إن طوكيو، وهي أحد أكثر المناطق الحضرية سكانا في العالم، تعمل بنظام لإدارة المياه يكون متطورا تكنولوجيا وواعيا إيكولوجيا، حيث يعمل أكثر من ١٣ مليون نسمة في المناطق الوسطى، وملايين أكثر في المنطقة الكبرى من المدن الكبرى، يجب أن توازن بين المطالب المتنافسة المتمثلة في سرعة التحضر، والقدرة على مواجهة المناخ، والإدارة البيئية، ومن الخواتم التاريخية إلى فيضانات فيضانات تحت الأرض، والفيضانات في مدينة طوكيو.

التطور التاريخي للهياكل الأساسية للمياه في طوكيو

وقد تأصل نظام المياه الحديث في طوكيو في فترة إيدو )٠٦٣-٨٨١(، عندما كانت المدينة - التي تعرف باسم إيدو - تعتمد على شبكة واسعة من القنوات والخناق الخشبية لتوفير المياه من نهر تاما، وكانت هذه النظم المبكرة فعالة بشكل ملحوظ في وقتها، وتوفر المياه النظيفة للسكان المتزايدين وتدعم التحول الاقتصادي الحضري المزدهر في مدينة مينتال - غربي في عام ١٨٦٨.

وقد شهد التعمير بعد الحرب العالمية الثانية استثمارات ضخمة في المياه والهياكل الأساسية للمجارير لاستيعاب نمو السكان المتفجرات، حيث شكلت الستينات والسبعينات فترة من البناء المكثف على شبكة نهر تون، التي لا تزال مصدر المياه الرئيسي في طوكيو اليوم، وقد ركزت التسعينات على الاستدامة البيئية، مع الأخذ بعمليات متقدمة لمعالجة مياه الفضلات وبدء مشاريع رئيسية لمكافحة الفيضانات مثل قناة تفكك الغابات الخارجية في منطقة العاصمة.

نظم الإمداد بالمياه

إن إمدادات المياه في طوكيو شبكة معقدة من مصادر المياه السطحية، والمستودعات، ومصانع المعالجة، وخطوط الأنابيب للتوزيع التي توفر نحو ١٤ مليون متر مكعب من المياه يوميا للأسر المعيشية والأعمال التجارية والصناعات، ويدير هذا النظام مكتب الألعاب المائية، حكومة طوكيو العاصمة، التي تشرف على سلسلة القيمة بأكملها من المصدر إلى الصنارة.

إدارة المياه والمستودعات

وتأتي أغلبية مياه الشرب في طوكيو من نظام نهر تون، الذي يستكمل به نهرا تاما وساغامي، وقد أنشأت المدينة سلسلة من السدود والمستودعات - بما في ذلك سد شيموكوبو وسد ناريكي وخزان مورياما وياماغوتشي - لاستخلاص المياه من مصهر الثلج والمطر، وتوفر شبكة نهر تون وحدها حوالي 80 في المائة من المياه الجوفية.

عمليات معالجة المياه المتقدمة

وتستخدم مصانع معالجة المياه في طوكيو مزيجا من العمليات التقليدية والمتقدمة للوفاء بمعايير الجودة الصارمة، كما أن مصانع تنقية الكاناماتشي وأساكا، وهي من أكبر محطات النظام، تستخدم الجماع، والرسوبيات، والنسيج، والكلورة كخط أساس، كما أن المكتب قد أدخل في السنوات الأخيرة الازدهار، وزاد نشاط معالجة الكربون في عدة محطات لمعالجة الملوثات الناشئة مثل المواد الصيدلانية والمواد الكيميائية الصناعية.

شبكة التوزيع والقدرة على التكيف مع الزلزال

وتمتد شبكة توزيع المياه في طوكيو إلى أكثر من 000 20 كيلومتر من الأنابيب، تتراوح بين خطوط نقل كبيرة إلى خطوط خدمة صغيرة، وقد تم تركيب جزء كبير من هذه الشبكة في منتصف القرن العشرين، وهي تقترب الآن من نهاية فترة تصميمها، وقد نفذ المكتب برنامجا منهجيا لتجديد كميات الأنابيب، ليحل محل الأنابيب القديمة التي تستخدم الطوابع والأسبستوس ويحتوي على بدائل للصمود في المضخات.

