الابتكارات في أجهزة التأجير وضبط الحطام

تحدي النمو في مياه العاصفة

ومن بين أكثر الملوّثات تضررا من المياه العواصف الحضرية، توجد مجموعة واسعة من الملوّثات من الشوارع، وقوارب السيارات، ومواقع البناء في مجرى المياه المائي، ومن بين أكثرها ظهوراً وأضراراً إيكولوجياً هذه الملوّثات تعطل العواصف المرموقة، والزجاجات البلاستيكية، وقطع السواحل المتعددة الأطراف، والحطام الأكبر مثل الإطارات التسوقية.

وتنظم نظم المجاري العواصف البلدية المنفصلة في الولايات المتحدة بموجب قانون المياه النظيفة، مما يتطلب من المشغلين تنفيذ ضوابط للتقليل إلى أدنى حد من تصريف الملوثات، بما في ذلك النفايات، وتوجد أطر مماثلة في أوروبا وأستراليا ومناطق أخرى، غير أن النهج التقليدية ذاتية الدفع، مثل شاشات البار البسيطة، وأحواض الصيد، وضبط الأحواض المربوطة ذات الكفاءة، وقطع الأنقاض ذاتية، وتحتاج إلى حلول متطورة.

النهج التقليدية للقبض والحدود

وعلى مدى عقود، كانت الطريقة الموحدة لإبقاء الحطام الكبير خارج الأنابيب المنزوعة هي أحواض الصيد غير المأهولة؛ والهيكل البلاستيكي الخرساني أو المبلّغ به مضخة ورش على السطح، وعندما يُمسك على النحو الصحيح، فإن رسوب أحواض الصيد وبعض النفايات، غير أن معظم البلديات تفتقر إلى الموارد لتنظيفها حسب الحاجة، وقد تبين من دراسة أجراها اتحاد البيئة المائية في عام 2020 أن أكثر من 40 في المائة من أحواضبة الصيد في المدن المشمولة بالمسح.

وثمة جهاز مشترك آخر هو [(FLT:0]) المسار الطفح ] " المأزق؛ وشاشة معدنية ثابتة توضع عبر قناة أو مخارج، وفي حين أن الرفوف البسيطة والقوية تتطلب إزالة يدوية متكررة للمواد المتراكمة، وهي مهمة خطيرة وغير سارة، وفي أثناء أحداث العواصف، يمكن إرغام الحطام عبر المسار أو على تجاوزه.

ولم تصمم هذه التكنولوجيات القديمة قط لالتقاط البلاستيك الصغير والمزدهر والتغليف الذي يهيمن على الترميز الحضري الحديث، وقد أدت القيود المفروضة على النظم التقليدية إلى طلب سوقي قوي على الجيل القادم من الحلول التي هي ذاتية التنظيف، ودافعة إلى البيانات، وحساسة إيكولوجيا.

الابتكارات في تصميم مواد التقاط الصور

Smart Catch Basin Inserts and Automated Nets

ومن أكثر التطورات واعدةً شبكة smart]، وهي نظام للقبض على الوحدات داخل أحواض الصيد القائمة أو في نقاط الشلالات، وهذه الناموسيات مصنوعة من مشط متعدد الأطقم يمكن أن تضخ الحطام على أنه صغير يصل إلى 5 مليمترات، مع السماح بمرور المياه بأقل قدر من الخسائر في الرأس.

كما أن الناموسيات الذكية تتضمن سمات للتدريب الذاتي لمنع توالد البعوض والحد من وزن الحطام الرطب، وتستخدم بعض النماذج جهازاً استشعارياً يقوم على التوتر ويكشف التغيرات في صافي الرسوبيات؛ ويضع علامة ملئ، ويوفر مؤشراً موثوقاً به دون استخدام الكترونيات الباهظة التكلفة، وتعالج هذه التكنولوجيا مباشرة التحدي المتمثل في الصيانة: بدلاً من إرسال العمال لتفتيش مئات أحواض الصيد بعد كل عاصفة، لا يمكن أن تستلزمها.

أجهزة الفصل الهيدرودينامية

ويستخدم المفصلون الهيدروديناميون الطاقة الحركية من مياه العواصف المتدفقة إلى حطام داخل حجرة لجمع الخماسي دون إبطاء التدفق العام، كما أن هذا المبدأ يشبه جهاز فصلي من الأعاصير: فالتدفق الداكن يخلق حركة دوامة تُجبر على الرسوب الثقيل والحطام إلى الجدار الخارجي، ثم تسقطها إلى مضخة تحتها، وتُسقط مياه أكثر نظافة من خلال أنابيب مركزية.

وتشمل التحسينات الأخيرة ديناميات السوائل الحاسوبية التي تزيد من كفاءة التقاطها بالنسبة لـ بلاستيك الوزن الخفيف (الكثافة < 1.0 g/cm³) and for flows up to the 10-year storm event. For example, the ) أجهزة التلويث الخفيف أو أجهزة التلويث المتحركة؛ وأجهزة التحلل الوبائي الديموغرافي تستخدم أجزاء من التدفق القابل للتراجع

راكب تراش سكيمر وبافل

وبالنسبة للمياه الكبيرة التي تستقبلها مثل البراعم أو البحيرات أو الأنهار التي تجمع مياه الحضر، فإن مواقد الحطام العائمة تمثل حلا فعالا، وهذه الأجهزة تطفو على سطح الماء بالقرب من الهياكل المهددة، وتستخدم طفرة أو حاجزا لتوجيه النفايات العائمة إلى مرفأ للجمع، وبعضها يُستخدم بالطاقة الشمسية ويعمل بصورة مستقلة.

An emerging variant is the trash baffle system, which uses a series of submerged vanes to create an upwelling current that lifts submerged debris toward the surface, where it can be flmmed, this address the problem of negatively buoyant bottlemdash;items that sink rather than floatmdash;

المواد الملائمة للبيئة والإنشاءات النموذجية

ويمكن أن تتحول المواد المصنعة بصورة متزايدة إلى البلاستيك المُعاد تدويره والمركبات القابلة للتحلل الأحيائي لنسيج أجهزة التقاط، مثل الناموسيات والأكياس المُصنعة من البوليثيلين بعد الاستهلاك، التي تُعاد تدويرها، وتخفض البصمة الكربونية للمنتج ولا تُخلِّص مواد ضارة.(ج)

والنموذج هو اتجاه آخر، فبدلا من أحواض الصيد الخرسانية الأحادية، تتمثل التصميمات الأحدث في تداخل الغرف البلاستيكية أو المتعددة المركّبات التي يمكن تجميعها في الميدان والاستعاضة عنها بصورة فردية إذا أُصيبت بأضرار، مما يخفض تكلفة التركيب ويحسن الأداء الهدروليكي ويسمح بإعادة هيكلة مياه الأمطار الحالية بسهولة، كما أن إدخالات الفولية ذات الرش المُستبدلة تتبع هذه الخرفة.

التكنولوجيات الناشئة وإدماج البيانات

شبكة الإنترنت للأمور ورصد الوقت الحقيقي

وربما يكون إدماج أجهزة استشعار التلويث بأجهزة إلقاء النفايات هو أكثر الاتجاهات تحولاً، ويمكن للمستشعرين قياس مستوى المياه، والاضطرابات، وسرعة تدفق الحطام، وتراكم الحطام، وتُنقل البيانات عن طريق شبكات الخلايا أو شبكة لوروانز إلى مواقع مركزية للدبابات، كما أن التدفق غير المعالج للدمى، وفريق مياه العواصف، على سبيل المثال، قدّر شبكة من أجهزة الاستشعار على مستوى المصيد في أحواض الصيد وفي عدد أكبر من الحالات، ومتوسطة، وزيارات.

ويمكن أن تنبأ خوارزميات التعلم الماكنة المطبقة على بيانات الاستشعار بما يرجح أن يُصبح من المرجح أن تُستنسخ من جراء سقوط الأمطار مؤخراً واستخدام الأراضي وبيانات الصيد التاريخية، ويحول هذا النهج التنبؤي إدارة مياه العواصف من الاسترجاع إلى " المضمار " ؛ وهو تحول أساسي لأن تغير المناخ يزيد من تواتر وشدة أحداث التهطال القصوى.

