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探測管線外洩的新方法

Zobot
・2014/12/01 ・1174字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

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高雄氣爆意外已經四個月過去了,道路也已經修復完成,但未來是否有科技能提早發現管線外洩,避免再度發生氣爆意外呢?麻省理工學院(MIT)與沙烏地阿拉伯法德親王石油礦大學(KFUPM)的研究團隊,設計出一套又快又精確的自動檢測系統,能藉由感應壓力變化找出管線外洩位置。

目前探測外洩是藉由地面上的聲音傳感器,感測細微的聲音和外洩所造成的震動,有時則是利用管線內的探測器,錄影尋找管線破裂的跡象。但是這些探測系統都非常緩慢,還可能漏掉細小的裂痕。新的這套系統「可以感測到大小只有0.1到0.2公分的縫隙,而且是在壓力相當低的狀況下」,MIT機械工程博士生,同時也是研究論文的第一作者卓斯佐亞基奧(Dimitrios Chatzigeorgiou)說,「我們已經證明它可行!」

今年四月,卓斯佐亞基奧在香港舉行的「機器人與自動化領域國際會議」和在奧勒岡州波特蘭舉辦的「美國自動控制會議」上,發表了他們的構想。此外,這套系統也證實能實際應用在水管或石油管線中。

卓斯佐亞基奧說,現行的聲波探測法只對金屬管線的聲音和震動有效,塑膠管線上的聲波通常太快消散。研究團隊已經將這裝置設計成能在管線中以時速3英里(約時速1.3公里)移動,而且幾乎全自動,終究會讓這裝置永久留在管線中不間斷地自動化探測。

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除了有可能造成爆炸,管線外洩也帶來環境問題,像是天然氣管線:甲烷-天然氣最主要的成分,造成暖化的效果是二氧化碳的25倍。水管外漏浪費了系統中將近一半的水量;輸油管外漏會導致有毒物質溢出、擴大清除範圍。新的外洩探測裝置會大幅改善這些問題。

不過探測系統目前還是只能運作於特定的情況下,卓斯佐亞基奧說,現在還沒有一個方法可以有效率地探測任何管線系統中的外洩。「我們相信這個新系統可以解決一般常見的問題」他說,「新的探測器可以製造成各種大小去符合不同的管子,能適用於瓦斯、自來水、或石油管線。」

目前的裝置包含兩個部分:一個利用輪子前進(或者有時候浮在液體上時僅僅掃過水面)的小型機器人、一個沿管子切面以形成密封的鼓狀薄膜。當裝置遇到漏縫時,液體流向裝置會使薄膜變形,薄膜的變形會被精密的抗力感測器(force-resistive sensors)所感測,並且經由無線通訊傳回資料。

卓斯佐亞基奧說,藉由偵測漏縫附近的壓力梯度來找出外洩,是一個很新穎的點子。這個方法有效的關鍵在於,能夠感測到漏縫處快速的壓力改變,以提供極精準的定位,對於探測大規模的系統也相對快速。但目前這個系統需要管子的直徑相當一致,研發人員正致力於發展出更有彈性的版本,因應管線中毀損、阻塞等各種狀況。

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研究的共同作者,KFUPM機械工程的教授Rached Ben-Mansour說,現在偵測外洩的系統都相當昂貴,基本上每年花費25萬美金來監測100公里的管線。讓系統變得更便宜、更容易普及也是研究團隊的目標。

資料來源:A new way to detect leaks in pipes. MIT News. [ June 19, 2014]

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Zobot
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PanSci 實習編輯 | 主修大氣科學。喜歡弄文字、玩音樂。傾向自然,不管是拿來讀的那種,渾身散發出來的那種,還是可以去野餐的那種。

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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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在台灣,自來水為何不能直接生飲?
活躍星系核_96
・2017/09/21 ・2780字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

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  • 文/水知識生活家 陳安莃|在這資訊碎片時代,我們只提供最真實的水知識,大家最需要的水知識,讓人人都能當水知識生活家

在國外的電影、影集當中,常常會有打開水龍頭、盛滿一杯水就直接生飲的橋段;但你有想過為何生在台灣的我們,都是把水煮開,或是用淨水器過濾之後才喝呢?其實並不是台灣的水比較髒,因為台灣的自來水也都有符合「飲用水水質標準」,也就是自來水其實皆可生飲。但為何連台灣自來水公司也不建議直接生飲自來水呢?

台灣的水為什麼不能生飲?圖/BY 作者提供

為何在台灣,不建議生飲自來水呢?

很多民眾都會直覺認為是台灣的自來水比較髒、自來水公司不認真,然而台灣自來水公司早已表示:

「供水皆經取得環保署認證之各區處檢驗室定期及不定期檢驗,及環保單位不定期抽驗,均符合『飲用水水質標準』,也就是說所有的自來水皆可生飲,但因國內時有開挖馬路挖斷管線,修理管線之情形,且用戶多裝有蓄水池或水塔,如沒有定期清洗,恐有被污染之虞,故本公司並不鼓勵生飲。」[1]

歷年臺灣地區自來水水質抽驗檢驗結果(按檢驗件數統計)。台灣自來水公司也不是隨便說說,數據會講話,近幾年來不合格率都非常低,甚至在 105 年不合格率僅僅只有 0.08%,也就是在 106,45 件中只有 8 件不合格。圖/BY 環保署飲用水水質監測資訊網。