معالجة مياه الفضلات وإعادة تدوير المياه

ونظام إدارة مياه الصرف الصحي في طوكيو هو أحد أكثر النظم اتساعا في العالم، حيث يقوم أكثر من 100 من مصانع المعالجة بتجهيز أكثر من 10 ملايين متر مكعب من مياه المجارير والتدفقات الصناعية كل يوم، ويعمل مكتب المرافئ، حكومة طوكيو العاصمة، هذه الشبكة مع التركيز على كفاءة الطاقة، واسترداد الموارد، وحماية البيئة.

عمليات ومبتكرات المعالجة

وتنتج أكبر مرافق العلاج، مثل ميكاواشيما ومريجاساكي ونباتات ناكغاوا، عمليات المعالجة الأولية والثانوية والجامعية لإزالة الصلب والمواد العضوية والمغذيات، وتستخدم المعالجة الثانوية عادة عمليات التحفط المنشط، بينما يمكن أن تشمل المعالجة الثالثة تلف الرمل، أو تزيين الميثودية، أو التأكسد المتطور في تطبيقات محددة لإعادة الاستخدام.

تطبيقات إعادة استخدام المياه

ويتزايد النظر إلى المياه المستعملة المعالجة باعتبارها مورداً قيماً في مجال المياه في طوكيو، وقد وضعت المدينة نظاماً مزدوجاً للتنقيب يُسلّم المياه المستعادة للاستخدامات غير القابلة للاحتجاز، مثل تدفّق المراحيض، والتبريد الصناعي، والري في المناظر الطبيعية، وتنظيف الشوارع، كما أنَّ دائرة شينجوكو التجارية، ومنطقة أوديبا المائية، تمثل أمثلة بارزة حيث تُستخدم المياه المستعادة على نطاق واسع.

نوعية جيدة وخليج طوكيو

وقد كان حماية خليج طوكيو من التلوث عاملا رئيسيا في رفع مستوى معالجة مياه الصرف الصحي، وقد أدى التصنيع السريع للمنطقة في الستينات والسبعينات إلى حدوث تغذيات شديدة واستنفاد الأكسجين في الخليج، مما أدى إلى قتل الأسماك وازدهار الطحالب، وفي مواجهة ذلك، نفذ المكتب عمليات متقدمة لإزالة المغذيات للحد من تصريفات في النيتروجين والفوسفوري.

مراقبة الفيضانات والهياكل الأساسية الحضرية

إن موقع طوكيو على سهل ساحلي، مقترناً بهطول الأمطار الموسمية الثقيلة وتزايد كثافة الإعصارات، يجعل مكافحة الفيضانات أولوية حاسمة، وقد استثمرت المدينة بشدة في نظام متعدد المستويات لإدارة الفيضانات يشمل ضفاف الأنهار وأحواض الاحتفاظ بالأنهار والأنفاق الجوفية والهياكل الأساسية الخضراء.

إدارة النهر والمصرف

وقد تم توجيه نهر طوكيو الرئيسي - سوميدا وأراكاوا وأنهار إيدوغاوا - إلى ضفافات عالية القدرة مصممة لاحتواء تدفقات الفيضانات، وقد تم توجيه نهر أراكاوا على نطاق واسع، وتوسيعه لنقل مياه الفيضانات بأمان عبر المدينة، كما قامت حكومة طوكيو بتشييد فجوات كبيرة ومحطات ضخ في أفواه الأنهار لمنع حدوث موجات من الفيضانات والفيضانات.

