مهندسی بی‌نهایت: جزیره نخل دبی؛ بزرگ‌ترین جزیره مصنوعی جهان
جزیره‌های نخلی دبی (Palm Islands) پروژهای در کشور امارات متحده‌ی عربی و ساحل شهر دبی هستند که از سال ۲۰۰۱ فرایند ساخت آن‌ها شروع شد. پروژه‌ی نهایی متشکل از ۳ جزیره‌ی بزرگ مصنوعی به نام‌های نخل جمیرا، نخل دیره و نخل جبل علی بود که اکنون تنها نخل جمیرا به‌صورت کامل ساخته شده است.
نخل جمیرا که به‌عربی با نام «نخلة الجمیرة» شناخته می‌شود، امروزه لقب بزرگ‌ترین جزیره‌ی ساخت دست بشر را یدک می‌کشد که تصویر آن از فضا هم معلوم است. این پروژه توسط شرکت نخیل (Nakheel) انجام شد که پیمانکاری جزیره‌های دیگر را هم بر عهده داشت، اما از میانه‌های سال ۲۰۰۸ و با شروع رکود اقتصادی جهانی، توسعه‌ی پروژه‌های دیگر به‌نوعی متوقف شد. نخل جمیرا در ساحل جمیرا دبی قرار دارد و آخرین آمار، جمعیت آن را حدود ۱۰۵۰۰ نفر بیان می‌کند.
خلاصه‌ای از تاریخچه‌ی ساخت
از آنجایی که اکنون تنها نخل جمیرا به‌عنوان پروژه‌ی اتمام شده جزیره‌های نخل دبی شناخته می‌شود، فرایند طراحی و ساخت این مجموعه بیش از سایر اهمیت پیدا می‌کند. ایده‌ی اولیه و طرح جزایر نخل یا پالم، در مسیر برنامه‌های بلندپروازانه‌ی حاکم دبی یعنی شیخ محمد بن راشد آل مکتوم شکل گرفت. از آنجایی که منابع نفتی دبی احتمالا در آینده‌ی نزدیک تمام می‌شوند، بن راشد از ابتدای قرن ۲۱ تصمیم داشت تا منبع درآمدی جدیدی برای امارت تحت حکومتش ایجاد کند.
صنعت توریسم یکی از مهم‌ترین منابع درآمدی در جهان امروز محسوب می‌شود؛ منتهی کشور امارات و خصوصا دبی بهره‌ی زیادی از جاذبه‌های توریستی نبرده‌اند و به‌‌جز بیابان‌های بکر، منابع طبیعی یا تاریخی زیادی برای جذب توریست ندارند. حاکم دبی تصمیم گرفت تا جاذبه‌های توریستی را به‌صورت مصنوعی ایجاد کند و برنامه‌ای ۲ میلیارد دلاری برای تأمین سرمایه‌ی طرح‌های توریستی در نظر گرفت. بن راشد جزایر نخل را به‌عنوان یکی از مهم‌ترین جاذبه‌ها در اولویت قرار داد تا درکنار سازه‌های رکوردشکن دیگر دبی همچون برج العرب و برج الخلیفه به‌عنوان نمادی از امارت شناخته شوند.
گسترش ساحل تصمیم کاربردی برای توسعه‌ی توریسم بود
حاکم دبی در برنامه‌های خود قصد داشت تا تعداد توریست‌های آن منطقه را سه‌برابر کند. یکی از مسائل در پیاده‌سازی چنین برنامه‌هایی، طول کوتاه ساحل دبی به‌اندازه‌ی ۷۲ کیلومتر بود. به‌همین دلیل بن راشد برنامه‌ی جزیره‌های مصنوعی را پذیرفت تا سطح و طول سواحل دبی افزایش پیدا کنند.
ساختن جزیره‌ی مصنوعی به‌تنهایی برای جذب توریست کافی نبود. مقامات دبی باید به‌نوعی یک شهر را در جزایر جدید خود ایجاد می‌کردند. شهری که همه‌ی المان‌های شهرهای پیشرفته‌ی جهان از مراکز خرید تا هتل و رستوران و خانه و آپارتمان را در خود جای دهد. برنامه‌ی اولیه، تأسیس ۲۲ هتل لوکس در جزیره‌ی جمیرا بود تا ثروتمندترین توریست‌های جهان را به جزیره‌ی مصنوعی امارات جذب کنند.
طرح اولیه‌ی مدنظر برای مجموعه‌جزایر مصنوعی دبی
نکته‌ی بسیار مهم در طرح جزیره نخل دبی، دستور بن راشد به استفاده از مواد طبیعی در ساخت آن بود. جزیره‌های مصنوعی به‌راحتی با استفاده از بتن و فولاد ساخته می‌شوند، اما حاکم دبی قصد داشت دستاوردش ظاهری شبیه به محیط پیرامون داشته باشد. او به مهندسان و سازنده‌ها دستور داده بود که تنها از مواد طبیعی همچون شن و ماسه و سنگ‌های موجود در طبیعت برای آماده‌سازی زیرساخت جزیره استفاده کنند.
برای آماده‌سازی زیرساخت اولیه‌ی جزیره، ۹۴ میلیون متر مکعب ماسه مورد نیاز بود. طراحی جزیره نیز به‌‌صورتی انجام شده بود که با یک منحنی عظیم، از ساختار داخلی دربرابر امواج جلوگیری کند. برای ساخت منحنی محافظ ۵.۵ میلیون متر مکعب ماسه نیاز بود. برای درک مقدار ماسه‌ی مورد نیاز باید بدانید که با این حجم از مواد می‌توان دیواری به طول ۲.۵ متر دور کره‌ی زمین کشید.
انتخاب مهندسان
برای ساخت چنین پروژه‌ی عظیمی، باید بهترین مهندسان جهان گردآوری می‌شدند. مقامات دبی در جستجوهای خود به مهندسان هلندی رسیدند که سابقه‌ی افزایش ۳۵ درصدی زمین کشور هلند را در کارنامه داشتند. اولین مأموریت مهندسان هلندی پس از عقد قرارداد، اثبات قابلیت ساخت جزیره در آب‌های خلیج فارس بود.
