به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، مدیریت مصرف آب در جهان امروز به روشهای سنتی صرفهجویی محدود نمیشود، بلکه مجموعهای از فناوریهای دیجیتال، رویکردهای طبیعتمحور و سیاستهای سختگیرانه را در بر میگیرد. در این میان، نوآوریهای فناوری نقش پررنگی دارند؛ بهویژه استفاده از هوش مصنوعی و اینترنت اشیا که با تحلیل دادههای لحظهای میتوانند نقاط ضعف شبکههای توزیع را شناسایی و از هدررفت آب جلوگیری کنند. این ابزارها به مدیران شهری امکان میدهند تا پیش از تبدیل یک مشکل کوچک به بحران بزرگ، اقدام اصلاحی را بهموقع انجام دهند و کارایی شبکه را افزایش دهند.
در کنار فناوریهای دیجیتال، راهکارهای مبتنی بر طبیعت نیز جایگاه ویژهای در مدیریت منابع آبی دارند. بامهای سبز، روسازیهای نفوذپذیر و سیستمهای جمعآوری آب باران نمونههایی هستند که نهتنها مصرف مستقیم آب را کاهش میدهند، بلکه با تغذیه سفرههای زیرزمینی و مدیریت رواناب سطحی، چرخه طبیعی آب را تقویت میکنند. این رویکردها به شهرها کمک میکنند تا در برابر تغییرات اقلیمی مقاومتر شوند و وابستگی به منابع خارجی را کاهش دهند.
اتحادیه اروپا؛ استراتژی تابآوری آبی و نوآوریهای دیجیتال
اتحادیه اروپا طی سالهای اخیر با بحرانهای ناشی از تغییرات اقلیمی، خشکسالیهای مکرر و فشار بر منابع آبی روبهرو بوده است. در پاسخ به این چالشها، کمیسیون اروپا در سال ۲۰۲۵ «استراتژی تابآوری آبی» را معرفی کرد که هدف اصلی آن کاهش ۱۰ درصدی مصرف آب تا سال ۲۰۳۰ است. این برنامه بر سه محور کلیدی دیجیتالیسازی شبکهها، توسعه زیرساختهای طبیعتمحور و حکمرانی یکپارچه منابع آب بنا شده است.
استفاده از هوش مصنوعی برای شناسایی نشتها و سیستمهای آبیاری هوشمند بهعنوان ابزارهای اصلی در این استراتژی مطرح شدهاند. فناوریهای نوین شناسایی نشت با نصب حسگرهای فشار و جریان در شبکههای لولهکشی، دادهها را بهصورت لحظهای به مراکز کنترل منتقل میکنند. الگوریتمهای یادگیری ماشین با تحلیل الگوهای جریان، افت فشار و تغییرات غیرعادی قادرند حتی نشتهای بسیار کوچکتر از ۰.۵ لیتر در دقیقه را شناسایی کنند.
این سیستمها در شهرهایی همچون برلین و مادرید به کار گرفته شدهاند و گزارشهای رسمی نشان میدهد که تنها در سال ۲۰۲۴ بیش از سه میلیارد مترمکعب آب از طریق این فناوریها صرفهجویی شده که معادل مصرف سالانه آب آشامیدنی برای بیش از ۴۰ میلیون نفر است.
سیستمهای هوش مصنوعی از مدلهای پیشبینی و تحلیلی استفاده میکنند و با مقایسه دادههای جاری با الگوهای تاریخی شبکه، نقاطی را که رفتار غیرعادی دارند مشخص میکنند. در بعضی شهرها همچون برلین، این سیستمها به شبکههای GIS متصل شدهاند تا محل دقیق نشت روی نقشه مشخص شود و تیمهای تعمیرات بتوانند در کوتاهترین زمان وارد عمل شوند. در مادرید نیز ترکیب حسگرهای فشار با الگوریتمهای پیشبین توانسته است میانگین زمان شناسایی نشت را از چند روز به کمتر از ۶ ساعت کاهش دهد.
