشكل رماداً بركانياً يقل طوله عن ميلين في قطرات قطرها قطرات سلسلة من المشاكل المتعلقة بنظم البنية التحتية.

إن الخواص المادية للرماد البركاني تجعله يثير إشكالية خاصة، وعندما يجف، فإنه يسهل إعادة تعبئةه من خلال حركة الرياح والمركبات، مما يؤدي إلى مخاطر مستمرة بعد فترة طويلة من توقف الانفجار الأولي، وعندما يصبح الرماد مبتلاً وثابتاً، يزداد بشكل كبير حمولاته على الهياكل بينما يهاجم في الوقت نفسه المواد من خلال العمليات الكيميائية، ويمكن للرماد الذي ينهار بشكل حاد أن يفرج عن عناصر قابلة للذوب في المياه السطحية، كما أنه ملته وسلوكه.

وتمتد آثار الرماد على الهياكل الأساسية إلى حد كبير، إذ يمكن أن تلحق أضراراً بقلة من المليمترات وأن تعطل خدمات الهياكل الأساسية الحيوية مثل توليد الكهرباء وشبكات النقل والتوزيع، ومياه الشرب ومصانع معالجة مياه الصرف، والطرق، والمطارات وشبكات الاتصالات، ويمكن أن تنهار الدروبات تحت وطأة الرماد المتراكم، ولا سيما عندما تصبح شبكات الزرع مشتعلة، مما يؤدي إلى توقف التلوث بالأجهزة.

مدافن لافا: تدمير غير قابل للإيقاف

وتمثل تدفقات لافا واحدة من أكثر المخاطر البركانية إلحاحاً، وهذه الأنهار من الصخور الممتلة، التي تتجاوز درجات الحرارة 000 1 درجة مئوية، وتدمر كل شيء تقريباً في مسارها من خلال مزيج من الحرارة القصوى، والقوة الميكانيكية، والدفن، وخلافاً لسقوط الرماد، فإن تدفقات الحمم تؤثر عادة على المناطق المحلية، ولكن الدمار الذي تسببه هو تدمير مطلق ولا رجعة فيه.

ولا يمكن تصميم البنية التحتية بحيث تصمد أمام الاتصال المباشر بتدفقات الحمم، بل تركز استراتيجيات القدرة على التكيف على التنبؤ والتجنّب والتسريب، وتسمح فهم سلوك تدفق الحمم، والأطواقية، والأنماط التاريخية للمخططين بتحديد المناطق الشديدة الخطورة التي لا ينبغي فيها إقامة الهياكل الأساسية الحيوية، وفي بعض الحالات، يمكن بناء الحواجز والقنوات لتحويل تدفقات الحمم بعيدا عن المرافق الأساسية، وإن كانت الفعالية تختلف تبعا لخصائص الاندثار.

المتدفقات المطاطية: التدفئة السريعة الحركة

إن تدفق الغازات الساخنة والرماد وقطع الصخور البركانية المتحركة يمثل أحد أخطر المخاطر البركانية، إذ أن السفر بسرعة تتجاوز 100 كيلومتر في الساعة، وتصل إلى درجات حرارة عدة مئات من درجات سيليسيوس، يحجب كل شيء في طريقه، ويجعل الجمع بين الحرارة القصوى والسرعات العالية والغازات المشتعلة من المستحيل البقاء لأي شخص.

ولا يمكن للبنية التحتية، مثل تدفقات الحمم، أن تتحمل أثرا مباشرا من التدفقات البتروكية، فالدفاع الرئيسي هو تجنب استخدام الأراضي بعناية وإنشاء مناطق استبعاد في المناطق الشديدة الخطورة، وأصبحت نظم الإنذار المبكر وتخطيط الإجلاء عناصر حاسمة في القدرة على التكيف.

