در قرن بیستم مهندسان عمران به پیشرفتهای چشمگیری در بخشهای مختلف رشته خود دست یافتند و شهرها، راهها، پلها، ساختمانها و تأسیسات زیربنایی گوناگونی را بنا نهادند. آنچه در این میان نادیده گرفته شد و بهرغم پیشرفت و توسعه ساختوسازهای بیشمار بر سطح کره خاکی هر روز بیشتر و بیشتر به نابودی کشیده شد، طبیعت و محیط زیست بود؛ جنگلها، مراتع، رودخانهها، دریاچهها، حیات وحش، منابع غذایی، آبهای زیرزمینی و آنچه بشر به نام طبیعت میشناسد، طی برنامههای توسعه و ساختوساز تخریب و گاه نابود شد.
به موازات پیشرفت بشر در امور ساختوساز و عمران، سایر علوم نیز بهسرعت و به طرزی چشمگیر پیشرفت نمودند. در این میان برخی از علوم مانند بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی، تجارت الکترونیک، ارتباط پیشرفته و تکنولوژی اطلاعات میتوانند رابطه مستقیم با علم عمران برقرار نموده و جوانب مخرب آن را نسبت به طبیعت تعدیل نموده و یا به کلی از میان بردارند.
به همین مناسبت مراکز معتبر مهندسی عمران در جهان در آغاز هزاره سوم طی همایشهایی به بررسی مشکلات مهندسان عمران و اعلام برنامههای جدید در هزاره سوم میلادی برای آنها پرداختند. آنچه در زیر میآید فشردهای از مطالب بیانشده در همایش مهندسی عمران در انستیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT) آمریکاست که پروفسور دیوید نیولند، رئیس بخش مهندسی دانشگاه کمبریج، و پروفسور جی. وین کلاگ، رئیس مؤسسه فناوری جورجیا، در تاریخ ۲۰ و ۲۱ مارس ۲۰۰۲ ایراد کردهاند.
در این خصوص اشاره به یک مطلب لازم به نظر میرسد و آن این که در سخنرانیهای انجامشده، از مهندسی عمران همواره بهصورت «عمران و محیط زیست» نام برده شده، که نشاندهنده وظایف این رشته در هزاره سوم است.
در سال ۱۹۰۰ میلادی، در ام آی تی هنوز ساختار ماده جزو مجهولات بود. آقای جی. جی. تامپسون تازه الکترون را کشف کرده بود. در سال ۱۹۵۲ نیروی اتم به کار گرفته شد، و در سال ۲۰۰۰ یک چیپس الکترونیک میلیونها ترانزیستور را در هر سانتیمترمربع خود جای داد.
در سال ۱۹۰۰ نظریه تکامل داروین در حال نقد و بررسی بود، در سال ۱۹۵۳ کریک و واتسون رمز ساختمان DNA را کشف کردند، و در سال ۲۰۰۰ نقشه ۱۰۰٬۰۰۰ ژن انسانی در دست تهیه قرار گرفت.
در سال ۱۹۰۰ فقط ۸ سیاره از منظومه شمسی شناخته شده بود. در سال ۱۹۵۷ قمر مصنوعی روسها به نام اسپوتنیک به فضا رفت، و تا سال ۲۰۰۳ پایگاه فضایی بینالمللی به مساحت یک زمین فوتبال تکمیل خواهد شد.
طبق آمار و محاسبات سازمان ملل، جمعیت جهان در ۱۲ اکتبر سال ۱۹۹۹ به ۶ میلیارد نفر رسید. جمعیت جهان از بدو پیدایش نسل بشر تا اوایل سال ۱۸۰۰ میلادی به یک میلیارد نفر رسید و تقریباً یک قرن طول کشید تا جمعیت جهان به دو میلیارد نفر برسد. اما یک میلیارد نفر آخر فقط طی ۱۲ سال به جمعیت جهان افزوده شدند. ولی سؤالی که بیجواب باقی مانده است، چگونگی سکنا دادن ۴ میلیارد نفری است که طی ۵۰ سال آینده به جمعیت جهان افزوده خواهند شد.
بیشتر این افزایش جمعیت در کشورهای در حال توسعه است که بهداشت، آب سالم و برق در آنها به اندازه کافی فراهم نیست. برای رسیدن به استانداردهای موجود در غرب، به منابع تولید انرژی الکتریکی عظیمی نیاز است. برآوردهای رسمی آژانس اطلاعات انرژی آمریکا (EIA) میزان انرژی مورد نیاز در ۲۰ سال آینده را ۵۰ درصد بیش از میزان فعلی برآورد مینماید. در این میان انرژی مورد نیاز در هند ۳ برابر میزان فعلی و در چین ۲ برابر میزان فعلی خواهد بود.