المجمّعات الآلية والأهلية

(ج) اختبارات أجهزة جمع روبوتية متنقلة تعمل على نقل قنوات الصرف والبركة، ويمكن أن تكون هذه المركبات جزءاً من شبكة لتصريف النفايات الذكية حيث يمكن للأجهزة المتعددة أن تتواصل وتنسق للحفاظ على إزالة الحطام دون تدخل بشري، وعلى سبيل المثال، فإن المواد الكيميائية الخفيفة (تكيفت أصلاً لقنوات الخفيفة الحضرية)

دراسات الحالة: النجاح في سكال

وقد قامت مدينة سان فرانسيسكو بتركيب نحو 700 من أحواض الصيد الآلية والمجهزة بالمجس عبر أكثر الأحياء تعرضاً للترمل، وقد أفادت هذه البلدان، على مدى ثلاث سنوات، بحدوث انخفاض بنسبة 87 في المائة في النفايات التي تدخل نظام مياه العواصف في أسفل المجرى، وانخفاض بنسبة 40 في المائة في تكاليف الصيانة، وتم فرز المواد التي تم جمعها وإعادة تدويرها حيثما أمكن، وأرسلت الأفلام البلاستيكية إلى جهاز إعادة تدوير محلي للتعافي.

وفي مستجمع مياه خليج شيسابيك، نشرت إدارة الطريق السريع في ولاية ميريلاند عدة مفرقعات مائية في مخارج الطرق السريعة، وأظهر الرصد على مدى سنتين أن الوحدات تستوعب أكثر من 000 5 جنيه من الحطام الإجمالي سنويا لكل جهاز، مع وجود 9 في المائة من ذلك نفايات بلاستيكية، وأدى النجاح إلى تحديد على نطاق الولاية يتطلب مثل هذه الأجهزة على جميع مشاريع البناء الجديدة في حدود 000 1 قدم من الطرق المائية الحساسة.

وعلى الصعيد الدولي، استخدمت اليابان منذ وقت طويل مرشحات لشاشات التنظيف الذاتي ] التي استولى عليها الحطام في غرفة احتجاز تلقائياً أثناء ذروة العاصفة، ومنع التلويث، وقد تم تكييف هذه الأجهزة التي تعمل على مبدأ دفقة التصفير، لاستخدامها في ميغاس جنوب شرق آسيا حيث يكون التنظيف اليدوي غير عملي بسبب ارتفاع حمولات النفايات.

التوجيه المقبل والسائقون التنظيميون

أما آخر حدود الابتكار فهي تكامل الاقتصاد العلماني ، وبدلا من إرسال النفايات المأخوذة إلى مدافن القمامة، تهدف مشاريع جديدة إلى تحويلها إلى طاقة أو منتجات جديدة، وتحتوي نفايات مياه العاصفة على نسبة عالية من البلاستيك والأعباء ذات الاستخدام الواحد، التي يمكن معالجتها في مرافق استرداد المواد المصممة لنفايات التقلبات، وقد وجد نموذج في هولندا أن ما بين 30 في المائة و50 في المائة من المواد الحضر كانت مستهلكة.

كما تتسارع السياسة في مجال الابتكار، إذ تستلزم تعديلات تراش في عام 2015، وضع نظم للقبض الكامل على مركب MS4 في جميع النواحي بحلول عام 2030، تعريفاً بأنها أجهزة تحبس 250 غراماً من الحطام سنوياً لكل هكتار من المياه، وقد أدى هذا النظام إلى ظهور موجة من برامج تطوير المنتجات وإصدار الشهادات (مثلاً، أنظمة الاتحاد الأوروبي لنموذج النفايات في المناطق الحضرية).

وسيؤدي تقارب أجهزة الاستشعار المنخفضة التكلفة، والمحللين السحابيين، والمواد الجديدة إلى جعل نظم القبض على النفايات أرخص وأذكى وأكثر فعالية من أي وقت مضى، ويمكننا أن نتوقع أن نرى خلايا الهجينة وكمية، مثل موصل هيدرودينامي يحتوي على شبكة ذكية ومتزلج عائم في وحدة واحدة، يسيطر عليه جهاز معلومات آلي يقرر ما ينبغي استخدامه استنادا إلى القيمة الحالية للتدفقات والحطام.

الاستنتاج: أنظف وأنظف وأكثر استدامة

إن تطور أجهزة التقاط النفايات لتصريف مياه الأمطار أمر أساسي لتحقيق أهداف نوعية المياه في عصر يزداد فيه التحضر والتلوث البلاستيكي، ومن الناموسيات البسيطة التي تُستشعر مستويات الملاءة إلى أجهزة انفصال متطورة تعمل على الهيدرودينامية وأجهزة جمع الروبوتات، فإن مجموعة التكنولوجيات المتاحة تتيح للمدن الآن اختيار حلول مصممة وفقا لظروف تدفقها المحددة، وحمولتها، والقيود المفروضة على الميزانية، والطريقة الوحيدة التي تُبقي على نظم الصيد الآلية هي الحافظة على البيانات.