الغازات البركانية: التهديد غير المرئي

وتطلق ثورات البركانية مجموعة متنوعة من الغازات، منها ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين وفلوريد الهيدروجين، وتشكل هذه الغازات مخاطر صحية فورية وتحديات طويلة الأجل في مجال البنية التحتية، وبعض الغازات البركانية سامة بتركيزات منخفضة، بينما توجد غازات أخرى متآكلة لمواد ومعدات البناء.

إن الطبيعة التآكلية للغازات البركانية تعجل تدهور الهياكل الأساسية، ولا سيما المكونات المعدنية، وعندما تقترن بالرطوبة، تشكل هذه الغازات حمضات تهاجم الفولاذ والألومنيوم والنحاس ومواد البناء المشتركة الأخرى، ويمكن أن يؤدي هذا الاعتداء الكيميائي إلى الحد بدرجة كبيرة من عمر البنية التحتية وزيادة متطلبات الصيانة.

الأخطار الثانوية: لاهار والآثار الطويلة الأجل

وكثيرا ما تؤدي ثورات البركان إلى مخاطر ثانوية مدمرة مثل الحدث الرئيسي، حيث تتدفق الطين اللاهرس - البركاني المكون من المياه والحطام البركاني - إلى مسافات طويلة في وادي الأنهار، وتدمير الجسور والطرق والمباني، ويمكن أن تحدث هذه التدفقات أثناء الانفجارات عندما تذوب المادة البركانية الساخنة الثلج والجليد، أو بعد سنوات عندما تحشد الأمطار الغزيرة رواسب البركانية.

ويسهل غسل أشش الذي يوضع على أسطح غير صالحة للزراعة مثل الطرق ومتنزهات السيارات في مجاري العواصف حيث يمكن أن يشكل كتلاً لا يمكن اختراقها ويؤدي إلى مشاكل فيضانات طويلة الأجل، مما يبرز كيف يمكن أن تستمر الآثار البركانية بعد انتهاء الانفجار نفسه بفترة طويلة، مما يتطلب إدارة مستمرة للبنية التحتية.

مبادئ التصميم الأساسية للارتقاء بالبراكين

ويتطلب إنشاء الهياكل الأساسية التي تصمد أمام المخاطر البركانية التقيد بعدة مبادئ تصميم أساسية، مدمجة من مراحل التخطيط الأولى من خلال التشييد والصيانة الجارية.

اختيار الموقع الاستراتيجي والارتقاء به

ويختار القرار الأول والأهم المواقع المناسبة، وينبغي أن يسترشد في رسم خرائط المخاطر وتقييم المخاطر بجميع قرارات اختيار المواقع، مع وجود هياكل أساسية حرجة خارج المناطق الشديدة الخطورة كلما أمكن ذلك، وبالنسبة للمرافق التي يجب أن تكون في المناطق البركانية، يصبح الارتفاع أمرا بالغ الأهمية.

ويؤدي ارتفاع الهياكل الأساسية الحيوية إلى تحقيق فوائد متعددة، فالهياكل المتحركة أقل عرضة لتدفقات الحمم، واللافت، وفشل نظم الصرف الصحي، ويمكن للمنابر المتصاعدة أن تقلل من تراكم الرماد على المعدات الحيوية وأن توفر إمكانية أفضل للحصول على الصيانة، غير أن الارتفاع يجب أن يتوازن مع اعتبارات أخرى مثل الاستقرار السيزمي، حيث أن المناطق البركانية كثيرا ما تشهد نشاطا زلازليا كبيرا.

اختيار المواد للدوام والرد

وتؤثر المواد المستخدمة في البناء تأثيرا كبيرا على قدرة الهياكل الأساسية على التكيف، ويجب أن تقاوم المواد أشكالا متعددة من الهجوم: الإهتزازات الفيزيائية من الجسيمات الرمادية، والتآكل الكيميائي من الغازات البركانية وأجهزة الصهر، والإجهاد الحراري الناجم عن تقلبات درجات الحرارة، والحمولات الهيكلية الناجمة عن تراكم الرماد.