فاکتورهای اولیه که برای تصمیم‌گیری درباره‌ی توانایی ساخت جزیره باید بررسی می‌شدند، قدرت موج‌های منطقه و همچنین افزایش ارتفاع آب بر اثر گرمایش کره‌ی زمین بود. جزرومدهای عظیم منطقه‌ی محل فعالیت هم یکی دیگر از مشکلات محاسباتی مهندسان بود. فاکتورهای طبیعی گفته شده، در هر منطقه از جهان می‌توانند مرگ‌بار باشند، اما دبی شهر خوش‌شانسی بود که ساحلش، تاحدودی اثرات کمتری از پدیده‌های طبیعی مذکور می‌گرفت.
تیم تحقیقاتی هلندی در ابتدا به این نتیجه رسیدند که خلیج فارس عمق کوتاهی دارد و به‌همین دلیل امواج سهمگین به آن برخورد نمی‌کنند. البته آن‌ها از همان ابتدا ایده‌ی ساخت موج‌بند یا همان منحنی محافظه را به ارتفاع ۳ متر و طول ۱۱.۵ کیلومتر ارائه کردند.
نمای جزیره از داخل هتل‌های لوکس
درنهایت در ماه اوت سال ۲۰۰۱، فرایند ساخت جزیره نخل جمیرا شروع شد و منحنی موج‌شکن به‌عنوان اولین المان در دستور کار قرار گرفت. حملات ۱۱ سپتامبر سال ۲۰۰۱ ضربه‌ی محکمی به صنعت توریسم در غرب آسیا وارد کرد، اما مقامات دبی فرایند ساخت جزیره را متوقف نکردند.
همانطور که گفته شد برترین مهندسان جهان برای ساخت جزیره نخل انتخاب می‌شدند. ۱۲۰۰ مهندس خارجی وارد دبی شدند که سابقه‌های درخشانی در کارنامه‌ی خود داشتند. از ساخت فرودگاه بین‌المللی هنگ کنگ و مرکز صنعتی سنگاپور، تا نورث رود در هلند، از دستاوردهای این مهندسان خارجی بود. البته هیچ‌یک از مهندسان سابقه‌ی کار در چنین ابعاد عظیمی را نداشتند.
طراحی و مهندسی اولیه
نخل، نماد زندگی در بیابان، به‌ویژه کشورهای عربی است
شاید مهم‌ترین بخش پروژه جزیره نخل را بتوان همان طراحی نخل دانست. همین طراحی خاص، تمامی مراحل ساخت جزیره را تحت تأثیر قرار می‌داد. طرح اصلی جزیره توسط شرکت معماری آمریکایی HHCP انجام شد. شرکتی که سابقه‌ی همکاری با سی‌ورلد، دیزنی و یونیورسال را در کارنامه داشت. انتخاب نخل ترکیبی از زیبایی‌شناسی و اهداف تجاری بود. نخل را می‌توان نماد زندگی در بیابان و درنتیجه کشورهای عربی دانست. در دبی نخل را به‌عنوان عروس جنگل‌های میوه‌ای می‌شناسند. ترکیب نخل با آب، نشانه‌ای از منبع درآمد، حفاظت و تجارت در تاریخ بشر بود.
وضعیت کنونی ویلاهای جزیره‌ی جمیرا
طرح نخل علاوه‌بر زیبایی‌شناسی‌های فرهنگی و تاریخی، بهترین انتخاب برای افزودن بیشتری خطوط ساحلی به توریسم دبی بود. شکل برگ‌ها و تنه‌ی درخت سطح قابل توجهی را به‌عنوان جزیره به ساحل اضافه می‌کرد که در عین حفظ جریان آب طبیعی، زمین وسیعی را برای ساخت‌وساز در اختیار شهر دبی قرار می‌داد.
هیل اینترنشنال یکی از اولین پیمانکارهای خارجی بود که برای پروژه نخل جمیرا انتخاب شد. آن‌ها قبلا تجربه‌ی کار در ابعاد بزرگ را داشتند و در ساحل دبی نیز پروژه‌های مهمی را انجام داده بودند. بندر الحمریه، کرنیش دیره و منطقه‌ی ساحلی جمیرا از پروژه‌ها بودند که شرکت آمریکایی در دبی اجرا کرده بود.
از شرکت‌های دیگر درگیر در پروژه می‌توان امارات نورتک را نام برد که تحلیل و آزمایش شکل و حجم جزیره در سطح‌های زیر و روی آب را بر عهده داشت. شرکت سوگری گالف هم پیمانکار اماراتی بود که مدل فیزیکی سه‌بعدی اولیه را از جزیره نخل جمیرا آماده کرد. مدل آماده شده از هلال محافظ، درمخزنی آزمایشگاهی تست شد که دستگاهی با قابلیت ساخت امواج مصنوعی آن را مورد تحلیل قرار می‌داد. شرکت هلندی دیلتیرز هم تحلیل جریان جزرومد را با استفاده از مدل‌سازی‌های عددی بر عهده گرفت.
مهندسان در بررسی‌های اولیه‌ی طرح هلال محافظ، به این نتیجه رسیدند که بسته بودن هلال نتایج نامناسبی را به‌همراه خواهد آورد. آب محبوس شده در این منطقه به‌راحتی تخلیه نمی‌شود و علاوه‌بر مشکلات زیست محیطی، خطر بلایای طبیعی هم در آن افزایش خواهد یافت. به‌همین دلیل تصمیم گرفته شد تا برش‌هایی ۱۰۰ متری در دو طرف هلال ایجاد کنند تا آب هر ۱۴ روز یک بار به‌صورت خودکار کاملا تخلیه و پر شود.
