تطبيق أجهزة استشعار الزيت في الماء في حوكمة المياه في المملكة العربية السعودية

هذه دراسة حالة محددة وقيّمة للغاية. فبسبب مناخها القاحل للغاية وصناعتها النفطية الضخمة، تواجه المملكة العربية السعودية تحديات فريدة ومتطلبات عالية للغاية في إدارة موارد المياه، وخاصةً في رصد التلوث النفطي في المياه.

يتناول ما يلي بالتفصيل حالة تطبيق المملكة العربية السعودية لأجهزة استشعار النفط في الماء في مراقبة حوكمة المياه، بما في ذلك خلفيتها، وتطبيقاتها التكنولوجية، وحالاتها المحددة، وتحدياتها، واتجاهاتها المستقبلية.

1. الخلفية والطلب: لماذا يعد رصد النفط في الماء أمرًا بالغ الأهمية في المملكة العربية السعودية؟

1. ندرة مائية شديدة: تُعدّ المملكة العربية السعودية من أكثر دول العالم ندرة في المياه، إذ تعتمد بشكل أساسي على تحلية مياه البحر والمياه الجوفية غير المتجددة. ويمكن لأي شكل من أشكال تلوث المياه، وخاصةً التلوث النفطي، أن يُحدث تأثيرًا كارثيًا على إمدادات المياه المُنهكة أصلًا.
2. صناعة نفطية ضخمة: بصفتها من أكبر منتجي ومصدري النفط في العالم، تنتشر أنشطة استخراج النفط ونقله وتكريره وتصديره في المملكة العربية السعودية على نطاق واسع، لا سيما في المنطقة الشرقية وعلى طول ساحل الخليج العربي. وهذا يُشكل خطرًا كبيرًا لانسكابات النفط الخام والمنتجات البترولية.
3. حماية البنية التحتية الحيوية:
   • محطات تحلية مياه البحر: تُعدّ المملكة العربية السعودية أكبر مُنتج للمياه المحلاة في العالم. في حال غطّت بقعة نفطية مداخل مياه البحر، فقد تُسبب انسدادًا وتلويثًا شديدين لأغشية الترشيح والمبادلات الحرارية، مما قد يؤدي إلى توقف المحطة تمامًا ويُسبّب أزمة مياه.
   • أنظمة مياه التبريد في محطات الطاقة: تستخدم العديد من محطات الطاقة مياه البحر للتبريد. قد يُلحق التلوث النفطي الضرر بالمعدات ويؤثر سلبًا على إمدادات الطاقة.
4. اللوائح البيئية ومتطلبات الامتثال: وضعت الحكومة السعودية، وخاصة وزارة البيئة والمياه والزراعة والهيئة السعودية للمواصفات والمقاييس والجودة، معايير صارمة لجودة المياه تتطلب مراقبة مستمرة لمياه الصرف الصناعي ومياه الصرف الصحي والمسطحات المائية البيئية.

2. التطبيق التكنولوجي لأجهزة استشعار الزيت في الماء

في ظل بيئة المملكة العربية السعودية القاسية (درجات الحرارة المرتفعة، والملوحة العالية، والعواصف الرملية)، تُعد طرق أخذ العينات اليدوية التقليدية والتحليل المخبري غير كافية لتلبية متطلبات الإنذار المبكر الفوري. لذلك، أصبحت أجهزة استشعار النفط في الماء عبر الإنترنت تقنية أساسية لرصد حوكمة المياه.

أنواع التكنولوجيا الشائعة:

1. أجهزة استشعار الفلورسنت فوق البنفسجية:
   • المبدأ: يُشعَّع ضوء فوق بنفسجي بطول موجي محدد على عينة الماء. تمتص الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والمركبات الأخرى الموجودة في الزيت الطاقة وتُصدر فلورسنتًا. يُقدَّر تركيز الزيت بقياس شدة الفلورسنت.
   • التقديم في المملكة العربية السعودية:
     • المراقبة حول منصات النفط البحرية وخطوط الأنابيب تحت سطح البحر: تستخدم للكشف المبكر عن التسرب ومراقبة انتشار الانسكاب النفطي.
     • مراقبة مياه الموانئ والمرافئ: مراقبة تصريف مياه الصابورة أو تسرب الوقود من السفن.
     • مراقبة مخرجات مياه الأمطار: مراقبة الجريان السطحي الحضري بحثًا عن التلوث النفطي.
2. أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء (IR):
   • المبدأ: يُستخرج الزيت من عينة الماء بمذيب. ثم تُقاس قيمة الامتصاص عند نطاق محدد من الأشعة تحت الحمراء، وهو ما يُعادل امتصاص اهتزازات روابط الميثان (CH3) في الزيت.
   • التقديم في المملكة العربية السعودية:
     • نقاط تصريف مياه الصرف الصناعي: وهي طريقة قياسية معترف بها دوليًا لمراقبة الامتثال وتحصيل رسوم النفايات، مع وجود بيانات قابلة للدفاع عنها قانونيًا.
     • مراقبة تدفق المياه الداخلة والخارجة إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي: التأكد من أن جودة المياه المعالجة تلبي المعايير.

3. حالات تطبيق محددة

الحالة 1: شبكة مراقبة مياه الصرف الصناعي في مدينة الجبيل الصناعية

• الموقع: تعتبر مدينة الجبيل الصناعية واحدة من أكبر المجمعات الصناعية البتروكيماوية في العالم.
• التحدي: تُصرّف مئات شركات البتروكيماويات مياه الصرف الصحي المُعالجة في شبكة مشتركة أو في البحر. لذا، يُعدّ ضمان امتثال كل شركة للحدود التنظيمية أمرًا بالغ الأهمية.
• حل:
  • تركيب أجهزة تحليل الزيت في الماء باستخدام الأشعة تحت الحمراء عبر الإنترنت في منافذ تصريف المصانع الكبرى.
  • وتعمل أجهزة الاستشعار على مراقبة تركيز الزيت في الوقت الفعلي، ويتم نقل البيانات لاسلكياً عبر نظام سكادا إلى مركز مراقبة البيئة التابع للهيئة الملكية للجبيل وينبع.
• النتائج:
  • التنبيه في الوقت الحقيقي: يتم إطلاق تنبيهات فورية إذا تجاوز تركيز الزيت الحدود المسموح بها، مما يسمح للسلطات البيئية بالاستجابة بسرعة وتتبع المصدر واتخاذ الإجراءات اللازمة.
  • الإدارة المعتمدة على البيانات: توفر سجلات البيانات طويلة الأجل أساسًا علميًا لإدارة البيئة وصنع السياسات.
  • التأثير الرادع: يشجع الشركات على صيانة مرافق معالجة مياه الصرف الصحي الخاصة بها بشكل استباقي لتجنب الانتهاكات.

الحالة الثانية: حماية مدخل محطة تحلية مياه البحر الكبيرة في رابغ

• الموقع: توفر محطة تحلية المياه في رابغ على ساحل البحر الأحمر المياه للمدن الكبرى مثل جدة.
• التحدي: يقع المصنع بالقرب من ممرات الشحن، مما يُشكل خطر تسرب النفط من السفن. وسيُسبب دخول النفط إلى مدخل المحطة أضرارًا بالمعدات تُقدر بمئات الملايين من الدولارات، ويُعطل إمدادات المياه في المدينة.
• حل:
  • إنشاء "حاجز استشعار" حول مدخل مياه البحر عن طريق تركيب شاشات مراقبة فيلم الزيت الفلوري فوق البنفسجي.
  • يتم غمر أجهزة الاستشعار مباشرة في البحر، لمراقبة تركيز النفط بشكل مستمر على عمق محدد تحت السطح.
• النتائج:
  • الإنذار المبكر: يوفر وقت تحذيري حاسم (من دقائق إلى ساعات) قبل وصول بقعة الزيت إلى المدخل، مما يسمح للمصنع ببدء الاستجابات للطوارئ.
  • تأمين إمدادات المياه: يعد بمثابة عنصر تكنولوجي حاسم في حماية البنية التحتية الوطنية الحيوية.