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既然如此,又為什麼我們的自來水不適合生飲呢?主要是因為以下原因:

一、自來水的必經之路路迢迢:管線老舊、破管率高

管線老舊需要分成兩部分來解釋:一個是公家自來水管線老舊,另一個是居家自來水管線老舊。

1.公家機關的管線問題:

台灣環境特殊、地震頻繁,地形起伏的變化也相當大,這些因素都提高了管線毀壞的機率。例如台中、南投等地的輸水管線,就因十幾年前的921 地震而嚴重受損,漏水率至今仍居高不下。而山坡地占 80% 的基隆,則因地勢崎嶇,必須倚靠數十座的加壓站將水往上送,才能確保高地住戶用水無虞,以致管線常因水壓負荷過大而破管。

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灣各地自來水管網設備逐漸老化,道路長期受重車行駛輾壓與各項工程不斷挖修,致管線漏水嚴重,依據台水公司 97-101 年修漏案件統計分析發現,老化腐蝕、荷重振動及材質不良,佔漏水件數之 83.97%,塑膠管類佔漏水管種比例高達 92.87%。

由此可知,管線老舊及塑膠管材比例高,是管線漏水主要原因。台灣自來水公司總經理胡南澤指出,台灣漏水率偏高,背後主因是施工因素、地震侵害、交通車輛超載負荷、管線陳舊等所致。據估計,現在每年實質漏水量約6億立方公尺,相當漏掉 3座石門水庫。[2]

其實政府也聽到了這部分的聲音,近年來也制定相關政策;然而台灣自來水公司對此回應:長年因經費不足、技術人才不足,再加上部分縣市禁挖時間長 ,而導致汰換水管的進度不甚理想。不過台北自來水事業處表示:預計 3 年內全面汰換成不銹鋼優良管材;且已在 105 年年底更換進度更達 73%,進度大幅超前。 106 年預計累計完成 90%,107 年完成全部汰換作業。

灣各地自來水管網設備逐漸老化,道路長期受重車行駛輾壓與各項工程不斷挖修,致管線漏水嚴重。圖/BY terimakasih0 @ Pixabay

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2.居家自來水管老舊:

相信還是有部分民眾不太清楚,自來水公司所必須保障的好水,僅在水錶前;水錶過後,並不是水公司的業務範圍,民眾需自行處理;然而大多數的水污染事件,也常是水錶過後。

台灣目前大多數的住宅屬於公寓大廈,老舊的公寓大廈眾多,若發現自來水管有問題,想更換也很麻煩,耗費的資金也常令人望之卻步。目前也有專門在清洗水管的業者可供選擇,不然就是使用淨水器、濾水壺、等等來避免喝到不好的水質。[3]

二、你家的大樓,水塔有洗嗎?

台灣地區的居住型態,愈來愈趨向於集合式住宅,為因應集中人口的用水,許多公寓大樓都使用蓄水池與水塔作為穩定供水的設備。當符合飲水標準的水進入蓄水池與水塔後,經過蓄水池與水塔的儲存,水質可能產生變化,因此蓄水池與水塔的定期清洗與維護,是維護自來水水質的重要工作。

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相關文獻也指出在整個自來水系統中,供水管線和貯水設施所扮演的角色至為關鍵,其重要性並不亞於自來水廠,甚至有研究發現自來水的異味問題通常皆與輸送系統有關。[4] [5]

根據環保署調查報告:

  1. 僅 46.4% 的民眾知道「7成以上的自來水用戶水質汙染事件是因為疏於清洗水塔所致」,略低於不知道的民眾。
  2. 僅 52.7% 家中有蓄水池、水塔的民眾會定期清洗,顯示民眾依舊沒有了解到蓄水池、水塔定期清洗的重要性。[6]

由以上數據我們了解到清洗家中的貯水設施是最容易忽略的地方,但往往這也是影響我們飲用水品質的關鍵。不過,有關於蓄水池與水塔清洗的頻率如何訂定,才能發揮最大的清洗效益,其實會隨著各個地區的水質好壞、氣候因素等因素而有所變動,若是有定期檢測家中水質的習慣,才能精準的說明何時該清洗才正確,若是無此習慣,可以先按照目前環保署與自來水公司的建議,至少半年清洗一次。

提升飲水品質建議。圖/BY 作者提供。

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沒事多喝水,更要注意水從哪裡來

管線老舊及破管率高會影響供水的品質與穩定度,而貯水設施容易因通氣孔及溢水管處沒有加裝細網以及人孔蓋沒有緊閉與上鎖導致塵埃、昆蟲、雜物、雨水進入,進而汙染水質。 根據環保機關執行自來水水質抽驗結果顯示,自來水水質合格率高達99%以上,因此我們應注意的是用水設備如水塔、水池、管線的清潔維護管理及配置,以維持自來水品質,來保障自己喝下肚的水是乾淨無虞的。

資料來源

  • [1]台灣自來水公司 常見問答
  • [2]蘇意淳。103 年度自來水漏水防治之探討。台灣自來水公司
  • [3]黃仕強。自來水管網汰管啟發式篩選程序與優選模式(2009)。國立交通大學。
  • [4]陳識文。97 年度如何建立用戶對自來水水質之滿意度。台灣自來水公司。
  • [5]陳志堅。微生物於用水設備中再生長與水塔清洗效益之評估(2005)。國立高雄師範大學。
  • [6]行政院環境保護署。103 年度家庭飲用水概況調查報告。
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia