Салхитай тэгш бүтэц байгуулах: Машинаар хийсэн судлын үүрэг

Орчин үеийн давж өнгөрөх аюулгүй байдлын чухлыг харуулсан машин боловсруулсан каналын өсөлт

Урсгалын өөрчлөлт ба хотжилтын улмаас үүссэн асуудал

Одоогоор жилд 150 сая хүн хотын нуур асгарлын нөлөөнд өртдөг байна. Энэ нь 2010 оны өгөгдлөөс ойролцоогоор 34%-иар өссөн гэж Nature сэтгүүлд нийтэлсэн сүүлийн судалгаагаар лавлаж байна. Энэ нь юугаас болоод байгаа юм бэ? Энд хоёр гол шалтгаан нөлөөлж байна. Нэгд, хотуудын дренажийн системүүд нь өмнөх зууны өөр өөр цаг агаарын горимд барьж байсан хуучин технологитой бөгөөд одоо ашиглаж байна. Нөгөө талаар хот байгуулалтын компанийн талбайнуудыг ногоон байгальтай талбайнуудыг бетон, асфальт чулуу болгон хувиргаж байгаа нь усыг газар доор нэвтрүүлэх боломжгүй болгож байна. Ирээдүйг харвал, мэргэжилтнүүд 2040 онд дэлхийн томоохон хотуудын ойролцоогоор хагас нь энгийн борооны үедээ л шугам сүлжээ дүүрэн асгарч, инфраструктурын хохирол учруулахгүйгээр зогсоож чадахгүй болно гэж таамаглаж байна. Понемон институтын үнэлгээгээр юу болзоно гэвэл эдийн засэд жилд ойролцоогоор 740 тэрбум ам.долларын хохирол учруулах боломжтой байна.

Модон урт удаан ашиглагдаж байсан хуучин цөрөнхийн систем нь одоогийн цаг үеийн тэсвэрт байдалд зориулсан төлөвлөгөөнд яагаад хангалтгүй байгаагаа тайлбарлаж байна.

Одоо шаардлагад нийцэх гидравлик системийг хангадаггүй, ихэвчлэн гараар барьсан, эгц бус налуу ханатай зуурамтгай урт урт суваг зам нь ард түмний хэрэгцээ шаардлагад нийцэхгүй болчихсон юм. Өнгөрсөн жилийн Construction Specifier сэтгүүлээрх судалгаагаар урт сувагт усны дундаж урсгал 22 хувийг алддаг бөгөөд энэ нь зохион бүтээгдсэн бусад сувагтай харьцуулахад хөрсийг 40 хувь илүү хэмжээгээр угаадаг. Урсгал ихтэй үед усны хэмжээ нь өмнөх үеийнхээсээ 25-40 хувь ихээр орж байгаа тул урт суваг нь усны урсгалыг тэсвэрлэж чаддаггүй. Шинэ машинаар барьсан суваг нь ижил хэлбэртэй, нарийвчлалтай байршилтайгаар баригддаг тул эдгээр асуудлыг ихээр шийддэг. Мөн арчилгааны зардал нь 10 жилийн дараа хагасаар буурдаг.

Машинаар барьсан суваг яаж нарийвчлалыг сайжруулах, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх, усны халдварын удирдлагын үр ашигтай байдлыг дээшлүүлдэг вэ

Механизмын хонхор хийх аргаар барьж буй суваг нь барилгын нарийвчлалыг сайжруулдаг

Машинаар барьсан судал нь GPS-г ашиглан ухаж, нарийн налуугийн системийг ашиглан налуугийн харьцааг цахилгааны миллиметрээр нарийвчлан тодорхойлдог. Жадхав болон эрдэмтдийн 2014 онд хийсэн судалгаагаар энэ арга нь налуугийн харьцааг зөв тогтоохад гарах хүний алдааг 90%-иар бууруулдаг байв. Энгийн U хэлбэрийн загвар нь хэсгүүдийн хооронд нэгдмэл байдлыг хадгалж, ус нь бүх замын дагуу зөв хурдтай гүйх боломжийг олгодог. 2022 онд судалсан судалгааны үр дүнгээс харвал машинаар тавьсан бетон хашаа нь ус алдагдах бүсүүдэд ус алдалтыг 92%-иар бууруулж байна. Энэ нь усны хадгалалтыг урт хугацаанд үр дүнтэй хадгалах чадваргүй газрын судалтай харьцуулахад томоохон асуудлыг шийдэж байна.

