٥.١ تأثير النفق على جودة الهواء في الخارج

تتأثر جودة الهواء في أنفاق الطرق بنسبة تركيز عوادم السيارات داخل النفق. ومع ذلك، يمكن أن يكون تركيز الملوثات خارج النفق  ضار أو مزعج للناس. تقل تركيزات الملوثات بسرعة من بوابة أو قناة الاستخراج الى البيئة المحيطة وفقا لآليات معقدة مثل سرعة واتجاه الرياح والتضاريس المجاورة. وبالتالي، فمن المسلم به أنه ينبغي دراسة نوعية الهواء في محيط بوابات النفق أو نقاط الاستخراج الأخرى عند زيادة كثافة حركة المرور، وعندما يتم بناء أنفاق في بيئة حضرية.
من المتوقع أن تكون جودة الهواء فوق النفق أفضل مما لو كان عند مقطع طرق في الهواء الطلق في نفس الموقع. ومع ذلك، عند البوابات وأقنية الاستخراج، يتسبب دفق الهواء الناجم عن حركة المرور وأو أنظمة التهوية بتشكيل تدفق هوائي طولي أو عرضي الاتجاه، مما يدفع بالهواء الملوث الى الخارج. وتبعا للتركيزات الخلفية وغيرها من المصادر المتواجدة بالقرب من بوابة النفق أو المجرى، يمكن لمستويات تركيز الملوثات أن تتعدى الحد الأقصى للمستويات المحددة من قبل السلطات. في هذه الحالة يجب اتخاذ التدابير لتحسين نوعية الهواء في محيط النفق. ويمكن أن تشمل التدابير الأعمال المدنية أو الميكانيكية، والتخطيط لاستخدام الأراضي حول النفق، الخ. في معظم الأحيان، قد يكون من الممكن تخفيض تركيز التلوث عبر التدابير التشغيلية مثل تعديل في نظام التهوية.

قامت PIARC بنشر التقرير الفني 2008R4 "أنفاق الطرق: دليل لتحسين تأثير جودة الهواء على البيئة" الذي يركز على جودة الهواء في الخارج والمتعلق بالأنفاق، وهو دليل لتعزيز البيئة الحضرية من خلال تعديل انبعاثات المركبات وتغيير توزيعها في المكان المحيط بالنفق. ينظر الدليل في مجموعة واسعة من الاحتمالات المتعلقة بالتصميم والادارة لتخفيف أثر الأنفاق على الهواء الخارجي: من اختيار الموقع الأمثل للنفق، إلى التدرجات، نوع التهوية، وإدارة تصريف الهواء، وإدارة حركة المرور، وصيانة النفق وأخيرا (إذا كانت ذات فائدة) تقنيات إزالة الملوثات.

