الابتكار في كشف التسربات: دمج الذكاء البيولوجي وتقنيات الأقمار الصناعية
في عالم اليوم الذي يواجه تحديات جسيمة تتعلق بنقص المياه، أصبح استخدام أساليب مبتكرة للحفاظ على هذا الشريان الحيوي ضرورة أكثر من أي وقت مضى. قامت شركة “بورتسموث ووتر” (Portsmouth Water) في خطوة مثيرة ومبتكرة، باستخدام كلاب مدربة خصيصاً لكشف التسربات لتحديد التسربات الخفية في شبكة إمدادات المياه. هذا النهج، الذي يجمع بين القدرات البيولوجية والإدارة الحديثة، يعكس أهمية إيجاد حلول تشغيلية للحد من هدر المياه.
أحد أحدث أعضاء هذا الفريق المكون من أربعة أرجل هو الكلب “كيلو” (Kilo)، الذي تمكن في يومه الثاني من العمل فقط من تحديد تسرب بنجاح في أنبوب رئيسي بقطر 18 بوصة بالقرب من منطقة تشيتشستر (Chichester).
مع اقتراب الأشهر الباردة من العام، تزداد احتمالية حدوث تسربات في أنابيب المياه بشكل ملحوظ. ويعود ذلك إلى انكماش وتمدد الأنابيب الناتج عن التغيرات السريعة في درجات الحرارة، مما يؤدي إلى حدوث تصدعات وكسور في خطوط النقل. ومن خلال اتخاذ نهج استباقي واستخدام أساليب مبتكرة، تسعى شركة “بورتسموث ووتر” إلى استباق هذه التحديات الموسمية. وفي هذا الصدد، تلعب كلاب التتبع الآن دوراً حيوياً وهاماً في استراتيجيات الشركة. هذه الخطوة ليست مجرد إجراء تشغيلي، بل هي رسالة مهمة للمتخصصين في قطاع المياه والمهتمين بأخبار المياه بأن الحلول التقليدية وحدها لا تلبي احتياجات اليوم.
تسعى الفرق المتخصصة في جميع أنحاء العالم باستمرار إلى إيجاد طرق تزيد من السرعة والدقة في العمليات الميدانية. ولمتابعي مركز روی المیاه (Water Insight Hub) الذين يبحثون عن أحدث الأساليب في حوكمة المياه وصيانة البنية التحتية، فإن هذا الخبر يعد نموذجاً ممتازاً للجمع بين الطبيعة والصناعة. إن استخدام الكلاب المدربة إلى جانب المعدات المتقدمة يظهر أن الأمن المائي لا يقتصر فقط على بناء السدود أو المشاريع الكبرى، بل إن الإدارة الدقيقة لشبكة التوزيع ومنع هدر المياه المعالجة جزء لا يتجزأ من إدارة موارد المياه المستدامة.
النقاط الرئيسية للخبر
- استخدام كلاب مدربة للتعرف على رائحة الكلور واكتشاف تسربات المياه الخفية.
- إصلاح حوالي 400 تسرب خلال العامين الماضيين بمساعدة تقنية الأقمار الصناعية من قبل “بورتسموث ووتر”.
- تغطية 45% من الشبكة بأجهزة التسجيل (Loggers) وإصلاح أكثر من 1100 تسرب منذ عام 2022 وحتى الآن.
- برنامج استثماري لمدة خمس سنوات لـ خفض هدر المياه بنسبة 15% بحلول عام 2030.
- الجمع بين الأساليب البيولوجية (الكلاب) والتقنيات المتقدمة (الأقمار الصناعية والصوتيات) لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
دور كلاب التتبع في التحديد الدقيق للتسربات
تُعتبر كلاب التتبع المدربة خصيصاً للكشف عن رائحة الكلور الضعيفة أداة قوية في ترسانة إدارة موارد المياه. الكلور، الذي يُستخدم بكميات صغيرة جداً وآمنة لتنقية مياه الشرب، له رائحة مميزة يصعب على البشر تمييزها، لكن كلاباً مثل “كيلو” يمكنها تتبعها بدقة مذهلة. تتيح لها هذه القدرة العثور على الموقع الدقيق لتسرب المياه المعالجة. هذه الطريقة فعالة ومفيدة بشكل خاص في المناطق الريفية أو الأماكن التي يصعب الوصول إليها وحيث قد تكون التقنيات التقليدية بطيئة أو صعبة.
