Көтерілу инфрақұрылымын салу: су тасқынын болдырмаудағы машиналық жасалған каналдардың рөлі

Қазіргі заманғы су тасқынын болжаудың және машиналық қалыптастырылған арналардың пайда болуынің өзектілігі

Климаттың өзгеруі және қалалық су тасқындарының артуы

Қазіргі уақытта әр жылы 150 миллион адам қалалық су тасқындарынан зардап шегеді, бұл 2010 жылғы көрсеткішке қарағанда шамамен 34% артық деген тағам Nature журналында жарияланған соңғы зерттеулердің бірінде айтылған. Бұл құбылысты ненің себептейді? Бұнда екі негізгі фактор әсер етеді. Біріншіден, қалаларымызда әлі де өткен ғасырдағы басқа ауа райы жағдайларына сәйкес жасалған ескі дренаждық жүйелер пайдаланылуда. Сонымен қатар, құрылысшылар шөп жайлау мен парктердің орнына суға тұрақты бетон мен асфальт төсеуде жалғастырады. 2040 жылға дейін әлемдегі басым көпшілік қалалардың жартысы жай су тасқындары кезінде құбырлардың су ағып шығуы мен инфрақұрылымның зақымдануын болдырмауға қабілетсіз болады деген болжам бар. Егер ештеңе өзгермесе, Понемон институтының бағалауынша, бұл әр жылы экономикаға шамамен 740 миллиард долларға тұратын шығынға әкеледі.

Неліктен дәстүрлі каналдық жүйелер қазіргі тұрақтылық жоспарлауында жеткіліксіз?

Бүгінгі таңда гидравликалық жүйелер талап ететіндей емес, әртүрлі биіктіктегі көлбеулермен қолмен салынған ескі жобамен ашық құбырлар. Құрылыс Спецификациясының өткен жылғы деректеріне сәйкес, дәстүрлі канал жүйелері ағынның ең жоғары кезінде шамамен 22 пайыз су жоғалтатынын, сонымен қатар дұрыс жобаланған нұсқалармен салыстырғанда топырақты 40 пайыз жылдам әрі ыдырататынын көрсетті. Су тасқынына бейім аймақтарда ескі жобалау нұсқалары жауын-шашын күшейіп, бұрынғыдан 25-40 пайыз артық болған жағдайда қарапайым түрде бұзылады. Жаңа машиналар көмегімен жасалған каналдардың пішіні мен орналасуы біркелкі болғандықтан, осы проблемалардың көбін шешеді. Сонымен қатар, жөндеу шығындары да едәуір төмендейді, он жыл өткен соң шығындар шамамен екі есе азаяды.

Машиналық құрылыс каналдары қалай дәлдікті, беріктікті және су тасқынын бақылау тиімділігін арттырады

Механикаландырылған жыралардың жолақтары арқылы құрылыс дәлдігін арттыру

Машиналармен салынған каналдар жобалау үшін GPS және миллиметр дәлдігіне дейінгі көлбеу мен ұзындық параметрлерін дәл сақтайтын арнайы бағдарлау жүйелері қолданылады. 2014 жылы Жадхав пен әріптестерінің жүргізген зерттеуіне сәйкес, осындай тәсіл адам қателерінен туындаған көрсеткіштерді 90%-ға дейін азайтады. Әдеттегі U-тәрізді қалып бөліктерді біркелкі сақтауға көмектеседі, яғни су барлық бойында дәл қажетті жылдамдықпен ағып отырады. 2022 жылы шыққан соңғы зерттеулерге қарағанда, машиналармен орнатылған тұтас төсем каналдардың су жоғалтуын 92%-ға дейін азайтатыны анықталды. Бұл дәстүрлі топырақ каналдардың уақыт өте келе тиімсіз жұмыс істеу проблемасын шешуге көмектеседі.