قناة إخلاء منطقة العاصمة

وقد يكون أكثر الهياكل الأساسية شهرة في مجال مكافحة الفيضانات في طوكيو هو قناة التصريف الخارجي في منطقة العاصمة، المعروفة أيضا باسم مشروع G-Cans، وهذا النظام النفقي الضخم الذي اكتمل في عام 2006، يتألف من خمس سطوانات عمودية تتغذى على نفق طوله 6.3 كيلومترات تحت سطح المدينة، ويربط النفق بمستودعات كبيرة تحت الأرض، وسلسلة من المضخات الضخمة التي تفرغ المياه في نهر إيدغوا.

البنية التحتية الخضراء واستبقاء مياه العاصفة

وبالإضافة إلى الأعمال الهندسية الكبيرة، احتضنت طوكيو البنية التحتية الخضراء لإدارة مياه الأمطار على الصعيد المحلي، وتحتاج المدينة إلى تطورات جديدة لإدماج الاحتفاظ بمياه العواصف في الموقع، وغالبا ما يكون ذلك في شكل حدائق سطحية، أو رصفات قابلة للشرب، أو خزانات تخزين تحت الأرض، وتصمم الحدائق العامة والمساحات المدرسية على نحو متزايد كأحواض استبقاء متعددة الأغراض، وتستوعب الأمطار أثناء العواصف، وتخدم في الوقت المناسب في إطار عمليات إعادة توزيع المياه الجوفية.

ممارسات الإدارة المستدامة للمياه

إن الاستدامة موضوع شامل في إدارة المياه في طوكيو، حيث شكلت كل شيء من برامج الحفظ إلى التخطيط الطويل الأجل، وقد حددت المدينة أهدافا طموحة لخفض استخدام المياه، وكفاءة الطاقة، وحماية النظم الإيكولوجية.

حملات حفظ المياه

ويدير مكتب الألعاب المائية حملات توعية عامة مستمرة تشجع السكان والأعمال التجارية على حفظ المياه، وتشمل هذه المبادرات توزيع تركيبات المياه، وإعادة تشغيل المراحيض ذات الكفاءة العالية، وآلات الغسيل، والبرامج التعليمية في المدارس، كما نفذت المدينة هياكل تسعير المياه التي تحفز الحفظ، مع ارتفاع التعريفات الجمركية التي تفرض معدلات أعلى للاستهلاك المفرط، وذلك نتيجة لهذه الجهود، حيث زاد نصيب الفرد من المياه.

مياه الأمطار

وقد اكتسبت عمليات جمع مياه الأمطار من مصادر مائية تكميلية للاستخدامات غير القابلة للاحتجاز، إذ أن العديد من المباني العامة، بما فيها المدارس والمرافق الرياضية والمكاتب الحكومية، مجهزة بنظم لجمع مياه الأمطار تخزن مياه المجاري من أسطح المنازل لاستخدامها في الري والتنظيف وغسل المراحيض، وتقدم المدينة إعانات لتركيب نظم جمع مياه الأمطار في المنازل الخاصة والمباني التجارية، كما يلزم أن تُحدث تطورات جديدة واسعة النطاق تساعد على الحد من مخزون مياه الأمطار كجزء من خططها.

الطاقة واسترداد الموارد

كما تركز مرافق المياه في طوكيو على الحد من آثارها البيئية الخاصة بها، وقد التزم مكتب الصرف الصحي بتحقيق حياد الكربون بحلول عام 2030 من خلال مزيج من كفاءة الطاقة، وتوليد الطاقة المتجددة في الموقع، وشراء الكهرباء الخضراء، وتعالج الحمأة من معالجة المياه المستعملة إلى وقود من أجل قمائن الأسمنت، وتستخدم أيضا كمصدر للفوسفور من أجل الأسمدة، وتتحول هذه الاقتصادات الدائرية إلى موارد قيمة.

Climate Change Adaptation and Future Challenges

وعلى الرغم من الاستثمارات والإنجازات الكبيرة، يواجه نظام المياه في طوكيو تحديات كبيرة ستزداد حدة في العقود المقبلة، فتغير المناخ، والهياكل الأساسية الناشئة، والتحولات الديمغرافية كلها تتطلب استراتيجيات تطلعية، واستمرار الابتكار.

خطر التعرض للإصابة بمخاطر الزحف والفيضانات

وتشير التوقعات المناخية إلى أن طوكيو ستشهد في المستقبل أحداثا أكثر كثافة وتواترا في هطول الأمطار، وأن الهياكل الأساسية للتحكم في الفيضانات في المدينة، في حين أن أفضل ما في العالم قد لا تكفي لمعالجة الحجم المتزايد للعواصف، وقد قامت حكومة طوكيو الكبرى بتحديث خرائطها المتعلقة بالمخاطر في الفيضانات وتنقيح معايير تصميم المياه لنظم الصرف، ولكن حجم الاستثمار المطلوب هائل، وتشمل الخيارات قيد النظر زيادة التوسع في نظام " G-Cans " ، وتشييد مضخة إضافية

ارتفاع مستوى سطح البحر والفيضانات الساحلية

وقد تؤدي هذه الحالة، بوصفها مدينة ساحلية، إلى تعرض طوكيو لارتفاع مستوى سطح البحر، مما يزيد من حدة خطر حدوث موجات من العواصف والفيضانات المدوية، كما أن المناطق المنخفضة التي تجتاز خليج طوكيو، بما فيها وسط المدينة، والواجهة المائية، والمطار في هاندي، معرضة للخطر بشكل خاص، وقد عززت المدينة دفاعاتها الساحلية مع ارتفاع جدرانها وحواجزها المفاجئة، ولا تزال تُعد سيناريوهات في المستقبل لتوجيه تخطيط الهياكل الأساسية، وتزداد حدة التحدي نتيجة ارتفاع معدلات تكيفها النسبي

الجدول الزمني لتجديد الهياكل الأساسية والسكان

إن شبكات المياه والصرف الصحي في طوكيو تشمل أجزاء كبيرة تبلغ من العمر ٥٠ إلى ١٠٠ سنة، ويشارك المكتب في برنامج واسع النطاق لتجديد الأنابيب، ولكن تكلفة وقطع استبدال آلاف الكيلومترات من الهياكل الأساسية الجوفية هائلة، وفي الوقت نفسه، فإن مجموع سكان اليابان آخذ في الانخفاض، ومن المتوقع أن يتسارع النمو السكاني في طوكيو في العقود القادمة، وسيقلل هذا التحول الديمغرافي من الطلب على خدمات المياه والصرف الصحي، ولكنه يعني أيضا أن معدل الاستهلاك من المرافق الأساسية أقل.

الابتكار التكنولوجي والتحوّل الرقمي

وتتجه طوكيو بشكل متزايد إلى التكنولوجيات الرقمية لتحسين كفاءة ومرونة نظام المياه فيها، ويجري نشر أجهزة المياه الذكية التي توفر بيانات آنية عن الاستهلاك في جميع أنحاء المدينة، مما يتيح تحسين الكشف عن التسرب وإدارة الطلب، وتستخدم المعلومات الاستخبارية الفنية والتعلم الآلي للتنبؤ بفشل الأنابيب، وتعظيم عمليات المعالجة، وتحسب أحداث الفيضانات، كما تقوم المدينة بتجريب الطائرات بدون طيار والسواتل من أجل تحسين تكاليف إدارة الأصول والمياه.

خاتمة

إن نظام إدارة المياه في طوكيو هو نتاج لقرون من التكيف والاستثمار، وهو ما شكله الضغوط الجغرافية والمناخية والديمغرافية الفريدة التي تتعرض لها إحدى أكبر المدن في العالم، وقد حققت المدينة نتائج مثيرة للإعجاب في توفير المياه النظيفة ومعالجة المياه المستعملة ومكافحة الفيضانات، وفي الوقت نفسه، ستعزز الاستدامة البيئية، ومع ذلك فإن التحديات التي تواجه تغير المناخ إلى الهياكل الأساسية الناشئة إلى التحفّز الديمغرافي - هي تحديات هائلة.