حلول هندسية مبتكرة لحماية فوكوشيما الساحلية

The Unfinished Legacy of 3.11: A Coastline in search of Resilience

وفي 11 آذار/مارس 2011، يمكن أن يُنقَفَس في قاع البحر قبالة ساحل توهوكو الياباني على طول خط 500 كيلومتر، مما يكشف عن زلزال ميغاثري ذي حجم 9.0 وكارثة تسونامي، يتجاوز طولها 40 متراً، وعندما تصطدم الموجات الأولى بمصنع فوكوشيما دايشي للطاقة النووية، فإنها تُغمر على سطح البحر المصمم لجيل متغير ونجم.

وقد كشفت كارثة عام 2011 عن عيب أساسي في الفلسفة الهندسية السائدة: فالدفاعات الثابتة التي صممت إلى حد أقصى تاريخي يمكن أن توفر حماية كافية، وقد تم بناء نظام دفاع تسونامي الياباني تدريجياً منذ الستينات، حيث كان كل جدار جديد أو ماء مفترقاً إلى أكبر حدث معروف، وقد اعتبر ارتفاع تصميم 5.7 متر في دايتشي في حد ذاته محافظاً وقت البناء.

فوكوشيما الجغرافيا الساحلية وطبيعة التهديد

وتمتد شاطئ فوكوشيما إلى حوالي 160 كيلومتراً على طول المحيط الهادئ، وتمتد إلى الجبال التي تبعد أبوكوما غرباً، وسهل ساحلي ضيق يستضيف المدن، والأراضي الزراعية، والسككك الحديدية، والهياكل الأساسية الحرجة، وتتحول قاع البحر هنا بلطف، وتزيد من ارتفاع موجات المد الزلزالي الطويلة الأمد إلى الغرب، بينما تترك المجتمعات المحلية ذات الارتفاع الطبيعي الصغير في عام 2011(69).

وتواجه المنطقة الآن، مضافة إلى الضغط، دينامية مزدوجة: ارتفاع تدريجي في مستوى البحر المتوسط على الصعيد العالمي، متوقع عند مستوى لا يتجاوز عام 2100 في إطار سيناريوهات عالية الانبعاثات، وزيادة محتملة في تواتر الاضطرابات الشديدة التي تُجرى عبر المياه الأكثر دفئاً، وهذه الاتجاهات تؤدي إلى تقليص فترات العودة من مستويات المياه القصوى التي يجب أن تنجو منها الهياكل الساحلية، وبالتالي فإن التحدي الهندسي ليس حساباً ثابتاً؛ وأي نظام دفاعي يُبنى عليه اليوم.

فالسهول الساحلية نفسها تفرض قيودا محددة، فالقطاع الضيق من الأراضي القابلة للتطور بين الجبال والبحر يعني أن التراجع نادرا ما يكون خيارا، ولا يمكن للمجتمعات المحلية أن تتحرك داخل البلد فحسب، بل أن تشقق السكان والهياكل الأساسية في ممرات تتسم بالضعف والضرورة الاقتصادية، وأن خط السكك الحديدية في جوابان، وطريق جوبان السريع، وسلسلة من موانئ الصيد والمرافق الصناعية، تحتل هذه الفرقة الهندسية الضيقة، وبالتالي فإن أي استراتيجية دفاعية يجب أن تحمي الواقع بدلا من الاعتماد عليه.

Re-engineering the Wall: hard Defenses Reimagined

من الحواجز الفيزيائية إلى موزعات الطاقة المتطوّرة

وبعد عام 2011، بدأت حركة تحرير الكونغو عملية إعادة تقييم على نطاق البلد لمعايير حماية المدونات السنامية، حيث ارتفعت مستويات التصميم في جميع أنحاء توهوكو، وكانت أبرز مظاهرها سلسلة مستمرة من الجدران البحرية المدعمة التي تبعد كثيرا عن ساحل مقاطعة فوكوشيما، وكانت آلية كمايشي للتركيز على المياه الجوفية المجاورة، بعد أن دمرت أمواج العالم، بسبب التسونامي الذي وفر درسا مشرقا:

ويضم الجيل الجديد من جدران البحر، مثل حاجز الطول الذي يبلغ 12.5 متراً، الذي يمتد على طول الساحل من قطاع سعود إلى هيرونو، ويضع الآن منحدرات مركبية ويوسع نطاق أسلاك الكهول، ويمتد في كثير من الأحيان إلى كتل مائية مائلة، تُعرف بحجم التراب أو بحجم ملوثات مائية.