ويُستخدم سقف المعادن عادة في المناطق الناشطة بركانياً، ولكن زيادة التآكل من الرماد البركاني الرجعي الكيميائي يشكل شاغلاً رئيسياً، وقد درست البحوث مختلف مواد السقف المعدنية بما في ذلك الفولاذ المجوّف والزنك والفولاذ المغنّي والمنتجات المكبوتة المتخصصة لفهم الضعف إزاء التآكل الناجم عن الرماد.

ومن المثير للاهتمام أن الرماد البركاني نفسه يمكن أن يتحول من خطر إلى مورد، ونظرا لتكوينه الكيميائي وهيكله الذري المزيف، فقد اعتبر الرماد البركاني مادة مناسبة للاستعاضة عن صالة الأسمنت في بورتلاند لاستخدامه كحاوية في إنتاج الأسمنت، وينبغي النظر في فوائد تحويل الرماد إلى مواد بناء تستخدم نظما خارج الأرض وفي الأرض، وذلك لمعالجة مسألة الحجم الكبير من مواد البناء.

التصميم الهيكلي للقدرة على التحمل

ومن أهم الاعتبارات الهيكلية تصميم السقف والأسطح الأفقية الأخرى لدعم وزن الرماد المتراكم، وقد تؤدي رواسب الرماد السميكة جدا )أكثر من ١٠٠ مم، وأكثر شيوعا من ٣٠٠ مم( إلى انهيار السطح، رغم أن هذا السميك نادر، وقد تزداد المخاطر زيادة كبيرة عندما يصبح الرماد محملاً من حيث الحجم الإجمالي بنسبة تصل إلى ١٠٠ في المائة.

ويجب أن يكون تصميم القاذورات هو ظروف التحميل القصوى، فالأسطح المتدنية المدى معرضة بشكل خاص للانهيار وينبغي تجنبها في المناطق الشديدة الخطورة، وتسمح ملاعب السقف الصلبة بالنزلق بسهولة أكبر، كما أن تعزيز الهياكل وبرامج التفتيش المنتظمة والبروتوكولات المتعلقة بإزالة الرماد في حالات الطوارئ أثناء الانفجارات تسهم جميعها في منع الفشل الكارثي.

ويجب أن تستوعب جميع العناصر الهيكلية أيضاً الحمولات الدينامية المرتبطة بالنشاط البركاني، وكثيراً ما ترافق القوى الزلزامية الانفجارات، مما يتطلب وجود هياكل تصمد في آن واحد في حمولات الرماد وفي الركود الأرضي.

قدرات إعادة الشمل والدعم

وتشمل الهياكل الأساسية الميسرة زيادة مستوياتها على مستويات متعددة، وعندما يفشل أحد العناصر، تحتفظ النظم الاحتياطية بمهام أساسية، وينطبق ذلك على جميع قطاعات الهياكل الأساسية الحيوية: توليد الطاقة وتوزيعها، والإمداد بالمياه ومعالجتها، وشبكات الاتصالات، ونظم النقل.

وشملت إدارة تخفيضات الطاقة في باريلوتشي بعد ثورة كوردون كولي في عام 2011 إنشاء محطة لتوليد الديزل تبلغ 20 ميغاواط، ولكن هذا لم يشمل الاحتياجات الكاملة من الأسلحة الكيميائية من 45 إلى 55 ميغاواط، وهذا المثال يوضح أهمية توليد الطاقة الاحتياطية والتحديات التي تواجه توفير ما يكفي من فائض المناطق الحضرية الكبيرة.

Redundancy extends beyond backup equipment. It includes diverse routing for utility lines, multiple water sources, distributed power generation, and alternative communication systems. Geographic distribution of critical facilities reduces the risk that a single volcanic event disables an entire system.