تحلیل کامپیوتر وضعیت آب بدون بریدگی در هلال محافظ (چپ) و وضعیت جریان آب با اضافه‌شدن بریدگی در هلال (راست)
همانطور که گفته شده زیرساخت جزیره باید از مواد طبیعی یعنی همان شن و ماسه‌های موجود ساخته می‌شد. دبی و کشورهای عربی حاشیه‌ی خلیج فارس به‌خاطر بیابان‌های گسترده منابع خوبی برای ماسه هستند، پس در نگاه اول مهندسان کار سختی برای توسعه‌ی زیرساخت نداشتند. منتهی پس از بررسی اولیه‌ی ماسه‌های بیابان، مشخص شد که ساختار آن‌ها برای فشرده‌سازی و توسعه‌ی زیرساخت جزیره مناسب نیست. درنتیجه برنامه‌ی دوم یعنی بالا کشیدن ماسه‌های کف دریا و انباشته کردن آن‌ها به‌عنوان برنامه‌ی ساخت در نظر گرفته شد. ماسه‌های دریایی علاوه‌بر مشخصات مناسب برای ساخت‌وساز، برای اکوسیستم طبیعی هم بهتر هستند.
تمامی زیرساخت جزیره باید از مواد طبیعی ساخته می‌شد
شرکت نخیل به‌عنوان پیمانکار اصلی پروژه، شرکت هلندی فن اورد و شرکت یونانی آرچیرودون را به‌عنوان پیمانکارهای ساخت انتخاب کرد. برای حفظ جزیره‌های کوچک داخلی دربرابر امواج و جریان‌های آب، ابتدا باید هلال محافظ خارجی ساخته می‌شد که اولین مشکلات سازه‌ای را برای مهندسان ایجاد کرد. پروژه‌ی ساخت هلال محافظ جزیره نیاز به ۹ قایق کرجی، ۱۵ قایق باربری، ۷ ماشین لایروبی، ۳۰ خودروی سنگین زمینی و ۱۰ جرثقیل دریایی داشت. ۵ کیلومتر شعاع هلال، ۱۱.۵ کیلومتر طول منحنی و ۲۰۰ متر هم عرض سطح مقطع آن است. زیرساخت هلال محافظ اکثرا از سنگ و صخره تشکیل می‌شود.
مشکل اصلی در اجرای هلال محافظ، پیدا کردن زمان مناسب برای انباشته کردن ماسه‌ها بود. کشورهای حاشیه‌ی خلیج فارس در فصل بادهای شمالی هوای طوفانی دارند و اجرا پروژه در آن زمان دشوار می‌شود. به‌هرحال فرایند ماسه‌کشی از کف دریا انجام و سپس برای تقویت زیرساخت از سنگ‌های غول‌پیکر در هلال استفاده شد.
پاشش رنگین‌کمانی ماسه
با وجود آن که از ماسه و سنگ‌های بزرگ در زیرساخت هلال استفاده شد، ممانعت از فشار امواج با این وضعیت امکانپذیر نبود. سنگ‌های غول‌پیکر دیگری به‌عنوان موانع طبیعی در لبه‌های ساحل هلال پیاده شدند که مقاومت مناسبی را دربرابر امواج ایجاد می‌کنند. هر یک از آن سنگ‌ها وزنی حدود ۶ تن دارد. سنگ‌هایی که برای محافظت از ساحل هلالی جزیره استفاده شده‌اند، برای ساختن ۲ عدد از اهرام مصر کافی هستند.
۵.۵ میلیون متر مکعب سنگ از ۱۶ معدن در امارات جمع‌آوری شدند و در کمتر از ۲۴ ساعت به محل ساخت هلال می‌رسیدند. در آنجا یک تسمه نقاله‌ی شناور در آب با شیفت فعالیت ۲۴ ساعته سنگ‌ها و صخره‌ها را به هلال منتقل می‌کرد. روزانه ۴۰ هزار تن صخره ازطریق همین نوار نقاله به محل پروژه منتقل می‌شد.
پس از انتقال صخره‌ها، مشکل اصلی حفظ آن‌ها بدون بهره‌گیری از لایه‌های چسباننده‌ی بتن بود. مهندسان پروژه می‌گویند که ابعاد و وزن و جانمایی صخره‌ها به‌نوعی انجام شد که آن‌ها مانند قطعات پازل روی هم قرار بگیرند و بدون نیاز به بتن، ساختاری محکم ایجاد کنند. این فرایند سوار کردن پازلی به کمک غواص‌هایی انجام شد که علاوه‌بر بررسی جانمایی صحیح صخره‌ها، سطح اقیانوس را نیز بررسی می‌کردند تا هرگونه شکاف و درز در میان صخره‌های زیرین پوشیده شود.
زیرساخت ماسهای
هلندی‌ها قبلا برنامه‌های متعددی برای پاشش ماسه‌های کف دریا اجرا کرده بودند، اما پروژهای با چنین ابعاد در ذهن هیچ‌کدام از شرکت‌ها نمی‌گنجید. به‌علاوه شکل منحنی‌های مورد نظر نیز فرایند را بیش‌ازپیش دشوار می‌کرد. خط و معیار ساحلی یا سازه‌ی الگویی دیگری در منطقه وجود نداشت و مهندسان باید تنها از روی طرح‌های اولیه‌ی خود، ساحل را به‌مرور ایجاد می‌کردند.
راهکار نهایی برای ساخت دقیق هلال‌های مورد نظر، استفاده از فناوری جی‌پی‌اس تفاضلی (DGPS) بود. این فناوری نسبت به GPS عادی دقت بالاتری دارد (۱۵ متر دربرابر ۱۰ سانتی‌متر به‌صورت کلی). مهندسان در مراح بعدی برای افزایش دقت طراحی از کارگرانی استفاده کردند که مسیر ساحل ایجاد شده را طی می‌کردند تا خطوط آن مشخص شده و در صورت نیاز برای اصلاح آن‌ها برنامه‌ریزی شود.
تایم‌لپس تصاویر ماهواره‌ای از روند تکمیل جزایر نخل
فرایند اصلاح خطوط ساحل به این صورت انجام شد که ۵ نفر به‌صورت روزانه کل جزیره را با پیاده‌روی طی کرده و گجت‌های غول‌پیکر ارسال و دریافت سیگنال‌های GPS را با خود حمل می‌کردند. سیستم ماهواره‌ای مورد استفاده برای پروژه تحت مالکیت شخصی شاهزاده‌ی دبی بود که با سیستم‌های دقیق نظامی آمریکا و روسیه مقابله می‌کند. ثبت گزارش از سیگنال‌های جی‌پی‌اس، ارتفاع و شکل منحنی ساحل را مشخص می‌کرد. مهندسان براساس گراف‌های ترسیم شده دستور پاشش ماسه‌ی بیشتر یا برداشتن سطحی از آن را صادر می‌کردند.