Гар аргаар барьсан судал vs. Машинаар барьсан судал: Усны нөхөн сэргэх бүсэд үзүүлэх үр дүн

Механизмын систем нь босоо байдлаар барьсан системийнхээс 40% өндөр урсгалын хурдтай ажилладаг (Yao et al., 2012). Иймээс агааржилтын өөрчлөлтөөс үүдэлтэй байгалийн гамшигт бороог зохицуулахад чухал ач холбогдолтой.

U хэлбэрийн хонхой шугамын технологийн урсгалаа сайжруулах

U хэлбэрийн профил нь борооны усыг 97%-иар төв каналын дагуу чиглүүлдэг тул хажуугийн эрэлтийг багасгана. Автоматжуулсан налуугийн тохируулга нь хүн бүртгэлээр хийх боломжгүй байсан хувьсах газрын гадаргууд налуугийн нарийвчлалтай 1:1.5 харьцааг хадгалж байна. Энэ дизайн нь трапецид хонхой шугамтай харьцуулахад урсгалын чадамжийг 30%-иар сайжруулдаг (Ghazaw 2011) бөгөөд ерөнхий дренажийн үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.

Туршлагын судалгаа: Өрнөт Азийн дэд бүтцийн хувьсгал

2022 оны төсөл нь хотын усан сувагт 50 км-ийн машинд суурилсан суваг байгуулснаар борооны улиралд давж буй усыг 78%-иар бууруулжээ. IoT суурилсан бодит цагийн хяналт шалгалт нь 18 сарын турш инженерийн техникийн үзүүлэлтээс зөвхөн 0.2% хазайхыг харуулж байсан бол зөвхөн гарын аварга сувагтай хөрш талбайтай харьцуулахад шандангаас усыг цэвэрлэх хугацаа 90%-иар сайжирсан.

Машинд суурилсан суваг системийн үр дүнтэй байгуулалтын инженерийн үндэс

Дээдсийн урсгалын үр ашигтай байдлын хидравлик дизайн зарчим

Инженерүүд суваг барихдаа тооцооллын шингэн динамикийг ашиглавал гаргасан сувгууд нь судалгаагаар тогтоогдсон шилжилтийн хөндлөн огтлол нь урсгалын үр ашигийг гарын аргаар барьсан сувагнаас 14-22% сайжруулдаг. Эдгээр орчин үеийн сувгуудын U хэлбэр нь энерги алдагдлыг бууруулахын тулд турбулентжилтийг багасгадаг тул ус нь давьж үед түргэн нэвтэрдэг. 2023 онд хийсэн судалгааны бодит үр дүнгээс энэ зөрүү хэр том байгааг харж болно. Механизмын арга нь барилгын нарийвчлалыг 97% байлгасан бол хуучин арга нь зөвхөн 78% байв. Цаашид налуугийн урсгалын эзэлхүүнийг урьдчилан таамагласан агаарын урьдчилсан мэдээлэлтэй тулгах үед энэ зөрүү нь маш чухал байдаг.

Наалдлын тогтвортой байдал ба эррозийн хяналт нь стандартжуулсан гадаргуу бүрхүүлээр

Полимерээр бетон эсвэл HDPE мембран гэх мэт элэгдэлд тэсвэлтэй материалыг суурилуулахдаа механизмууд нь төслийн хүрээнд зузааныг тогтвортой байлгахад тусалдаг. Өнгөрсөн жилээс Ижил усны менежментийн институтийн гаргасан судалгаагаар машинд суурилсан шугамууд нь жил бүр монсоны нөлөөнд өртсөн бүсэд дунджаар 85% бага хөрс алддаг байна. Чанарын онцлогууд ч чухал бөгөөд хоорондоо холбогдсон навчнуудыг батлан бэхжүүлэх нь доод талын асуудлыг үнэхээр зогсоодог. Энэ нь түгээмэл 1:1.5 налуугийн харьцаанд сайн ажилладаг бөгөөд энэ нь гараар барьсан бүтэц нь гурван том нөдөн үзэгдлийн дараа эвдэрдэг байна. Инженерүүд эдгээр механик шийдлийг хатуу орчинд урт хугацаанд тогтвортой байхад илүү найдвартай гэж үзэж байна.

