حلول هندسة المياه وترشيد استهلاكها لمشاريع الإمارات

تُرسم سياسة المياه في الإمارات على المستوى الاتحادي من خلال استراتيجية الأمن المائي 2036. ومن أبرز مستهدفاتها، كما أوردت صحيفة ذا ناشيونال، خفض إجمالي الطلب على الموارد المائية بنسبة 21%، ورفع نسبة إعادة استخدام المياه المعالجة إلى 95%. وتستحوذ المباني على حصة كبيرة من هذا الطلب، ولهذا تترجم لوائح البناء في كل إمارة المستهدفات الوطنية إلى متطلبات تصميمية.

في دبي، يحدد نظام السعفات للمباني الخضراء معدلات تدفق التجهيزات الصحية، ويضيف متطلبات إلزامية لأي مبنى يستخدم المياه الرمادية أو مياه الصرف الصحي المعالجة داخلياً. ويتناول دليل ميركا حول متطلبات المياه والغلاف الخارجي في معيار السعفة الفضية الحد الأدنى المحلي بالتفصيل. أما في أبوظبي، فيطبق نظام "استدامة" للتقييم بدرجات اللؤلؤ نقاطه وعتباته الدنيا الخاصة بالمياه.

وتسعى مشاريع كثيرة كذلك إلى شهادة دولية إضافة إلى النظام المحلي. إذ تكافئ فئة كفاءة استخدام المياه في LEED خفض الاستهلاك الداخلي والخارجي وتشترط تركيب عدادات المياه، ويشرح المقال الخاص بـنقاط LEED v5 لمشاريع الخليج كيفية توافق هذه النقاط مع اللوائح المحلية.

وتكتمل الصورة بموافقات جهات الخدمات. فتصاميم التوصيل بشبكة المياه والصرف والري تراجعها جهة الخدمات المختصة والبلدية، ولذلك يجب أن تلتزم مخططات السباكة والصرف ومواقع العدادات ونقاط التوصيل بمعايير الجهات المختصة منذ مرحلة التصميم المبدئي.

اللتر الأرخص هو اللتر الذي لا يستهلكه المبنى أصلاً. ولذلك يتصدر خفض الطلب أي استراتيجية للمياه، لأنه يخفف الحمل على جميع الأنظمة اللاحقة: خزانات أصغر، ومضخات أصغر، وأنابيب أصغر، ووحدات معالجة أصغر.

ويحقق اختيار التجهيزات الصحية أكبر الوفورات وأكثرها ثباتاً. فصنابير المغاسل منخفضة التدفق المزودة بمهويات، ورؤوس الدش منخفضة التدفق، والمراحيض ثنائية الدفق، والمباول عديمة المياه أو منخفضة الدفق، تخفض عادة استهلاك المياه الصالحة للشرب داخل المبنى بدرجة كبيرة مقارنة بالتجهيزات التقليدية. ومكان معدلات التدفق هو جدول التجهيزات مع نشرات بيانات الشركات المصنعة، وينبغي أن تنص المواصفات على معدل التدفق المختبَر عند ضغط التصميم، ليسهل التحقق من أي بديل مقترح بسرعة.

وتمثل إدارة الضغط الأداة الثانية، وهي الأكثر تعرضاً للإغفال. فالضغط الزائد يرفع التدفق عند كل مخرج، ويسرّع تآكل الصمامات، ويزيد التسربات. ولذلك تُقسَّم الأبراج الشاهقة إلى مناطق ضغط تغذيها مضخات رفع الضغط وخزانات الكسر وصمامات تخفيض الضغط، بحيث يصل الماء إلى كل طابق ضمن نطاق ضغط منضبط.

ويوضح برج سكني من 30 طابقاً حجم هذه المهمة. فعند هذا الارتفاع يحتاج تصميم السباكة عادة إلى عدة مناطق ضغط رأسية، مع تنسيق مواقع غرف المعدات والخزانات مع التصميم الإنشائي والمعماري منذ مرحلة الفكرة التصميمية.

