دور الهندسة في بناء قناة سوز

The Engineering Marvel of the Suez Canal

إن قناة السويس هي أحد أكثر مشاريع البنية التحتية تحولا في التاريخ، التي تم إنجازها في عام 1869، هذا الطريق المائي البالغ 193 كيلومترا الذي يربط البحر الأبيض المتوسط بالبحر الأحمر، أعاد تشكيل الشحن العالمي عن طريق إزالة الحاجة إلى السفن لتطهير أفريقيا من العمل، وقلصت القناة من مسار البحر بين أوروبا وآسيا بنحو 000 7 كيلومتر، وقطعت أوقات الرحلة لأسابيع، وقللت من تكاليف النقل بشكل كبير.

بناء القناة يتطلب نقل ما يقدر بـ 75 مليون متر مكعب من الأرض باستخدام مزيج من العمل اليدوي والآلات، في ذروته، كان هناك أكثر من 000 30 عامل يعملون في ظروف صحراء قاسية، وقد طلب المشروع حلولا للمشاكل التي لا سابقة لها، من إدارة الاقتحامات المائية أثناء الحفر لمنع الرمل من إعادة تصميم الأجزاء المكتملة، وقد وضعت القرارات الهندسية التي اتخذت خلال هذه الفترة مبادئ لا تزال تستخدم في مشاريع هندسية واسعة النطاق اليوم.

"السياق التاريخي وقضية "كانال

فكرة القناة عبر جزيرة (سويز) تعود إلى الأرض، وحاول الفراعنة المصرية القديمة بناء قناة تربط النيل بالبحر الأحمر في بداية عام 1850، وحسنت الإمبراطور الروماني لاحقاً هذا المجرى المائي القديم، وحافظت الحضارات المتعاقبة على بعض الوصلات البحرية لـ (نيل-ريد) لقرون، لكن في نهاية القرن الثامن، تخلت هذه العصيان عن النسيجات.

وقد اكتسبت الدفعة الحديثة من أجل القناة زخما خلال القرن التاسع عشر حيث سعت السلطات الاستعمارية الأوروبية إلى زيادة سرعة الطرق التجارية إلى آسيا، حيث زادت الرحلة التي تدور حول رأس الأمل الصالح شهورا على جداول الشحن وعرضت السفن لطقس خطرة، وسلمت شركة فيرديناند دي أقلب، وهي دبلوماسي فرنسي، وشركة مباشرة لسير الأعمال، بالقيمة الاستراتيجية لطريق سويز المباشر، وحصل على امتياز من محافظ عثمانية في عام 1854، وأسست شركة سو ٥٨٧.

وقد جمعت شركة دي ليريبز فريقا من المهندسين بقيادة مهندس فرنسي مشهور، هو ألفونسي كوفوريرو، متخصص في مشاريع كبيرة لحفر الأرض، وواجه الفريق الهندسي سخرية فورية من المصالح البريطانية دعا إلى إقامة اتصال بالسكك الحديدية بدلا من ذلك، ومن خبراء تقنيين تساءلوا عما إذا كان يمكن إقامة قناة بحرية دون أقفال عبر مختلف التضاريس.

وقد دعت الخطة الأصلية إلى أن تكون القناة طولها حوالي ١٦٠ كيلومترا، وعمقها ٨ - ٩ متر، و ٢٢ مترا في أقصى الحدود، وذلك بمعايير حديثة، ولكن متوحشة بالنسبة للسنوات ١٨٦٠، ويحتاج المشروع إلى قطع ثلاث مناطق جيولوجية متميزة: السهول الساحلية الرملية بالقرب من البحر الأبيض المتوسط، والجداول المركزية الصخرية في الغيزر، والأراضي الرطبة في منطقة البحيرات الحمراء القريبة من البحر الأحمر.

التحديات الهندسية والحلول

وقد شكل بناء قناة السويس سلسلة من المشاكل الهندسية التي تتطلب استجابات مبتكرة، وكان على الفريق أن يعمل مع بيانات جيولوجية محدودة، وأدوات مسح بدائي مقارنة باليوم، وقوة عاملة تتطلب تنظيما ودعما واسعين في بيئة عدائية.

حفرة عبر منطقة فاريد

وكان التحدي الأكثر وضوحاً هو حفر قناة مستمرة يمكن نقلها عبر التضاريس تحولت من الرمال اللينة إلى الصخرة الصلبة، وقد شكل القسم المركزي في الغيزر أكبر صعوبة، مما يتطلب قطعاً إلى 20 متراً في أعماق الحجر الجيري والخنجر، ونشر المهندسون مزيجاً من العمل اليدوي باستخدام المخلفات والجرعات والسلال إلى جانب أجهزة الحفر ذات القوة السامية والمنشطة باستمرار.

وبغية الإسراع بالتقدم وإدارة التكاليف، قام الفريق الهندسي بقسمة الطريق إلى أجزاء، كل منها مخصص لمجموعات متعاقدة منفصلة، مما سمح لهذا النهج اللامركزي للأفرقة المتخصصة بمعالجة الظروف المحلية، وفي الأقسام الشمالية الرملية، استخدم العمال خطوط السكك الحديدية لنقل المواد المستخرجة إلى أماكن الإغراق، بينما في الجنوب، ضخ المبردات الرواسب مباشرة إلى المصارف المتاخمة، وقد توفر منطقة البحيرات الجافة أساليب غير متوقعة من حيث تكون الأنهار الطبيعية أقل من مستوى سطح البحر.

وبحلول عام 1863، كان موقع البناء يستخدم أكثر من 100 محركات بخار تعمل بالطاقة الكهربائية، والمروجين، والقاطرات، والأماكن، ويمكن لهذه الآلات أن تحرك الأرض بمعدلات مستحيلة مع العمل اليدوي وحده، وقد قام المبرد البخاري بسحب أكثر من 000 1 متر مكعب من المواد في اليوم.

إدارة المياه ومراقبة المشاهدة

ومن أكثر الصداعات الهندسية استمرارا إدارة المياه الجوفية، حيث أن الحفر يعمق، لا سيما بالقرب من البحر الأبيض المتوسط وحوض البحيرات في بيتر، فإن المياه الجوفية تتدفق في مناطق العمل وتباطؤ التقدم، وقد قللت الخطة الأصلية من تقدير حجم عمال المياه الذي سيواجهه، مما اضطر المهندسين إلى ارتجال نظم الصرف.

وقد قام الفريق بتركيب مضخات ذات طاقة ثابتة تعمل على مدار الساعة لإبقاء الأقسام جافة بما يكفي للتنقيب، وفي مرتفعات الغيزر حفر العمال قنوات الصرف المتوازية التي اعترضت المياه الجوفية قبل أن تصل إلى مواءم القناة الرئيسية، كما أن هذا النهج المعروف باسم ] أسلوب إحياء المراحيض ، سمح بحفر كميات كبيرة من المياه حتى في خطوط السطو.

وكان من اللازم اتخاذ قرار بناء قناة بحرية دون أقفال مبسطة لإدارة المياه بمعناها غير المعقد، ولكن كان يعني أن القناة كانت عميقة بما يكفي لاستيعاب مشاريع السفن بينما كانت مقاومة للتخمير من تدفقات المد والسندات، وقد صمم الفريق الهندسي القناة بمنحدر طفيف يسمح بتدفق المياه الطبيعية واستخدام منطقة البحيرات المتجمدة كمنطقة عازلة، حيث يمكن للروادة أن تستقر قبل الوصول إلى القناة الرئيسية.

مصرفية لمكافحة الاستقرار والتآكل

وتواجه مصارف القناة تآكلا مستمرا من الرياح، والحركات الموجية، ووقوع السفن العابرة، وكان على المهندسين تصميم قطع ثابتة يمكن أن تصمد أمام هذه القوات مع التقليل إلى أدنى حد من الصيانة، وكان الحل ينطوي على قذف المصارف على زوايا محسوبة على أساس نوع التربة وتركيب أحجار وقاية في المناطق الضعيفة.

وضع الفريق ملفاً مصرفياً موحداً: منحدر لطيف من حوالي 2: 1 (أفق إلى عمودي) في الأقسام الرملية ودرج أكثر حساسية في المناطق ذات الشقوق الصخرية، وربط العمال المصارف بقطع حجرية محفورة في الأقسام التي كان فيها خطر التآكل أعلى، لا سيما في البنادق وقرب مدخل القناة المتوسطية، وقد أدت هذه الفحوصات إلى تقليص عدد العصيان.

وقد شكلت الانجراف الرملي تحديا آخر، لا سيما في الأقسام المركزية المعرضة حيث فجرت الرياح السائدة الرمل في القناة، حيث قام المهندسون بتجربة السياج الرملي، والحواجز النباتية، وحتى المثبتات الكيميائية للحد من الانفجار، وقد ثبت أن أكثر الحلول فعالية هو زرع الشجيرات العشبية والأعشاب على طول مصارف القنوات، وهي ممارسة تستمر في اختيار الأنواع الحديثة.

