مقدمه :
نوآوری برای طبیعت و با طبیعت فقط به معنای زیبایی محیط زیست نیست و طبیعت در تمام دو.رانها دچار تحولات بوده است. اما مقابله با حالات غیرعادی و حفظ منابع طبیعی از اولویتهای زمان حاضر میباشد. از جمله حفظ آبهای سیلابی که منابع بسیار ارزشمندی هستند.
حتی عدهای بر این باورند که از مکانیزمهای موجود در طبیعت میتوان به جای لولهها، پمپها و گودالها برای کمک به مقابله پایدار با سیل و افزایش دمای جهانی میتوان استفاده نمود. این امر گستردگی میزان و انواع نوآوریها را نشان میدهد ولی بسنده کردن به تعداد کمی از آنها مشکل کلی و اصلی را حل نمیکند.
این به اصطلاح راه حلهای مبتنی بر طبیعت بر مبنای تفکر نوآوری باز چشم انداز موضوعات زیست محیطی محلی را تغییر میدهد تا راه حل طبیعیتری برای مشکلات بروز پدیده سیل و مقابله با آن را در نظر داشت.
سیلابهای دایمی و موقت و بدون امکان شناسایی
انواع سیلابها در جای جای جهان بر اثر تغییرات زیست محیطی اخیر که با عدم امکان شناسایی دقیق بوقوع میپیوندند و نیز بدلیل موقعیت جغرافیایی برخی مناطق در جهان از یک روند قابل پیش بینی برخوردارند موضوع سیلابها مکررا انجام میشود و در این زمینه تمهیدات و برنامه ریزیهای جدیتری انجام شده است. برای مثال در میامی امریکا این سیلابها بر اثر وقوع طوفانهای فصلی و دورهای اتفاق میافتد و یک مورد آن در خصوص کاربردهای پمپهای تخلیه و مقابله با سیلابها ذیلا ذکر میشود.
شهرهای آمریکا در حال تلاش برای تقویت کنترل سیلابهای خود در برابر تغییرات آب و هوایی، ساخت و ارتقاء پمپها، زهکشی و سایر زیرساختها هستند.
تا کنون ساحل میامی پمپهایی را در محلههایی نصب کرده است که در زمان جزر و مد شدید بیشترین ضربه را میبینند. اما با بالا آمدن دریا – پیش بینیها از افزایش سطح فلوریدای جنوبی تا پایان قرن تا سه فوت است و سیل به سایر محلهها نیز سرایت میکند، بنابراین نیاز به پمپهایی در سراسر شهر وجود خواهد داشت. به این منظور بودجهای ۳۰۰ میلیون دلاری برای تامین پمپها پیش بینی شده است.
300 میلیون دلار در واقع در مقایسه با میلیاردها دلار هزینه شده برای حفاظت از نیواورلئان پس از طوفان کاترینا مبلغ ناچیزی است و مبالغ حتی بسیار بیشتری برآورد شده است. به احتمال زیاد این فقط آغاز راه است زیرا به زودی به زیرساختهای بیشتری نیاز است.
دیوارههای احداث شده در نوار ساحلی نزدیک به شهر کمک چندانی نخواهند کرد زیرا در زیر شهر سنگ آهک متخلخل قرار گرفته است، بنابراین آبهای بالا آمده از پایین در آنها جای میگیرند اما مهندسان در نظر دارند برای خشک نگه داشتن برخی خیابانها را بالا ببرند. با توجه به اینکه اکثر شهرها کمتر از 10 فوت بالاتر از سطح دریا هستند، در دراز مدت مراحل دیگری باید انجام شود.
همانگونه که ملاحظه میشود انواع راه حلها بایستی پیش بینی شود. این وضعیت در بسیاری از مناطق جغرافیایی جهان از جنوب شرقی آسیا تا ایتالیا و فرانسه و انگلیس و آمریکای جنوبی وجود دارد. مبارزه با سیلابهای ساحلی یک بخش از موضوع سیلابهاست.
در بسیاری از موارد، سیستمهای موجود آنها پیر شده و برای آب و هوای گذشته ساخته شدهاند. و حتی ارتقاء میتواند تا حد زیادی برای کاهش سیل شدید که متداول شده است، انجام دهد و شهرها را مجبور کند راه حلهای دیگری ارائه دهند.