Нэг хэмжээний суваг бүтцийн урт хугацаат хэрэглээний боломжит ашиг

Стандартчилсан барилгын ажил нь хүний алдаагаар үүсэх сул талуудыг арилгах бөгөөд эмчилгээний шаардлагыг бууруулдаг 60–75% (2020 оны поливийн системийн судалгаа). Ижил хэмжээст байдал нь бүтцийн байдал хянах IoT датчикаар нэвтрүүлэх ажлыг хялбар болгодог бөгөөд барилгын амьдралыг 89% тохиолдолд 50 жилээс илүү үргэлжлүүлдэг.

Усны нөөцийн хувьд бүрэн дүүрэн менежментийн тогтолцоог бий болгохын тулд сэргээх талбай болон хонхорын загварыг нэгтгэн байгуулна

Хоолойн сүлжээнд усны нөөцийн бүсүүдийг зохион байгуулах

Машины хоолойн хэлбэр нь стандарт хэмжээтэй байдаг, цаашлаад гидравлик загваруудтай сайн ажилладаг тул усны буцаан авах бүсүүдийг илүү нарийн нарийвчлалтай нэгтгэх боломжийг олгодог. Эдгээр усны агуулахыг хоолойн системийн дагуу 15-25 хувийн зай тутамд байрлуулах үед 2023 оны Water Resources Research-ийн судалгаагаар ийм байршил нь хүчтэй борооны үед урсгал шингэнийг дөрөвний нэгээр нэмэгдүүлдэг байжээ. Тоон мэдээ нь илүү сонирхолтой болоод ирж байна. Компьютерийн загварууд нь чухал инфраструктурын цэгүүдээс 500 метр зайд байрлах усны буцаан авах бүсүүд нь урсаж буй усны асуудлыг гуравны хоёроор багасгаж байгааг харуулж байна. Тус бүсүүд нь модерн системүүдэд түгээмэл байдаг U хэлбэрийн сороолуудтай сайн холбогдож байвал илүү сайн үр дүнгээ өгдөг.

Machine-Formed Canals-ийг Integrated Watershed Planning-тэй хамтран ажиллуулах

Өнөөгийн үеийн сав газрын удирдлагын аргууд нь ихэвчлэн хиймэл худагнуудыг газрын байгалийн хэлбэртэй тааруулахын тулд ГИС зураг төсөл зүйн технологийг ашигладаг. Жишээ нь, 2023 онд Зүүн Өмнөд Азийн энэ аргыг ашигласнаар хөрсний угац нь 60 хувь буурч, бүх бассейнд усны барилтыг ойролцоогоор 30 хувь нэмэгдүүлсэн. Эдгээр давуу талууд энд л дуусдаггүй. Урьдчилан загварчлагдсан худагны хэлбэр нь урсыгч усыг традицион гар аргаар байгуулсан худагнаас 20 хувь сайн хурдан салхилуулдаг. Энэ нь бидний тогтоосон НҮБ-ын тэгш бус хөгжлийн зорилтод нийцэх ач холбогдолтой, тухайлбал 11 дэх зорилтыг хэрэгжүүлэхэд тусалдаг. Ийм байдлаар байгуулсан систем нэг зуун жилд нэг удаа тохиолддог гэж үздэг том гулсны үед ч гамшиггүй ажиллаж чаддаг нь орчин үеийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй дотоод шатны бүтцийн тэсвэрт байдалд маш чухал ач холбогдолтой юм.

Ирээдүйн инноваци: Оюунлаг хяналт ба худаг байгууламжийн механизмын тухай дэлхийн хандлага

Машинаар байгуулсан худаг дахь оюунлаг сенсороор цаг хугацааны дагуу усан үзэгдэл хянах

Зөөврийн зөөврийн сенсорууд нь машинаар барьсан төмөр бетон цавуу дотор байрладаг бөгөөд усны түвшин, усны урсгалын хурд, цавууны ханууд байлгаа эсэхийг хянах үүрэгтэй. Өнгөрсөн жил эхэлсэн оюунлаг шүүрэлтийн технологийн судалгаа нь эдгээр сенсорын систем нь хүмүүс гараар шалгахад тохиолддог нөхцөл байдалтай харьцуулахад дунджаар 40% -иар багасгадагийг харуулжээ. Хэрэв ямар нэгэн зүйл муудвал систем автоматаар мэдэгдэл илгээдэг тул засварын бригад нь дөхөөд ирж болно. орчны хөршүүдэд бодит байдалд нөлөөлөхийг өмнөх нөхцөл.