قد يبدو استخدام الحيوانات في العمليات الصناعية تقليدياً للوهلة الأولى، ولكن في الواقع، لا تزال حاسة الشم لدى الكلاب تعمل بدقة وسرعة أكبر من العديد من المستشعرات الكيميائية المتاحة. في المناطق التي تعيق فيها تضاريس الأرض أو الغطاء النباتي الرؤية المباشرة أو استخدام المعدات الثقيلة، يمكن للكلاب مراقبة مساحات شاسعة بسرعة. ويمثل هذا ميزة تشغيلية كبيرة لشركات المياه والصرف الصحي التي تتعامل مع كيلومترات من خطوط الأنابيب في المناطق النائية، مما يساهم بشكل كبير في تقليل زمن هدر المياه.
بالإضافة إلى كلاب التتبع، تستثمر “بورتسموث ووتر” في مجموعة واسعة من التقنيات الجديدة لتحديد وإصلاح التسربات، بما في ذلك تكنولوجيا المياه القائمة على الأقمار الصناعية. يمكن لصور الأقمار الصناعية تسليط الضوء على المناطق الجوفية المشبعة بمياه الشرب المعالجة؛ وهو أمر يشير إلى تسرب الأنابيب في تلك النقطة. هذه القدرة تسمح للفرق التشغيلية بتحديد مواقع التسربات وإصلاحها بسرعة وكفاءة عالية.
دمج تقنيات الأقمار الصناعية والصوتيات للمراقبة الذكية
تعد تكنولوجيا الأقمار الصناعية، باعتبارها أحد أركان تكنولوجيا المياه، تحولاً هائلاً في مراقبة شبكات المياه. وقد مكنت هذه التكنولوجيا شركة “بورتسموث ووتر” من إصلاح حوالي 400 تسرب خلال العامين الماضيين. تخطط الشركة الآن لدمج هذه التكنولوجيا مع العمل الميداني لكلاب التتبع لتتمكن من تحديد مواقع هذه التسربات بدقة وبأقصى سرعة وكفاءة ممكنة. إن دمج البيانات الضخمة (Macro) الناتجة عن الأقمار الصناعية مع الدقة المجهرية (Micro) الناتجة عن حاسة شم الكلاب، يقدم نموذجاً من تآزر الأدوات الذي يمكن أن يكون نموذجاً لشركات المياه الأخرى في العالم.
بالإضافة إلى الأقمار الصناعية والكلاب، استثمرت “بورتسموث ووتر” أيضاً في أجهزة تسجيل صوتية (Acoustic Loggers) جديدة. تحدد هذه الأجهزة الأصوات الناتجة عن التسربات عبر الشبكة. تستخدم الشركة حالياً هذه الأجهزة لمراقبة 45% من شبكتها، وقامت منذ عام 2022 بإصلاح أكثر من 1100 تسرب تم تحديدها بواسطة هذه التكنولوجيا. تتعلم أجهزة التسجيل الجديدة الأصوات المعتادة للشبكة وتصبح أكثر حساسية في اكتشاف أي تغيير. يجب أن تسمح هذه الميزة لـ “بورتسموث ووتر” بتحديد التسربات ذات الصوت المنخفض؛ وهي التسربات التي يكون حجم المياه الخارجة منها في بعض الحالات أكبر من التسربات التي تنتج ضوضاء أكثر.
وصرح “بوب تيلور” (Bob Taylor)، الرئيس التنفيذي لشركة “بورتسموث ووتر”، بشأن هذه الاستراتيجيات الحديثة:
«يتوقع عملاؤنا بحق أن نقلل من تسرب المياه، ونحن ملتزمون تماماً بتلبية هذا التوقع. خلال السنوات الخمس المقبلة، سننفذ أكبر برنامج استثماري لدينا والذي سيشهد خفضاً بنسبة 15% في تسرب المياه بحلول عام 2030، مما سيؤدي إلى توفير 3 ملايين لتر إضافية من المياه يومياً. إن استخدام كلاب تتبع مدربة خصيصاً مثل كيلو، إلى جانب التقنيات المبتكرة مثل الأقمار الصناعية وأجهزة التسجيل الصوتية الجديدة، يساعدنا على العثور على التسربات بشكل أسرع وإصلاحها في وقت أقرب. هذا الأمر يكتسب أهمية بالغة خاصة مع التوجه نحو الأشهر الأكثر برودة وفصل الشتاء حيث تؤدي درجات الحرارة المنخفضة وتجمد الأنابيب إلى المزيد من الكسور.»