Қолмен және машина арқылы салынған каналдар: су тасқыны жиі болатын аймақтардағы өнімділік

Механизацияланған жүйелер қолмен салынған жобалармен салыстырғанда 40% жоғары ағын шығынын өңдеуге қабілетті (Yao және т.б., 2012), соған сәйкес олар климат өзгерістерінен туындаған дауыл әрекеттерін басқару үшін маңызды болып табылады.

U-тәрізді орналасқан науалар технологиясы арқылы су ағынын тиімділеу

U-тәрізді профильдер дауыл суларының 97% дак орталық каналдар арқылы бағыттайды, бүйірлік ылдилануды азайтады. Автоматтандырылған көлбеу реттеулері қолмен жасалған жобаларда қолжетімсіз аумақтарда дәл 1:1,5 қабырға қатынасын сақтайды. Бұл жобалау Ghazaw (2011) дерекқорына сәйкес дәстүрлі трапециялық каналдармен салыстырғанда ағын өткізу қабілетін 30% арттырады, сонымен қатар жалпы дренаждың тиімділігін арттырады.

Зерттеу жағдайы: Орталық Шығыстағы инфрақұрылымды түрлендіру

2022 жылы 50 км қалалық су жолдары бойынша машиналық жолмен салынған каналдарды енгізу жобасы муссон маусымында су тасқынын 78% кемітті. Нақты уақыттағы IoT негізіндегі бақылау 18 ай бойы инженерлік талаптардан тек 0,2% ауытқуын ғана көрсетті. Дренаждың өнімділігі қолмен жасалған каналдары бар аймақтармен салыстырғанда 90% артты.

Тиімді Машиналық Жасалған Каналдық Жүйелердің Инженерлік Негіздері

Максималды Ағын Өнімділігі Үшін Гидравликалық Жобалау Принциптері

Инженерлер каналдарды жобалау барысында есептеу гидродинамикасын қолданғанда, соңғы жылдары су ағынының тиімділігін 14-22 пайызға арттыратын және қолмен салынған каналдармен салыстырғанда жақсы көлденең қимаға ие болатын машиналық әдіспен жасалған каналдар алады. Бұл заманауи каналдардың U-тәрізді пішіні энергияны шығындауға әкелетін турбуленттілікті азайтатындықтан, су тасқыны кезінде олар арқылы тезірек ағып өтеді. 2023 жылы жүргізілген зерттеудің нақты нәтижелеріне қарау осы айырманың қаншалықты екенін көрсетеді. Механизацияланған құрылыс жобалау дәлдігін 97 пайызға жеткізген жөн, ал кәдімгі әдістер тек 78 пайызға ғана жетті. Атап айтқанда, инфрақұрылым мүмкіндіктерін атмосфералық жауын-шашын көлемін болжауға арналған модельдермен сәйкестендіру кезінде осындай айырма маңызды рөл атқарады.

Көлбеу Тұрақтандыру және Эрозияны Басқару Стандартталған Жабындар арқылы

Полимермен күшейтілген бетон немесе HDPE мембраналар сияқты эрозияға тұрақты материалдарды орнату кезінде механикаландырылған әдістер жобалық аудан бойынша қалыңдықты тұрақты сақтауға көмектеседі. Халықаралық су ресурстарын басқару институтының өткен жылы жариялаған зерттеу нәтижелеріне сәйкес, машиналар арқылы жабылған каналдар муссон әсер ететін аймақтарда он жылдан кейін топырақтың шамамен 85% азаюын бақылайды. Сонымен қатар, бір-біріне ұмтылып тұратын пішімдердің маңызы зор - қосылып кеткен арматура кесіліп алу мәселелерін шешеді. Бұл 1:1,5 беткей қатынастарында ерекше жақсы жұмыс істейді, онда дәстүрлі қолмен салынған құрылыстар үш күшті су тасқынынан кейін құлап қалады. Инженерлер қатты орталарда ұзақ мерзімді тұрақтылық үшін осындай механикалық шешімдердің одан да сенімді екенін анықтаған.

