تشخیص نشتی شبکه توزیع آب با گوش دادن به سروصدا

شاید پذیرش این موضوع قدری دشوار به نظر برسد ولی در یک شبکه توزیع متوسط آب، امکان دارد تا حدود ۳۰ درصد از آب تصفیه شده به دلیل وجود نشتی‌ها -که امکان تعمیر نیز دارند- به هدر برود. مشکل اینجا است که بیشتر این نشتی‌ها در زیر زمین اتفاق می‌افتد بنابراین پیدا کردن آن‌ها با دشواری زیادی رو به رو است. این مشکل موجب شده است تا پژوهشگران در دانشگاه کونکوردیای کانادا فناوری را توسعه دهند که بتواند با دقتی بسیار بالا – در حد ۹۹.۵ درصد- نشتی‌های موجود در سامانه توزیع آب را به وسیله‌ی اندازه گیری سرو صدای ایجاد شده تشخیص دهد و تقریبا این مشکل را به یکی از مشکلات فراموش شده‌ی شبکه‌ی توزیع آب بدل کند.

دسترسی به آب تصفیه شده و سالم امروزه یکی از ملزومات زندگی روزمره‌ی ما به شمار می‌آید ولی این شرایط در بسیاری از نقاط دنیا به این صورت نیست. در حال حاضر حتی در پر آب ترین کشورهای دنیا زمزمه‌ی کمبود آب سالم و امکان بروز مشکلات ناشی از کم آبی وجود دارد. پدیده‌ی کم آبی جهانی که تا به حال با فشار بر روی منابع طبیعی موجود بر روی سیاره تا حد ممکن به تاخیر انداخته شده است، نه تنها رو به بهبود نیست بلکه هر روز وضعیت بدتری را تجربه می‌کند. آن گونه که پیش بینی‌ها بیان می‌کنند تا سال ۲۰۲۵ دست کم یک سوم جمعیت جهان پدیده‌ی کم آبی را به شکل جدی تجربه خواهند کرد. مطالعه‌ای که اخیرا در دانشگاه MIT صورت گرفته است نشان داده است که تا سال ۲۰۵۰ بخش زیادی از جمعیت آسیا از کمبود آب رنج خواهد برد. پیش بینی که زنگ خطر را به ویژه برای کشور ما به صدا در می‌آورد.

اما برای حل این مشکل چه می‌توان کرد؟ یکی از راه حل‌ها بهبود سامانه‌های موجود آبرسانی برای افزایش بازده کلی بهره گیری از آب است. همانطور که گفته شد در یک شبکه‌ی آبرسانی معمولی حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد آب تصفیه شده به دلیل نشتی‌ها و خرابی‌های شبکه به هدر می‌رود. این میزان آب به هدر رفته در یک شبکه‌ی توزیع قدیمی – که در بسیاری از مناطق کشور ما وجود دارد- تا ۵۰ درصد نیز می‌رسد، برای درک درست این میزان تصور کنید به ازای هر لیوان آبی که می‌نوشید یک لیوان آب دیگر به درون فاضلاب بریزید!

بدیهی است برای رفع این نشتی‌ها و جبران آب‌های از دست رفته می‌بایست ابتدا مکان آن‌ها را مشخص کرد، کاری که به روش‌های معمول ضمن دشواری زیاد هزینه‌ی بسیار بالایی نیز دارد. ضمنا در صورت بروز خطا در شناسایی مشکل امکان دارد خود عملیات پیدا کردن نشتی منجر به ایجاد مشکلی جدید در شبکه شود.

راه حلی که پژوهشگران برای این مشکل ارائه داده‌اند بهره گیری از روشی است به نام ثبت نویزها به بیان دیگر آن‌ها با ضبط سر و صداهای ایجاد شده در شبکه‌ی توزیع و گوش دادن به آن‌ها محل نشتی را پیدا می‌کنند. این واحد‌های اندازه گیری صدا بر روی منهول ها، شیرها و لوله‌ها نصب می‌شوند و در زمان لازم -معمولا شب‌ها که سر وصدای محیطی در حداقل سطح خود قرار دارد- روشن می‌شوند تا صدای نویز پخش شده را ضبط کرده و سطح آن‌ها برای دوره‌ای دو ساعته مورد بررسی قرار دهند.

این ابزارهای ضبط صدا از باتری نیرو می‌گیرند و ابعادی در حدود ۱۲.۳ در ۵ سانتیمتر دارند. وزن این سنجشگرها نیز حدود ۷۰۰ گرم است و در صورتی که میزان سروصدای غیرعادی ضبط شده توسط این ابزارها به طور پیوسته وجود داشته باشد، می‌توان آن محل را به عنوان محل نشتی شناسایی کرد. البته این گروه برای اینکه شناسایی محل دقیق نشتی امکان پذیر شود مدلی را توسعه داده است که می‌تواند با دقت بسیار خوبی محل دقیق نشتی را تشخیص دهد. با این روش ضمن شناسایی دقیق محل نشتی و جلوگیری از هدررفت آب می‌توان به سادگی تعمیرات لازم را بر روی سامانه توزیع انجام داد.

این گروه روش ابداعی خود را در کشور قطر مورد آزمون قرار داده است. کشوری که مشابه کشور ما با دارا بودن آب و هوایی گرم و خشک و بارش باران بسیار کم از مشکل هدر رفت بالای آب تا حدود ۳۵ درصد رنج می‌برد. آن‌ها برای این کار ابزار ابداعی خود را در شبکه‌ی توزیع آب دانشگاه قطر قرار دادند و توانستند به کمک مدل ریاضی که خود توسعه داده بودند محل دقیق نشتی را با دقت ۹۹.۵ درصدی تشخیص دهند.

این گروه قصد دارد تا در ادامه‌ی این پروژه، فناوری خود را در مکان‌های دیگری مورد آزمون قرار دهد ضمن اینکه می‌خواهند مدل توسعه داده‌ی خود را نیز به موازات این آزمون‌ها بهبود دهند تا دقت و انعطاف پذیری کارکرد آن به بیشینه حد ممکن افزایش پیدا کند. جزییات این پژوهش در نشریه‌ی علمی American Society of Civil Engineers به چاپ رسیده است.