فناوری DGPS برای تنظیم شکل هلال‌ها استفاده شد
علاوه‌بر مشکلات مهندسی و علمی که در پروژه وجود داشت، فشار برای اتمام هرچه سریع‌تر جزیره مهندسان را در شرایط دشواری قرار داده بود. آن‌ها باید ساخت جزیره را در مدت ۳ سال به پایان می‌رساندند. به‌همین دلیل شرکت پیمانکار شاخه‌های داخلی جزیره تصمیم گرفت تا هم‌زمان با ساخت هلال محافظ، زیرساخت ماسهای زیر سطح دریا را برای شاخه‌های جزیره شروع کند. شرکت‌های سازنده‌ی هلال و نخل به‌صورت هم‌زمان کار خود را ادامه دادند و پس از ۸ ماه، نخل برای خارج شدن از سطح دریا آماده شد.
پس از گذشت یک سال از شروع پروژه، دوسوم از هلال محافظ کامل شد. در آنجا بود که مشکل گردش آب کشف شد و برش‌های ۱۰۰ متری در هلال ایجاد شدند. اکنون این برش‌ها با استفاده از پل به هم متصل می‌شوند.
پس از آن که ماسه‌ی لازم از زیر دریا روی هم انباشته شد، باید فشار لازم به آن وارد می‌شد تا زمین برای ساخت اولین ساختمان‌ها آماده شود. چنین فرایندی به‌صورت طبیعی به میلیون‌ها سال زمان نیاز دارد. در صورت اجرای ساختمان‌سازی روی خاک فشرده نشده هم فاجعه‌ای همچون کج شدن برج پیزا دور از انتظار نبود.
ماسه‌های کف دریا به‌صورت پاشش روی هم انباشته شده بودند. همانطور که در تصاویر می‌بینید چنین فرایندی ظاهری شبیه به رنگین کمان داشت و ماسه‌های انباشته شده فشاری را متحمل نمی‌شدند. به‌خاطر نزدیک بودن مهلت پروژه، فشرده‌سازی باید با سرعت حداکثر انجام می‌شد و استفاده از ماشین‌های سنگین هم به‌خاطر عمیق ۱۲ متری ماسه برای آن کار امکانپذیر نبود.
مشکل دیگری که فشرده نبودن ماسه‌ها را تهدید می‌کرد، قرارگیری دبی در لبه‌ی منطقهای زلزله‌خیز بود. اگر ماسه‌ها به‌خوبی فشرد نمی‌شدند و زمین‌لرزه‌ای رخ می‌داد، امکان حرکت ماسه‌ها و نفوذ آب به میان آن‌ها افزایش می‌یافت. درنتیجه‌ی چنین اتفاقی، پدیده‌ی روان‌گرایی خاک (Soil liquefaction، پدیده‌ای که در آن خاک براثر تنش زیاد، رفتاری شبیه به مایع از خود نشان می‌دهد) رخ می‌دهد که کل جزیره را غرق خواهد کرد.
درنهایت از فرایند فشرده‌سازی لرزه‌ای (Vibro Compaction) برای فشرده کردن و بالابردن مقاومت ماسه‌ها استفاده شد. در این روش، یک چگالی ماسه‌ها با استفاده از ترکیب آب و هوای فشرده افزایش می‌یابد. برای اجرای این فرایند، ۲ هزار سوراخ در سطح جزیره ایجاد شد که ۸ ماه زمان برد. (برای آشنایی به تکنیک فشرده‌سازی ضربه‌ای و دیگر تکنیک‌های بهبود مقاومت خاک می‌توانید این مطلب را مطالعه کنید.)
فرسایش؛ مشکل اصلی طبیعی و مهندسی
مشکل بعدی جزیره‌ی جمیرا، فرسایش ماسه‌ها بود. همه‌ی سواحل با فرسایش مواجه می‌شوند ، اما سواحلی که ساخت دست بشر هستند برخلاف نمونه‌های طبیعی ماسه‌های خود را باز نمی‌یابند. درنتیجه بر اثر برخورد آب با سطح ساحل، به‌مرور ماسه‌های انباشته شده کم می‌شوند و علاوه‌بر تغییر شکل احتمالی، امکان از بین رفتن کامل آن نیز وجود دارد. به‌هرحال اگر ماسه‌ها با سرعت لازم بازسازی و نظارت نشوند، عواقب جبران‌ناپذیر احتمالی در جزیره‌ی جمیرا رخ خواهد داد.
ماسه‌هایی که دچار سایش شوند، یک منطقه را ترک می‌کنند و در منطقهای دیگر در امتداد سازه جمع می‌شوند. سؤال مهم درباره‌ی سایش این بود که آیا ساخت کامل جزیره‌ی جمیرا و دیگر جزایر مصنوعی، منجر به از بین رفتن ساحل اصلی دبی می‌شود؟ به‌طور معمول جریان‌های آبی به‌صورت مساوی به سواحل ضربه می‌زنند و به‌همین دلیل خطوط صافی در آن‌ها می‌بنیم. منتهی ساختن جزیره نخل در نزدیکی ساحل دبی، حرکت امواج را تغییر می‌داد.
به‌هرحال با ساختن جزیره‌ی مصنوعی، طبیعت ساحل منطقه منتظر رخدادهای غیرمعمول بود. در برخی مواقع امواج سطح ساحل اصلی را افزایش می‌دهند، اما در اکثر اوقات سطح ساحل دبی دچار سایش می‌شود و سالانه ۵ تا ۱۰ متر از آن کاسته خواهد شد. چنین پیش‌بینی‌هایی آینده‌ی ناگواری را برای دبی و جزیره نخل نشان می‌داد. به‌همین دلیل نظارت دائمی و برنامه‌ریزی برای نگه‌داری از سواحل اصلی شهر درکنار سواحل جزیره نخل، در دستور کار مقامات قرار گرفت.