الفحص والضبط

ويتطلب مسح مسار القناة دقة استثنائية نظراً للتضاريس وعدم وجود نظام عالمي حديث لتحديد المواقع أو تكنولوجيا السواتل، وقد استخدم الفريق الهندسي الدولوليتات وأدوات القياس السلاسل لتحديد مواءمتها بدقة على امتداد 160 كيلومتراً، وكان على المحارس أن يحسبوا أن الأرض قد اندلعت وأن هناك اختلافاً طفيفاً في مستوى البحر بين البحر الأبيض المتوسط والبحر الأحمر، وهو فرق تقرر في نهاية المطاف أنه لا يُذكر بالنسبة للملاحة، ولكن في حالة حاسمة بالنسبة لحساب تدفق المياه.

المسح الأصلي الذي قام به المهندس الفرنسي بول - أدريان بوردو في عام 1850 وضع علامات مرجعية لتوجه البناء لأكثر من عقد من الزمن

الابتكارات الهندسية الرئيسية

وقد أدخل مشروع قناة سوز أو صقل عدة تقنيات هندسية تؤثر على مشاريع الهياكل الأساسية اللاحقة في جميع أنحاء العالم، وتراوحت هذه الابتكارات بين تصميم الآلات وإدارة التشييد.

الحفر والدراجة

استخدام طاقة البخار على هذا النطاق الكبير لم يسبق له مثيل مهندسو المشروع صمموا تصميمات البخار الحالية لمعالجة ظروف التربة المختلطة للـ(إيثموس)

وقد عمل المبردات في سلسلة منسقة: أول إزالة للمواد السطحية في الأقسام الجافة، ثم عمق القناة باعتبارها مناطق حفرية مائية، وقد أتاح هذا الأسلوب التراجعي في عملية التنقيب، والتقليل إلى أدنى حد من وقت التعطل، وأصبحت هذه التقنية معيارا لمشاريع بناء المرفأ والكانال في العقود التي أعقبت اكتمال قناة سوز.

إدارة التشييد والسوقيات

وقد طالب المهندسون بوضع نظام هرمي للمشرفين، وكلهم مسؤولون عن أقسام محددة من القناة، وأنشأوا مستودعات للإمدادات على فترات منتظمة على طول الطريق، مخزنة بالأغذية والمياه والأدوات وقطع الغيار، وأقاموا أماكن للإقامة على خطوط السكك الحديدية المحمولة التي تنقل المواد والعمال، بينما أتاح نظام للتشييد المكرس في مواقع الاتصالات السريعة بين مواقع البناء.

كما نفذ المشروع نظاما لتتبع التقدم ومراقبة الجودة، حيث يقاس المهندسون أحجام الحفر يوميا ويقارنونها بالأهداف، ويكيفون تخصيص الموارد حسب الحاجة، ويتيح هذا النهج القائم على البيانات لشركة قناة سويز إكمال المشروع في حدود تقديرات الميزانية وقبل الجدول الزمني الأصلي؛ ونتيجة نادرة لمشاريع البنية التحتية الكبيرة في القرن التاسع عشر.

الميناء قال "إكوادور"

وقد طلب مدخل البحر الأبيض المتوسط في بورت سعيد مياهاً كثيفة لحماية السفن من الرياح الشمالية الغربية السائدة وحركات الموجات، وصمم المهندسون مياهاً تكسر أحجارية تبلغ مساحتها 2.5 كيلومتراً باستخدام كتل الحجر الحجري ذات الصلابة الرباعية، وكلها تزن بين 10 و 20 طناً، وشكل هيكلها شكلاً من أشكال المنحنى التي دمرت طاقة الموجات وخلق نهجاً هادئاً للمأوى.

:: بناء مياه الكسر في المياه حتى 12 متراً من تقنيات التنسيب المبتكرة، حيث استخدم العمال الرافعات التي تعمل بالبخار والمتمركزة على الشوارع لتقليص عدد الكتل التي تتجه إلى مواقعها، مسترشدين بالغطاس الذي فحصوا التواؤم تحت الماء، ولا يزال الماء الكسر يعمل اليوم، مع التعزيزات الدورية والصيانة التي تكفل استمرار فعاليته.

أثر الهندسة على نجاح القناة

قرارات الهندسة التي اتخذت خلال بناء قناة (سويز) حددت نجاحها مباشرة كممر مائي تجاري، تصميم سطح البحر ألغى الحاجة إلى أقفال، السماح بعبور مستمر دون تأخير في القفل، وهذا البساطة قلل من تكاليف التشغيل وزاد من قدرة القناة على القفز، ويمكن للسفن المرور خلال 40 و 48 ساعة تقريباً، مقارنة بأسابيع أو أشهر طريق كيب.

