Table of Contents

التعريف بالمسح الهيدروغرافي للطاقة البحرية

وتوفر الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية البيانات الجغرافية المكانية الأساسية اللازمة لتصميم وترخيص وتشييد وتشغيل منشآت الطاقة البحرية مثل مزارع الرياح البحرية، والاضطرابات المدوية، ومحولات الطاقة الموجية، وبدون رسم خرائط دقيقة لقاع البحار وتحديد خصائص المياه، يواجه مطورو الطاقة مخاطر كبيرة على مؤسسات التربين، والكابلات الفرعية، وسلامة الملاحة، وقد أدى اتساع نطاق الضغط العالمي على الطاقة المتجددة البحرية إلى زيادة الاضطرابات في مجال استخدام المواد

ويضمن تنفيذ هذه الممارسات أن يفي المطورون بالمتطلبات التنظيمية، ويقللون من عمليات إعادة التصميم المكلفة، ويحمي النظم الإيكولوجية البحرية، ويستمد التوجيه من المنظمة الهيدروغرافية الدولية، والرابطة البيولوجية البحرية، ومطوري الطاقة الرئيسيين، ويمكن لأفرقة المسح، من خلال اتباع هذه الأساليب، أن تقدم منتجات موثوقة تدعم قرارات الاستثمار والعمليات الآمنة.

الإعداد والتخطيط

ويعد الإعداد الدقيق العامل الوحيد الأكثر أهمية لإجراء مسح هيدروغرافي ناجح في منطقة للطاقة البحرية، وكثيرا ما يؤدي العمل الميداني المُسْتَبَع إلى ثغرات أو أخطاء تتطلب فيما بعد إعادة تعبئة مكلفة، وتشمل مرحلة التخطيط الشاملة تعريف نطاق المشروع، والدراسة المكتبية، والفحص البيئي، وتقييم المخاطر، وإشراك أصحاب المصلحة.

تحديد أهداف ومعايير الدراسة الاستقصائية

ويحتاج كل مشروع من مشاريع الطاقة البحرية إلى بيانات فريدة، في حين أن مزرعة الرياح البحرية تتطلب قياساً عالي الاستبانة لتصميم الأساس التربيني (الأمر 1ب أو 1أ لكل معيار من معايير المنظمة الدولية للصحة والصحة العقلية S-44)، في حين أن موقعاً للطاقة المدوية قد يعطي الأولوية لموجزات سرعة المياه وصعوبة قاع البحار في وضع المرساة، ويحد بوضوح من الدقة والتغطية والمنجزات قبل اختيار أساليب التداخل الأفقي.

دراسة مكتبية واستعراض البيانات

وتسمح هذه السجلات العامة، مثل الإدارة البحرية الوطنية الأمريكية والمكتب الهيدروغرافي في المملكة المتحدة، بأن تقدم نماذج للتضاريس الرقمية في العديد من المناطق الساحلية، وتحلل الصور الساتلية والصور الجوية لتحديد المخاطر السطحية مثل الصخور، وذلك ابتداء من تجميع جميع المعلومات الموجودة: الخرائط البحرية، وبيانات المسح الجيولوجي المسبق، ودراسات الرواسب، ودراسات الحساسية البيئية.

Site-Specific Environmental Assessment

تقييم موقع المسح المتعلق بإمكانية الوصول، ومجاري المد والجزر، والمناخ الملوّث، والأنماط الجوية الموسمية، وكثيرا ما تقع مناطق تنمية الطاقة في بيئات حرجة ذات تيارات قوية (2-4+ عقدة) ونوافذ جوية محدودة، واستخدام سجلات الطفاف الطويلة الأجل والنماذج الهزلية لتحديد أفضل أشهر المسح، والنظر في جداول الغطاء الجليدي ووجود الجليدي في مناطق المحيط الجليدي.

تقييم المخاطر والتخطيط للطوارئ

وضع سجل للمخاطر يشمل إخفاق المعدات، وحالات التأخير في الطقس، وانهيار السفن، وسلامة الموظفين، بما في ذلك زيادة عدد السفن الاحتياطية أو المعدات إذا تجاوزت مدة الدراسة نافذة الطقس، وتقليص الضغط على إجراءات الصحة والسلامة والبيئة، بما في ذلك التدريبات على الاستجابة لحالات الطوارئ وبروتوكولات الاتصال مع القواعد الساحلية، وتقليص ميزانيات الطوارئ (نحو 20 إلى 30 في المائة من مجموع تكاليف المسح) الضغط على قطع الزوايا عند تدهور الظروف.

