أدت ترقية أنابيب المياه في المملكة المتحدة إلى زيادة صعوبة اكتشاف التسريبات – والآن بدأ السباق لاكتشاف طرق جديدة للعثور عليها

تخسر المملكة المتحدة ما يصل إلى 3 مليارات لتر من المياه كل يوم من خلال الأنابيب المتسربة. لا يقتصر الأمر على المملكة المتحدة وحدها. على الصعيد العالمي ، يُفقد ما يقرب من 90 مليار لتر من المياه يوميًا ، وهو ما يمثل نصف إجمالي المياه التي يتم ضخها حول العالم.

التأثير البيئي لفقد الماء هذا كبير. تستهلك عملية معالجة وضخ المياه ما بين 2٪ و 3٪ من إجمالي استخدام الطاقة في العالم ، لذا فإن الطاقة المهدرة بسبب فقدان المياه تتوافق مع حوالي 1٪ من البصمة الكربونية العالمية.

لكن لماذا يتسرب الكثير من المياه من الأنابيب؟

تتكون شبكة المياه في المملكة المتحدة من نظام واسع من الأنابيب المدفونة ، يمتد على أكثر من 300 ألف كيلومتر. تم وضع العديد من هذه الأنابيب من قبل الفيكتوريين – وبعضها منذ أكثر من 200 عام – وهي الآن تتدهور. غالبًا ما توجد هذه الأنابيب في مناطق يصعب الوصول إليها ومزدحمة في أعماق الأرض ، مما يجعل الصيانة والإصلاحات واكتشاف التسرب أمرًا صعبًا للغاية.

في العقود الأخيرة ، أدخلت شركات المياه أنابيب بلاستيكية مع توقع تقليل عدد التسريبات. يتكون حوالي ثلث الشبكة الآن من أنابيب بلاستيكية. ومع ذلك ، فإن هذه الأنابيب عرضة للتسرب أيضًا ، خاصة عند المفاصل.

أحد التحديات التي تواجه صناعة المياه في المملكة المتحدة هو أن اكتشاف التسريبات في الأنابيب البلاستيكية أثبت أنه أكثر صعوبة مما كان متوقعًا. على مدار الـ 25 عامًا الماضية ، عملت عن كثب مع صناعة المياه في المملكة المتحدة لفهم أين كنا نخطئ. اتضح أن الطريقة التقليدية للبحث عن التسريبات على الأنابيب المعدنية – من خلال الاستماع إليها – لا تعمل بشكل جيد مع الأنابيب البلاستيكية.

الاستماع إلى التسريبات

تنتج تسربات المياه صوتًا مسموعًا. في حالة الأنابيب المعدنية ، يمكن أن تنتقل هذه الأصوات عدة مئات من الأمتار – وأحيانًا كيلومترات – على طول الأنبوب.

نستخدم أدوات تسمى hydrophones لالتقاط هذه الإشارات الصوتية. تعتبر الهيدروفونات في الأساس ميكروفونات تحت الماء نضعها في نقاط يمكن الوصول إليها على طول شبكة الأنابيب ، مثل صنابير إطفاء الحرائق. من خلال تحليل الوقت الذي تستغرقه ضوضاء التسرب للوصول إلى مواقع المسدسات المختلفة ، يمكن تقدير مكان التسرب.

تم استخدام طريقة اكتشاف التسرب هذه على نطاق واسع في صناعة المياه لعدة عقود وأثبتت فعاليتها للغاية – أي حتى انتشار الأنابيب البلاستيكية على نطاق واسع.

عندما تم استخدام نفس الطريقة لاكتشاف التسرب لأول مرة على الأنابيب البلاستيكية ، فإنها ببساطة لم تنجح. منذ ذلك الحين أمضينا سنوات في دراسة كيفية انتقال الصوت في أنابيب المياه البلاستيكية ، ونعلم الآن أن شيئًا مختلفًا تمامًا يحدث مقارنة بنظيراتها المعدنية.

السبب وراء انتقال الصوت لمسافة طويلة في الأنابيب المعدنية هو أن الطاقة الصوتية تبقى إلى حد كبير داخل الماء. ومع ذلك ، في الأنابيب البلاستيكية ، ينتقل الكثير من الطاقة إلى جدار الأنبوب حيث تتبدد كحرارة أو تشع في الأرض المحيطة. نتيجة لذلك ، هناك طاقة صوتية أقل متاحة للتنقل على طول الأنبوب.

ببساطة ، لا ينتقل ضجيج التسرب بعيدًا في الأنابيب البلاستيكية ، لذلك لا يصل الصوت غالبًا إلى الهيدروفونات الموضوعة على طول شبكة الأنابيب.

سد التسريبات

يستكشف الباحثون حاليًا طرقًا مختلفة لاستغلال حقيقة أن الكثير من طاقة الضوضاء الناتجة عن التسريبات في الأنابيب البلاستيكية تشع إلى الأرض.

تتمثل إحدى الطرق في قياس الاهتزازات على سطح الأرض واستخدام هذه القياسات لتحديد موقع التسرب. من خلال نشر مجموعة من أجهزة الاستشعار بالقرب من الأنبوب ، يمكننا معرفة الاتجاه الذي يأتي منه ضجيج التسرب. ستسمح لنا القياسات المتكررة المأخوذة في مواقع مختلفة بعد ذلك بتضييق موضع التسرب تدريجيًا.

من المحتمل أن يعمل هذا النهج بشكل جيد في المناطق الريفية حيث تكون المساحة تحت الأرض أقل ازدحامًا وتكون الضوضاء الخلفية في حدها الأدنى. ومع ذلك ، قد لا يكون عمليًا في البيئات الحضرية الصاخبة تحت الأرض.

حل آخر هو استخدام التكنولوجيا التي تحيط بنا بالفعل ، مثل كابلات الألياف الضوئية للاتصالات. عادة ما يتم وضع هذه الكابلات على طول مسارات خطوط الأنابيب وتوجد على نطاق واسع في المناطق الحضرية. كما أنها حساسة لكل من درجة الحرارة والاهتزاز ، لذا يمكن استخدامها كمستشعرات صوتية ودرجة حرارة موزعة.

من الضروري إيجاد طرق جديدة لإيجاد تسربات المياه بشكل أكثر فعالية – إن لم يكن فقط لتوفير المال على الفواتير ، فمن أجل مناخ العالم ، الذي ينفد الوقت بسرعة.