کاربرد فناوکاربرد فناوری دوقلوهای دیجیتال در مدیریت مصرف آبری دوقلوهای دیجیتال در مدیریت مصرف آب

به گزارش پایداری ملی به نقل از مهر؛ ایران به عنوان کشوری واقع در کمربند خشک و نیمه‌خشک جهان، دهه‌هاست که با بحران کم‌آبی مزمن و کاهش محسوس بارش دست و پنجه نرم می‌کند. بر اساس برآوردهای صورت گرفته میزان حجم بارندگی سالانه کشور حدود یک‌سوم میانگین جهانی است و در سال‌های اخیر به دلیل تغییرات اقلیمی، افزایش دما و کاهش بارش‌ها، این وضعیت بحرانی‌تر شده است.

به عقیده بسیاری از کارشناسان، رشد جمعیت و تمرکز آن در کلان‌شهرها، توسعه ناپایدار کشاورزی پرمصرف و فرسودگی زیرساخت‌های انتقال و توزیع آب، فشار مضاعفی بر منابع محدود آبی کشور وارد کرده است. بر اساس آمار رسمی، بیش از ۷۰ درصد منابع آب تجدیدپذیر ایران مصرف شده و برخی دشت‌ها دچار افت شدید سطح آب زیرزمینی هستند. در چنین شرایطی، اتکا به فناوری‌های نوین و تحول‌آفرین به جای رویکردهای سنتی مدیریت منابع آب، ضرورتی اجتناب‌ناپذیر است.

یکی از مهم‌ترین این فناوری‌ها دوقلوهای دیجیتال (Digital Twins) به شمار می‌رود این فناوری با ایجاد بازنمایی مجازی و پویا از زیرساخت‌ها، فرآیندها و منابع آبی، امکان تصمیم‌گیری مبتنی بر داده و مدیریت هوشمندانه منابع را فراهم می‌سازند.

دوقلوی دیجیتال چیست؟

دوقلوی دیجیتال یک مدل مجازی پویا و تعاملی از یک دارایی، فرآیند یا سیستم فیزیکی است که با استفاده از داده‌های بلادرنگ (Real-time Data) و الگوریتم‌های تحلیلی پیشرفته، امکان شبیه‌سازی، پایش و پیش‌بینی عملکرد را فراهم می‌کند. این مدل نه‌تنها وضعیت فعلی سیستم را بازتاب می‌دهد، بلکه با استفاده از داده‌های تاریخی و پیش‌بینی‌های اقلیمی قادر است رفتار آینده سیستم را نیز شبیه‌سازی کند.

در حوزه مدیریت آب، دوقلوهای دیجیتال می‌توانند شبکه‌های کامل تأمین و توزیع آب شامل سدها، تصفیه‌خانه‌ها، مخازن، خطوط انتقال و حتی شبکه‌های فاضلاب شهری را بازنمایی کنند. چنین بازنمایی جامعی به مدیران امکان می‌دهد درک دقیقی از جریان آب، نقاط ضعف زیرساختی، الگوهای مصرف و کیفیت آب داشته باشند و بر مبنای آن، بهینه‌ترین تصمیمات عملیاتی و راهبردی را اتخاذ کنند.

کاربردهای کلیدی دوقلوهای دیجیتال در مدیریت آب

در زمینه کاربردهای کلیدی دوقلوهای دیجیتال در مدیریت آب، نخست می‌توان به قابلیت تشخیص ناهنجاری‌ها و پیش‌بینی خرابی‌ها اشاره کرد. داده‌های حاصل از حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) در شبکه‌های آب به دوقلوی دیجیتال منتقل می‌شوند و این امکان را فراهم می‌سازند که نشتی‌ها یا آسیب‌های احتمالی پیش از وقوع شناسایی شوند. به عنوان مثال، تجربه شرکت توزیع آب «Thames Water» در بریتانیا نشان داده است که استفاده از این فناوری می‌تواند میزان تلفات آب را به شکل قابل توجهی کاهش دهد.

از سوی دیگر، مدیریت کیفیت آب یکی از کارکردهای حیاتی دوقلوهای دیجیتال به شمار می‌رود. این فناوری با پایش مستمر شاخص‌های کلیدی مانند سطح آلاینده‌ها و ترکیب شیمیایی آب، فرآیندهای تصفیه را بهینه کرده و تضمین می‌نماید که کیفیت آب با استانداردهای بهداشتی همخوانی داشته باشد. اهمیت این موضوع در شرایط خشکسالی و افت کیفیت منابع آبی دوچندان می‌شود.

همچنین دوقلوهای دیجیتال امکان شبیه‌سازی سناریوها و تصمیم‌گیری هوشمند را فراهم می‌کنند. مدیران بخش آب قادر هستند سناریوهایی همچون وقوع سیل، بروز خشکسالی یا نیاز به ارتقای زیرساخت‌ها را در مدل دیجیتال بازآفرینی کرده و با بررسی پیامدها، بهترین راهبرد را انتخاب کنند. به عنوان نمونه، تجربه شهر روتردام در هلند نشان می‌دهد که بهره‌گیری از این رویکرد توانسته سیاست‌های مقابله با سیلاب را به شکل محسوسی تقویت کند.