U хэлбэрийн хонхон бүрхүүлийн машинд дараагийн үеийн материалын автоматжуулалт

Роботын технологийн сүүлчийн хөгжил дээр полимер материалд орсон дэвшилтэй хослуулснаар сороон горхойнууд хэдий болохыг хариуцдаг. U хэлбэртэй шинэ горхой тавих төхөөрөмж эдгээр материалыг нарийн нэг миллиметрийн нарийвчлалтайгаар тавьж чаддаг бөгөөд усны гүйдлийг хэтрүүлэн хөөрөө үүсгэхгүйгээр дамжуулдаг. Хэт идэвхгүй орчинд хоргүйцэх чадвартай, байхгүй хог хаягдлаас хийсэн дотор үлээвэр нь горхойнуудыг дунджаар 15-20 жил илүү үргэлжлүүлэхээс гадна үйлчилгээний зардлыг 2025 оны ЮНЕСКО-гийн судалгаагаар жилийн дөрөвний нэгээр бууруулдаг байжээ. Их байгууламжийн төслүүдэд нэгдсэн чанарын хяналт шаардлагатай үед олон улсын томоохон үйлдвэрлэгчид чанарын хяналтын системд хиймэл оюуныг ашиглаж эхэлсэн байна.

Бат бөх усны инфраструктурт олон улсын бодлогын хөдөлгүүр болон хүлээн зөвшөөрөгдөх

Дэлхийн усны эрэлт 2050 онд 20–30% нэмэгдэхээр төлөвлөгдөж байгаа бөгөөд энэ нь механизмуудын тусламжтай давж өнгөрсөн усны шийдэлд шилжих бодлого сүйтгэхэд тусалж байна. 2023 оноос хойш 60 гаруй улс өндөр эрсдэлтэй хотын бүсүүдэд машинд боловсруулсан худаг байгуулж байгаа нь Дэлхийн улсуудын уур амьсгалын өөрчлөлтөнд тэсвэртэй дэд бүтцийг барьж байгуулахад чиглэсэн Үндэсний хөгжлийн байгууллагын Тогтвортой хөгжлийн зорилттой нийцэж байна. Эдгээр бодлого нь олон улсын хамтын ажиллагааг дэмжиж, хэмнэлттэй масштаблах боломжийг олгодог стандартчилсан загварыг дэмждэг.

НӨАТ-ын хэсэг

Машинд боловсруулсан худаг гэж юу вэ?

Машинд боловсруулсан худаг гэдэг нь нарийн, нэг төрлийн загварыг бий болгох зорилготой механизмуудын тусламжтайгаар барьж байгуулагддаг усан замууд юм. Ихэвчлэн GPS технологийг ашиглан нарийвчлалыг сайжруулж, үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.

Машинд боловсруулсан худаг нь уламжлалт гараар байгуулагдсан худагтай харьцуулахад ямар ялгаатай вэ?

Машинд боловсруулсан худаг нь барилгын хурд, үйлчилгээний зардал, давж өнгөрсөн усны эсэргүүцэл, усны урсгалын үр ашгийг сайжруулах, ашиглалтын хугацаагаар уламжлалт гараар байгуулагдсан худагнаас давуу талтай байдаг.

Машинд боловсруулсан худагны үр ашгийг технологи ямар үүрэгтэй вэ?

GPS болон IoT сенсор зэрэг технологи нь машинаар байгуулсан худагнуудыг барьж, хянахад нарийвчлалыг сайжруулах, мөн цахилгаан гудамжийн үед дээрх мэдээллийг бодит цагт өгөх замаар чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Машинаар худаг үүсгэх нь гудамжийг урьдчилан сэргийлэхэд хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Машинаар худаг үүсгэх нь усны урсгалын үр ашиг, бүтцийн тэсвэрт чанарыг сайжруулах замаар гудамжийг урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг бөгөөд энэ нь царай хүчтэй борооны үеийг зохицуулахад үр дүнтэй байдаг.