اختيار المعدات والمعايرة

ومن الأهمية بمكان اختيار أدوات المسح المناسبة لتلبية مواصفات البيانات مع إدارة التكلفة والزمن، ويجب إدماج مجموعة من أجهزة الصوت الصدى، والسونار، ونظم تحديد المواقع، ومستشعرات الحركة، مع إجراء معايرة دقيقة قبل التعبئة.

Multibeam Echo Sounders (MBES)

وتوفر نظم متعددة الحزم تغطية واسعة النطاق (تراوح بين 3 و7 مرات في عمق المياه) مع كثافة عالية، وهي أساسية لرسم خرائط قاع البحر بالتفصيل في مناطق الطاقة، ويُختار تواتر مناسب للبيئة: 200-400 كيلوهرتز بالنسبة للمياه الضحلة (أقل من 100 متر) ويُخفض مستوى الاستبانة إلى 0.5 متر؛ ويُعرض التواؤم الأقل (50-100 كيلوهرتز) على نحو أعمق، ولكن يقلصاً في إطار التركيز المتوقع

Side-Scan Sonar (SSS) for Feature Detection

ويكمل السونار الجانبي الشعاعي المركب MBES بتوفير صورة عالية المطابقة للنسيج في قاع البحار، وتحديد حطام السفن، وتتبع الكابلات، واستخدام الترددات من 100 إلى 500 كيلوهرتز تبعاً لمتطلبات النطاق، كما أن الترددات المزدوجة (مثل 300/600 كيلوهرتز) يمكن أن توفر بحثا واسعا (300 متر لكل جانب) وتفتيشا مفصلا (30 ميلا).

Sub-Bottom Profilers (SBP)

وبالنسبة للتصميم التأسيسي، يلزم توفير معلومات تحت سطح الأرض عن طبقة الرواسب وعمق الصخور، واستخدام جهاز استشعاري أو شبه قياسي (مثلا، 3.5 كيلوهرتز) لتخترق 1050 مترا في قاع البحار، وتحدد بيانات عملية تحديد المخاطر المحتملة مثل المزلاجات المدفونة، والغاز الضحل، والآلات الشحومية.

نظم التنقل والتعيين

وتوفر النظم العالمية لسواتل الملاحة التي تستخدم تكنولوجيا المعلومات ذات التقويم الحقيقي أو النظم العالمية لسواتل الملاحة دقة الأفقية في الموقع تبلغ 0.1-0.5 متر. وللدقة الرأسية، والتحقق من قياس المد أو تيدي تي كي ضد معيار محلي، وتعوض أجهزة الاستشعار المتنقلة (وحدات القياسات اللاصقة، وأجهزة القياس المتعددة) عن تدحرج السفن، وضربها بالأشعة.

Environmental Sensors

:: درجة حرارة المياه، والملوحة، والسرعة الصوتية، والاضطرابات في جميع أنحاء عمود المياه باستخدام الطبقات المعمقة للسلوكيات والمتدرجة على مستويات الضوضاء المحيطة بالسجلات إذا استخدمت الرصد الصوتي السلبي للثدييات البحرية، وتساعد محطات الطقس على متن السفينة على ربط جودة البيانات بحالة البحر.

بروتوكولات جمع البيانات

وتحرص الإجراءات الميدانية الموحدة على الاتساق بين الدراسات الاستقصائية وتقليص الأخطاء اللاحقة للتجهيز، وتُكيَّف البروتوكولات التالية من مبادئ جمعية مهندسي النفط والمنظمة الدولية للهندسة فيما يتعلق بمشاريع الطاقة الخارجية.

التخطيط والتغطية

:: إجراء مساحات مسح تصميمية لتحقيق تغطية في قاع البحار بنسبة 100 في المائة على الأقل مع تداخل بنسبة 10-20 في المائة بين المواضع المتاخمة، وفي أعماق المياه أقل من 100 متر، استخدام خط مسدود يعادل 3 أضعاف عمق المياه في ميغابايت، مع تعديله على أساس المنحدر الهيدرولوجي، أما بالنسبة لمناطق البنية التحتية الحرجة (مثل مواقع التربين)، فيوصى بتداخل بين 50 و 10 في المائة من خطوط المولدات المتحركة أو كل 5.

معايرة وحياة الصوت

وقبل إجراء كل دراسة استقصائية كل يوم وبعد تغييرات كبيرة في الطقس، تجري اختبارا للدقاقة: إدارة منطقة مسطحة، وقطعة، وميزة بارزة في اتجاهات متعددة لقياس الوقت، والرمي، واللف، والياو، وأخطاء البطء، وتعيد كل مرة يتغير فيها جهاز التحويل أو نظام تحديد المواقع، وتضع جهازا لتصوير السرعة الصوتية كل أربع ساعات على الأقل لتحلل الأعمدة/الشمس، ويزيد من الدقة.