Caisson Breakwaters and submerged Sills

وفي مداخل الموانئ الرئيسية - أوناهاما، وساما، ومساحة الصابورة التي تمتد إلى 20 عاماً، ومستودع فوكوشيما دايتشي نفسه - قد وضعوا محركات ضخمة من مواقد القديسين، وكل صندوق من هذه المواضع، مثبت في قاعدة مجهزة من نوع " تيار " ، يمكن أن يصمد 18 متراً ويزن أكثر من 000 10 طن متري، وتُغلق الثغرات بين المفاعلات المطاطية

" الجدار العظيم "

ويأتي نهج اليابان، الذي يُبطل أحياناً " الجدار العظيم " ، منتقدين حادين من السكان والمجموعات البيئية، ويُسهم أيضاً في استمرار وجود هرم ملموس يصل إلى 12 إلى 15 متراً فوق سطح البحر في الوصول البصري والبدني إلى المحيط، ويقلل من سبل عيش الصيادين الذين يعتمدون على حائط الهبوط الشواطئي المفتوح، ويغيرون النقل البري الشواطئي الذي يُتَرَعَدُ من الرمل.

وقد أصبحت المشاركة المجتمعية جزءا رسميا من عملية التصميم، إذ أن لجان الإدارة الساحلية المحلية، التي تضم ممثلين من تعاونيات الصيد، ورابطات السياحة، والمنظمات غير الحكومية البيئية، تقوم الآن باستعراض خطط الدفاع المقترحة قبل بدء البناء، وتملك هذه اللجان سلطة طلب تعديلات في التصميم، وقد أدت مدخلاتها إلى ابتكارات مثل " النظر " ، وأقسام الجدار البحري التي تستخدم الألواح الزجاجية المتحركة للحفاظ على آراء المحيطات، وقطع الجدار القابلة للتداول التي يمكن إضافتها بصورة مؤقتة أثناء موسم.

دال - الدفاعات الديناميكية: حواجز الطوفان وغيتسات الغواصات

وعد الحماية

وفي حين أن جدران البحر الثابتة توفر الدفاع الدائم، فإنها لا يمكن تبريرها اقتصاديا إلا على مستوى التصميم؛ ولا تزال أمواج تسونامي تتجاوز هذا المستوى تحجبها بنتائج كارثية محتملة، ولإضافة طبقة من القدرة على التكيف، فإن الشركات الهندسية اليابانية لديها حواجز عائمة ومفتوحة بالسكان، تكون دائما ما هي الظواهر التي تدور في فترات هادئة ولا تنشط إلا عندما يكتشف المستشعرون موجة تهديد.

إن مفهوم " ميغا - فلوات " الذي يختبر في ميناء هاتشينو وتحت تقييم ماتوسوكاوا - لاغوون من محركات الطاقة المستقلة ذات الموجة المتوسطة التي لا تخترق موجات التسونامي، والتي تخترق أيضاً، والتي تُستخدم في إطارها آلية محركات البوليمر المزودة بالفلور، والتي تُستخدم في ظروف طبيعية كثبان عائمة أو منابر للزروعة.

(بدون) (الحياة الفلكية)

وفي فم نهر مانو الذي يتدفق عبر مدينة مينياسو، قام المهندسون بتركيب أول بوابات مائية كاملة النطاق، مما يدل على وجود بوابة مائية مثبتة على وجود موجة من الصواريخ فوق سطح الماء، وهي نقطة انطلاق من موقعها الجاهز، وهي نقطة انطلاقها في موقع الأشعة فوق سطح الماء، حيث أن هناك أربعة من المضاعفات المائية التي تولدها بوابات الديزلية مكرونة، وثواة للضغط

Eco —Engineering: When Nature is part of the Defense

The Energy —Absorbing Role of Coastal Vegetation

كما أن مجموعة متزايدة من البحوث التي تم تمويلها من خلال إطار ساحل فوكوشيما للابتكار - تُظهر أن النظم الإيكولوجية الطبيعية يمكن أن تكون أكثر من عوازل مزورة، كما أن غابات المانغروف، وإن لم تكن موطناً لـ Fukushima، تزرع بصورة تجريبية في مناطق تصريف مياه دافئة قرب مصنع دايني، حيث ترتفع درجة حرارة التدفق المائي في الشتاء.

ويُطبق على ساحل الفوكوشيما المعتدل على نحو أكثر دقة، حيث يُعاد توجيه الغطاء الحرجي الساحلي () إلى جانب وجود حزام حرجي مُنقَّب في منطقة الحراجة، حيث يُحدِّد الآن وجود طبقة مائية مُنَطَّرة من المقياس المُمتد إلى مائتي كيلومتر، ويُحدَّد معظمها من خلال التسونامي.