عمق القناة وإستعراضها، بينما كانت متواضعة بالمعايير الحديثة، كانت تستوعب أكبر سفن الحقبة، وقد صمم الفريق الهندسي القناة بعمق لا يقل عن 8 أمتار، وإستعراض قاعي يبلغ 22 متراً، مع حزم عابرة أوسع كل 8-10 كيلومترات، وقد سمحت هذه الخليجات المارة للسفن بالسفر في اتجاهات معاكسة بأن تعبر بأمان،

وقد وفر قسم البحيرات البائيرة فائدة غير متوقعة، حيث كانت هذه الكسادات الطبيعية بمثابة فخ للرواسب، مما قلل من متطلبات التنقيب عن الصيانة، كما كانت البحيرات بمثابة خزان للمياه الزائدة خلال أحداث الفيضانات، ووفرت منطقة عازلة طبيعية يمكن للسفن أن تنتظر فيها نوافذ المرور، وقد أظهر هذا الإدماج الذكي للجغرافيا الطبيعية في تصميم القنوات تطورا بيئيا.

كما أن إنجاز القناة قد حقق تعاونا هندسيا دوليا، وشمل المشروع مهندسين ومتعاقدين وعاملين من فرنسا ومصر وإيطاليا ودول أخرى، وتبادل المعارف والتقنيات عبر الحدود الثقافية، وقد أنشأ هذا التعاون سابقة لمشاريع البنية التحتية المتعددة الجنسيات التي تستمر في العصر الحديث.

تطور الهندسة المتطورة

تراث قناة (سويز) يتجاوز أثره الاقتصادي المباشر، وقد أثبت أن الهندسة المدنية الواسعة النطاق يمكن أن تحول الجغرافيا وتعيد تشكيل التجارة العالمية، نجاح المشروع كان مصدر إلهام لمشاريع القناة اللاحقة، بما فيها قناة بنما، التي اعتمدت عدة مبادئ هندسية رائدة في (سويز).

مهندسون حديثون يواصلون تحديث وتوسيع قناة السويس لاستيعاب السفن الكبيرة وزيادة حركة المرور، وقد أكملت هيئة قناة سويز توسعا كبيرا في عام 2015، وضفت قناة موازية على 35 كيلومترا تسمح بالتحرك على طريقين عبر الأقسام الحساسة، وشمل هذا المشروع 8.5 بلايين دولار عملية مسح متطورة لـ 250 مليون متر مكعب من المواد، باستخدام تقنيات الهندسة المتطورة التي تستخدم GPS.

اليوم، يتعامل القناة مع ما يقرب من 12 في المائة من التجارة البحرية العالمية، حيث يعبر أكثر من 50 سفينة يوميا، وقد عمق المجرى المائي إلى 24 مترا، ووسع إلى 313 مترا في أضيق نقطة، حيث يستوعب السفن الضخمة للحاويات وناقلات النفط التي تهيمن على الشحنات الحديثة، ويرصد المهندسون باستمرار نقل الرواسب، والاستقرار المصرفي، ونوعية المياه، باستخدام أجهزة الاستشعار الآلية والصور الساتلية.

أما الوثائق الهندسية الأصلية من القرن 1860 فلا تزال مواد مرجعية قيمة للمشغلين الحديثين، فالدراسات التاريخية للظروف الجيولوجية وتدفقات المياه تساعد على التنبؤ بالاتجاهات الطويلة الأجل والتخطيط للتوسع، وهذه الاستمرارية بين الإبداع في القرن التاسع عشر وتكنولوجيا القرن الحادي والعشرين تؤكد على الجودة المستمرة لمبادئ تصميم القناة الأصلية.

قصة قناة (سويز) الهندسية تقدم دروساً دائمة لمشاريع البنية التحتية في جميع أنحاء العالم: أهمية تكييف التصميمات مع الظروف المحلية، وقيمة الأنظمة اللوجستية والإدارية القوية، وضرورة الابتكار المستمر في تقنيات البناء، لا تزال القناة نصب تذكاري للعمل للمهندسين الذين حولوا رؤية طموحة إلى مجرى مائي فعال ما زال يربط الاقتصادات والثقافات.

[للمزيد من القراءة عن الجوانب التقنية لمبنى قناة السويس، استشارة Encyclopaedia Britannicaدخول في قناة سوز والتحليل التاريخي المفصل الذي نشره ] معهد المهندسين المدنيين