مطالعه‌ی انواع جریان‌های فرسایشی در ساحل (برای مشاهده در ابعاد اصلی روی تصاویر کلیک کنید)
برای درک بهتر روندهای فرسایش ساحل و جابه‌جایی ماسه‌ها، بهتر است اطلاعاتی از انواع فرسایش‌ها داشته باشیم. مطالعاتی شبیه به همین موارد هم توسط تیم‌های ساخت جزیره انجام شد تا برنامه‌ی ساخت طبق روندهای فرسایشی طراحی شود. ابتدا باید انواع فرسایش‌هایی که به ساحل جزیره نخل وارد می‌شود شناسایی می‌شدند.
با وارد شدن امواج به جزیره، ماسه‌ها از طراحی شاخه‌ها و بدنه‌ی اصلی نخل شسته می‌شوند. بیشترین نرخ از بین رفتن ماسه‌ها در نوک شاخه‌ها اتفاق می‌افتد، چون همه‌ی انواع جابه‌جایی‌ها فرسایشی در این مناطق رخ می‌دهند. به‌همین دلیل در ابتدای فرایند ساخت کمترین تلاش‌ها برای حفاظت نوک شاخه‌های نخل انجام شد.
زمان‌بندی ساخت باید با احتساب طوفان‌ها و فرسایش انجام می‌شد
نوعی از جابه‌جایی ماسه در فرسایش وجود دارد که به‌نام Wash Over شناخته می‌شود. در چنین فرسایش‌هایی، بالاترین سطح ممکن آب در اندازه‌گیری‌ها، از بالاترین نقطه‌ی امواج پایین‌تر است. در چنین حالتی امواج به‌نوعی ساحل را می‌شویند و شکل ساحل ساخته شده تغییر می‌کند. ماسه‌ها با جریان‌های جزرومدی و در جهتی موازی با خط ساحلی، جریان‌های به سمت شیب پایین و جریان‌های ناشی از شکست موج‌های متمادی شسته می‌شوند.
در زمستان‌ها، طوفان‌های شدیدتری رخ می‌دهند که امواج بلندتر و پشت سر همی را ایجاد می‌کنند. در چنین وضعیت آب‌وهوایی، شستشوی ماسه‌های ساحل به‌وسیله‌ی امواح بلند با شدت بیشتری رخ می‌دهد و درنتیجه سطح ساحل بیشتر دچار تغییر می‌شود. به‌هرحال در اولین سال ساخت جزیره‌ی جمیرا، شرایط جوی آن‌چنان وخیم نشد و فرسایش ماسه‌ها با نرخ پایینی رخ داد.
نوع دیگری از جابه‌جایی ماسه‌ها به‌نام فرسایش ساحل بر اثر جریان موازی (Long Shore) وجود دارد که در زمان بالاتر بودن سطح دفاعی ساحل از ارتفاع امواج رخ می‌دهد. به‌بیان ساده‌تر در چنین حالتی امواج با دیواری دفاعی روبه‌رو می‌شوند. فرسایش در این وضعیت هم رخ می‌دهد و موازی با باریکه‌ی ساحلی خواهد بود.
مهندسان برای محاسبه‌ی امواج احتمالی در چنین فرسایش‌هایی، از فرمول‌های CERK، بیکر و فون‌رین استفاده کردند. نتایج فرمول‌ها به‌خاطر درنظرگرفتن معیارهای متفاوت با هم یکسان نبود. به‌هرحال نتیجه‌ی میانگین آن‌ها برای محاسبات در نظر گرفته شد.
نوع سوم فرسایش در سواحل ماسهای به‌نام Cross Shore شناخته می‌شود که عمود بر خط ساحلی رخ می‌دهد. در چنین وضعیتی، ماسه‌ها به سمت شیبی به پایین هدایت می‌شوند و به‌مرور زوایه‌ی شیب ساحل کاهش می‌یابد. سطح مرجع ساحل به مرور از آب دور می‌شود و ماسه‌ها در خارج از مرزهای مورد نظر طراحی ساحل انباشته خواهند شد.
محاسبه‌ی فرسایش سوم هم با استفاده از ۳ فرمول Swart ،Durosta و Unibest انجام شد. محاسبات Swart جابه‌جایی ماسه را وابسته به ارتفاع موج، زمان موج و اندازه‌ی دانه‌های ساحل می‌داند. Durosta بیشتر برای محاسبات جابه‌جایی رسوب به خارج از خط ساحلی استفاده می‌شود که در مواقع طوفان رخ می‌دهند. Unibest نیز برای پردازش جابه‌جایی رسوب و تغییر در هرگونه شکل ساحلی بر اثر امواج، جریان‌های جزرومدی و بادها کاربرد دارد. (برای آشنایی بیشتر با فرمول‌های استفاده شده و نحوه‌ی انجام محاسبات می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید.)
وضعیت اکوسیستم طبیعی در کناره‌های ساحل جزیره و صخره‌های مصنوعی
درنهایت محاسبات سه‌گانه نشان داد که امواج کوتاه تأثیری بر شکل ساحل نخواهند داشت. شکل ساحل در جزیره نخل زمانی تغییر می‌کرد که امواج بلندتر از ۰/۵ متر به آن وار دشوند. یافته‌های مطالعات تحلیلی را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:
۱. ساختن جزیره‌ی ماسهای در بالای سطح آب و بدون لحاظ کردن دیواره‌های محافظ باعث می‌شود که جابه‌جایی‌های در راستای عمود (Cross) و موازی (Long) رخ دهند. درنتیجه فرسایش شدید ماسه اتفاق می‌افتد.
۲. اگر شاخه‌های نخل محافظت مناسب نداشته باشند، در زمستان‌های سخت شکسته خواهند شد.
۳. تغییر در سطح مبنای ساحلی تنها زمانی رخ می‌دهد که شرایط طوفانی شدید داشته باشیم و سطح مبنا پایین‌تر از ارتفاع امواج قرار بگیرد.
۴. اگر سطح مبنا را بالاتر از سطح آب طراحی کنیم، تغییرات کلی در سواحل بسیار کم خواهد شد.
