4 نوامبر 2020توسط جیمز لینچ ، دانشگاه میشیگان
مانند اکثر شهرهای بزرگ در دنیا در ایالات متحده ، شهر دیترویت نیز مشکلی در زیر خیابان های خود دارد . یک سیستم لوله کشی آب و فاضلاب قدیمی که نیاز به تعویض یا وسیله ایمن برای افزایش طول عمر خود دارد.
محققان دانشگاه میشیگان در حال همکاری با سازمان آب بزرگ دریاچه ها (GLWA) و شرکت مهندسی Structural Technologies در یک پروژه آزمایشی در مرکز این شهر هستند که از قدرت سنسورهای زیرساخت های هوشمند و فن آوری های ابتکاری در پوشش ها استفاده می کند. این ترکیب می تواند یکپارچگی ساختاری خطوط لوله آب را تقویت کرده و قبل از ایجاد شکاف در خطوط که می تواند ساکنان منطقه ای را بدون سرویس و دچار مشکل کند و میلیون ها هزینه برای شهرداری ببار آورد ، هشدار دهد.
جروم لینچ ، رئیس بخش مهندسی عمران و محیط زیست U-M و مدیر آزمایشگاه فناوری سیستم های هوشمند گفت: “تحقیقات ما بر روی یافتن روش های مقرون به صرفه برای شناسایی زمانی است که سیستم های زیربنایی ، علائم خرابی پیری را نشان می دهند”. “اگر بتوانیم این کار را با موفقیت انجام دهیم ، می توانیم اشکالات را قبل از وقوع شکست شناسایی کنیم.
“از این طریق ، داده ها می توانند ما را به استراتژی های مداخله با صرفه تر هدایت کنند.”
در اوایل ماه اوت ، خدمه GLWA یک آستر داخل قطعه ای از خط لوله در چند مایلی شرق منطقه اصلی شهر دیترویت نصب کردند. این آستر با استفاده از ساختارهای سازه ای از دو کامپوزیت تقویت شده از پلیمر و ملات ساخته شده است ، که باعث ایجاد ظرفیت ساختاری اضافی و افزایش دوام خط لوله می شود.
هم زمان ، خدمه GLWA با مشاوران U-M برای نصب 17 کانال اندازه گیری سه عاملی کار کردند:
- فشار: به محققان اجازه می دهد تا رفتار ساختاری لوله را ردیابی کنند ، که منجر به شناسایی آسیب یا نشتی می شود.
- فشار آب: درک درستی از میزان بار واقعی آب روی لوله را فراهم می کند.
- دما: سازه ها اغلب از نظر جسمی به تغییر دما واکنش نشان می دهند.
این بخش خاص از خط لوله مثالی از آنچه که شهرهای جهان با آن سر و کار دارند را ارائه می دهد. لوله ساخته شده از چدن ، در سال 1913 نصب شد ه است – همان سالی که فورد شروع به تولید مدل T خود در یک خط مونتاژ کرد و یک سال قبل از شروع جنگ جهانی اول.
در ژوئن 2019 ، مقامات دیترویت از برنامه 5 ساله 500 میلیون دلاری جایگزینی لوله های آب و فاضلاب در سراسر شهر خبر دادند. این اولین ارتقا ی عمده سیستم در حدود 90 سال گذشته است.
اما دیترویت در رفع نیازهای خطوط لوله بسیار کند و عقب است. جامعه مهندسین عمران آمریکا تخمین می زند که ایالات متحده سالانه 240،000 وقفه اصلی آب داشته و بیش از 2 تریلیون گالن آب آشامیدنی تصفیه شده را هدر می دهد.
طبق اطلاعات انجمن آثار آب آمریکا ، طی 25 سال آینده ، بیش از 1 تریلیون دلار بودجه برای آب آشامیدنی برای حفظ خدمات فعلی و گسترش آنها در صورت لزوم مورد نیاز خواهد بود.
تعویض خطوط به دلایل مختلفی برای هر شهر یک کاری دلهره آور است: از وقفه های سرویس گرفته تا خرابی و ترافیک ناشی از کار در خیابان های شلوغ. پرداختن بخشهای وسیعی از سیستم شهرداری در مدت زمان کوتاه به این امور از نظر اقتصادی برای اکثر شهرها غیرممکن است. این بدان معناست که شناسایی مناطق مشکل دار برای بهبود زیرساخت ها امری کلیدی است.
جان نورتون ، مدیر انرژی ، تحقیقات و نوآوری GLWA گفت: “GLWA متعهد به نوآوری در تمام سطوح سازمان است تا از قابلیت سیستم اطمینان حاصل کند.” “پایلوت هایی از این دست با دانشگاه میشیگان به ما كمك می كنند تا قبل از بروز مشكلات احتمالی در سیستم توزیع آب را بفهمیم و آنها را برطرف كنیم. هدف اصلی ما درک و بهبود توانایی ما در انتخاب فن آوری های مناسب است تا بتوانیم آنها را حفظ کنیم و حتی می توان سطح خدمات خود را به افرادی که در جنوب شرقی میشیگان خدمت می کنند ، ارتقا داد. “
