تطوير إسرائيلي جديد يعتمد على صهاريج تخزين مياه الأمطار التي يتم وضعها في المباني السكنية ويتم التحكم فيها بواسطة نظام محوسب - قد يقلل العبء على أنظمة الصرف الصحي في المدن، وبالتالي يساعد في تقليل الفيضانات الخطيرة التي شهدناها في فصول الشتاء الأخيرة
قبل حوالي ثلاث سنوات، أثناء العاصفة التي ضربت تل أبيب، ولقي شابان حتفهما في الكارثة حيث غمرت المياه المصعد في موقف للسيارات تحت الأرض. ويأتي هذا الحدث بعد سنوات طويلة من الشتاء الإسرائيلي الذي اتسم بأيام تحولت فيها الطرق إلى أنهار وشوارع المدينة إلى جداول. الحل لهذا الوضع الإشكالي معروف ومعترف به بالفعل: تحديث أنظمة الصرف الصحي البلدية، التي لا يمكنها تحمل حمولة الأمطار.
على الرغم من أنه منذ وفاة الشباب أصبح من الواضح للجميع مدى خطورة الفيضانات في المدن - فالترقية المعنية هي خطوة معقدة ومكلفة، وبالتالي فإن السلطات المختلفة ليست في عجلة من أمرها لتنفيذها. في دراسة جديدة أجريت في التخنيون وتم تقديمها مؤخرًا في المؤتمر الوطني لطلاب الأبحاث الذي يعقد كل سنتين في المعهد الكبير لأبحاث المياه في التخنيون - تم اقتراح حل آخر للوضع. هذا تطوير بسيط ورخيص وسريع قد يخفف الضغط على البنية التحتية للمدينة في الأيام الممطرة: وضع خزانات لتخزين الأمطار التي تهطل على أسطح المباني، ونظام ذكي يقوم بتنفيذ عملية تطوير الإطلاق المحسوب لهذه المياه في قنوات الصرف. هل هذا تطور سيضع حداً للفيضانات في المناطق الحضرية؟
الكثير من المطر، القليل من الوقت
في فصول الشتاء الأخيرة، رأينا جميعًا صورًا لشوارع غمرتها المياه وسيارات مغمورة بالمياه؛ حتى أن البعض منا وجد نفسه وسط مثل هذه الأحداث. ولكن كيف تحدث حتى؟ كيف تتشكل الفيضانات؟ في الأراضي التي بنيت في إسرائيل؟
السبب الأول لذلك هو أن أحداث المطر لدينا تميل إلى أن تكون قوية وقصيرة - أي أن كمية كبيرة من المطر تسقط على الأرض في وقت قصير. وللمقارنة، فإن متوسط كمية الأمطار السنوية في لندن الممطرة يشبه ما تتميز به تل أبيب، لكن بينما في لندن تتوزع هذه الكمية على جميع أشهر السنة - ففي تل أبيب تصب في أشهر الشتاء فقط. ومن المتوقع أن تتفاقم هذه المشكلة بسبب أزمة المناخ التي تسبب إلى أقصى حد في شدة هطول الأمطار باسرائيل.
ثانيًا، عندما يهطل المطر في المناطق المبنية، فإنه يتدفق أيضًا إلى الأسطح الخرسانية أو الإسفلتية المغلقة، والتي لا تسمح للماء بالاختراق والنقع في الأرض. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء الجريان السطحي في المناطق الحضرية: مياه الأمطار التي تتحرك عبر الأرصفة والطرق وتصب في المناطق المنخفضة أو في نظام الصرف الصحي البلدي. إن المناطق المبنية والمغلقة، التي لا تخترقها مياه الأمطار، تتوسع بمعدل سريع - مع التطور الحضري والزيادة المستمرة في معدل البناء في جميع أنحاء إسرائيل، والذي يأتي أيضًا على حساب المناطق المفتوحة.
قد يساعد التطوير الجديد في منع الفيضانات التي تحدث نتيجة لتدفق مياه الجريان السطحي في المناطق الحضرية. يعتمد على وضع خزانات لتخزين الأمطار التي تهطل على أسطح المباني، وعلى نظام ذكي يتحكم في إطلاق المياه إلى نظام الصرف البلدي في الأوقات التي يكون فيها مجانياً نسبياً. ما مدى أهمية هذا التطور؟ قد يؤدي ذلك إلى تقليل الحمل على البنية التحتية بنسبة 30-20 بالمائة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لسكان المبنى استخدام المياه التي سيتم تخزينها في الخزانات لأغراض مختلفة، مثل تنظيف المراحيض أو استخدام غسالة الأطباق.
لقد خرجوا للبحث عن المزايا، ووجدوا الحلول
تم إجراء البحث الجديد بقيادة البروفيسور عيران فريدلر من وحدة الهندسة البيئية والمياه والزراعة في كلية الهندسة المدنية والبيئية في التخنيون، وعوفر شانير، طالب الدكتوراه في الكلية، بالتعاون مع البروفيسور. لوكا فاسارو من الجامعة التقنية في الدنمارك. في الأصل، لم يخطط الباحثون لإيجاد حل ممكن للفيضانات في المناطق الحضرية. في الواقع، كانت الدراسة الأولى التي أجروها تهدف إلى غرض مختلف: فحص الفوائد استخدام مياه الأمطار لاستهلاك المياه لسكان المدن.