الشعاب الفنية مثل ماء المعيشة

كما أن هناك ما يُعدّ من محركات مائية مصممة على نحو متزامن مع الرش، وتُحدّد في إطارها بيانات عن السحب الإليكتروني، وتُعدّ من خلال شبكة السحب المُعدّة من المياه، وتُعدّ هذه البيانات من خلال شبكة السحب المُصطنع، وتُحدّد في إطارها من الأشعة المُعدّة، وتُعدّل من خلال شبكة الأشعة المُّة، وتُصُصُ إلى جانب الصبّدّة، وتُّل، وتُّة، وتُ إلى جانب شبكة الصبّ، وتُصُصُصُصُّدُ إلى جانب الصبّ، وتُصُصُصُصُصُصُصُصُّة، وتُصُّة، وتُّلُصُصُّةُصُصُّةُصُصُّةُصُّة، وتُصُّة، وتُّةُصُّةُّةُصُّة، وتُّةُّة، وتُ، وت

Embedding Intelligence: Materials and Monitoring for Adaptive Protection

خدمات الصحة الذاتية

ويظل الاختصار العمود الفقري للدفاع عن المناطق الساحلية، ولكن ضعفه إزاء التشقق - الذي ينجم عن هجوم الكلوريد في البيئة البحرية - يُعتبر مقياساً ثابتاً، حيث يُظهر الباحثون في جامعة توهوكو تسلسلاً كهربائياً مركباً يحتوي على مكامن مصغرة مجهزة بالنحاس، ويُعادون إلى تركيبها بقاعد مائية.

شبكة الاستشعار الموزعة والتوائم الرقمية الافتراضية

ولا يمكن لأي تصميم ثابت أن يتوقع كل سيناريو من سيناريوات التحميل، وهو السبب في أن نظام الدفاع الساحلي في فوكوشيما يجري بثه رقمياً، كما أن " مقياس الأشعة فوق البنفسجية في اليابان " ، وشبكة تسونامي للتنبئة، يُستخدم في إطار نظام الأشعة السينية، ويُستخدم فيه نظام الإنذار بالأشعة السينية، ويُستخدم في إطار نظام " تسونام " ، ويُستخدم في إطار نظام " ، ويُستخدم في تحديد البيانات المُستخدم في إطار نظام " ، ويُستخدم في إطار نظاماًاًاًاًاًاًاًاًاًاًاً للتنبؤاً للتنبؤاً للتأهباًاً للأشعة تحتياً للأشعة تحتياً للأشعة تحتياً للأشعة السينية، ويُستخدم في إطارياً للأشعة السينية، ويُستخدم في إطارياً للأشعة السينية، ويُستخدم في إطارياً، ويُستخدم في إطارياً، ويُستخدم في إطارياً للأشعة السينية، ويُستخدم في إطارياً، ويُستخدم في إطار

التكامل مع إطار سواحل فوكوشيما للابتكار

ويتدفق معظم التمويل والزخم السياسي لهذه الحلول من إطار عمل فوكوشيما للابتكار، وهو مبادرة وطنية أطلقت في عام 2014 لتنشيط المنطقة الساحلية من خلال التكنولوجيا المتقدمة والطاقة المتجددة، كما أن الدفاع الساحلي هو أحد الأعمدة الستة للإطار، إلى جانب البحوث التي تعطل التشغيل، وإنتاج الهيدروجين النظيف، وقد خصص برنامج " البنية التحتية الساحلية المتطورة " الذي يديره مركز فوكوشيما للإنشاءات البيئية.

كما أن إطار عمل ساحل الابتكار قد عزز التعاون بين القطاعات التي كان من غير المحتمل أن تكون في إطار نماذج التمويل التقليدية، وقد ساهم الباحثون الآليون الذين يعملون على وقف تشغيل مصنع دايتشي في تكنولوجيا الاستشعار ومنابر المركبات المستقلة التي تستخدم الآن في التفتيش تحت الماء على الجدران البحرية ومياه الكسر، وتستكشف مشاريع تجريبية لإنتاج الهيدروجين، تهدف إلى توفير وقود نظيف للمنطقة، استخدام الكلور المحتوي على ملوثات مياه البحر.

التعلم من الممارسة العالمية: الحوار الهولندي

ولم يعمل مهندسو السحب في عزلة، إذ إن شراكة التبادل التقني مع شركة " ريكسو ووترستاات " الهولندية، التي أضفت طابعا رسميا في عام 2017، قد أعادت فلسفة " بناء المحركات البحرية " إلى ساحل توهوكو، حيث كانت توزع على السواحل الهولندية (Sand Motor) - وهي عبارة عن محركات شاطئية ضخمة تستخدم في توزيع الرمال.

كما أثرت الشراكة الهولندية على التفكير الياباني في مجال الاتصالات بالمخاطر والمشاركة العامة، وقد قام برنامج " روم نهر " الذي يركّز على التواصل الشفاف بشأن المخاطر المتبقية والقيود المفروضة على الدفاعات الهندسية، بإطلاع المجتمعات المحلية على تطوير مواد تثقيفية بشأن أمواج تسونامي في فوكوشيما، ويُعلم المقيمون الآن بصورة روتينية بإمكانية تجاوز الأحداث أثناء تصميم هيكل دفاعي، كما أن عمليات الحفر المتعلقة بالإجلاء تُفرض قيوداً على أداء المهندسة.

التصادم والتعريفات الاقتصادية والاجتماعية والبيئية

أما بالنسبة لجميع الإبداع التقني، فإن الدفاع الساحلي في فوكوشيما لا يزال مسعى إنساني عميق، ويدفع الصيادون بأن الجدران البحرية المستمرة التي تم التحقق منها تعطل الأنماط الحالية الساحلية التي تجلب المياه الغنية بالمغذيات إلى مناطق صيدهم؛ وقد تبين من دراسة استقصائية أجريت على مدار الساعة في إطار مجموعة مصايد الأسماك التي توزع على مدار الساعة أن كميات الصيد من الدروع والأرتشن البحرية انخفضت بنسبة 12 في المائة في المناطق التي أدى فيها بناء الجدار إلى تقليص حجمها().

كما أن العبء الاقتصادي الذي يتحمله الدفاع الساحلي يثير أسئلة صعبة، إذ أن التكلفة الإجمالية لبرنامج الإجلاء البحري في فترة ما بعد عام 2011 قد تقدر بحوالي 1.4 تريليون ين (حوالي 9.5 بليون دولار) مع توقع تكاليف الصيانة السنوية في 15 بليون ين، وبالنسبة لمحافظة فوكوشيما، تمثل هذه التكاليف حصة كبيرة من ميزانية الأشغال العامة، متنافسة مع الاستثمارات في الرعاية الصحية والتعليم والتنمية الاقتصادية.

نحو خط ساحلي يتعلم

The ultimate innovation is not a single structure but an operational philosophy. Fukushima’s coastal managers are moving away from the defendand —‐forgetal mentality of the past and toward an adaptive management cycle: monitor, model, adjust, repeat. Regulations now mandate a five-yearly review of all hard and soft defenses against the latest climate projections, with a built‐-en in adapt or supplement them if performance falls below a 10[1]

إن العمل جار بالفعل على الحدود التالية: " الأراضي الرطبة التضحية " في الأراضي الزراعية المنخفضة التي يمكن أن تغرق عمداً مع موجة تسونامي، وتخزن المياه مؤقتاً وتستنزفها ببطء لتقليص رأسها في المناطق الحضرية المتدفقة، وهذا المفهوم الذي يُجرّب على موائل مهجورة من الأرز في 20 هكتاراً شمال مدينة نامي، يتطلب شراء بوابات من المزارعين الذين يتلقون تعويضاً عن طريق التأمين الممول من الفيضانات.

وقد نشأت هذه الحلول، التي تثير الإعجاب منفردا، عن الاندماج، وظهرت جدران بحرية وحيدة، وسور بحري تدعمه غابة صنوبرية، وبوابة غزيرة، وتطورات حيوية، واثنين من التوائم الرقمية في الوقت الحقيقي، وهي تشكل دفاعا مطبقا لا يُكمل بصورة كارثية، وفوروشما، التي أنشئت في إطار المناهج الدراسية، تُصدر الآن نموذج ليما - المحيط الهادئ.

أبحث عن المستقبل

إن إعادة بناء ساحل فوكوشيما أبعد ما يكون عن الاكتمال، فتصورات الارتفاع في مستوى سطح البحر تتطلب أن تشمل تصميماتها اليوم بدلات مادية ومالية من أجل الارتفاع في المستقبل؛ كما أن مكونات جدران البحر النموذجية التي لها قنوات داخلية يمكن توسيعها رأسياً عن طريق القيام بثلاثة أمتار دون هدم، وأن إدماج المناظر الطبيعية الخارجية العائمة في أحواض المياه المتطاولة، التي أصبحت الآن في مرحلة القبول المزدوج.

ومن الواضح أن المنطقة تجاوزت صدمة عام 2011 إلى رؤية تطلعية تتقاسم فيها الطبيعة والهندسة والمجتمع عبء المرونة، فبالنسبة لعالم يواجه عهداً من البحار المتزايدة والعواصف المكثفة، فإن تجربة فوكوشيما ليست مجرد قصة محلية - بل هي نموذج طرق ذي صلة على الصعيد العالمي للعيش مع المحيط بدلاً من محاربته، إذ أن الدروس المستفادة من هذا الخط الساحلي تمتد إلى أبعد من التكنولوجيات المحددة التي تم نشرها؛