Біркелкі канал құрылыстарының ұзақ мерзімді жөндеу пайдалану артықшылықтары

Стандартталған құрылыс адам қателері салдарынан пайда болатын әлсіз жерлерді жояды, бұл қалпына келтіру қажеттілігін азайтады 60–75% (2020 жылғы суармалы шаруашылық инфрақұрылымы туралы зерттеу). Біркелкі өлшемдер құрылыс денсаулығын бақылау үшін IoT датчиктерін біріктіруді жеңілдетеді, қызмет ету мерзімін 50 жылдан астам етіп ұзартады, ресімделген жағдайлардың 89%-ында.

Су тасқынын басқарудың кешенді жүйесі үшін ұстау аймақтары мен қазаншұңқырларды жобалау

Канал желілерінде ұстау аймақтарын стратегиялық орналастыру

Стандартты өлшемдерде жасалып, гидравликалық модельдермен жақсы жұмыс істейтін машинамен жасалған каналдар тұтқындау аймақтарын әлдеқайда дәлдікпен интеграциялауға мүмкіндік береді. 2023 жылғы «Water Resources Research» зерттеулеріне сәйкес, су ұстайтын орындарды канал жүйесінің 15-25 пайызы бойынша орналастырсақ, құрғақшылық кезінде жауын суының сіңірілуін 40 пайызға дейін арттырады. Сандар тағы да қызықтыра түседі. Компьютерлік модельдер маңызды инфрақұрылымдық нүктелерге 500 метрден кем емес қашықтықта орналасқан тұтқындау аймақтары үшін тасқын мәселелерін екі үштен бірге дейін азайтатынын көрсетеді, әсіресе осы аймақтар U-тәрізді дренажды орындармен дұрыс қосылған жағдайда.

Машина арқылы жасалған каналдарды интегралды су алаптары жоспарлауымен үйлестіру

Бүгінгі таңда су ресурстарын басқару әдістері жасанды каналдарды жер бетінің табиғи пішіндерімен сәйкестендіру үшін GIS картографиялық технологияға сүйенеді. Мысалы, 2023 жылы Шығыс Оңтүстік Азияда осы технологияны қолдану нәтижесінде топырақ эрозиясы 60 пайызға дейін азайды және су жиналатын алаптардың су сақтау қабілеті 30 пайызға дейін артты. Пайдалы әсер осымен ғана шектелмейді. Бұрын қолмен жасалатын жұмыстарға қарағанда, алдын ала жобаланған каналдар жауын суларын тас сулактарға 20 пайызбен тезірек жеткізеді. Бұл жағдай маңызды, өйткені біз барлығымыз білетін Біріккен Ұлттар ұйымының тұрақты даму мақсаттарының 11-мақсатына жетуге көмектеседі. Бұлай құрылған жүйелер климаттық өзгерістердің инфрақұрылымға әсері туралы ойлағанда, бұрын ғасырда бір рет кездесетін деп саналған су тасқындарын шектеуге төтеп бере алады.

Болашақ инновациялары: Ақылды бақылау және канал инфрақұрылымының механикаландырылуы бойынша жалпыға ортақ үрдістер

Машиналық тәсілмен жасалған каналдардағы IoT датчиктері арқылы өтетін нақты уақыттағы су тасқыны

Интернет заттары желісіне (IoT) қосылған датчиктер машиналармен салынған тұтас темірбетонды арықтардың ішіне орнатылады және су деңгейін, судың ағу жылдамдығын, сондай-ақ арық қабырғаларының күйін қадағалайды. Өткен жылы ақпараттандырылған су тарату технологиялары туралы жасалған талдау осындай датчиктерді пайдалану жағдайында су тасқынына реакция көрсету уақытын 40% қысқартатынын көрсетті. Бұл кезде адамдар өз қолымен тексеру керек болады. Егер бірдеңе істен шықса, жүйе дереу ескертулер шығарады, сондықтан жөндеу бригадалары жағдай нақты су тасқынына айналмай тұрып қате табып жөндеу жұмыстарын жүргізе алады.

