Table of Contents
الحاجة المتزايدة إلى حلول مركزية للمياه
إن نظم المياه البلدية في جميع أنحاء العالم تتعرض لضغوط هائلة، فالهياكل الأساسية القديمة، والنمو السكاني في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، والأنماط المناخية التي لا يمكن التنبؤ بها بشكل متزايد، تجبر مديري المياه على النظر إلى ما هو أبعد من الاستراتيجيات التقليدية لزيادة العرض، والسدود، والمستودعات، وخطوط أنابيب المياه الطويلة التكلفة، والمؤثرة بيئيا، والضعيفة أمام الجفاف، وتوفر نظم إعادة استخدام المياه المائيات مفهوما قابلا للاستمرار، ويمكن أن يكمل للضغط على نطاق العالم
العناصر الأساسية لنظام متجدد لإعادة استخدام مياه الأمطار
وتُعد نظم إعادة استخدام مياه الأمطار الحديثة تجمعات تتجاوز بكثير برميل الأمطار البسيط، وهي مصممة على نحو موثوق به لاستخلاص المياه المطيرة ونقلها ومعالجتها وتخزينها وتوزيعها لأغراض محددة نهائية، وفهم هذه المكونات الأساسية أمر أساسي لتقييم إمكاناتها وتصميم نظم تؤدي بفعالية على مدى عقود.
الصيد والتوفيق
إن سطح المبنى هو أكثر سطح صيد شيوعا وعمليا، حيث إن كمية ونوعية المياه المجمعة تعتمدان اعتمادا كبيرا على مواد السقف، والمنحدرات، والمنطقة السطحية، ويفضل أن تكون السقف، والجزر، والأرض أقل احتمالا لغسل الملوثات، ويجب أن يوضع نظام النقل، الذي يُستخدم عادة في المواسير الملوَّثة، بحيث يُعالج بكثافة الأمطار المحلية ويُبقي على مرحلات حرة من الحطام مثل سقوط الطيور.
التخزين وما قبل التعذيب
ويمكن أن تكون خزانات أو خزانات تخزين فوق الأرض أو مدفونة تحت الأرض، وتشمل المواد عادة البوليثيلين، والفيبرغلاس، والخرسانة المعززة، والصلب غير القابل للصدأ، وتؤثر خيارات المواد والمواقع على درجة حرارة المياه، وإمكانيات نمو الطحالب، ومتطلبات التحميل الهيكلي، وتُستخدم قبل دخول المياه إلى السقيفة، لإزالة رسوب مياه الكوكب والحطام.
المعالجة والتوزيع المتقدمين
أما بالنسبة للتطبيقات غير القابلة للاحتجاز مثل تذبذب المراحيض والري ومكياج برج التبريد، فإن المعالجة تشمل عادة تذبذباً دقيقاً يتبعه التحلل، كما أن تذويب وسائط الإعلام (وأو التراكيت) أو تلف الخرطوش (5-50 ميكرونا) يزيل المادة المتبقية من الجسيمات، ويتحقق التطهير الأكثر شيوعاً مع ارتفاع معدل الارتداد أو الكلور.
التصميم والتصنيف من أجل الحد الأقصى من الكفاءة
ويمكن أن يكون نظام مياه الأمطار المصمم تصميماً سيئاً خيبة أمل باهظة التكلفة، وتتطلب الهندسة السليمة تحليلاً دقيقاً للبيانات المناخية المحلية، وخصائص الصيد، والطلب على الاستخدام النهائي لضمان عمل النظام بكفاءة وتوفير عائد مفضل للاستثمار.
تحليل رصيد المياه
ويرتكز هذا النموذج على بيانات مسدودة تاريخية لتقدير حجم المياه التي يمكن جمعها كل شهر، ومن ناحية العرض، تشمل الحسابات مساحة الصيد، ومعامل خام (من 0.8 إلى 0.95 بالنسبة للأسطح المزروعة)، وكفاءة الرش، ومن ناحية الطلب، فإن النموذج يكشف عن حجم المياه المطلوبة للري، أو لتنقية المراحيض، أو استخدامات أخرى مقررة.