پس از انجام مطالعات، برنامه‌ریزی اجرایی ابلاغ شد تا کمترین فرسایش در جریان ساخت جزیره رخ دهد. ابتدا قرار بر این شد که در زمان اولین فصل زمستان (Shamal) در سال ۲۰۰۱، از آنجایی که هنوز توسعه‌ی هلال محافظ تمام نشده بود (یعنی ارتفاع آن کمتر از ۴ متر بود) و همچنین بخش اعظم جزیره هم زیر دریا قرار داشت، عرض شاخه‌های نخل کمتر از میزان مورد نیاز با ماسه پر شود تا تغییر شکل‌های اولیه خسارت زیادی وارد نکند.
پس از اولین زمستان، کارگران هر شاخه از نخل را به‌صورت مجزا ساخته و اصلاح می‌کردند. شروع کار نیز از شاخه‌های بالایی شروع شد تا هر شاخه‌ی اتمام شده به‌عنوان سپری برای سایر هم همل کند. پر کردن ماسه‌ها هم با چرخشی خلاف عقربه‌های ساعت و به‌صورت شرق به غرب انجام شد تا کمترین تداخل با فرایند ساخت قسمت شرقی هلال ایجاد شود.
نقشه‌ی راه‌های جزیره نخل جمیرا (برای مشاهده در ابعاد بزرگ‌تر روی تصویر کلیک کنید)
درنهایت شرکت فن اورد با بهره‌گیری از مطالعات بالا توانست تصمیم مناسب را برای فرایند ساخت شاخه‌های مخل پیاده‌سازی کند. آن‌ها در زمستان اول سطح جزیره را زیر دریا نگه داشتند تا طوفان‌های فصلی کمترین فرسایش ممکن را به سطح نخل وارد کند.
آماده‌سازی برای سکونت
پس از پیاده‌سازی زیرساخت اولیه برای توسعه‌ی ساختمان‌ها، باید زیرساخت‌های شهری نیز برای آماده‌سازی جزیره به منظور اسکان میهمانان صورت می‌گرفت. زیرساخت‌هایی که از حملونقل و تأمین انرژی تا فاضلاب و مسائل دیگر را پوشش می‌داد.
حملونقل و زیرساخت‌های شهری، مشکلات نهایی پیش از سکونت بودند
شرکت MVA به‌عنوان مشاور ترافیکی پروژه انتخاب شد که بررسی‌های عمیقی روی محیط جزیره و راهکارهای موجود برای حملونقل آن ارائه داد. استفاده از منوریل و تونل‌های زیرآبی، راهکارهایی بودند که حملونقل در بخش‌های مجزای جزیره‌ی جمیرا را ممکن می‌کنند. شبکه‌ی جاده‌ای عظیمی در جزیره پیاده‌سازی شد که با یک پل به ساحل اصلی متصل می‌شود. به‌علاوه، ۲ پل که هرکدام ۵ لاین در هر طرف دارند، شاخه‌های نخل را به هلال محافظ متصل می‌کنند. درکنار این زیرساخت‌ها، تونل زیر آبی ۶ لاینی نیز برای اتصال شاخه‌ها به هلال تعبیه شد.
گذرگاه زیردریایی که در شرق جزیره نخل اجرا شد، ۵۸۰ متر طول درون آب دارد، اما طول کل آن به ۶۸۰ متر می‌رسد. گذرگاه غربی ۷۰۰ متر طول داخل داشته و طول کل آن ۸۰۰ متر است. شرکت مهندسی النبوده برای پیاده‌سازی خطوط زیرآبی انتخاب شد. آن‌ها باید ۲ تونل کوچک هم برای عبور خطوط برق تعبیه می‌کردند.
شماتیک سیستم فاضلاب
برای اجرای آسان‌تر خطوط زیرآبی، ابتدا گذرگاه‌های کوتاه‌تر شرقی اجرا شدند. لوله‌های مورد نظر برای این گذرگاه‌ها در عمق ۱۳ تا ۱۶ متری زیر سطح دریا نصب شدند. عمق آب در محل نصب لوله‌ها از ۷ تا ۱۴ متر متغیر است. گذرگاه‌های مذکور برای تأمین آب آشامیدنی، زیرساخت‌های ارتباطی، عبور فاضلاب و تخلیه‌ی فاضلاب تصفیه شده استفاده می‌شوند.
مشکل اصلی در اجرای گذرگاه‌های زیر دریا، شرایط حفر تونل‌ها بود. تونل‌ها در فاصله‌ی نزدیک به هم قرار داشتند و حفاری هرکدام روی شرایط دیگری هم تأثیر می‌گذاشت. به‌هرحال فرایندهای فشرده‌سازی که در سطح جزیره انجام شده بود، در این پروژه برای محکم‌تر کردن ماسه‌های زیر دریا استفاده شد.
منوریل پیاده‌شده در جزیره‌ی جمیرا با همکاری شرکت هیتاچی ساخته شد. راهکاری سبز که با سفری ۱۰ دقیقه‌ای بالای نخل را به هلال محافظ متصل می‌کند. به‌علاوه، خطوط موجود به متروی دبی و درنهایت فرودگاه این شهر هم متصل می‌شوند. مونوریل جزیره نخل دبی به‌تنهایی یک شاهکار مهندسی محسوب می‌شود که برای اولین‌بار در خاور میانه اجرا شد.
گالری تصاویر جزایر نخل دبی
فرایند ساخت خط ۵.۴۵ کیلومتری منوریل نخل از سال ۲۰۰۶ شروع شد. شرکت ژاپنی ماروبنی نظارت بر فرایند طراحی و توسعه را بر عهده داشت. خطوط حملونقل در سال ۲۰۰۸ آماده‌ی بهره‌برداری شدند و اولین سفرهای آزمایشی در نوامبر همان سال انجام شد. درنهایت در سال ۲۰۱۰ خطوط منوریل به‌صورت رسمی به انتقال مسافر در جزیره‌ی جمیرا پرداختند.