همزمان با بالا رفتن مقدار انرژی مورد نیاز، مقدار تولید کربن نیز بالا خواهد رفت، زیرا در این دوره هنوز استفاده از سوختهای فسیلی رایج خواهد بود. اگرچه منابع جدید انرژی غیرفسیلی تا ۶۰ درصد اضافه خواهد شد، که بیش از نصف آن طرحهای هیدروالکتریک است، ولی این مقدار انرژی فقط حدود ۷ درصد کل انرژی مورد نیاز بشر خواهد بود. و چنانچه تکنولوژی جدید و مناسبی مورد استفاده قرار نگیرد، متصاعد شدن گاز کربن به اتمسفر همچنان رو به افزایش خواهد داشت.
در نتیجه نباید انتظار داشته باشیم که با ترکیبی از بالا بردن بازده دستگاهها، پیشگیریهای محیطزیستی و جایگزین کردن بخش کوچکی از منابع انرژی، بتوانیم تغییرات فاجعهآمیز آبوهوا را که در اثر تولید گازهای گلخانهای و بهویژه دیاکسید کربن به وجود میآید، از بین ببریم. احتمالاً طی سالهای آینده با بزرگترین مشکل تکنولوژی بر روی کره زمین مواجه خواهیم بود. از بین بردن فقر، تولید غذا، جلوگیری از شیوع بیماری، ساخت مسکن، تولید وسایل آموزشی ــ همه و همه احتیاج به انرژی دارند، در حالی که تولید انرژی بدون آلوده کردن اتمسفری که استنشاق میکنیم و گرم کردن کرهای که بر آن زندگی میکنیم، امکان ندارد.
نیروی هستهای میتواند راهحلی باشد، اگرچه این نیرو هم خطرات جانبی بسیاری دارد که باید آن را در نظر داشت. این روند روبهرشد، با گرایش بشر در مورد به تعویق انداختن نیازهای زیربنایی و زیستمحیطی تا زمان بروز بحرانهای بالقوه، بدین معناست که حرفه مهندسان عمران بیش از پیش اهمیت و ضرورت یافته است.
صحبت کردن درباره آینده همیشه امری خطرآفرین است. هر ثانیه در واقع آینده را تجربه میکنیم، ولی هنوز قادر به رؤیت آشکار و دقیق آن نیستیم. در بدو اختراع اولین رایانهها آقای تی. جی. واتسون، مدیرعامل آی بی ام، گفته است: «احتمال میرود شش رایانه در سطح جهان مورد نیاز دولتها باشد.» در سال ۱۹۷۷ آقای کن اولسون، مدیرعامل دیجیتال اکویپمنت، گفته است: «هیچ دلیل قانعکنندهای نیست که افراد نتوانند به رایانههای شخصی در خانههایشان دسترسی یابند.» و اخیراً نقل قولی از آقای بیل گیتز، مدیرعامل شرکت مایکروسافت، در ۱۹۸۱ آوردهاند که: «احتمالاً ۶۴۰ کیلوبایت حافظه برای هر نفر کفایت میکند»! این مردان در حوزههای تخصصی خود جزو رهبران و کارشناسان بودند. با این حال آینده را به غلط ارزیابی کردند. پس احتمال میرود که انسان نتواند آن گونه که باید، آینده را پیشبینی کند.
اما برخی امور آینده را میتوان بهوضوح مورد بحث و مجادله قرار داد. چالشهای اصولی رویاروی جامعه ــ که دستیابی به استعدادها در حوزه مهندسی عمران را الزامی مینماید، مسائلی مانند غذا، مسکن و تمام مواردی که قبلاً اشاره شد ــ مستلزم احیای فناوری نوین و سبکی نو در مهندسی عمران است. از طرفی ظهور حوزههای جنجالبرانگیز و جذاب بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی در مواد، تجارت الکترونیکی، ارتباطات پیشرفته و تکنولوژی اطلاعات کافی است تا برخی از ابداعات ساختمانی را، که کارشناس خبره این رشته راندال وسیک برای سده ۲۱ میلادی پیشگویی کرده است، در نظر بگیریم: «… این موجودات ریز و زنده، که ساخته و پرداخته دست بشرند، در ساختن مصالح ساختمانی مستحکم و قویبنیه مفید خواهند بود و روند تخلیهسازی بیوتکنولوژیکی و لولهکشی جهت دفع ضایعات را از صحنه جهانی محو خواهند کرد. فیبرهای نوری، لیزرها و فتونیکها جایگزین مفتولهای فلزی شده و رایانهها نقش عمده و غالبی در کل ساختمانها ایفا خواهند کرد. جدارههای دیوار که از جنس مصالح ساختمانی نوین است جذب و انتقال پرتوهای نور و حرارت را برعهده خواهند گرفت…»
نیروهای محرکه این پیشرفتها، که در حقیقت ارمغان دیگر حوزههای تکنولوژی برای رشته مهندسی عمران است، باید در دسترس مهندسان عمران قرار گیرند تا بتوانند با این تکنولوژی، که هر روز سرعت بیشتری دارد، گام بردارند و نگرانیهای کنونی جهان را به دست فراموشی بسپرند. فارغالتحصیلان عمران و محیط زیست در این مورد مسئولیت خاص داشتن یک دیدگاه جهانی را به دوش دارند و باید آن را در تمام شئون کاری خود مد نظر قرار دهند.