المرونة والقابلية للاعتماد في التصميم

ويجب أن تصمم البنية التحتية في المناطق البركانية بمرونة للتكيف مع الظروف المتغيرة، ويشمل ذلك النظم النموذجية التي يمكن إصلاحها أو استبدالها بسهولة، والعناصر التي يمكن الوصول إليها لأغراض الصيانة والتنظيف، والتصميمات التي تستوعب التحسينات المستقبلية مع توافر تكنولوجيات جديدة.

كما أن التصميم المرن يعني إنشاء بنية أساسية تخدم أغراضا متعددة أو يمكن إعادة تشكيلها بسرعة خلال حالات الطوارئ، وقد تكون المباني المصممة كمراكز مجتمعية خلال الأوقات العادية بمثابة ملاجئ للإجلاء أثناء الأزمات البركانية، وينبغي أن تشمل شبكات الطرق طرقا متعددة للمرافق الحيوية للحفاظ على الوصول عندما تغلق بعض الطرق.

حماية قطاعات البنية التحتية الحرجة

وتواجه مختلف قطاعات الهياكل الأساسية تحديات فريدة من نوعها من المخاطر البركانية وتتطلب استراتيجيات حماية متخصصة.

نظم الطاقة الكهربائية

وتتأثر نظم الطاقة الكهربائية بوجه خاص بالرماد البركاني، إذ يمكن أن يتسبب التلوث بالآش من المصابين بالاضطرابات في الهواء، مما يؤدي إلى انقطاع الكهرباء على نطاق واسع، وتواجه مرافق توليد الطاقة مخاطر من ابتلاع الرماد إلى نظم التبريد وغرف الاحتراق، ويمكن تعطيل شبكات نقل الكهرباء والتوزيع بتراكم الرماد على الخطوط والمعدات.

وقد جرت محاكمة زيادة طول دبابيس الانغوسترا في فيلا أنغوسترا وأثبتت فعاليتها في منع حدوث ارتباك ناتج عن الرفات، مما أدى إلى رفع مستوى جميع الدبابات في المدينة في نهاية المطاف، وزيادة قدرة الشبكة على الصمود، وهذا المثال يبين كيف يمكن للتعديلات البسيطة نسبيا أن تحسن قدرة النظام على التكيف بشكل كبير.

وتشمل استراتيجيات الحماية تركيب كميات متقدمة من المتناولات الجوية باستخدام أجهزة الاستنشاق أو المعاطف المتخصصة الأطول، وتنفيذ بروتوكولات التنظيف السريع، والمحافظة على القدرة على توليد الطاقة، وتساعد عمليات الرصد والصيانة التنبؤية المنتظمة على تحديد العناصر الضعيفة قبل حدوث الفشل.

نظم الإمداد بالمياه والعلاج

وتواجه الهياكل الأساسية للمياه تحديات متعددة من الرماد البركاني، ويمكن أن تصبح مصادر المياه السطحية شديدة التلوث، مما يتطلب معالجة واسعة النطاق أو مصادر بديلة، ويمكن للآش أن يدخل محطات معالجة المياه المستعملة عبر خطوط المجاري والخريف المباشر، مع إلحاق أضرار بملايين الدولارات.

ويؤثر تصميم النظام تأثيراً كبيراً على القدرة على التكيف، حيث إن النظام مغلق تماماً، فقد ثبت أنه قابل للارتداد بالرماد، وهذه الملاحظة من جاكوباشي، الأرجنتين، تبرز قيمة شبكات المياه المغلقة التي تقلل من التعرض لتلوث الرماد، وفي النظم الحديثة للمياه المستعملة، تكون شبكة مياه الأمطار مفصولة عادة، مما يجعلها نظاماً مغلقاً - تيبراه أقل احتمالاً للوصول إلى محطة المعالجة من خلال شبكة الأنابيب، مما يزيد من القدرة على التكيف عموماً.

وتشمل التدابير الوقائية تغطية الخزانات المفتوحة وأحواض العلاج، وتركيب نظم التصفية المتقدمة، والحفاظ على مصادر المياه الجوفية كإمدادات احتياطية، ووضع بروتوكولات لإجراء اختبار سريع لنوعية المياه أثناء الانفجارات.

شبكات النقل

وتواجه الهياكل الأساسية للنقل اضطرابا شديدا من الرماد البركاني، وتخفض الشلالات من الرؤية بالنسبة للنقل البري، ويسهل إعادة تعبئة الرماد الجاف من خلال حركة المركبات والرياح، وتخفض رواسب الرماد الجافة والمبتلة من الترام على السطح المعبد، بما في ذلك مدرجات المطارات.

والمركبات هي أجهزة تصفية وأجهزة مكابح وقطع غيار متحركة داخل المحركات، ويمتد هذا الضعف إلى جميع أنواع المركبات، وتشمل استراتيجيات القدرة على الصمود في النقل صيانة طرق متعددة للمرافق الحساسة، ومعدات إزالة الرماد قبل التمركز، ووضع بروتوكولات للتنظيف السريع للطرق، وتثقيف الجمهور بشأن تدابير حماية المركبات، وتتطلب عمليات المطار إجراءات متخصصة لتنظيف المدرجات وتفتيش الطائرات.

نظم الاتصالات والبيانات

وتظهر شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية الحديثة قدرة هائلة على الصمود في الرماد البركاني من بعض الجوانب، ولم يبلغ عن تصعيد الإشارات والتدخل أثناء سقوط الرماد في انفجارات خلال السنوات العشرين الماضية، باستثناء التدخل في البرق الذي ينتج عن الرماد، غير أن المعدات لا تزال عرضة للضرر المادي.

وبعض معدات الاتصالات السلكية واللاسلكية معرضة للآهات المحمولة جواً، ولا سيما نظم HVAC التي قد تُمنع من ابتلاع الرماد، مما يؤدي إلى زيادة التسخين، مما يبرز أهمية حماية نظم الدعم، وليس مجرد المعدات الأولية.

وتتطلب القدرة على مواجهة الاتصالات السلكية واللاسلكية نظما زائدة تستخدم تكنولوجيات متنوعة (البصريات الحرة، اللاسلكية، السواتل)، وغرف المعدات المحمية ذات التصفية المتقدمة، ونظم الطاقة الاحتياطية، وهيكل الشبكات الموزع.

المباني والهياكل

ويمكن أن تتراوح الأضرار التي تلحق بالمباني من الرماد البركاني من الضرر الكيميائي الطفيف إلى الضرر الهيكلي الكارثي، تبعاً لمدى وخصائص الرماد، وتصميم المبنى ونوعيته، والظروف البيئية وقت حدوث الرماد وبعده.

وتشمل حماية المباني استراتيجيات متعددة، وتشمل الحماية الداخلية مواد مقاومة للتآكل، والاختراقات المختومة لمنع تسلل الرماد، وتصميم هيكلي قوي، وتركز حماية الداخلية على الحفاظ على بيئات نظيفة للمحتجزين والمعدات الحساسة، ويمكن لتدابير التخفيف أن تقلل، وفي بعض الحالات تتجنب التأثيرات مع الإزالة السريعة والمنتظمة للرماد عندما يكون من الآمن القيام بذلك.

التكنولوجيات المتقدمة لتخفيف الأخطار البركانية

وتوفر التكنولوجيا الحديثة أدوات قوية لتعزيز قدرة الهياكل الأساسية على التكيف، إذ تشمل هذه التكنولوجيات نظم الرصد والإنذار المبكر، والحواجز الواقية، والاختلال، والمواد المتقدمة وتقنيات البناء.

نظم الإنذار المبكر والرصد

وتعد نظم الإنذار المبكر من بين أكثر الأدوات فعالية للحد من المخاطر البركانية، وتدمج شبكات الرصد الحديثة أنواعا متعددة من أجهزة الاستشعار: إذ تكتشف أجهزة قياس الزلازل التي كثيرا ما تسبق الاندلاع، وتقيس محطات النظام العالمي لتحديد المواقع التحلل الأرضي، وترصد أجهزة الاستشعار الغازية التغيرات في الانبعاثات البركانية، وتكشف أجهزة التصوير الحراري عن وجود شذوذ في درجة الحرارة.

وتتوقف فعالية هذه النظم على الهياكل الأساسية للاتصالات والتأهب المجتمعي، إذ يجب أن تصل الإنذارات إلى جميع السكان المتضررين من خلال أجهزة عدّة قنوات، وأجهزة إنذار هاتفية متنقلة، وبث برامج إذاعية، ووسائط التواصل الاجتماعي، كما أن إدماج بيانات الرصد مع نظم إدارة الهياكل الأساسية يتيح استجابات وقائية آلية.

الحاجزات الوقائية وهيكل التحويل

ويمكن أن توفر الحواجز المادية الحماية من بعض المخاطر البركانية، ولا سيما تدفقات الحمم واللافى، وقد استخدمت قنوات التحويل والحواجز بنجاح في عدة مواقع لإعادة توجيه تدفقات الحمم بعيدا عن المناطق المأهولة بالسكان والهياكل الأساسية الحيوية، كما أن الحواجز وأحواض الاحتجاز تحمي المناطق الواقعة في المجرى من تدفقات الطحالب البركانية.

وفيما يتعلق بخريف الرماد، تتخذ الحواجز المادية أشكالا مختلفة: الأغطية الواقية من المعدات الحساسة، والمباني المختومة ذات النظم الجوية الملوَّثة، والملاجئ المؤقتة للمركبات والآلات.

نظم التصويب المتطورة والمناولة الجوية

وتوفر نظم التصفية المتقدمة الحماية الأساسية للمرافق التي يجب أن تستمر في العمل أثناء أحداث سقوط الرماد، ويمكن لمرشحات الجسيمات العالية الكفاءة أن تزيل الجسيمات الدقيقة من مجاري الهواء، غير أن الرماد البركاني يطرح تحديات فريدة - حيث يتسع حجم الجسيمات الجميلة، ويسودها الطابع الجامح، ويمكن أن تستنسخ بسرعة أجهزة التصفيق ذات الكفاءات العالية.

وتمنع نظم الضغط الإيجابي تسرب الرماد عن طريق الحفاظ على ضغط جوي أعلى داخل الأماكن المحمية من الخارج، إلى جانب الإغلاق الفعال لاختراق المباني.

البنية التحتية الذكية والنظم التكيفية

وتستخدم نظم البنية التحتية الذكية أجهزة الاستشعار وتحليل البيانات والضوابط الآلية لتحقيق الأداء الأمثل والاستجابة للظروف المتغيرة، وترصد أجهزة الاستشعار تراكم الرماد على السقف، وتصدر الإنذارات عند الحاجة إلى الإزالة، وتعيد نظم الطاقة تلقائياً تشكيلها عندما تفشل المكونات، ويعزز التعلم الماكين هذه القدرات بتحديد أنماط رصد البيانات التي تشير إلى نشوء مشاكل.

التخطيط والتأهب المجتمعيين

ولا يمكن تحقيق القدرة على الصمود في الهياكل الأساسية عن طريق الهندسة وحدها، ويشكل التخطيط والتأهب المجتمعيين عناصر أساسية للحد من المخاطر البركانية الشاملة.

تخطيط استخدام الأراضي وتزويرها

ويمثل التخطيط الفعال لاستخدام الأراضي أساس الحد من المخاطر البركانية، وتحدد خرائط المخاطر المناطق المعرضة لمختلف المخاطر البركانية، وتسترشد بقرارات الحد من المخاطر التي تحد من التنمية في المناطق الشديدة الخطورة، وينبغي أن تكون الهياكل الأساسية الحرجة خارج المناطق التي تهددها تدفقات الحمم والتدفقات البركانية واللافارات كلما أمكن ذلك.

ويمكن أن تتطلب أنظمة التزود بمواصفات محددة لتصميم المباني في مناطق الخطر البركاني: أسطح أقوى، ومواد مقاومة للتآكل، والتشييد المغلق، ونظم الدعم، وينبغي تحديث رموز البناء بانتظام مع الدروس المستفادة من الانفجارات الأخيرة.

تخطيط الإجلاء والمناطق الآمنة

وحتى أكثر الهياكل الأساسية قدرة على التكيف لا يمكن أن تحمي الناس من جميع المخاطر البركانية، إذ تحدد خطط الإجلاء الفعالة المناطق الآمنة خارج مناطق الخطر، وتضع طرقا متعددة للإجلاء، وتسمية نقاط التجمع والملاجئ، وتحديد محركات واضحة لأوامر الإجلاء، وتشمل البنية التحتية للإجلاء الطرق المصممة لمعالجة حركة المرور المفاجئة، والملاجئ المجهزة للإقامة الموسعة، ونظم الاتصال.

التعليم العام والاتصال بالمخاطر

فالمجتمعات التي تفهم المخاطر البركانية وتدرك كيف تستجيب هي في جوهرها أكثر مرونة، وينبغي أن تبدأ برامج التعليم العام في المدارس، وتدرس الأطفال عن الأخطار المحلية والاستجابات المناسبة، ويتطلب الاتصال بالمخاطر أثناء الأزمات البركانية رسائل واضحة ودقيقة ومناسبة التوقيت من خلال قنوات متعددة دون أن يسبب ذعرا لا داعي له.

التعلم من الخبرة: دراسات حالات في مجال القدرة على التكيف البركاني

The 2011 Cordón Caulle Eruption, Argentina

إن ثورة كوردون كولي عام 2011 أودعت رماداً واسعاً عبر الأرجنتين، مما أثر على نحو 000 75 كيلومتر مربع، وشهدت النظم الكهربائية تعطيلاً كبيراً من المصابيح التي تسبب فيها الرماد، وفي فيلا لا أنغوسترا، ثبت أن أجهزة الاستنشاق كانت فعالة للغاية، وأظهرت نظم المياه مرونة مختلفة إلى حد كبير تبعاً لنظام المياه الجوفية المغلقة في منطقة جاكسبوشي ما زالت تعمل إلى حد كبير في حين تطلبت تنظيف الرمل.

جبل سانت هيلينز، الولايات المتحدة

وقد وفر ثورة جبل سانت هيلانات في عام 1980 دروسا مبكرة في إدارة المخاطر البركانية، وأدى الانفجار الجانبي الكارث وسقوط الرماد إلى إلحاق أضرار بمليارات، وفي أعقاب الانفجار، أنشئت شبكات رصد واسعة النطاق، وإنشاء مناطق استبعاد، وتحسين الهياكل الأساسية، وقد أتاح الالتزام الطويل الأجل بالرصد إدارة فعالة للنشاط اللاحق.

ساكوراجيما، اليابان

وقد شهدت شركة ساكوراجيما ثورة مستمرة تقريبا منذ عام 1955، حيث تُنتج رماداً متكرراً في كاغوشيما، وتُدمج المباني نظماً للتهوية المتخصصة لاستبعاد الرماد، وقد أصبح التخلص من الرماد منتظماً، وقد استحدث السكان معارف عملية واسعة النطاق بشأن العيش بنشاط بركاني مستمر، ويمكن الحصول على مزيد من المعلومات عن إدارة المخاطر البركانية من خلال برنامج [FT:0]USGS Volcano Hazards.[1]