الحالة 3: مراقبة مياه الأمطار ومجاري الصرف الصحي في مبادرة المدينة الذكية بالرياض

• الموقع : العاصمة الرياض.
• التحدي: يمكن لمياه الأمطار الحضرية أن تحمل الزيت والشحوم من الطرق ومواقف السيارات وورش الإصلاح، مما يؤدي إلى تلويث المسطحات المائية المستقبلة.
• حل:
  • كجزء من شبكة مراقبة هيدرولوجيا المدينة الذكية، يتم تثبيت أجهزة استشعار جودة المياه متعددة المعلمات المدمجة مع أجهزة استشعار الزيت الفلورية فوق البنفسجية في العقد الرئيسية في شبكة تصريف مياه الأمطار.
  • تمت دمج البيانات في منصة إدارة المدينة.
• النتائج:
  • تتبع مصدر التلوث: يساعد في تحديد أماكن إلقاء النفط بشكل غير قانوني في المجاري.
  • إدارة مستجمعات المياه: تقييم حالة التلوث غير النقطي، وتوجيه التخطيط والإدارة الحضرية.

4. التحديات والتوجهات المستقبلية

وعلى الرغم من الإنجازات الكبيرة، فإن تطبيق أجهزة استشعار النفط في الماء في المملكة العربية السعودية يواجه تحديات:

1. التكيف البيئي: يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المرتفعة والملوحة العالية والأوساخ الحيوية على دقة المستشعر واستقراره، مما يتطلب معايرة وصيانة متكررة.
2. دقة البيانات: تُصدر أنواع الزيوت المختلفة إشارات مختلفة. قد تتداخل قراءات المستشعرات مع مواد أخرى في الماء، مما يتطلب خوارزميات ذكية لتعويض البيانات وتحديدها.
3. التكاليف التشغيلية: يتطلب إنشاء شبكة مراقبة وطنية استثمارًا أوليًا كبيرًا ودعمًا تشغيليًا مستمرًا.

التوجهات المستقبلية:

• التكامل مع إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي: ستعمل المستشعرات كعقد إنترنت الأشياء، حيث تُحمّل البيانات إلى السحابة. ستُستخدم خوارزميات الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالاتجاهات، واكتشاف الشذوذ، وتشخيص الأعطال، مما يُمكّن من الصيانة التنبؤية.
• المراقبة المتنقلة باستخدام الطائرات بدون طيار/السفن السطحية غير المأهولة: استكمال نقاط المراقبة الثابتة من خلال توفير مسوحات مرنة وسريعة لمناطق بحرية وخزانات شاسعة.
• ترقيات تكنولوجيا المستشعرات: تطوير أجهزة استشعار أكثر متانة ودقة ومقاومة للتداخل ولا تتطلب أي كواشف.

خاتمة

يُعد دمج المملكة العربية السعودية لأجهزة استشعار النفط في الماء ضمن إطارها الوطني لرصد الحوكمة المائية مثالاً يُحتذى به في مواجهة تحدياتها البيئية والاقتصادية الفريدة. فمن خلال تقنية الرصد الفوري عبر الإنترنت، عززت المملكة العربية السعودية الرقابة البيئية على قطاع النفط، وحافظت بفعالية على مواردها المائية الثمينة وبنيتها التحتية الحيوية، ووفرت أساسًا تقنيًا متينًا لتحقيق أهداف الاستدامة البيئية المحددة في رؤية السعودية 2030. ويقدم هذا النموذج دروسًا قيّمة للدول والمناطق الأخرى ذات الهياكل الصناعية وضغوط الموارد المائية المماثلة.

يمكننا أيضًا تقديم مجموعة متنوعة من الحلول لـ

1. جهاز قياس جودة المياه المحمول متعدد المعايير

2. نظام العوامات العائمة لجودة المياه متعددة المعايير

3. فرشاة تنظيف أوتوماتيكية لمستشعر المياه متعدد المعلمات

4. مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

لمزيد من المعلومات حول مستشعر المياه،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة:www.hondetechco.com

هاتف: +86-15210548582