تحقيق الحد الأمثل من حجم السيستين ومفاوضته
فالتخزين في منطقة البحر يمثل مشكلة اقتصادية تُمثل أفضل، إذ أن صهاريجا أكبر يستهلك المزيد من المياه ويوفر قدرا أكبر من الأمن في التخزين، ولكنه يزيد من التكلفة والحجم، ويزيد من الإنفاق الرأسمالي على الحجم الأمثل من قيمة المياه البلدية الموفرة، وبالنسبة للعديد من التطبيقات التجارية والسكنية، فإن وجود نظام مصغر يُحتفظ به بنسبة تتراوح بين 10 و 20 في المائة من الطلب السنوي على المياه يوفر توازنا عمليا، ويستوعب جزءا كبيرا من هطول الأمطار دون تكاليف مفرطة.
تحديد كمية التأثير على الطلب على المياه البلدية
وقدرة إعادة استخدام مياه الأمطار على الحد من الاعتماد على الإمدادات البلدية موثقة توثيقا جيدا، وتتوقف درجة التأثير على الموقع الجغرافي، وتصميم النظم، وعلى استخدامات المياه المحددة التي يجري تشردها، ويمكن لهذه النظم، عند تنفيذها على النحو المناسب، أن تسهم إسهاما كبيرا في تحقيق أهداف حفظ المياه في المناطق الحضرية.
احتمال الاستعاضة عن المياه
وفي مبنى تجاري نموذجي أو مجمع متعدد الأسر، تستخدم المياه غير الصالحة للشرب مثل غسل المراحيض، وغسل المناظر الطبيعية، وري المناظر الطبيعية، ومكياج أبراج التبريد في منطقة HVAC يمكن أن تشكل 40 إلى 60 في المائة من إجمالي الطلب على المياه، كما أن القدرة على استخدام مياه الأمطار لخدمة هذه الحمولات تؤدي إلى خفض مباشر في حجم المياه الصالحة للعلاج التي يجب أن تُسحب من النظام البلدي.
دراسات الأداء والأحوال الإفرادية الموثَّقة
هذه المنشآت تؤكد الإمكانات النظرية، أظهرت دراسات نظم مياه الأمطار السكنية في الولايات المتحدة الأمريكية ()
المنافع الثانوية للهياكل الأساسية الحضرية
وبالإضافة إلى حفظ المياه مباشرة، تحقق نظم إعادة استخدام مياه الأمطار فوائد مشتركة هامة تعزز عرض القيمة بالنسبة للبلديات ومالكي الممتلكات، وغالبا ما تكون هذه الآثار الثانوية قاهرة بقدر ما تكون مدخرات المياه نفسها.
إدارة مياه العواصف وتخفيف الفيضانات
وتستبدل التنمية الحضرية السطحات القابلة للدموع بأسطح ومواصفات غير مأمونة، وتولد كميات كبيرة من مياه الأمطار التي تُعرض على شبكات الصرف الصحي التي تُفرَق وتتسبب في الفيضانات، وتُعد عمليات جمع المياه شكلاً من أشكال مراقبة المصادر، وتُسرب الأمطار التي ستُعرض لولا ذلك، وتُخفض معدلات تصريف مياه الأمطار هذه في أفران المياه وتُطلقها ببطء من خلال استخدام شبكات التسلل.
الطاقة ودورة الحياة
إن معالجة وتوزيع المياه عملية كثيفة الطاقة، وتضخ شبكات المياه البلدية المياه على مسافات طويلة، ومن خلال عمليات النقل المرتفع، مما يمثل جزءا كبيرا من استهلاك الطاقة الكهربائية في المدينة، وتعالج نظم إعادة استخدام المياه محليا، وتخفض بشكل كبير الطاقة المطلوبة لكل غالون، وتتحقق وفورات في الطاقة أكبر عندما تحلل مياه الأمطار من المياه الصالحة للشرب للاستخدامات غير القابلة للاحتمال، بينما يُظهر الاستثمار الأولي في رأس المال من أجل نظام مياه الأمطار أن تكون تكاليف مرتفعة.