مراقبة الجودة في الوقت الحقيقي

ويجب على الهيدروغرافي أثناء عملية الاقتناء أن يرصد التغطية بالموازين، ونوعية الكشف عن قاع البحار، وأخطاء النظام في الوقت الحقيقي، واستخدام البرامجيات التي تبين وجود ثغرات في النسبة المئوية، وقطع الأثر، وتصاعد الضوضاء، وتسجيل جميع معايير مركز أجهزة الاستشعار (مثل العمق، واللعب، والثقل)، وينبغي إعادة تحديد أي فترة بيانات مع وجود بيانات ناقصة أو مشبوهة على الفور.

إعادة توحيد البيانات والتحقق منها

(ج) استخدام نظام مستقل للكشف عن الرواسب، مثلاً نشر جهاز صوتي وحيد على خط منفصل لمقارنة الأعماق، وإذا فشلت هذه المادة، فإن الحزمة الوحيدة ذات القيمة الاستئمانية توفر تغطية للهبوط، وفي مناطق الطاقة الضحلة، يمكن لسفينة صغيرة غير مأهولة أن تفحص البيانات الصوتية على محاور التربين، وتسجل دائماً بيانات خام وبيانات مائية منفصلة عن المنتجات المجهزة.

تجهيز البيانات ومراقبة الجودة

وتحتوي البيانات الصوتية الفائقة على ضوضاء من الفقاعات والأسماك وحركة السفن وضبابات الاستشعار، وتزيل المعالجة الفلكية الأثرية وتنتج نموذجاً رقمياً نظيفاً للارتفاع مناسب للاستخدام الهندسي.

تجهيز البرامجيات وتدفقات العمل

(أ) تطبيق مجموعات المواد المعيارية للصناعة (CARIS HIPS/SIPS، QPS Qimera، EIVA) على المد والجزر، والسرعة السليمة، والتصويبات الشعاعية تلقائياً.

التعديلات الشكلية والهريزولوجية

(ج) تجنب ارتفاعات الشفاهية لرسم سد باستخدام تصحيحات المد أو نموذج جيودي مثبتة، التحقق من وجود طوافات أو محطات تضخيم في الموقع، وتوخياً لتحويل جميع الوظائف إلى نظام مرجعي تنسيقي مشترك (مثلاً، WGS 84 منطقة صراف آلي)، والتحقق من النقاط المرجعية القريبة أو من السمات المعروفة، وتأتي حسابات غير معقولة وفقاً لنموذج المنظمة الهيدروغرافياً، وينبغي الإبلاغ عنها كخطأ في الأعماق.

قياسات مراقبة الجودة

(أ) أن يكون المبلغ المقبول للأمر 1أ 0.2 م + 0.7 في المائة من العمق العمودي، و 0.5 م + 0.5 في المائة من العمق بالنسبة للأفقي، ونسبة البيانات الواردة ضمن حدود القابلية للتكرار، وقيمة نظام الإدارة البيئية النهائية عن طريق المقارنة مع خطوط التفتيش المستقلة؛ ومتوسط الفرق ينبغي ألا يتجاوز 0.1 م.

إدارة البيانات والمحفوظات

تخزين جميع الملفات الخام، وسجلات التجهيز، والبيانات الوصفية، والمنتجات النهائية في قاعدة بيانات منظمة، واستخدام معايير البيانات الوصفية (مثلاً المعيار الدولي لتوحيد المقاييس 19115) لضمان إعادة الاستخدام في المستقبل، وبالنسبة لمطوري الطاقة، كثيراً ما يتعين تسليم البيانات إلى المنظمين في أشكال محددة (مثل شكل قاعدة البيانات الجغرافية، شبكة ASCII)، ووضع مجموعة من مواد التسليم تتضمن تقريراً تقنياً يصف الطرائق والقيود والغموض.

الإدارة البيئية والتنظيم

ويجب أن تمتثل الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية في مناطق الطاقة البحرية للقوانين البيئية الوطنية والدولية، وتخفض الإدارة الاستباقية النزاعات وتبسطها.

Noise and Marine Mammals

ويمكن أن يزعج السونار ذو التردد العالي الحيتانيات والأختام، إذ يحتاج العديد من المنظمين إلى منطقة خام بحري وعزل سلحفاة تبلغ ٥٠٠ متر خلال عمليات السونار النشطة، واستخدام الرصد الصوتي السلبي أو مراقبين بصينيين مكرسين، وإذا دخلت الثدييات المنطقة، قد يلزم إغلاق سونار، وتواجه الدراسات الاستقصائية للضوضاء خارج موسم التوالد أو الهجرة - في أشهر الصيف.