الاعتبارات الاقتصادية وتحليل التكاليف والفوائد

ويتطلب تصميم الهياكل الأساسية المرنة استثمارا كبيرا، ويجب على صناع القرار أن يوازنوا بين تكاليف تدابير الحماية من الفوائد الناجمة عن انخفاض الضرر، وكثيرا ما تتجاوز الآثار الاقتصادية غير المباشرة للثورات تكاليف الأضرار المباشرة، وتعطل الهياكل الأساسية في التعاقب من خلال الاقتصادات: إغلاق المشاريع التجارية، وقطع النقل يحول دون وصول السلع إلى الأسواق، وصناعات القوى الملوثة بالمياه لوقف العمليات.

وتوفر العديد من تدابير المرونة فوائد تتجاوز حماية المخاطر البركانية، وتقاوم الهياكل القوية الزلازل والطقس المتطرف، وتحسن النظم المتردية الموثوقية أثناء العمليات الروتينية، وتتيح نظم الرصد المتقدمة تحسين الصيانة والتشغيل الأمثل، وتحسن هذه المنافع المشتركة فعالية التكلفة بدرجة كبيرة.

الاتجاهات المستقبلية: الابتكار والتكيف

ولا يزال مجال المرونة البركانية يتطور، إذ أن علوم المواد تطور خرسانات ذاتية، ومعاطف متقدمة، ومواد مركبة ذات مقاومة معززة، كما أن تقنيات البناء مثل البناء النموذجي والطباعة 3D تتيح النشر السريع والاستبدال السهل.

وسيتيح تحسين الرصد والتنبؤ من خلال شبكات الاستشعار الكثيفة والتعلم الآلي الإنذارات السابقة والموجهة بدرجة أكبر، ويتيح التعاون الدولي تبادل المعارف وأفضل الممارسات، ويوفر ] في نيوزيلندا موارد واسعة النطاق بشأن آثار الرماد والتخفيف من حدته.() ويوفر مكتب الأمم المتحدة للحد من أخطار الكوارث أطرا للحد من المخاطر الشاملة.

الاستنتاج: بناء مستقبل متجدد في المناطق البركانية

ويمثل تصميم الهياكل الأساسية لمرونة الثوران البركاني والخريف الرمادي أحد أكثر التحديات تعقيدا في مجال الحد من مخاطر الكوارث، ومع ذلك فقد أحرز تقدم كبير في هذا المجال، وقد تحسنت القدرات الهندسية، وأصبحت تكنولوجيات الرصد والإنذار المبكر والحماية أكثر تطورا.

إن زيادة المعرفة بمخاطر سقوط الرماد تدعم إجراءات التخفيف والتخطيط للأزمات وإدارة الطوارئ، ويجب ترجمة هذه المعرفة إلى إجراءات من خلال السياسات المناسبة، والاستثمارات الكافية، والمؤسسات الفعالة، والمجتمعات المحلية المشاركة، ويتطلب المسار المستقبلي التزاما مستمرا عبر أبعاد متعددة، ويجب على الحكومات أن تعطي الأولوية لمرونة البركان في تخطيط الهياكل الأساسية، ويجب على المهندسين أن يدمجوا اعتبارات الخطر البركاني في جميع المشاريع في المناطق المعرضة للخطر، ويجب على العلماء مواصلة تعزيز التفاهم.

فالهياكل الأساسية المقاومه تمكن المجتمعات المحلية من الازدهار في المناطق البركانية، وتقليص الآثار المدمرة عند حدوث الانفجارات، وتيسر الانتعاش السريع بعد ذلك، وبجمع المعارف العلمية والخبرة الهندسية والتكنولوجيات المناسبة والسياسات الفعالة ومشاركة المجتمعات المحلية، يمكننا بناء نظم الهياكل الأساسية التي تحمي الحياة، وتحافظ على سبل العيش، وتحافظ على المجتمعات المحلية حتى في مواجهة المخاطر البركانية.