ويؤثر تصميم المياه الساخنة كذلك في الاستهلاك. فمسارات الأنابيب الطويلة بين السخان والمخرج تهدر المياه في كل مرة يُفتح فيها الصنبور إلى أن تصل المياه الساخنة. وتقلل المخططات المدمجة، ودوائر التدوير المزودة بمضخات تعمل بمؤقت أو وفق درجة الحرارة، والسخانات عند نقطة الاستخدام للمخارج البعيدة، هذا الهدر جميعها.

وتجعل العدادات الوفورات ظاهرة ومستدامة. فالعدادات الفرعية على أوجه الاستخدام الرئيسية، مثل الري، ومياه تعويض أبراج التبريد، وأحواض السباحة، والمطابخ، والوحدات المؤجرة كلٌّ على حدة، تمكّن مديري المرافق من رصد التسربات والاستهلاك غير الطبيعي خلال أيام. وحين تُربط العدادات بنظام إدارة المبنى، توفر كذلك بيانات التشغيل التي تعتمد عليها إعادة اعتماد شهادات المباني الخضراء.

بعد خفض الطلب، تأتي الخطوة التالية بإحلال مصادر غير صالحة للشرب محل المياه الصالحة للشرب في الاستخدامات التي تكفيها جودة أقل، مثل الري وتصريف المراحيض ومياه تعويض أبراج التبريد. وتتصدر ثلاثة مصادر الممارسة في الإمارات.

مياه التكثيف من أجهزة التكييف هي المورد الأقل استغلالاً في المنطقة. فوحدات مناولة الهواء ووحدات ملفات المراوح التي تبرّد الهواء الخارجي الرطب تستخلص كميات كبيرة من المياه، وتبلغ هذه الكميات ذروتها في أكثر الشهور رطوبة، وهي الفترة ذاتها التي يبلغ فيها الطلب على الري ذروته. وتتميز مياه التكثيف بانخفاض محتواها من الأملاح الذائبة، ما يجعلها صالحة للري ولتعويض مياه أبراج التبريد بمعالجة بسيطة. وتنتج المواقع الساحلية أكبر الكميات، وتشرح مقارنة ميركا بين ظروف التصميم في المواقع الساحلية والداخلية سبب التفاوت الكبير في الرطوبة بين قطع الأراضي.

المياه الرمادية الناتجة عن الدشات وأحواض الاستحمام والمغاسل يمكن جمعها وترشيحها وتعقيمها في الموقع لاستخدامها في تصريف المراحيض والري. وتنتج المباني السكنية المياه الرمادية بصورة منتظمة، وهو ما يناسب المشاريع متعددة الاستخدامات: فالطوابق السكنية تنتجها، والطوابق التجارية تستهلكها في تصريف المراحيض. ويُظهر مفهوم البرج متعدد الاستخدامات في وسط المدينة، الذي يجمع الوحدات السكنية والواجهات التجارية والمساحات المكتبية، نوع البرنامج الوظيفي الذي يحقق هذا التوازن.

مياه الصرف الصحي المعالجة الواردة من محطات المعالجة البلدية تُستخدم على نطاق واسع في ري المسطحات الخضراء، وفي بعض المناطق لأغراض التبريد المركزي. وحين تصل شبكة المياه المعالجة إلى قطعة الأرض، يلغي توصيل نظام الري بها أكبر طلب خارجي على المياه الصالحة للشرب بالكامل.

ويتطلب كل نظام للمياه غير الصالحة للشرب شبكة أنابيب مستقلة ومميزة بوضوح، بأنابيب مرمّزة بالألوان، ومخارج موسومة، وأجهزة لمنع التدفق العكسي، وفواصل هوائية عند كل نقطة تلاقٍ مع شبكة المياه الصالحة للشرب. وتمتد هذه المتطلبات عبر الصواعد الرأسية وغرف المعدات وفراغات الأسقف، ولذلك يجب رسمها وتنسيقها ضمن الوثائق التنفيذية لأعمال السباكة والصرف قبل طرح المناقصة بوقت كافٍ.