شهر کپنهاگ نمونهای برجسته در حوزه زیرساختهای طبیعتمحور، محسوب میشود. این شهر با اجرای بامهای سبز، روسازیهای نفوذپذیر و سیستمهای جمعآوری آب باران توانسته است سطح آبهای زیرزمینی را تقویت کند و وابستگی به منابع خارجی را تا ۱۵ درصد کاهش دهد. پروژه موسوم به «UrbanM۲۰» نیز یک ابتکار اروپایی است که در شهرهای کپنهاگ، زوریخ و سانت آدریا د بسوس اسپانیا در حال آزمایش راهکارهای دادهمحور برای مدیریت آبهای سطحی و فاضلاب است.
اتحادیه اروپا با وضع قوانین سختگیرانه برای مدیریت برداشتها و الزام به نصب کنتورهای هوشمند توانسته است کنترل دقیقتری بر مصرف داشته باشد. بر اساس مقررات جدید، همه کشورهای عضو موظف هستند تا سال ۲۰۳۰ بخش عمده شبکههای شهری و کشاورزی را به کنتورهای هوشمند مجهز کنند. این کنتورها دادههای مصرف را بهصورت لحظهای ثبت و امکان شناسایی نشتها و الگوهای غیرعادی مصرف را فراهم میکنند. کمیسیون اروپا اعلام کرده است که با این اقدام، انتظار میرود حداقل ۱۰ درصد بهبود در کارایی مصرف آب حاصل شود. دادههای بانک جهانی نشان میدهد که بعضی کشورهای عضو اتحادیه همچون پرتغال و فرانسه توانستهاند با نصب کنتورهای هوشمند طی یک دهه اخیر اتلاف شبکه را بیش از ۲۰ درصد کاهش دهند.
یکی از الزامات کلیدی، کاهش نشت در شبکههای توزیع است. گزارشهای رسمی نشان میدهد که سطح نشت در شبکههای عمومی اروپا بین ۸ تا ۵۷ درصد متغیر است. قوانین جدید کشورهای عضو را موظف میکند با سرمایهگذاری عمومی و خصوصی، شبکههای فرسوده را جایگزین کنند و فناوریهای نوین شناسایی نشت مبتنی بر هوش مصنوعی را به کار گیرند.
اتحادیه اروپا تأکید کرده است که قیمتگذاری آب باید بازتابدهنده ارزش واقعی آن باشد. این سیاست بهویژه در بخش کشاورزی اهمیت دارد که برداشتهای بیرویه میتواند منابع را تهدید کند. کشورهای عضو موظف هستند نظامهای قیمتگذاری و تعرفههای پلکانی را اجرا کنند تا مصرفکنندگان پرمصرف هزینه بیشتری بپردازند و انگیزه برای صرفهجویی افزایش پیدا کند. شرکتها و سازمانهای عمومی موظفند دادههای مصرف آب را در گزارشهای پایداری خود درج کنند. این الزام موجب شفافیت بیشتر و فشار بر صنایع برای کاهش مصرف خواهد شد.
کمپیناس؛ مدیریت انرژی و کاهش آب بدون درآمد
شهر کمپیناس در ایالت سائوپائولوی برزیل با جمعیتی بیش از یک میلیون نفر، یکی از نمونههای موفق در مدیریت مصرف آب در آمریکای لاتین به شمار میرود. شرکت آبرسانی این شهر از اوایل دهه ۲۰۰۰ میلادی برنامهای جامع برای کاهش اتلاف آب و بهبود بهرهوری انرژی آغاز کرده است. این برنامه نهتنها به کاهش مصرف آب منجر شده، بلکه توانسته است هزینههای انرژی را نیز به میزان قابلتوجهی پایین بیاورد.