سیلهای اخیر در ماه تیر در کشورمان و نیز بسیاری نقاط جهان از جمله در نیویورک و آریزونا، در آلمان و بلژیک و هلند، هند و افغانستان که با خسارات بسیار زیاد همراه بود و در برخی مناطق کل شهرها را با خود برده و بیش از هزاران نفر ناپدید شدند. در آمریکا بارش باران طی طوفان اخیر ماه ژوئن ۲۰۲۱، دیترویت را فراگرفت، خیابانها و خانهها را پر از سیلاب کرد و در این میان شهرداری بیش از 23000 گزارش از خسارت دریافت کرد و اخبار محلی گزارش داد که زیرزمینها و ماشینها از بین رفتند.
به نکته بسیار مهمی باید اشاره کرد و آن موضوع زیرزمینها است که به نظر میرسد بی اهمیت است ولی به نکات زیر توجه کنید که:
- زیرزمینها محل نگهداری اسباب و وسایل با ارزش هستند.
- از آنها به عنوان محل کار استفاده میشود.
- پس از فروکش کردن سیل مقادی زیادی رسوبات باقی میماند که اگر در زمان کوتاه تمیز نشوند به نوعی چسبندگی دارند که باید هزینه زیادی صرف نمود.
- در کشورمان این زیرزمینها در بسیاری موارد به عنوان انبار مواد و مصالح و حتی مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرند. به خصوص در شهرهای کوچک.
تنها وسیله امداد رسان و کارآمد موتور پمپهایی هستند که در هنگام قطع برق باید این تخلیه را انجام دهند.
شهرهای کوچکتر بیشتر از سایر مناطق مستعد آثار مخرب سیل هستند زیرا خیابانها، پارکینگها و ساختمانها نفوذپذیر هستند، بدین معنی سیلاب میتواند در آنها نفوذ کند.
در بسیاری از شهرهای با بافت قدیمی، که بعضا دارای ارزش تاریخی نیز هستند موضوع دیگر و مهم این است که با جاری شدن سیلاب و با ترکیب آن با فاضلاب مشکلات جدیتری را ایجاد میکند. سپس این مخلوط به مناطق مختلف جاری میشود. با خاموش شدن برق فقط از پمپهای مجهز به ژنراتور و موبایل و قابل حرکت میتوان استفاده سریع کرد.
مدلهای مواجهه قدیمی
دولت در سطح کلان و از طریق نظام مدیریت بحران باید تغییرات آب و هوایی را بصورت جدی برای آینده در نظر بگیرد. بروز این پدیدهها و به ویژه سیلاب در سالهای آینده به صورت چشمگیر افزایش مییابد. از نظر پیشبینیها شرایط عدم قطعیت وجود دارند. در این شرایط آیا باید برای اجرای بهترین راهکارها بر مبنای در نظر گرفتن بدترین وضعیتها برنامهریزی نموده و امکانات را به طور متناسب برای پیشبینی و مقابله با آن فراهم نمود. اکنون در دنیا بر اساس روشهای پیشرفته سیستمهای مقابله با تکیه به فناوریهای نوظهور انجام میشود که در بخشهای دیگر به آن میپردازیم.
چابکی در حرکت به جلو با نوآوری
کشورمان با حدود ۶۰۰۰ کیلومتر طول نوار ساحلی در جنوب و شمال با تهدیدات شدید آب و هوایی روبرو هستند و شهرهای مستقر در این نوار با مشکلاتی خاص خود مواجه هستند. اما در سایر کشورها بالا آمدن آب آنها را با مشکلات جدی مواجه نموده است. در این مناطق از انواع روشها ازجمله ایستگاههای پمپاژ ایجاد شدهاند ولیکن این امر ممکن است به زودی خروجی پمپها را بپوشاند بدین معنی که از سطح خود پمپها بالاتر برود. اگر سطح دریا به نقطهای برسد که قرار است آب از لولهها خارج شود، سیستم نمیتواند آب را از شهر خارج کند.
برخی از شهرها به دنبال نوآوریهای دیگر مانند حوضچههای جمع آوری آب ناشی از طوفان و یا ایجاد باغهای بارانی هستند تا به مدیریت سیلابهای شهری کمک کنند. در مکانهای مختلف و در شرایط آب و هوایی متفاوت این نوآوریها در حال پیگیری هستند و چابکی یکی از ویژگیهای آنهاست.