قطارهای مورد استفاده در منوریل جمیرا بدون راننده هستند و از نیروی انسانی تنها برای مواقع اورژانسی در آن‌ها استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین ایستگاه‌های این منوریل، ابتدا به‌نام برج و هتل ترامپ مشهور بود که پس از لغو پروژه‌های مذکور در جزیره، به پارک الاتحاد تغییر نام داد. خط منوریل جمیرا ظرفیت جابه‌جایی ۴۰ هزار مسافر را در روز دارد و قطارها در مواقع شلوغی با فواصل کوتاه چند دقیقه‌ای به ایستگاه‌ها می‌رسند.
تصویر فضایی ساحل دبی
سیستم فاضلاب جزیره نخل جمیرا هم به‌خاطر ابعاد پروژه یکی از شاهکارهای مهندسی جهان محسوب می‌شود. زیرساخت فاضلاب در سال ۲۰۰۸ آماده شد تا به ۲ هزار ویلای موجود در جزیره متصل شود. ۹۰۰ مخزن ذخیره‌ی فاضلاب در این سیستم وجود دارد که ۴۰ کیلومتر خط لوله برای اتصال آن‌ها توسعه یافته است.
نخیل در همان سال ۲۰۰۲، شرکت کورودکس الکترومکانیک را به‌عنوان پیمانکار سیستم زه‌کشی و فاضلاب انتخاب کرد. شاهکار مهندسی در سیستم فاضلاب، استفاده از سیستم خلأ و مخزن عظیم آن برای جمع‌آوری بهینه‌ی آلودگی و عدم ورود آن به آب‌های دریا بود. ایستگاه خلأ در تنه‌ی اصلی نخل و زیر زمین نصب شد که قابلیت پشتیبانی از جمعیتی ۲۳ هزار نفره را داشت. استاندارد EN1091 و مشاوره با انجمن فاضلاب آلمان در این پروژه انجام شد.
سیستم عظیم فاضلاب مبتنی بر خلأ در جزیره‌ی جمیرا پیاده شد
سیستم‌های فاضلابی مبتنی بر نیروی خلأ از چند قسمت اصلی تشکیل می‌شوند. ایستگاه خلأ وظیفه‌ی ایجاد نیروی خلأ را بر عهده دارد و همچنین فاضلاب را ذخیره کرده و به تصفیه خانه ارسال می‌کند. بخش دیگر، سیستم لوله‌کشی است که شاخه‌های متعدد لوله‌های خلأ به آن متصل می‌شوند. در مسیر لوله‌کشی نیز مخازن جمع‌آوری و استخرهای لجن تعبیه می‌شوند.
روند کار سیستم فاضلاب خلأ به‌این گونه است که فاضلاب بر اثر نیروی جاذبه از خانه یا ویلا وارد استخر جمع‌آوری می‌شود. پس از رسیدن حجم فاضلاب به مقداری مشخص، شیر خودکار تخلیه وارد عمل می‌شود. در این مرحله سیستم خلأ، فاضلاب موجود را به‌همراه جریان هوا به ایستگاه خلأ منتقل می‌کند.
لوله‌های مسیر تخلیه در ترتیبی با ارتفاع‌های متفاوت قرار دارند. فاضلاب در پایین آن‌ها باقی می‌ماند تا اینکه شیرهای تخلیه‌ی هوا، فشار لازم را برای بالا آوردن آن ایجاد کنند و خلأ مرکزی، آلودگی‌ها را به سمت خود بکشد. درنهایت پمپ‌های مخصوص، فاضلاب موجود در ایستگاه خلأ را به‌سمت مرکز تصفیه هدایت می‌کنند.
مشکلات زیست‌محیطی
ساخت جزیره‌ی مصنوعی با چنین ابعادی در منطقه‌ی خلیج فارس، قطعا تغییراتی اساسی در اکوسیستم طبیعی منطقه ایجاد می‌کند. به‌همین دلیل سازمان‌های قانونی و مردمی حافظ محیط زیست پیش از شروع پروژه و در جریان آن، محدودیت‌های طراحی و ساخت را برای مهندسان اعمال کرده و نظارت‌های لازم را نیز پیاده‌سازی کردند.
تعدادی از سرمایه‌گذاران اصلی پروژه و شرکت نخیل، بانک‌های معتبر جهانی بودند. آن‌ها از اصول و قواعدی معروف به «اصول استوا» (Equator Principles) پیروی می‌کنند که حفاظت محیط زیست را وظیفه و اولویت اول شرکت‌های تحت حمایت قرار می‌دهد. به‌همین دلیل اگر شرکت‌ها قوانین مورد نظر را در فرایند طراحی و ساخت پروژه‌های خود پیاده‌سازی نکنند، سرمایه‌گذاری بانک‌ها نیز لغو خواهد شد.
شرکت‌هایی که تحت سرمایه‌گذاری بانک‌های مذکور قرار دارند، باید گزارش‌هایی به‌نام «گزارش تأثیر بر محیط زیست» هم ارائه کنند که تأثیرات محیطی را به‌صورت منظم به قانون‌گذاران اعلام کند. نکته‌ی حائز اهمین در پرونده‌ی نخل جمیرا این بود که با وجود الزام به آماده کردن گزارش، فرایند ثبت کردن آن انعطاف بیشتری داشت. درنتیجه شرکت نخیل گزارش EIR را آماده کرده بود، اما هیچ مرجع قانونی تاکنون دریافت گزارش مذکور را تأیید نکرده است.
انجمن‌ها و سازمان‌های متعدد اعتراض خود را به شرکت نخیل و پروژه جزیره نخل اعلام کرده‌اند. دلیل اصلی اعتراض آن‌ها، عدم ثبت گزارش بوده است. نخیل اعلام کرده بود که EIR را برای هر سازمان یا شخص علاقه‌مند ارسال می‌کند، اما هیچ‌یک از سازمان‌های مذکور با وجود درخواست گزارش، سندی دریافت نکرده‌اند. بخش دیگری از تخلفات نخیل نیز ادعا می‌کند که آن‌ها پس از تصمیم‌گیری‌های نهایی درباره‌ی فرایندهای مرتبط با محیط زیست، خبر آن را به سهام‌داران می‌داده‌اند که خلاف قوانین EP بوده است.
تجهیز مورد استفاده برای ساخت صخره مرجانی مصنوعی
علاوه‌بر آماده‌سازی و مذاکرات پیش از شروع پروژه، در جریان ساخت نخل جمیرا هم باید تعدادی دستورالعمل‌های زیست‌محیطی توسط شرکت نخیل انجام می‌شد. بخشی از قوانین مرتبط با استخدام کارشناسان مربوطه و همچنین استفاده از مواد اولیه‌ای بود که برای محیط زیست خسارتی به‌همراه نداشته باشند. قوانین مذکور در مراحل بعدی توسعه‌ی جزیره‌ها همچون ساخت مراکز دیدنی، خانه و ویلا و توسعه‌ی مراکز تجاری هم ناظر بر اجرای پروژه بوده‌اند.
با وجود تمام تلاش‌ها، اکوسیستم تأثیراتی از پروژه گرفته است
به‌خاطر تمامی قوانین و محدودیت‌های زیست‌محیطی در اجرای پروژه، نخیل و شرکت‌های پیمانکار باید حداکثر تلاش خود را برای حفظ اکوسیستم اطراف جزیره مصنوعی خود اجرا می‌کردند. پس از اتمام فرایند ساخت، غواص‌ها به‌صورت دوره‌‌ای از محیط پیرامون جزیره بازدید می‌کنند تا شکل‌گیری اکوسیستم جدید پیرامون آن را مورد مطالعه قرار دهند. گزارش‌های اولیه نشان می‌داد که به‌خاطر ماهیت صخره‌ای بخش‌های زیر آب، گونه‌های متعدد آبزیان در اطراف جزیره زندگی می‌کنند و حتی گونه‌های جدید هم به آن منطقه اضافه شدند.
علاوه‌بر شکل‌گیری طبیعی اکوسیستم در اطراف جزیره، نخیل تصمیم گرفت تا صخره‌های آبی مصنوعی نیز در اطراف آن ایجاد کند تا هرچه بیشتر به جذب موجودات زنده کمک کند. صخره‌هایی که شبیه به مشهورترین صخره‌های طبیعی جهان ساخته شدند. گونه‌های آبی که به‌خاطر فرایند ساخت از محیط پیرامون جزیره دور شده بودند، با ترکیب مرجان‌های طبیعی و صخره‌های مصنوعی بار دیگر محیط زندگی جدیدی پیدا می‌کردند.
ساخت صخره‌های مصنوعی نیز مانند ساخت جزیره‌ها به مطالعات مهندسی نیاز داشت. صخره‌ها باید دربرابر شرایط دشوار طوفان‌های شمال مقاوم می‌بودند و نخیل برای انتخاب بهترین مواد برای آن‌ها، ۵ نوع صخره‌ی مصنوعی را مورد آزمایش قرار داد.
اولین صخره‌ی مصنوعی جزیره‌ی جمیرا به‌نام Runde Reef ساخته شد. ستونی بتنی به ارتفاع ۲.۵ متر به‌عنوان هسته اجرا شد و لوله‌های پلی‌اتیلنی در جهت‌های گوناگون به‌صورت شاخه از آن خارج شدند. قطر کل صخره به ۵ متر می‌رسد. طراحی Runde توسط شرکت کیوتو اینترنشنال تأیید شد. طبق تأییدیه، این طراحی قابلیت جذب گیاهان و جانوران آبزی را داشت. چند نمونه از صخره‌ی مورد نظر در اطراف هلال محاظف نصب شدند که با وجود جذب آبزیان، توانایی مقابله با شرایط آب‌وهوایی را نداشتند. درنهایت پس از چند ماه آزمایش طراحی مخروطی شکل برای صخره Runde انتخاب شد.
انواع دیگر طراحی هم برای ساخت صخره‌های مصنوعی در اطراف جزیره انجام شد. یکی از جالب‌ترین روش‌ها، غرق کردن هواپیما، قایق و کرجی‌هایی بود که مواد شیمیایی آن‌ها پاک شده بود. چنین صخره‌های مصنوعی در دیگر نقاط جهان نیز به‌خاطر حوادث گوناگون ایجاد شده و به محل زندگی آبزیان تبدیل می‌شوند.
از دیگر طراحی‌ها برای ساخت صخره‌های مصنوعی می‌توان به «بیوراک» اشاره کرد که موفق‌ترین نمونه‌ی مورد آزمایش نخیل هم بود. این سازه از چارچوب‌هایی تشکیل می‌شود که قابلیت شکل‌گیری دلخواه دارند. چارچوب اصلی سازه به جریان الکتریکی متصل می‌شود و کلسیم وکربنات موجود در آب دریا را به خود جذب می‌کند. ماده‌ی جذب‌شده بهترین ترکیب را برای زندگی مرجان‌ها ایجاد می‌کند.
درکنار صخره‌های مصنوعی، هلال محافظ به‌عنوان ابزاری برای بهبود اکوسیستم و زیست‌گاه‌ها عمل می‌کند که البته توانایی جذب مرجان ندارد. به‌هرحال طبق مطالعات انجام شده توسط دانشگاه سازمان ملل، اکوسیستم اطراف هلال شامل گونه‌های متعدد آبزیان است. به‌علاوه تالاب‌ها و سواحل جزیره نیز به شکل‌گیری زیست‌بومی برای گیاهان دریایی کمک می‌کند. به‌هرحال شرکت سازنده هم ادعا کرده که نخل جمیرا به افزایش تنوع اکوسیستم آبی منطقه کمک خواهد کرد.
با وجود تمام فعالیت‌های انجام شده برای حفظ طبیعت در اطراف جزیره‌ی جمیرا، مطالعات نشان می‌دهد که زیست‌بوم‌های ایجاد شده در اطراف صخره‌ها و جزایر مصنوعی با انواع طبیعی خود تفاوت زیادی دارند. درواقع شاید بتوان نتیجه گرفت که ساختن جزیره‌ی مصنوعی با وجود تمامی تلاش‌ها برای رعایت استانداردهای محیطی، خسارت‌هایی را به اکوسیستم طبیعی وارد کرده است.