٥.٢ الضوضاء والاهتزاز

تعتبر الضوضاء عموما احدى المضايقات الرئيسية التي يشعر بها البشر، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على المناطق الحضرية. ولذلك ينبغي أن يؤخذ بعين الاعتبار عند تصميم الأنفاق، خصوصا بالنسبة لأولئك الأنفاق الحضرية التي لديها نسبة عالية من المستقبلات الصوتية في محيط البوابات والمجاري.
ان الضوضاء الناجم عن حركة المرور ليس خاص بالأنفاق. وتعتبر البنى التحتية تحت الأرض بصفة عامة ذات تأثير إيجابي على البيئة الصوتية، وقد تكون هناك مشاكل محددة بالقرب من البوابات في بعض التشكيلات. في معظم البلدان المتقدمة، يتم تنفيذ دراسات تأثير الضوضاء لكل مشروع يتضمن بنية تحتية جديدة (أو تعديل هام)، وان وجود الأنفاق، بطبيعة الحال، يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار في تلك المرحلة.
ان المصدر الرئيسي للضجيج الذي يؤثر على البيئة المحيطة بالأنفاق هي حركة المرور. تعكس بطانة النفق جزء من ضوضاء السيارات التي تعبر داخل الأنفاق فيصل إلى المدخل الذي يصبح في حد ذاته مصدرا للضوضاء. في ظل ظروف معينة يمكن أن يكون مستوى الضوضاء بالقرب من بوابة النفق أعلى من مستوى الضجيج من قسم ذو صلة في الهواء الطلق. ومع ذلك، ان هذا النوع له تأثير كبير فقط لتلك المستقبلات الصوتية الواقعة في المنطقة المجاورة مباشرة لبوابة النفق: عند الابتعاد عن البوابة، ينخفض مستوى الضوضاء بسرعة، لأن الضوضاء الصادر من النفق يخف نتيجة التأثير السائد للضوضاء الناجم عن المركبات في مقطع الهواء الطلق.
وهناك أيضا مصادر ضوضاء مرتبطة بالبنية التحتية للنفق، والرئيسي منها هو نظام التهوية. في حالة التهوية العرضية أو التهوية الطولية مع مجاري استخراج، قد تولّد المراوح وتدفق الهواء من خلال المداخل والمنافذ ضوضاء كبير، وفي بعض الحالات يجب تشغيلهم حتى خلال الليل عندما تكون معايير الضوضاء البيئية أقل. قد يكون أحد الحلول التخفيف من استخدام نظام التهوية عن طريق تحسين التحكّم، ولكن ذلك يمكن تحقيقه فقط على نطاق محدود.
ان الحل الأكثر فعالية هو أن تؤخذ هذه المشاكل في الاعتبار عند مرحلة التصميم. نظراً الى أن أبرز آثار الضوضاء محصورة جغرافيا، يستحسن أن تكون مداخل الهواء / مخارجه موجودة على أبعد ما يكون من المباني المجاورة، ولكنه قد يؤدي إلى ارتفاع كبير في التكاليف. يجب ابقاء سرعة الهواء منخفضة نسبيا عند مداخل الهواء / مخارجه للحد من انبعاث الضوضاء من خلال جعل حجم هذه فتحات كبيرة بما فيه الكفاية. بالإضافة إلى ذلك، تكون كواتم الصوت هي الأكثر ضرورة في كثير من الأحيان لمنع الضوضاء الناتج عن المراوح من "التسرّب" الى خارج محطة التهوية.
في حالة التهوية الطولية، ان تأثير ضوضاء المراوح على البيئة معتدل بشكل عام، لأنه من جهة، لا ينبغي أن تقع المراوح النفاثة قريبة جدا من البوابات لخلق كفاءة قصوى (وبالتالي يتم "تخفيف" ضجيج المراوح ضمن ضجيج حركة المرور)، وعلى الجانب الآخر، عادة ما تكون المراوح مزودة بكواتم للصوت للحفاظ على مستوى مقبول من الضوضاء داخل النفق. ومع ذلك، للحصول على تشكيلات حساسة بشكل خاص، قد يكون من الضروري اختيار تصاميم أو تدابير تشغيلية معينة.
نادرا ما يكون الاهتزاز الناجم عن حركة المرور مشكلة هامة في مرحلة ادارة وتشغيل النفق (على عكس أنفاق السكك الحديدية، وذلك لأن القطارات تولّد اهتزاز أكثر بكثير من المركبات على الطرق).في حال حدوث مثل هذه المشكلة، هناك القليل من الحلول التي يمكن اعتمادها مثل حظر عبور أثقل المركبات. تشكل المراوح مصدراً آخر للاهتزاز. يجب أن تكون المراوح متوازنة بعناية لتجنب الاهتزاز المفرط. ومع ذلك، لا يمكن عموما الشعور بالاهتزاز الناتج عن المراوح في البيئة، فهو يؤثر أولا على الجهاز نفسه، ويمكن أن ينعكس على فترة حياته. ويمكن أيضا أن يؤثر على السلامة لأن المراوح النفاثة، على سبيل المثال، قد تفقد أجزاء أو حتى تسقط من سقف النفق بسبب الاهتزاز المفرط. لذلك ان مراقبة اهتزاز المراوح هو أمر حاسم لاعتمادها وللسلامة.
يكون الاهتزاز أكثر تعقيدا من ذلك بكثير خلال مرحلة البناء، وخصوصا عندما يتم استخدام المتفجرات. ان بناء الأنفاق والتدابير البيئية المتصلة بها تقع خارج نطاق لجنة إدارة أنفاق الطرق PIARC ؛ يتم نشر توصيات محددة من قبل الجمعية الدولية للأنفاق والمنشآت تحت الأرض (ITA).

٥.٣ تأثير المياه

يمكن أن يكون للبنية التحتية للطرق تأثير كبير على جودة المياه خلال كل من مراحل التشغيل العادية (تسرب من المنتجات الهيدروكربونية، مواد من الإطارات، الخ.) والحالات العرضية (تسرب كميات كبيرة من الملوثات).
ان وجود نفق لا يغير المشكلة كثيرا. كما في أي طريق، هناك حاجة لمعالجة المياه (الترقيد، وإزالة الملوثات) قبل تصريفها في البيئة. ومع ذلك ينبغي الأخذ في الاعتبار بعض الوقائع المتعلقة بالأنفاق تحديدا عند تصميم نظم إدارة المياه. أولا، يجب تنظيف الأنفاق كلما كان ذلك ممكنا وغالباً كل شهر في الأنفاق ذات حركة مرور كثيفة في المناطق الحضرية. يولد ذلك كميات كبيرة من مياه الصرف الصحي التي تحتوي على مواد تنظيف. ثانيا، ان الأنفاق التي يسمح فيها نقل البضائع الخطرة، تكون عموما مجهزة بمزاريب خاصة من أجل الحد من انتشار السوائل القابلة للاشتعال على الرصيف. في حال حدوث تسرب عرضي،  يكون معدل تدفق السائل الملوث في هذه المزاريب أعلى من ما تم مصادفته على سطح الطريق العادية، على أن يكون نظام إدارة المياه قادر على التعامل مع معدلات التدفق هذه.
قد يتم مواجهة مشاكل صعبة للغاية تتعلق بالمياه خلال مرحلة البناء في بيئات حساسة، على سبيل المثال فيما يتعلق بالعكرة نتيجة النفايات السائلة في موقع البناء. بالتالي ينبغي أن تؤخذ التدابير المناسبة. في بعض الحالات، قد تؤدي الى قيود كبيرة وتكاليف بسبب أعمال البناء. ان بناء الأنفاق والمشاكل المتصلة بذلك تقع خارج نطاق لجنة إدارة أنفاق الطرق PIARC. وبالتالي لمزيد من التفاصيل، ندعو القارئ الى مراجعة توصيات الجمعية الدولية للأنفاق والمنشآت تحت الأرض (ITA).
ان تأثير المياه هو جانب آخر يجب تحليله خلال دورة حياة أي بنية تحتية كالنفق.

ان أكثر آثار الأنفاق على المياه (والمياه على الأنفاق) تقع خلال مرحلة بنائها، ولكن بعض الآثار تبقى لفترة طويلة، ويمكن أن تصبح عائقا تواجه ادارة النفق وصيانته. من أجل تجنب العواقب السلبية والمكلفة، يجب الاهتمام بهذه العمليات خلال مراحل تخطيط وتصميم النفق. ينبغي اجراء تحقيق مفصل للهيدرولوجيا السطحية والجوفية قبل وخلال البناء. على أن يتم اختيار الوسائل الأقل تدميراً (والعناصر البنائية) للحصول على حد أدنى من التعديلات في الأنماط والعمليات الهيدرولوجية.
 

صورة ٥.٣.١: دخول المياه في نفق بُنيَ من شرائح

من الناحية النظرية، يمكن أن تكون الأنفاق: كتيمة (لا تسمح أي تسرب للماء وتحدث ضغط مياه كامل على البطانة) وقابلة للاختراق أو شبه كتيمة (تسمح بدخول بعض الماء وتجنب احداث ضغط مياه بكامل على البطانة). في الواقع تكون معظم الأنفاق قابلة للاختراق خلال بنائها وشبه كتيمة خلال مرحلة الادارة. تظهر الصورة ٥.٣.١ دخول المياه في نفق تمّ بناؤه من شرائح ومصمم ليكون كتيم.

صورة ٥.٣.٢ : تدفق المياه من خلال طبقة البازلت القابلة للاختراق

في الأنفاق غير المبطّنة (أو مع بطانة قابلة للاختراق) يمكن أن يحدث تسرّب مياه كبير. تبيّن الصورة ٥.٣.٢ المياه المتدفقة من خلال طبقة البازلت القابلة للاختراق في كندا.

أصبح موضوع جفاف مستويات المياه الجوفية الناجم عن طريقة بناء البنية التحتية أكثر أهمية. لا ينتهي تأثيره مع مرحلة ادارة النفق عادةً، اذ ان مستويات المياه الجوفية الأصلية تنخفض بشكل متواصل وتتسبب بتأثير لا رجعة عليه على إمدادات الآبار بالمياه.

صورة ٥.٣.٤: تأثير مماثل عند مفصل البناء. صورة ٥.٣.٣ : تدفق مياه الصرف وجير هايدروكسيل الكالسيوم في نفق مبطّن بالاسمنت

يمكن ان تحلّل المياه التي تدخل النفق جير هيدروكسيد الحر في بطانة الاسمنت، لتصبح أكثر قلوية، فتؤدي الى الافراج عن المواد الصلبة في شبكات الصرف الصحي. هذا التأثير هو أكثر شيوعا في الأنفاق القديمة مع شبكات الصرف الصحي القديمة التي مضى عليها الزمن. تظهر الصورة ٥.٣.٣ تدفق مياه الصرف وجير هيدروكسيل الكالسيوم في نفق مبطن بالاسمنت. تظهر الصورة ٥.٣.٤ تأثير مماثل عند مفصل البناء.

٥.٤ الادارة المستدامة في النفق

يطالب الاتجاه الدولي الحالي من القيّمين على ادارة الطرق ومديريات الطرق بالتشجيع على الاستخدام الكفوء للطاقة ولتبني أساليب مستدامة لبناء وادارة الطرق العامة.
وقد نشرت PIARC على ممر تاريخها العديد من التقارير التي تهدف إلى تحسين كفاءة ادارة أنفاق الطرق، والحد من تكاليف الادارة والتشغيل، والتخفيف من التأثيرات السلبية على البيئية.
فإن "الادارة المستدامة للأنفاق" ستشكّل موضوع أساسي  سيتم معالجته من قبل PIARC خلال الدورة القادمة (٢٠١٢-٢٠١٥).