یکی از اقدامات کلیدی شرکت آبرسانی کمپیناس نصب موتورهای با سرعت متغیر در تأسیسات تصفیه و پمپاژ آب است. این فناوری امکان تنظیم دقیق سرعت موتور بر اساس نیاز واقعی شبکه را فراهم میکند و از مصرف بیرویه انرژی جلوگیری میکند. در سیستمهای سنتی، موتور همیشه با سرعت ثابت کار میکند و حتی در زمانهایی که نیاز شبکه کمتر است، انرژی زیادی مصرف میشود. اما موتورهای با سرعت متغیر اجازه میدهند سرعت موتور متناسب با نیاز لحظهای شبکه تنظیم شود.
در شبکههای آبرسانی، فشار و دبی باید در محدوده مشخصی باقی بماند. موتورهای سرعت متغیر با استفاده از حسگرهای فشار و جریان، دادهها را دریافت و سرعت موتور را بهگونهای تنظیم میکنند که فشار ثابت بماند. این قابلیت موجب میشود از نوسانات شدید فشار جلوگیری شود و خطر ترکیدگی لولهها کاهش پیدا کند. یکی از ویژگیهای مهم این موتورها، کاهش مصرف انرژی است. نتایج نشان داده است که مصرف برق در تأسیسات اصلی این شهر بیش از ۳۰ درصد کاهش یافته است که معادل صرفهجویی سالانه حدود ۱.۴ گیگاواتساعت انرژی است.
موتورهای سرعت متغیر علاوه بر مدیریت انرژی، از تجهیزات شبکه آبرسانی شهری نیز محافظت میکنند. این موتورها قابلیت راهاندازی نرم دارند که موتور بهجای روشن شدن ناگهانی، بهتدریج سرعت میگیرد. این ویژگی از شوکهای مکانیکی و الکتریکی جلوگیری میکند و عمر پمپها و لولهها را افزایش میدهد. این موتورها به سیستمهای کنترل مرکزی متصل شدهاند و دادههای عملکردی آنها بهصورت لحظهای پایش میشود. این اتصال امکان تحلیل دادهها، پیشبینی خرابیها و برنامهریزی تعمیرات پیشگیرانه را برای مدیران شهری کمپیناس فراهم کرده است.
یکی دیگر از محورهای اصلی برنامه کمپیناس، کاهش آب بدون درآمد است؛ یعنی آبی که بهدلیل نشت، سرقت یا خطاهای اندازهگیری از شبکه خارج میشود. شرکت آبرسانی این شهر با اجرای پروژههای جایگزینی لولههای فرسوده، نصب کنتورهای دقیق و مدیریت فشار شبکه توانست نرخ آب بدون درآمد را از ۲۶.۵ درصد در سال ۲۰۰۰ به کمتر از ۱۵ درصد در سال ۲۰۰۸ برساند. این کاهش معادل صرفهجویی سالانه صدها هزار مترمکعب آب و میلیونها رئال هزینه عملیاتی بود. این موفقیت نشان میدهد که مدیریت هوشمند میتواند همزمان پوشش خدمات را گسترش دهد و منجر به بهینهسازی استفاده از منابع موجود شود. گزارشهای بینالمللی کمپیناس را بهعنوان نمونهای موفق در کاهش آب بدون درآمد و مدیریت انرژی معرفی کردهاند.
عربستان؛ آینده آب با حسگرهای هوشمند
عربستان سعودی با توجه به شرایط اقلیمی خشک و فشار روزافزون بر منابع آبی، در سالهای اخیر به سمت استفاده از فناوریهای نوین برای مدیریت مصرف آب حرکت کرده است. این کشور که بخش عمدهای از آب خود را از طریق نمکزدایی تأمین میکند، بهخوبی میداند که کاهش اتلاف و بهینهسازی مصرف میتواند به اندازه تولید منابع جدید اهمیت داشته باشد. به همین دلیل، پروژههای متعددی در حوزه دیجیتالسازی شبکههای آبرسانی و استفاده از حسگرهای هوشمند آغاز کرده که هدف آنها پایش لحظهای، شناسایی نشتها و مدیریت کارآمدتر مصرف است.