حماية الموئل المادية

وقد جرت معدات المسح عبر قاع البحار مثل سمك السقوط أو أجهزة الاستشعار التي تعمل في قاع البحار - أضرار في قاع البحر أو الكلب أو الشعاب الجينية الأحيائية - ولم تسحب عمليات سحب الخطة إلا في المناطق التي كانت مقلقة بالفعل أو التي تترك فيها قاع البحر رسوباً غير مدمج، وتتجنب الرسو باستخدام المركبات التي تعمل عن بعد (مركبات ذات بصمة ثابتة) للتفتيش التفصيلي في المناطق الحساسة.

مدة العضوية والتشاور

وتتطلب معظم البلدان الحصول على تصريح بحث علمي بحري أو تصريح إدارة المناطق الساحلية قبل بدء الدراسة الاستقصائية، ويجب أن تشمل التطبيقات منهجية المسح، وفحص تقييم الأثر البيئي، وتدابير التخفيف من آثاره، وإشراك أصحاب المصلحة في مصائد الأسماك في تجنب النزاعات مع معدات الصيد التي تتم بصورة مشتركة عن طريق موظف اتصال بمصائد الأسماك وإذاعة " نوتس " للبحارة، وكذلك التشاور مع السلطات البحرية بشأن أي مخاطر غير من الذخائر غير المنفجرة في مناطق التدريب العسكري السابقة.

الرصد الطويل الأجل والآثار التراكمية

وكثيرا ما تتطلب مناطق الطاقة البحرية إجراء دراسات استقصائية متكررة لرصد التغيرات في قاع البحار، أو التموين بالكابلات، أو حفر الشعلة التربوية، ووضع علامات مرجعية دائمة للتكرار، واستخدام الدراسات الاستقصائية الأساسية (قبل البناء) بالإضافة إلى المتابعة الدورية (كل سنة واحدة أو خمس سنوات) لكشف الاتجاهات، كما يمكن إضافة رصد الأنواع الغازية بواسطة الكاميرات المجهزة بالهلاك، وتسهم هذه البيانات في تقييمات الآثار التراكمية التي تطلبها الوكالات مثل إدارة المحيطات.

أفضل الممارسات في مجال السلامة والعمليات

وتعمل سفن المسح في المياه النائية والنشطة، فالسلامة هي الأهم وتتطلب تخطيطا صارما وتدريبا على الطاقم.

اختيار فيسيل ومانينج

اختيار سفينة ذات استقرار وتحمل وحيز سطحي مناسب لتركيب المعدات، وضمان أن يكون لديها رادار، وجهاز AIS، وقمع الحريق، وطرق الحياة، والقدرة الطبية الطارئة، وينبغي التصديق على الخرق في نظام الرصد العالمي، والمعونة الأولى، والبقاء في البحر، وبالنسبة للمناطق الساحلية، يمكن أن تكون عمليات الإطلاق الصغيرة كافية؛ وبالنسبة للماء البحري، فإن سفينة من طراز DP2 أو DP1 هي سفينة عادية، ويجب أن يكون لها سجل بيانات صوتية (V).

مواقع الديناميكية والمحطة

وفي التيارات العالية (مثل مواقع الطاقة المدوية)، تحافظ نظم تحديد المواقع الدينامية على المسار الدقيق بينما تبث أجهزة الاستشعار الحساسة، ويجب على المشغلين فهم حدود الدافع والتعويض عن دفء الطقس، وإدارة مؤامرة للقدرات لدى إدارة شؤون الإعلام قبل كل تحول، وتوفير مقياس للمتعة اليدوية الاحتياطية، وينبغي إجراء عمليات حفر على ظهر شخص أسبوعيا.

نقل البيانات وأمن الفضاء الحاسوبي

بيانات المسح هي ممتلكات فكرية قيمة، إذ تستخدم الشبكات المشفرة وتؤمن تخزين السحابات من أجل الشحنات اليومية عندما تسمح بربط النطاق الترددي بالسواتل، وتساند قرصا صلبا خارجيا يوميا، وتضع بروتوكولا لمعالجة البيانات المقدمة من أطراف ثالثة (مثل الخرائط البحرية العامة)، وفي حالة وقوع حادث أمني سيبراني، تعزل النظم المتضررة وتخطر ضابط أمن البيانات.