در نهایت، بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها نیز یکی دیگر از مزایای برجسته دوقلوهای دیجیتال به شمار می‌رود. این فناوری با امکان برنامه‌ریزی هوشمندانه برای پمپاژ و توزیع آب، نه تنها مصرف انرژی را کاهش می‌دهد بلکه هزینه‌های عملیاتی را نیز به حداقل می‌رساند. چنین ظرفیتی برای کشوری مانند ایران که شبکه‌های آبرسانی آن فرسوده و پرهزینه هستند، می‌تواند اهمیت حیاتی داشته باشد.

نقش اکوسیستم‌های داده در مدیریت آب

فناوری دوقلوهای دیجیتال تنها در صورت وجود اکوسیستم داده کارآمد به طور کامل مؤثر خواهند بود. این اکوسیستم‌ها شامل داده‌های حسگرهای هوشمند، تصاویر ماهواره‌ای، پیش‌بینی‌های هواشناسی و پایگاه‌های داده دولتی هستند. متخصصان بر این باورند که ترکیب این داده‌ها باعث می‌شود تصمیمات دقیق‌تری برای تخصیص آب میان بخش‌های مختلف مانند کشاورزی، صنعت و شرب اتخاذ شود. نمونه موفق این فرایند در کشور سنگاپور مشاهده می‌شود که آژانس ملی آب این کشور با استفاده از دوقلوهای دیجیتال و داده‌های چندمنبعی، توانسته است در زمان واقعی مصرف آب شهری را پایش و مدیریت کند.

پیامدهای سیاستی و راهبردی برای ایران

در سطح سیاست‌گذاری فناورانه برای توسعه کاربردهای دوقلوهای دیجیتال در مدیریت آب، نخست باید بر ضرورت سرمایه‌گذاری در زیرساخت داده و توسعه هوش مصنوعی تأکید کرد. پیاده‌سازی دوقلوهای دیجیتال در ایران بدون ایجاد شبکه‌های گسترده حسگرها و سامانه‌های پیشرفته پردازش کلان‌داده امکان‌پذیر نیست. در کنار این نیاز فناورانه، تقویت همکاری میان نهادهای مختلف نیز اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا مدیریت آب تنها وظیفه وزارت نیرو نیست و باید با مشارکت وزارت جهاد کشاورزی، سازمان هواشناسی و مراکز پژوهشی صورت گیرد.

از سوی دیگر، بومی‌سازی فناوری نیز یک الزام اساسی در این زمینه به شمار می‌رود. استفاده از تجربیات موفق جهانی مانند پروژه «Thames Water» در بریتانیا یا «PUB» در سنگاپور می‌تواند الهام‌بخش اجرای طرح‌های مشابه در کشور باشد، اما این راهکارها باید با شرایط اقلیمی، زیرساختی و اقتصادی ایران سازگار شوند. در نهایت، یکی از مهم‌ترین پیامدهای سیاستی، تمرکز بر کاهش تلفات شبکه آب شهری است. آمارها نشان می‌دهد که در برخی شهرهای ایران بیش از ۳۰ درصد آب به دلیل نشتی در شبکه از دست می‌رود و دوقلوهای دیجیتال می‌توانند با ارائه پایش لحظه‌ای و پیش‌بینی دقیق، این معضل را به شکل چشمگیری کاهش دهند.

جمع‌بندی

بحران کم‌آبی در ایران نه‌تنها یک چالش محیط‌زیستی بلکه تهدیدی جدی برای امنیت ملی، سلامت عمومی و توسعه پایدار کشور محسوب می‌شود. پیامدهای این بحران در حوزه‌های مختلف از جمله مهاجرت‌های اقلیمی، کاهش تولید کشاورزی، فشار بر صنعت و بروز تنش‌های اجتماعی و منطقه‌ای به وضوح مشاهده می‌شود. در چنین شرایطی، فناوری دوقلوهای دیجیتال با قابلیت‌هایی مانند پیش‌بینی روندها، پایش لحظه‌ای کیفیت و کمیت منابع، بهینه‌سازی الگوهای مصرف و شبیه‌سازی سناریوهای پیچیده، می‌تواند به ابزاری کلیدی برای مدیریت علمی و هوشمندانه منابع آب تبدیل شود. تجربه کشورهای پیشرو نشان می‌دهد که این فناوری نه‌تنها کارآمدی و تاب‌آوری سیستم‌های آبی را افزایش می‌دهد، بلکه به کاهش هزینه‌های عملیاتی، حفاظت از محیط‌زیست و ارتقای شفافیت در مدیریت آب نیز کمک می‌کند. در همین راستا، جمهوری اسلامی ایران در صورت سرمایه‌گذاری هدفمند، بومی‌سازی دانش فنی و سیاست‌گذاری هوشمندانه می‌تواند از دوقلوهای دیجیتال به عنوان ابزاری راهبردی برای عبور از بحران کم‌آبی بهره گیرد و آینده‌ای پایدارتر، امن‌تر و باکیفیت‌تر برای نسل‌های بعدی رقم بزند.