وضعیت آب و هوا غیرقابل پیش بینی است؟
واضح است که قدرت آب در سیل میتواند ویرانگر باشد. و در منطقهای که جاری میشود کل شهرها و بخشهای کشاورزی و صنعتی را میتواند از بین ببرد و یا خسارات بسیار زیادی را ایجاد کند. چشم انداز دقیق از وضعیتهای قابل پیش بینی بسیار مبهم شدهاند و سیلابها بسیار جدیتر. بنابراین فرهنگ سنتی هوا شناسی برای همیشه تغییر کرده است و سیستمهای دقیق به وجود آمدهاند اما بایستی به موضوع امداد و نجات و بازگرداندن جوامع به وضعیت قابل کنترلتری از آثار مخرب سیل کمک نمود. در این راستا باید موارد زیر را به عنوان خطوط هادی در نظر داشت:
- داشتن تجهیزات مناسب برای امداد و نجات با مجموعهای وسیع از پمپها و تجهیزات مدیریت آب.
- در اختیار داشتن یک سیستم قابل اعتماد که در زمان وقوع حادثه و شرایط خاص کارایی مورد نظر را داشته باشد.
- تکیه به توان تامین و طراحی و ساخت تجهیزات به منظور توسعه و بهبود آنها با شرایط اقلیمی و به ویژه امکان تامین قطعات و تعمیرات
- ایجاد یک پلتفرم تکنولوژی برای توسعه و پشتیبانی
- تیمهای عملیات پروژهای کار در فصول مختلف و واکنش اضطراری سریعتر و موثرتر.
- طراحی و ساخت سیستمهای حفاظت از سیل برای خانهها و تاسیسات موجود به عنوان برخی الزامات اجباری در ساخت و ساز
سیستمهای پمپاژ به عنوان اصلیترین تجهیزات کاهش خسارات
به عنوان بخشی از ناوگان تجهیزات مقابله با خسارات سیل در جوامع آسیب دیده، سازمانهای مرتبط از قبیل سازمان مدیریت بحران و استانداریها و سازمان حفاظت از محیط زیست و هلال احمر، بایستی به انواع تجهیزات پمپهای با قدرت و مکانیزمهای مختلف مجهز شوند. این پمپها میتوانند در انبارهای محلی سراسر کشور نگهداری شده و هر لحظه آماده استفاده باشند.
سیلاب باعث ایجاد اختلال و به هم ریختگی و مصیبتزدگی قابل توجهی در ساکنان محلی میشود. اگر آنها در زودترین زمان ممکن از حضور سیستمها و تجهیزاتی برای پمپاژ سریع مقدار زیادی آب از خانهها و مکانهای کسب و کار و حفظ دامهای خود شوند انگیزه بسیار بالایی برای کنترل و همکاری را خواهند یافت. سرعت بخشیدن به روند بازیابی وضعیت تقریبا طبیعی به ساکنان محلی این انگیزه را میدهد. در این میان موتور پمپهای آب و لجن کش کوچک و قابل جا به جایی بیشترین تاثیر را دارند.
سیستمهای پمپ موبایل
به هنگام بروز پدیده سیلاب، پمپهای دیزل متحرک از جمله موارد مهم در بازیابی وضعیت و شرایط عادی است. سیستم پمپهای متحرک دارای انواع مختلف و ظرفیتهای گوناگون است. از تمامی این انواع در شرایط متفاوت استفاده میشود.
سیستمهای ثابت پمپاژ
سیستمهای ثابت پمپ مبتنی بر برنامهها و استراتژیهای منطقهای خاص استفاده میشوند و برای نجات شهرهای خاص که مناطق وسیعی از ساکنان توسط سیل تهدید میشوند به کار گرفته میشوند. آنها میتوانند به طور دائمی و یا به صورت موقت با استقرار سریع مورد استفاده قرار گیرند.