"ركز البحث على مسألة توفير مياه الشرب - وهو منتج باهظ الثمن يعاني من نقص في إسرائيل"، يوضح فريدلر. ووفقا له، فإن استهلاك المياه المحلاة لاستخدامات مثل تنظيف المراحيض هو أيضا هدر. ويقول: "لذلك، فإن التطوير الذي من شأنه أن يقلل الطلب على المياه المحلاة وبالتالي استهلاك الطاقة اللازمة للتحلية، بمساعدة وسيلة بسيطة تجعل المدينة أكثر استدامة، هو أمر مبارك". وبالفعل، يقوم النظام المحوسب بتقييم استهلاك المستأجرين من المياه – ويحاول تزويدهم بالكمية اللازمة من صهاريج التخزين، مما سيمنع استخدام مياه الشرب أو المياه المحلاة لاستخدامات لا تحتاج إليها.
وفي الدراسة اللاحقة التي قدمت كما ذكرنا في المؤتمر، تم اختبار كفاءة الحاويات بمساعدة نموذج حاسوبي. يقول فريدلر: "تخيلنا حيًا سكنيًا في وسط البلاد يضم حوالي 150 مبنى سكنيًا: قمنا برسم خرائط أسطحه، وقياس قدرات نظام الصرف المركزي فيه". "تخيل موقفًا حيث يكون لكل مبنى في مثل هذا الحي مساحة تخزين تبلغ 10 أمتار مكعبة (10 لتر - XNUMX لتر)". بالإضافة إلى بيانات الحي، أدخل الباحثون أيضًا في النظام المحوسب الظروف الجوية التي سادت في الحي خلال حدثين أمطار غزيرة وقعا في إسرائيل: عواصف نهاية فبراير 2010 وبناءا على نهاية نوفمبر 2020.
حاويات - مثل الفطر بعد المطر?
وكما ذكرنا، أظهرت نتائج التجربة المحوسبة أنه بفضل التطوير الجديد حدث انخفاض بنسبة تزيد عن 20 بالمائة في الحمل على نظام الصرف الصحي في الحي الذي قام الباحثون بمحاكاته. يسلط هذا الشكل الضوء على جدوى التطوير الجديد: نظرًا لأنه نظام بسيط نسبيًا، فقد يكون الحل الأرخص والأسرع للتنفيذ للحد من الفيضانات في المدن. ووفقا لفريدلر، فإن العديد من الأحياء المبنية لديها بالفعل مزاريب لتصريف مياه الأمطار، وبالتالي فإن الخطوة التالية بسيطة: توصيلها بالخزانات الموضوعة في أسفل المبنى أو تحت الأرض.
ووفقا لفريدلر، تشكل الأسطح حوالي 40 بالمئة من المساحة المنيعة في المدينة، لذا فهذه مساحات كبيرة. ويوضح قائلاً: "إذا دخل هذا التطوير إلى أحياء جديدة، فسيكون من الممكن التخطيط لأنظمة صرف أصغر من البداية - وبالتالي قد تكون الوفورات المالية كبيرة".
وفي الوقت نفسه، يؤكد الباحثون أن هذا ليس تطورًا يمكنه حل جميع حوادث الفيضانات في المدن. أحد أسباب ذلك هو أنه في الأحداث التي يهطل فيها المطر بكثافة عالية دون توقف، لا تتمتع الخزانات بلحظة منخفضة - حيث يمكنها إطلاق المياه الزائدة في أنظمة الصرف. "لذلك، فإن مثل هذه الطريقة لجمع مياه الأمطار يمكن أن تكون "خط الدفاع الأول" في نظام التحكم ومراقبة نظام الصرف الصحي - ولكن بالنسبة للأحداث المتطرفة للغاية (مثل أحداث أواخر نوفمبر 2020 - ييش)، فإنها ستكون مناسبة" "لا يكون كافياً"، يشرح شانير.
طريقة أخرى ودائمة للغاية تم تطبيقها لسنوات عديدة حول العالم (بما في ذلك المناطق الممطرة أكثر من إسرائيل). حصاد المطر - إحداث تسرب للرواسب في الأرض بالقرب من مكان سقوطها. ولهذا السبب، يجب أن تكون الأسطح المغلقة (مواقف السيارات، الأرصفة، الجزر المرورية، وما إلى ذلك) قابلة للنفاذ؛ ويتم ذلك ببنائها من مواد تسمح بالترشيح أو بإضافة ممرات للمياه داخل الأسطح المغلقة وأيضا بزراعة النباتات المعمرة التي تسرع جذورها الترشيح.
وفي هذه الأيام، يعمل الباحثون بالفعل على دراسات المتابعة التي سيتم من خلالها اختبار استخدام النظام على مدى فترة زمنية أطول وعلى نطاق أوسع. لذا، إذا أصبحت صهاريج تخزين مياه الأمطار في غضون سنوات قليلة مشهدًا مألوفًا عند مدخل المباني الشاهقة في إسرائيل - تذكر أين سمعت عنها لأول مرة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