التكنولوجيات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

وتتطور صناعة المسح الهيدروغرافي بسرعة، وينبغي لمطوري الطاقة البحرية أن يرصدوا هذه الابتكارات من أجل تحقيق وفورات في التكاليف وتحسين نوعية البيانات.

النظم المستقلة وغير المكشوفة

ويمكن للسفن السطحية غير المكشوفة والمركبات ذاتية تحت الماء أن تجري دراسات استقصائية في المناطق التي تكون خطرة أو مكلفة بالنسبة للسفن المطهرة، أما سفن المركبات مثل السفينة " أوتو " أو " و " ويف غلايدر " فهي تحمل أطقم السفن التي تستخدم كميات كبيرة من المبيدات الحشرية وأجهزة إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس على مدى أسابيع، والتي لا تزال ذات أثر كربونياف، وهي مفيدة بوجه خاص بالنسبة لمسح طرق السلكات طرقات طرق في المياه الضحلية أو مكتيكية أو مكتيكية، غير مستهلكة، إلا أن بياناتها ذات حجماًاً محدودة.

مقياس الخوذات الساتلية

ويمكن للاستشعار عن بعد بواسطة السواتل باستخدام الصور المتعددة الأطياف أن يوفر قياسات للحمام تصل إلى ٣٠ مترا في المياه الواضحة مع حل أفقي يتراوح بين ٢ و ٥ أمتار، وفي حين أنه لا يمكن أن يكون بديلا للدراسات الاستقصائية الصوتية في مناطق الطاقة، فإنه يمكن أن يساعد على إعطاء الأولوية لجهود المسح وكشف التغير في ديناميات الرواسب، ويوفر كلا من CryoSat-2 و Sentinel-3 بيانات عالمية مجانية عن الارتفاع.

التعلم في مجال معالجة البيانات

فالأجوريمات المتعلقة بالكشف الآلي عن السمات (مثلا التعرف على الفولدر والكشف عن الكابلات) تُعدّل النسيج، وتُحدّد شبكات الوصلات العصبية ذات الصور الجانبية من وقت الترجمة الشفوية اليدوية بنسبة تصل إلى 80 في المائة، غير أن النماذج الخاضعة للمراقبة تتطلب الآن مجموعات كبيرة من بيانات التدريب، وتشجع المعايير الجديدة للمنظمة الهيدروغرافية الدولية على أشكال البيانات التي تيسر استخدام مشاريع الراية الأولى.

دمج نظم المعلومات الجغرافية في الوقت الحقيقي

وتتيح برامج نظام المعلومات الجغرافية القائمة على الكلاب لمشغلي الطاقة البحرية الاطلاع على بيانات المسح في الوقت الحقيقي إلى جانب بيانات الرياح والموجات وأجهزة المعلومات المسبقة عن البضائع، وهذا التكامل يساعد على التخطيط التكييفي، مثل إعادة توجيه خطوط المسح لتجنب صيد الأسماك، وتسمح معايير مثل نظام تشغيل شبكة الإنترنت التابع لدائرة إدارة العمليات بالتشغيل البيني، بإمكانية التشغيل المتبادل بين المتعاقدين على الاستقصاءات ومطوري الطاقة.

خاتمة

والتقيد بأفضل الممارسات في مجال المسح الهيدروغرافي غير قابل للتفاوض من أجل التنمية الآمنة والدقيقة والسليمة بيئيا لمشاريع الطاقة البحرية، ومن التخطيط الدقيق والمعايرة من خلال تجهيز البيانات بدقة وإشراك أصحاب المصلحة، فإن كل خطوة تقلل من المخاطر التقنية وتحسن اقتصاديات المشاريع، والتوصيات الواردة في هذا التقرير تتماشى مع المبادئ التوجيهية البيئية الدولية والدروس المستفادة من منشآت الرياح البحرية الكبرى ومنشآت المد والجزر.

ومع توسع الطاقة البحرية إلى مناطق أعمق وأكثر تحديا، يجب على أفرقة المسح أن تواصل تحديث الإجراءات، وأن تعتنق تكنولوجيات الحكم الذاتي والإنذار المبكر، وأن تعطي الأولوية لحماية النظم الإيكولوجية، ويضمن التعاون بين الهيدروغرافيين والمهندسين وعلماء الأحياء والمنظمين أن قاع البحار يشكل أساسا موثوقا به للطاقة وموئلا صحيا، ومن خلال اتباع هذه المبادئ الأساسية، يمكن للمطورين أن يزيلوا من مخاطر استثماراتهم ويعجلوا بالانتقال إلى طاقة المحيطات المتجددة.

External References]