ويستتبع قرار استخدام المياه الرمادية أو مياه الصرف المعالجة داخل المبنى متطلبات تنظيمية إضافية تتعلق بالمعالجة والمراقبة ووضع العلامات التعريفية. واتخاذ هذا القرار في مرحلة التصميم المبدئي، حين يظل تحديد أحجام الصواعد وغرف المعدات ممكناً، يجنّب المشروع إعادة تصميم مكلفة لاحقاً.

خارج الغلاف الخارجي للمبنى، يتجاوز استخدامان في أغلب الأحيان مجموع الاستهلاك الداخلي كله: أبراج التبريد والري.

تفقد محطات المبردات المائية المياه عبر التبخر والرذاذ المتطاير والتصريف الدوري. والتبخر ثمن طرد الحرارة بكفاءة، أما التصريف الدوري فيمكن التحكم فيه. إذ يؤدي رفع دورات التركيز بمعالجة المياه معالجة سليمة إلى خفض كميات التصريف، وتقلل مانعات الرذاذ عالية الكفاءة الفاقد أكثر. كما تزيل تغذية أبراج التبريد بمياه التكثيف أو مياه الصرف المعالجة جزءاً كبيراً من الطلب على المياه الصالحة للشرب.

ويغيّر التبريد المركزي المعادلة في مشاريع كثيرة. فحين يخدم مزود للتبريد المركزي قطعة الأرض، ينتقل طرد الحرارة واستهلاكه للمياه إلى خارج الموقع، ويتركز تصميم المياه في المبنى على محطة نقل الطاقة وشبكة توزيع المياه المبردة.

ويتحدد الطلب على الري بتصميم تنسيق المواقع. فالنباتات المحلية والمتكيفة مع البيئة، مجمّعة وفق احتياجها للمياه، مع الري بالتنقيط والري تحت السطحي، ومستشعرات رطوبة التربة، ووحدات التحكم المعتمدة على بيانات الطقس، تخفض الاستهلاك الخارجي للمياه بشدة مقارنة بالتصاميم التي تغلب عليها المسطحات العشبية المروية بالرش وفق مؤقتات ثابتة. كما تخفض أشجار الظل والمزروعات درجات حرارة الأسطح، ويبين دليل ميركا حول تبريد المساحات الخارجية عبر تخطيط الموقع كيف يتكامل تنسيق المواقع مع التشكيل الكتلي.

وتُظهر المجمعات السكنية ذات المسطحات الخضراء لماذا يجب أن تكون استراتيجية الري جزءاً من المخطط العام. فمفهوم مدرجات دبي هيلز السكنية يوزع مباني متوسطة الارتفاع ذات تراسات مفتوحة ضمن بيئة من المسطحات الخضراء، وفي مشروع من هذا النوع تُخطَّط مناطق الزراعة، وخطوط الري الرئيسية، ونقاط التوصيل بشبكة المياه المعالجة، ونقاط تجميع مياه التكثيف، جميعها بالتوازي مع مخطط المباني.

وتحتاج التراسات المزروعة والأسطح الخضراء إلى تفاصيل خاصة بها: حواجز للجذور، وطبقات تصريف، ونقاط ري، وعزل مائي يمكن فحصه وصيانته. وتصميمها مبكراً يحافظ على تطابق الأحمال الإنشائية والميول ومخارج التصريف مع رؤية تنسيق المواقع.