التحديات التنظيمية والتشغيلية الملاحية
وعلى الرغم من فوائدها الواضحة، فإن الاعتماد الواسع النطاق لنظم إعادة استخدام مياه الأمطار يواجه حواجز حقيقية، ومن الضروري التصدي لهذه التحديات لفتح كامل إمكانات هذه التكنولوجيا، وتدور الشواغل الرئيسية حول السلامة الصحية العامة، والاتساق التنظيمي، والموثوقية التشغيلية الطويلة الأجل.
مدونات الصحة العامة ومعايير نوعية المياه
أما أكبر عقبة أمام أي نظام لإعادة استخدام المياه فهي ضمان عدم المساس بالصحة العامة، فاللوائح المتعلقة بنظم مياه الأمطار تختلف اختلافاً واسعاً، فبعض الدول، مثل كولورادو، تضع قيوداً صارمة على جمع مياه الأمطار، بينما تقوم دول أخرى، مثل تكساس وكاليفورنيا، بتعزيزها بصورة فعالة بمبادئ توجيهية واضحة.
الصيانة والقابلية للاعتماد على النظام
(ب) [نظام إعادة استخدام مياه الأمطار هو نظام جيد مثل برنامج الصيانة، ويمكن أن تصبح النظم المتروكة مصادر للأوراق الرطبة، والنمو البكتيري، وتوليد البعوض، وتشمل مهام الصيانة الروتينية تفتيش وتنظيف الأحشاء وتصفية النفايات، وتنظيف محولات التدفق الأول، والتحقق من المرشّحات قبل التأريخ، وتفتيش مشغلي المستودعات، ومعدات الفرز
السياسات العامة وقادرون السوق من أجل التبني على نطاق واسع
ومن أجل إعادة استخدام مياه الأمطار للانتقال من ممارسة متأصلة إلى عنصر موحد في البنية الأساسية للمياه الحضرية، يلزم وضع سياسات داعمة وآليات سوقية، وتقود المدن والولايات التي تفكر في المستقبل الطريق إلى الجمع بين الحوافز والولايات.
الحوافز المالية والهياكل الأساسية
كما أن تكاليف رأس المال الأولية هي رادع رئيسي للعديد من أصحاب الممتلكات، ويمكن أن تؤدي البرامج التي توفر مبلغا ثابتا بالدولار لكل غالون من طاقة المستودعات أو لكل قدم مربع من مناطق الصيد إلى تحسين اقتصاديات مشروع ما، كما أن المدن مثل توكسون وأريزونا وسانتا في، نيو مكسيكو، تقدم إعادة تصنيف سخية لنظم جمع مياه الأمطار، كما أن شركة سان أنطونيو، تكساس، لديها برنامج من أكثر البرامج ضخامة في البلد.
معايير ومدوّنات البناء الخضراء
كما أن نظم التصديق على المباني الخضراء مثل نظام الطاقة والتصميم البيئي، وجائزة التحدي المتعلق بمبنى المعيشة، من أجل كفاءة المياه وإعادة استخدام المياه في الموقع، مما أدى إلى اعتماد نظام البناء التجاري ذي الأداء العالي، ويتجه بعض البلديات نحو الولايات، ويحتاج سان فرانسيسكو إلى جميع المباني الجديدة التي تزيد على حجمها إلى تركيب نظم لإعادة استخدام المياه في الموقع، بما في ذلك جمع مياه الأمطار في المناطق الريفية.
التوقعات الاستراتيجية لمدى قدرة المناطق الحضرية على التكيف
إن إعادة استخدام المياه المطرية ليست حلا قائما بذاته للتحديات العالمية في مجال المياه، ولكنها أداة قوية ومحدودة الاستخدام في حافظة الإدارة المتكاملة للمياه، وعندما تقترن بتدابير كفاءة المياه، وإعادة تدوير المياه الرمادية، وتكنولوجيات الشبكة الذكية، فإن جمع مياه الأمطار يمكن أن يساعد على خلق مصادر آمنة للمياه، والمجتمعات المحلية المعرضة لمخاطر المناخ، وتزداد التكنولوجيا نضجا، وتتوفر فيها الفوائد وتظهر أطر السياسات العامة.