تجدر الإشارة إلى أن كلاب كشف التسربات يتم توفيرها من قبل شركة CAPE SPC المتخصصة في مجال كشف تسربات المياه والفحوصات القائمة على مساعدة الكلاب. هذا التعاون الخارجي يظهر أن شركات المياه لا تحتاج إلى امتلاك كافة التخصصات داخل مؤسساتها، بل يمكنها الوصول إلى أعلى مستويات الكفاءة من خلال الاستعانة بمقاولين متخصصين.
تحليل خاص من فريق مركز روی المیاه (Water Insight Hub)
إن خبر استخدام كلاب كشف التسربات إلى جانب تقنيات الأقمار الصناعية والصوتيات، يحمل رسائل هامة جداً للمتخصصين في مجال إدارة موارد المياه والأمن المائي في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا (MENA). النقطة الأولى ذات الأهمية هي الانتقال من النهج أحادي البعد إلى الحلول الهجينة (Hybrid Solutions). في منطقة تعاني من إجهاد مائي حاد وتحديات جغرافية معقدة، يظهر نموذج “بورتسموث ووتر” أن النموذج الأكثر كفاءة هو الذي يكمل فيه “البيولوجيا” (الكلب)، و”الفيزياء” (الصوتيات)، و”الفضاء” (الأقمار الصناعية) بعضها البعض. بالنسبة لدول منطقة MENA التي تمتلك مناطق صحراوية واسعة وشبكات مياه متهالكة في المدن القديمة، يمكن لهذا النموذج المتكامل أن يكون حلاً فعالاً للغاية.
النقطة الثانية هي الأهمية الحيوية لتقليل المياه غير المحصلة (Non-Revenue Water) في موضوع حوكمة المياه الإقليمية. ففي العديد من دول الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، تتجاوز نسبة هدر المياه في شبكات التوزيع 30% وفي بعض الحالات 50%. إن الاستثمار في كشف التسربات الذكي ليس تكلفة، بل هو أسرع وسيلة لـ “إنتاج” مياه افتراضية. كل لتر من المياه يتم منعه من التسرب يعادل لتراً من المياه الجديدة التي لا تحتاج إلى تحلية مياه البحر المكلفة أو بناء سدود جديدة ذات آثار بيئية. إن استخدام كلاب التتبع في الأحياء التاريخية المزدحمة في مدن مثل القاهرة أو بغداد أو مراكش، حيث يصعب إجراء حفريات واسعة، يمكن أن يكون مشروعاً ريادياً مبتكراً.
النقطة التحليلية الثالثة والأكثر أهمية هي دور البيانات والذكاء الاصطناعي في مستقبل تكنولوجيا المياه في منطقة MENA. إن إشارة الخبر إلى أن أجهزة التسجيل الصوتية “تتعلم الأصوات المعتادة للشبكة” تعني دخول تعلم الآلة (Machine Learning) في العمليات الميدانية. بالنسبة لـ مركز روی المیاه (Water Insight Hub)، يشير هذا التوجه إلى مستقبل يتم فيه تأمين الأمن المائي عبر الخوارزميات والمستشعرات. نوصي الحكومات والشركات الناشئة في المنطقة بالتحرك نحو توطين أجهزة التسجيل الذكية وتدريب كلاب كشف التسربات (التي تكلفتها أقل بكثير من المعدات المستوردة) لتعزيز مرونة المدن العربية وبقية دول المنطقة في مواجهة التوترات المائية المتزايدة.
انقر هنا لقراءة المصدر الأصلي للخبر.
يوفر استخدام الكلاب المدربة في الكشف عن تسرب المياه عدة مزايا رئيسية مقارنة بالأساليب التقليدية. الكلاب قادرة على اكتشاف رائحة الكلور الموجودة في مياه الشرب المعالجة بتركيزات منخفضة للغاية، حتى عندما لا يصل تسرب المياه إلى سطح الأرض بعد. هذه الميزة حيوية للغاية في إدارة موارد المياه وتقليل الهدر في ظل أزمات المياه. كما أن سرعة تغطية الكلاب للمناطق الواسعة والريفية والوعرة أعلى بكثير من المشغلين البشريين والمعدات الثقيلة. وعلى عكس الأساليب الصوتية التي قد تخطئ في الأنابيب البلاستيكية أو البيئات الصاخبة، تستطيع الكلاب تمييز الرائحة عبر التربة والغطاء النباتي، وتعمل كمكمل فعال لتقنيات الكشف عن التسربات.
تعمل تقنية الأقمار الصناعية للكشف عن تسرب المياه من خلال التحليل الطيفي لصور الأرض. تستخدم الأقمار الصناعية رادار الفتحة الاصطناعية (SAR) والمستشعرات متعددة الأطياف لقياس التغيرات في رطوبة التربة والخصائص الكهرومغناطيسية للأرض. مياه الشرب المعالجة، بسبب وجود مواد مثل الكلور، لها بصمة طيفية مختلفة عن المياه الجوفية الطبيعية أو الرطوبة الناتجة عن الأمطار. تقوم الخوارزميات المتقدمة بمعالجة هذه البيانات وتحديد نقاط التجمع غير الطبيعي للرطوبة على طول مسار الأنابيب. هذا النهج، دون الحاجة لحفر واسع النطاق، يساعد شركات المياه في إدارة موارد المياه وتعزيز الأمن المائي.
نعم، هذه الأساليب قابلة للتطبيق تماماً بل وضرورية لشبكات المياه في دول منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا (MENA). نظراً لأزمة المياه وتقادم أجزاء من شبكة التوزيع في المنطقة، تُستخدم التقنيات الصوتية والأقمار الصناعية حالياً بشكل محدود في بعض المدن. وفي الوقت نفسه، تمتلك كلاب الكشف عن التسربات إمكانات كبيرة لتقليل التكاليف وزيادة سرعة تحديد التسربات، خاصة في المناطق الريفية والجبلية والزراعية. يمكن أن يكون تدريب الكلاب المحلية لاكتشاف رائحة الكلور حلاً محلياً سريعاً ومنخفض التكلفة. يمكن لـ مركز روی المیاه (Water Insight Hub) والمتخصصين الإقليميين، من خلال توطين هذا الابتكار، اتخاذ خطوة مهمة في حوكمة المياه وإدارة موارد المياه في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا.
كانت أجهزة التسجيل الصوتية القديمة تسجل مستوى الصوت فقط، وكان اكتشاف تسرب المياه يعتمد على خبرة المشغل. أما أجهزة التسجيل الصوتية الجديدة، فباستخدام التقنيات الحديثة وخوارزميات تعلم الآلة، تتعلم النمط الصوتي الطبيعي لشبكة توزيع المياه بمرور الوقت. يمكن لهذه الأنظمة التمييز بين صوت التدفق العادي للمياه، والضوضاء المحيطة مثل حركة المرور، وأصوات التسربات الصغيرة. نتيجة هذا التقدم هي تقليل أخطاء الكشف والتعرف المبكر على التسربات منخفضة الصوت ولكن عالية الحجم، مما يلعب دوراً مهماً في إدارة موارد المياه وتقليل الهدر.
يؤثر تقليل تسرب المياه بشكل مباشر على الأمن المائي، لأن المياه المعالجة التي تم إنتاجها بتكلفة وطاقة عاليتين تصل إلى المستهلك النهائي بدلاً من ضياعها. يقلل هذا الأمر من الضغط على موارد المياه الجوفية والسدود ويساعد في إدارة موارد المياه في ظروف أزمة المياه. من الناحية البيئية، يعني تقليل التسرب استهلاكاً أقل للطاقة لضخ وتنقية المياه، وبالتالي تقليل البصمة الكربونية. كما أن منع تسرب المياه يحول دون تآكل التربة وهبوط الأرض وتلف البنية التحتية الحضرية، وهو ما يمثل استراتيجية مربحة للجميع للاقتصاد والبيئة وحوكمة المياه في منطقة MENA.