منابع موجود آب در کشورهای چین، هند و ایالات متحد، که مشترکاً نیمی از مواد غذایی جهان را تأمین مینمایند، سیر نزولی به خود گرفته و تعداد روزافزونی از رودخانهها قبل از رسیدن به دریاها خشک میشوند. تا سال ۲۰۲۵ منطقه زندگی تقریباً ۳ میلیارد نفر از جمعیت جهان فاقد منابع آب شیرین خواهد بود.
هندوستان هماکنون بیش از یک میلیارد نفر را در خود جای داده است که یک ششم جمعیت جهان را شامل میشود. طی ۵۰ سال گذشته میزان برداشت غلات در این کشور سه برابر شده است. این کار هرچند روندی مطبوع و خوش در عرصه کشاورزی بهشمار میآید، ولی کشاورزان برای این کار، حدود ۲۸ میلیون چاه جدید حفر نمودهاند. در نتیجه اکنون هندوستان منابع و ذخایر آب زیرزمینی خود را با سرعت بیشتری از دست میدهد. طبق برآورد مؤسسه مدیریت منابع آب جهانی، سیر نزولی میزان منابع آب در هندوستان ممکن است مقدار غله برداشتی را به یک چهارم مقدار فعلی کاهش دهد.
در ایالات متحد، با اینکه میزان رشد جمعیت چندان بالا نیست، ایالات تگزاس، اوکلاهما و کلرادو طی دو دهه اخیر اراضی قابل کشت زیادی را به علت کاهش منابع آبی از دست دادهاند. رودخانه کلرادو، که قبل از سرریز شدن به خلیج کالیفرنیا آب اندکی دارد، بخش شیلات خود را، که زمانی در دهانه خلیج کالیفرنیا رونق داشت، از دست داده است. در جنوب شرقی ایالات متحد چندین ایالت در حال نزاع بر سر استفاده از آب رودخانه چاتاهوچی هستند.
فقط در شهر نیویورک حدود ۶٬۲۰۰ مایل لولهکشی آب زیرزمینی با ۱۰۰ سال قدمت وجود دارد که در سال حدود ۶۰۰ بار بخشهایی از آن میترکد و منجر به قطع آب و جاری شدن سیل میشود. همین نکته درباره ۱۶۰٬۰۰۰ مایل از خطوط لولههای نفتی نیز، که قدمت برخی از آنها به ۹۰ سال میرسد، صادق است.
رشد جمعیت، افزایش ضایعات را به دنبال دارد. فقط در محله منهتن نیویورک روزانه ۲۸٬۰۰۰ تن زباله تولید میشود، یعنی سالانه ۱۰ میلیون تن.
امروزه در اثر استفاده از وسایل نقلیه میزان آلایندههای هوا بهشدت بالا رفته و خطرات ناشی از آن، چه در اثر استنشاق هوای آلوده و چه در اثر تشعشعات خورشیدی به واسطه از بین رفتن لایه ازون، بهسرعت رو به فزونی است. در سال ۱۹۹۹، ۱٫۵ میلیارد مسافر در سطح جهان از طریق مسیرهای هوایی جابهجا شدهاند، و این میزان تا سال ۲۰۱۵ به حدود ۲ میلیارد نفر خواهد رسید. به این ترتیب حداقل یک سانحه هوایی در هفته اتفاق خواهد افتاد. نیاز به ازدیاد پروازها و در نتیجه نیاز به ازدیاد فرودگاهها، ازدیاد آلودگی محیط زیست را به دنبال دارد.
آلودگی هوا به تغییرات جوی، تغییرات جوی به بلایای طبیعی، و بلایای طبیعی به خسارات و ضایعات منجر میشود، و این سیکل مخرب همچنان ادامه خواهد یافت. در ایالات متحد بیش از یک چهارم جمعیت اکنون در فاصله ۵ مایلی سواحل زندگی میکنند، و طی ۵ سال گذشته از سال ۱۹۹۵ الی ۱۹۹۹ شدیدترین توفانهای ثبتشده در تاریخ به وقوع پیوسته است. با اینکه کارشناسان از نسبت دادن رشد روزافزون توفانها به گرم شدن جهان گریزانند، ولی شکی نیست که این مسئله بر شدت توفانها تأثیر میگذارد.
بهمنظور حل و فصل مشکلات قرن آینده نیازمند به راهکارهای نوین هستیم. نمیتوان با افزودن به خطوط خطکشیشده در اتوبانها از بار ترافیکی کاست. نمیتوان با همان مصالح قدیمی و چارچوبها و الگوهای از رده خارجشده، در قالب طرحهای مدیریتی، بافت زیربنایی را اصلاح کرد. نمیتوان با سوزاندن میلیونها مترمکعب خاک، اراضی شهری آلودهشده را بازپس گرفت. باید در قالب فناوریهای جدید دنبال راهکار گشت. باید ضمن این که مهندسان عمران راهکارهای نوینی عرضه میدارند، تکنولوژی محرکه مورد نیاز از بخشهای دیگر دانش به بخش مهندسی عمران آورده شود.