الأمطار في الإمارات نادرة، لكنها حين تهطل قد تكون غزيرة. وقد أثبتت العواصف القصيرة الغزيرة مراراً أن مخارج الأسطح، وتصريف المنصات، والمنحدرات، ومداخل الطوابق السفلية تحتاج إلى تصميم يراعي شدة الذروة، مع مسارات فيضان تحمي المبنى حين يتجاوز الهطول قدرة النظام الأساسي.

وتُحدَّد أحجام أنظمة تصريف الأسطح والمنصات وفق شدة الهطول التصميمية، مع مخارج فيضان ثانوية أو فتحات تصريف جانبية في كل مساحة سطح. وتحتاج منحدرات الطوابق السفلية إلى قنوات اعتراض عند أعلاها وأسفلها، بينما تحمي أحواض التجميع المزودة بمضخات عاملة واحتياطية، والموصولة بمصدر طاقة احتياطي، أدنى المستويات.

وفي قطع الأراضي الأكبر، تحتجز خزانات التخفيف أو آبار التسريب جريان الذروة وتطلقه تدريجياً إلى الشبكة أو إلى التربة. ويمكن لمياه الأمطار المجمّعة أن تكمّل مياه الري، غير أن عدم انتظام إمدادها يجعلها أنسب بوصفها مصدراً مكملاً لمياه التكثيف أو المياه المعالجة.

وتمثل المياه الجوفية الوجه الآخر للميزان المائي. فقطع الأراضي الساحلية والمنخفضة كثيراً ما يكون منسوب المياه الجوفية فيها مرتفعاً، مع تركيزات عالية من الكلوريدات والكبريتات، ما يؤثر في نزح المياه أثناء الحفر، وعزل الطوابق السفلية، ومقاومة قوى الرفع، وديمومة الخرسانة المدفونة. ويعالج التصميم الإنشائي للأساسات والطوابق السفلية لدى ميركا هذه الظروف عبر مواصفات خرسانة ملائمة، وسماكات غطاء مناسبة، وأنظمة عزل مائي، وتصريف دائم أو عزل كامل.

وتتطلب توصيلات الصرف والمجاري موافقات مستقلة من الجهات المختصة، تشمل تصاريح التوصيل، وفي بعض قطع الأراضي اشتراطات للمعالجة المسبقة في الموقع، مثل مصائد الشحوم للمطاعم وفواصل الزيوت لمواقف السيارات. وتنسق ميركا هذه التقديمات عبر خدمة إدارة التصاريح وشهادات عدم الممانعة بالتوازي مع رخصة البناء.

لا تنجح استراتيجية المياه إلا حين تُنسَّق مع جميع التخصصات الأخرى. فالخزانات ووحدات المعالجة تحتاج إلى مساحة أرضية وقدرة إنشائية ومنافذ للصيانة. وشبكات الأنابيب المزدوجة تحتاج إلى مساحة في الصواعد وعمق في الأسقف. وميول الصرف تحتاج إلى انخفاضات في البلاطات، وتجميع مياه التكثيف يحتاج إلى مسار من كل وحدة مناولة هواء إلى خزان مركزي.

وتمثل النماذج ثلاثية الأبعاد المنسقة الطريقة الأكثر موثوقية لحل هذه المتطلبات قبل التنفيذ. ويشرح مقال ميركا حول كشف التعارضات في النماذج متعددة التخصصات كيف تُمنح خطوط الصرف بالجاذبية، التي لا يمكنها الصعود، الأولوية في مناطق الأسقف المزدحمة.

أما الصورة الأشمل لأعمال السباكة والصرف والحماية من الحرائق ضمن نطاق الأعمال الكهروميكانيكية، فيتناولها دليل ميركا حول ما ينبغي أن يتوقعه المطورون من خدمات الهندسة الكهروميكانيكية.

وفي الموقع، تحمي مراقبة الجودة مقاصد التصميم. إذ يُدقَّق كل جهاز صحي يُورَّد مقابل معدل التدفق المعتمد، وتُفحص مواد الأنابيب ووصلاتها، وتُشهد اختبارات الضغط قبل إغلاق الجدران والأسقف. وتغطي خدمة الفحص والاختبار في مرحلة التنفيذ لدى ميركا هذه الأعمال حتى التسليم.

ويُختتم المسار بالتشغيل التجريبي. إذ تُغسل شبكات المياه الصالحة للشرب وتُعقَّم، وتُختبر شبكات المياه غير الصالحة للشرب للتأكد من خلوها من التوصيلات المتقاطعة باستخدام الصبغات أو المواد الكاشفة، وتُضبط المضخات وصمامات تخفيض الضغط على قيم التصميم، ويُتحقق من كل عداد ويُربط بنظام إدارة المبنى. وتصبح سجلات هذه الاختبارات خط الأساس الذي يعتمد عليه المشغّل لمتابعة الاستهلاك طوال عمر المبنى.

إن كان لديك مشروع سكني أو تجاري أو متعدد الاستخدامات تسعى إلى تصميمه أو تنفيذه، فإن مهندسي ميركا ومعمارييها على استعداد لدعمك من الفكرة الأولى حتى التسليم. إذ يجمع فريقنا التصميم الإنشائي والكهروميكانيكي والمعماري تحت سقف واحد، مع دمج كفاءة استخدام المياه والصرف ومتطلبات المباني الخضراء في التصميم منذ البداية.

تواصل مع فريقنا لمناقشة مشروعك، وسنرشدك إلى الخطوات التالية.

الأسئلة الشائعة

ما الطريقة الأكثر فاعلية لخفض استهلاك المياه في مبنى جديد بالإمارات؟ البدء بخفض الطلب. فالتجهيزات منخفضة التدفق، والتحكم في الضغط، والعدادات تحقق أكبر الوفورات وأكثرها ثباتاً، وتقلل حجم جميع الأنظمة اللاحقة.

هل يمكن إعادة استخدام مياه التكثيف من أجهزة التكييف؟ نعم. فمياه التكثيف الناتجة عن وحدات مناولة الهواء ووحدات ملفات المراوح منخفضة المحتوى من الأملاح الذائبة، وتصلح للري ولتعويض مياه أبراج التبريد بمعالجة بسيطة. وتبلغ كمياتها ذروتها في الشهور الرطبة، بما يتوافق مع ذروة الطلب على الري.

هل يُسمح بإعادة تدوير المياه الرمادية داخل المباني في دبي؟ نعم، مع الالتزام بمتطلبات تنظيمية إضافية تشمل المعالجة، وشبكة أنابيب مستقلة، ووضع العلامات التعريفية، والمراقبة. وينبغي اتخاذ هذا القرار في مرحلة التصميم المبدئي.

ما مياه الصرف الصحي المعالجة، وكيف تُستخدم في مشاريع البناء؟ هي مياه صرف تُعالج في المحطات البلدية وفق معيار يجعلها صالحة للاستخدامات غير الشرب. وتُستخدم في مشاريع البناء أساساً لري المسطحات الخضراء، وفي بعض المناطق لأغراض التبريد.

ما أهمية المياه الجوفية في هندسة المياه؟ يؤثر ارتفاع منسوب المياه الجوفية في قطع الأراضي الساحلية والمنخفضة في أعمال الحفر، وعزل الطوابق السفلية، وقوى الرفع، وديمومة الخرسانة، ولذلك تحدد ظروف المياه الجوفية ملامح التصميم الإنشائي وتصميم الصرف معاً.

متى ينبغي تحديد استراتيجية المياه في المشروع؟ في مرحلتي الفكرة التصميمية والتصميم المبدئي. فمواقع الخزانات، وأحجام الصواعد، وشبكات الأنابيب المزدوجة، وتقسيم مناطق تنسيق المواقع، ومسارات الصرف، تعتمد جميعها على قرارات مبكرة يكلف تغييرها لاحقاً كثيراً.