U-тәрізді қазаншұңқыр жолақтарын жасау машиналарында келесі ұрпақ материалдары мен автоматтандыру

Роботтар технологиясының соңғы жетістіктері полимерлік материалдар саласындағы жетілдірулермен қосылып, каналдардың бұрынғыдан әлдеқайда ұзақ уақыт қызмет етуіне әкеліп соғуда. Пішіні П-тәрізді жаңа құрылыс каналдарын жабу үшін арнайы құрылғылар осы материалдарды миллиметрлік дәлдікпен орналастырады, бұл судың артық шұақ тудырмай еркін ағып өтуіне көмектеседі. Коррозияға тұрақты және ескі пластмассалық қалдықтардан жасалған жабу материалдары каналдардың қызмет ету мерзімін орта есеппен 15-20 жылға созатыны дәлелденген, сонымен қатар ұстап тұру шығындарын үштен бірге дейін азайтады. Бұл көрсеткіштер 2025 жылғы ЮНЕСКО зерттеулерінде расталған. Көптеген көшбасшы өндірушілер үлкен инфрақұрылымдық жобаларды жүзеге асыру кезінде, әсіресе біркелкіліктің маңызы зор болған жағдайда, өндірістік процесстердің барлық кезеңдерінде сапаны тексеру үшін жасанды интеллект жүйелерін енгізуге кірісті.

Су инфрақұрылымының тұрақтылығын қамтамасыз етуге бағытталған саясат және оның әлемдік таратылуы

2050 жылға дейінгі барлық әлемдік су сұранысы 20–30% артады деп күтілуде, сонымен қатар су тасқыны шешімдеріне бағытталған саясат та жылдамдайды. 2023 жылдан бастап 60 елден астам ел су тасқыны қауіпі бар аймақтарда машиналық әдіспен жасалған суармалы жолдарды пайдалануды міндетті етіп белгіледі. Бұл саясат климатқа төзімді инфрақұрылымға бағытталған БҰҰ-ның Тұрақты Даму Мақсаттарына сәйкес келеді, масштабтау мен халықаралық ынтымақтастықты қолдайтын стандартталған жобаларды насихаттайды.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Машиналық әдіспен жасалған суармалы жол дегеніміз не?

Машиналық әдіспен жасалған суармалы жолдар – дәлдігі мен біркелкілігі жоғары жобаларды жасау үшін механикаландырылған әдістер қолданылатын су жолдары, жоғары дәлдік пен нәтижелілік үшін жиі GPS технологиясы қолданылады.

Машиналық әдіспен жасалған суармалы жолдар қалай қолмен жасалған дәстүрлі суармалы жолдармен салыстырылады?

Машиналық әдіспен жасалған суармалы жолдар құрылыс жылдамдығы, жөндеу шығындары, су тасқынына төзімділігі, су ағынының нәтижелілігі және қызмет ету мерзімі жағынан дәстүрлі қолмен жасалған суармалы жолдардан асып түседі.

Машиналық әдіспен жасалған суармалы жолдардың нәтижелілігінде технологияның рөлі қандай?

GPS және IoT датчиктер сияқты технологиялар машиналық жолмен қазылған каналдарды салу мен бақылауда маңызды рөл атқарады, дәлдікті арттырып, нақты уақытта ақпарат алуға мүмкіндік береді.

Машиналық жолмен қазылған каналдар су тасқынын болдырмауға қалай ықпал етеді?

Машиналық жолмен қазылған каналдар су тасқынын болдырмауға өзінің тиімді жобалауы арқылы ықпал етеді, су ағынының тиімділігін және конструкциялық беріктігін арттырып, күшті дауылды оқиғаларды басқаруға тиімді әдіс болып табылады.