یکی از مهمترین اقدامات اخیر، نصب حسگرهای فشار و جریان در شبکههای شهری و صنعتی است. این حسگرها با استفاده از فناوریهای ارتباطی کممصرف همچون LoRaWAN و NB-IoT دادهها را به مراکز کنترل منتقل میکنند. مزیت این شبکهها در آن است که میتوانند دادهها را در فواصل طولانی و با مصرف انرژی بسیار پایین ارسال کنند، بهطوری که باتری حسگرها تا چند سال بدون نیاز به تعویض کار میکند. دادههای جمعآوریشده توسط این حسگرها به سیستمهای هوش مصنوعی منتقل میشوند و الگوریتمهای یادگیری ماشین با تحلیل الگوهای جریان و افت فشار، نشتهای کوچک را شناسایی میکنند. این سطح دقت موجب شده است که زمان شناسایی نشت از چند روز به کمتر از چند ساعت کاهش پیدا کند.
عربستان همچنین پروژههایی برای پایش کیفیت آب با استفاده از حسگرهای شیمیایی و میکروبی راهاندازی کرده است. این حسگرها قادرند تغییرات جزئی در ترکیب آب را شناسایی کنند و در صورت وجود آلودگی یا کاهش کیفیت، هشدار فوری به مراکز کنترل ارسال کنند. این سیستم بهویژه در مناطق صنعتی و شهری اهمیت دارد، زیرا میتواند با جلوگیری از ورود آلایندهها به شبکه، سلامت عمومی را تضمین کند.
در بخش کشاورزی، استفاده از حسگرهای رطوبت خاک و سیستمهای آبیاری هوشمند بهطور گسترده در حال گسترش است. این حسگرها میزان دقیق رطوبت خاک را اندازهگیری و دادهها را به سامانههای مرکزی ارسال میکنند. الگوریتمهای پیشبینی با توجه به شرایط آبوهوایی و نیاز گیاهان، میزان و زمان آبیاری را تعیین میکنند. گزارشها نشان میدهد که در بعضی مزارع آزمایشی، مصرف آب تا ۳۰ درصد کاهش پیدا کرده و در عین حال عملکرد محصول حفظ شده است.
عربستان در حال توسعه پروژههای «دوقلوی دیجیتال» برای شبکههای آبرسانی است. در این پروژهها، دادههای حسگرها به یک مدل مجازی از شبکه منتقل میشوند و رفتار آب در شرایط مختلف شبیهسازی میشود. این مدلها به مدیران امکان میدهند نقاط آسیبپذیر شبکه را شناسایی کنند و پیش از وقوع بحران، اقدامات پیشگیرانه انجام دهند. نتایج اولیه این پروژهها نشان میدهد که عربستان توانسته است میزان اتلاف آب در بعضی شهرها را تا ۲۰ درصد کاهش دهد و هزینههای عملیاتی شرکتهای آبرسانی را به میزان قابلتوجهی پایین بیاورد. استفاده از فناوریهای نوین موجب شده است که امنیت آبی این کشور در برابر رشد جمعیت و تغییرات اقلیمی تقویت شود.
تجربه عربستان نشان میدهد که در شرایط اقلیمی خشک، مدیریت هوشمند مصرف با استفاده از حسگرها، اینترنت اشیا و هوش مصنوعی میتواند نقش تعیینکنندهای در پایداری منابع ایفا کند. این کشور در حال تبدیل شدن به یکی از پیشگامان منطقه در زمینه دیجیتالسازی مدیریت آب است و دستاوردهای آن میتواند الگویی برای سایر کشورهای خاورمیانه و شمال آفریقا باشد.
نظر شما