در برخی مناطق و کشورها بر اساس نظام اقتصادی حاکم از انواع روشهای کار استفاده میشود. برای مثال برای تأمین و نظارت بر نصب تجهیزات پمپاژ، به صورت پروژهای و روش اجارهای میتوان استفاده نمود. شرکتهایی بوجود میآیند که هدفشان ارائه خدمات در مناطق خاص و یا به صورت سفارشی عمل میکنند.
همکاری ساکنان اصل اول است.
زمانی که در یک منطقه حادثه رخ میدهد معمولا افراد محلی در فکر نجات ارزشمندترین چیزهای خود هستند که قاعدتا خویشاوندان و همسایگان و سپس داراییهای با ارزش مادی آنها است. در هر مورد سیستمهای پمپاژ در کنار سایر ملزومات از جمله موارد پیش برنده است. اما همکاری داوطلبان محلی در بسیار مهم است. این امر به میزان آگاهی و آموزش آنها برای اولویتبندی از استفاده از تجهیزات دارد.
سازمان هلال احمر و حفاظت محیط زیست، در کنار شورای شهر، برنامههای آموزشی عمومی رایگان را بایستی در زمره خدمات خود قرار داده و بر اهمیت این موضوع بیفزایند. ساکنان آموزش دیده میتوانند بلافاصله هنگام شروع سیلاب از تجهیزات از جمله پمپاژ بطور صحیح استفاده کنند. این بدان معناست که مردم میتوانند در برنامه عملیاتی کنترل سیل نقش بینظیری داشته باشند. این بدان معناست که یک پمپ میتواند صدها نفر را در طول عمر خود محافظت کند.
به عبارت دیگر بهترین راه برای مدیریت خطرات سیل این است که پمپهای تخلیه در زمان مناسب و در مناطقی که در معرض سیل قرار دارند به کار گرفته شوند و اطمینان از این که پمپ تخلیه به درستی کار میکند وجود داشته باشد.
فناوریهای نوظهور؛ دوقلوهای دیجیتالی و موضوع سیل
اگر چه زمینههای بروز پدیدههای غیرمترقبه طبیعی در زمانی بیشتر از یک قرن شکل گرفته است اما طی چند دهه گذشته، جاری شدن سیل، در نتیجه بلایای طبیعی، تغییرات آب و هوایی و سیستمهای ضعیف مدیریت آب در اکثر نقاط جهان به یک پدیده عادی تبدیل شده است.
در برخی کشورها که آمار زیر بنای برنامهریزی هاست در این زمینه نیز توجه بیشتری به آن میشود. برای مثال درسال ۲۰۲۰ در انگلستان بیش از 3250 سیلاب داخلی رخ داد. و در سال 2015، سازمان ملل متحد گزارش داد که در بین بلایای طبیعی سیلاب با ۴۳درصد از همه بلایای طبیعی ثبت شده در سراسر جهان بوده است.
درحالی که علل سیل را میتوان به عوامل متعددی نسبت داد، واکنش جهانی در برابر سیل اغلب یک قدم عقبتر بوده است. با این حال، تلاش برای نوآوری برای مقابله و پیش بینی سیل با تکیه به راه حلهای دیجیتالی از هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، استفاده از وسایل پرنده خودکار یا پهپادها و استفاده از سیستمهای دوقلوی دیجیتال به واقعیت تبدیل میشوند.
دوقلوهای دیجیتال در مدیریت سیل
استفاده از دوقلوی دیجیتالی در بسیاری از صنایع و حوزههای بهداشت و درمان و غیره در حال گسترش است. توسعه یک سیستم جدید دوقلوی دیجیتالی با یادگیری ماشینی برای درک و یادگیری رفتار یک سیستم خاص برای پیشبینی سیلاب یا آلودگی در آینده استفاده میکند. این سیستم از یک سری سنسورها در یک حوضه آبریز استفاده میکند و یک الگوریتم سفارشی رفتارهای هر سنسور، رابطه بین آنها و نحوه تأثیر شرایط مختلف محیط بر آنها را میآموزد.
طرحهای نوآورانه بر این مبناست که به اپراتورهای شبکه اجازه دهیم تا پیشاپیش هزینههای عملیاتی را کاهش داده و کارایی را افزایش دهند. به منظور افزایش کارکرد و دستیابی به حداکثر بازده، نوآوریها از دادههای باز استفاده میکنند تا بتوانند طیف وسیعی از اطلاعات را به سیستمهای دوقلوی دیجیتالی خود متصل کنند.
این دوقلوهای دیجیتال به گونهای طراحی شدهاند که امکان همسویی در رویکرد اطلاعات و مدیریت در محیط ساخته شده را فراهم آورند و از ابتدای کار تعاریف مورد توافق را برای سهولت به اشتراکگذاری دادهها در آینده ایجاد کنند.
قلمرو دیجیتالی ناشناخته
برای مثال شهر پورتو در پرتغال از سیستم دوقلوی دیجیتالی برای پشتیبانی از کل چرخه آب، از توزیع آب گرفته تا مدیریت تخلیه آب طوفان استفاده میکند. شرکت آب و برق Águas do Porto برای رفع نگرانی از اینکه که زهکشیهای طوفان شهر حامل آلایندههای بیشتری باشد و باعث افزایش قابل توجه ورودی به تصفیه خانههای فاضلاب شو برنامهریزی و اجرا نمود.
در این زمینه به موارد دیگری به شرح ذیل نیز میتوان اشاره کرد:
سیستمهای داشبورد شهرهای هوشمند برای پیش بینی سیل
- جمعیت جهانی ساکن شهرها در حدود 3.8 میلیارد نفر است و این رقم به سرعت درحال افزایش است. در طی برگزاری یک سمینار که بر شهرهای هوشمند متمرکز بود، حاضرین نمونههایی از ظهور شهرها را شنیدند، برای مثال در هند 50 شهر با بیش از 2 میلیون نفر جمعیت وجود دارد. این امر نشان داد که چگونه اطلاعات جغرافیایی نقش بسیار مهمی در تصمیم گیری مدیران شهری ایفا میکند، خواه برای مدیریت ترافیک، وسایل نقلیه خودران، توسعه یا پیش بینی سیلابهای ناگهانی.
- فناوری نظارتی هواپیماهای بدون سرنشین (UAVs) خدمه زمینی را با اطلاعات از آسمان پشتیبانی میکنند که به آنها امکان میدهد تصویری کامل از سیل، از جمله مناطق بیشتر آسیب دیده و در موارد بعدی که ممکن است نیاز به واکنش اضطراری باشد، بدست آورند. هواپیماهای بدون سرنشین میتوانند در بررسی زیرساختها و هماهنگی تلاشهای نجات در مناطق سیل زده کمک کنند.
- فناوری نقشه برداری سیل – نقشههای پیشبینی سیل با استفاده از سنسورهای راه دور تعیین میکند که کدام مناطق بر اساس ارتفاع، مجاورت با آبها و سایر دادههای توپوگرافی بیشتر در معرض خطر سیل قرار دارند. آنها همچنین میتوانند در ارزیابی زمان بازسازی زیرساختها پس از یک بلای طبیعی مفید باشند، زیرا برخی مناطق ممکن است برای اسکان بسیار خطرناک شده باشند.
- فناوری اتصال – قویترین ابزار موجود در هنگام بلایای طبیعی، ابزاری است که تقریباً همه به آن دسترسی دارند: تلفن هوشمند. بسترهای ارتباطی دادههای سلولی که به سرعت قابل استفاده هستند میتوانند به افراد در تماس با عزیزان خود در طول سیل کمک کنند. این شبکهها همچنین میتوانند به مقامات کمک کنند تا راحتتر با یکدیگر و با جوامع در معرض خطر در رسانههای اجتماعی ارتباط برقرار کنند.
- فناوری آگاهی از موقعیت – پلتفرمهای آگاهی از موقعیت، فناوریهای جدا از هم را یکپارچه میکنند، جریان اطلاعات را سنتز میکنند و دادههای پهپادها، زیرساختهای هوشمند، دادههای هواشناسی و موارد دیگر را فعال میکنند. چنین ادغامی در کاهش زمان امداد رسانی و عوارض کمک میکند.
- جاری شدن سیل از رودخانهها و آبهای ساحلی یا در نتیجه بارش شدید باران میتواند تأثیر مخربی بر اموال داشته و زندگی را تهدید کند. با توجه به تغییرات آب و هوایی، وسعت و پیامدهای سیلاب در آینده شدیدتر خواهد شد. به همین دلیل، نه تنها آگاهی از خطر وقوع سیل ضروری است، بلکه اقدامات لازم برای حفاظت از مردم و خانههای آنها نیز از قبل انجام شود. پروژه فناوری، سیستمها و ابزارهای مقاوم سازی هوشمند (SMARTEST) که توسط اتحادیه اروپا تأمین میشود برای ترویج پذیرش فناوریهای حفاظت از سیل و تسهیل طراحی سیستمهای جامع دفاع سیل آغاز شد. در طول عمر سه ساله خود، این سازمان به دنبال بازکردن مسیر بازار برای نوآوری و حمایت از اجرای سیاست اروپایی در زمینه مدیریت خطر سیل بود. SMARTEST دانشگاهیان و محققان از رشتههای مختلف را گرد هم آورد که نحوه استفاده از فناوریهای متعارف برای حفاظت از سیل را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. پس از بررسی بهترین و بدترین شیوهها در مناسب سازی یا ساخت ساختمانها، آنها دستورالعملهایی را برای استفاده از سیستمهای حفاظت از سیل تدوین کردند. آنها همچنین موانع در استفاده از فناوریهای جدید و فرصتهای جداگانه برای غلبه بر آنها را ارزیابی کردند. بازار اروپا شاهد ظهور فناوری مقاومتی هوشمند در برابر سیل بوده است. چنین فناوری ممکن است مبتنی بر کنترل خودکار موانع و دیوارهای محافظ یا مصالح بدیع برای عملکرد بالاتر باشد. شرکای SMARTEST با تولیدکنندگان، مشاوران، صنعت بیمه، آژانسهای زیست محیطی و مقامات محلی برای ایجاد استانداردها و آزمایش محصولات جدید همکاری کردند. طیف گستردهای از محصولات مقاوم در برابر سیل در آزمایشگاه مورد آزمایش قرار گرفت. بر اساس نتایج، تیم تحقیقاتی پایگاه دادهای با اطلاعات معتبر در مورد عملکرد هر فناوری و همچنین محدودیتهای آن ایجاد کردند. تستهای عملکرد را به عنوان یکی از کلیدهای پشتیبانی از پذیرش فناوریهای مقاوم در برابر سیل هوشمند معرفی کرد. با این حال، تحقیقات بیشتری قبل از ادغام فناوریهای جدید در برنامههای مدیریت خطر سیل مورد نیاز است. محققان پروژه مدلهایی را برای ارزیابی میزان سیلاب و کمک به تصمیم گیرندگان برای آگاهی بهتر از تأثیر احتمالی توسعه دادهاند. با پیوند دادن به بستر تصمیم گیری موجود در وب سایت پروژه، میتوان از آنها برای تعیین مزایای فنآوریهای حفاظت از سیل استفاده کرد. SMARTEST پروژه در طراحی استراتژیهای حفاظت از سیل نوآورانه بود. اینها به همراه سیاست اروپایی «زندگی با سیل» از اجرای مجموعه اقدامات که به تقویت مقاومت سیل کمک میکند، حمایت میکند.
نتیجه گیری:
در طی این گزارش که بر مبنای منابع مختلفی تهیه و تدوین شده است، سعی بر این بود که ضمن بررسی ابعاد مختلف موضوع بر چند نکته خاص تاکید شود. اگرچه دامنه موضوع و اهمیت آن از نظرگاههای اقتصادی و سیاسی بسیار با اهمیت است، اما بازکردن دریچهای به سوی موضوعات فناوری و نوآوری بیشتر مورد تاکید بوده است. نتایج حاصل به صورت خلاصه به شرح زیر هستند:
- سیل یک پدیده جهانی است و تکرار آن در آینده شدت خواهد گرفت.
- برای آن باید بصورت جامع و در تمامی زمینهها برنامه ریزی نمود.
- فناوریهای نوظهور بایستی به کارگرفته شوند تا در ضمن کاربردهای سریع زمینههای نوآوری را برای سایر اقدامات فراهم نمایند.
- سیستمهای امداد و نجات بر مبنای استفاده از تجهیزات اولیهای همچون موتور پمپها تاثیر جدی در کاهش خسارات دارند.
هماهنگی و همکاری بین ارکان ذی مدخل و مردم امری حیاتی برای کشور است.