ابعاد فناورانه آینده امنیت آب در کشورهای حاشیه خلیج فارس
سامانه‌های هوشمند مدیریت آب در استراتژی‌های ملی امارات و عربستان سعودی به‌عنوان ابزارهای کلیدی برای عبور از بحران و دستیابی به آینده‌ای پایدار مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند.
به گزارش خبرنگار مهر؛ امنیت آب در منطقه خلیج فارس یکی از مهم‌ترین چالش‌های استراتژیک و زیست‌محیطی قرن بیست‌ویکم محسوب می‌شود.
کشورهای شورای همکاری خلیج فارس (GCC) با مصرف روزانه سرانه بیش از ۵۵۰ لیتر آب برای هر نفر، در حالی با بحران کم‌آبی روبه‌رو هستند که منابع آب تجدیدپذیر سطحی سالانه در این منطقه تنها حدود ۴.۱۴ میلیارد مترمکعب برآورد می‌شود.
این شکاف عظیم میان منابع موجود و تقاضا باعث شده است که امنیت آب نه‌تنها یک مسئله زیست‌محیطی، بلکه یک موضوع ژئوپلیتیکی و امنیت ملی نیز تلقی شود.
وابستگی روزافزون به فناوری‌های نمک‌زدایی و بازچرخانی فاضلاب در شرایطی شکل گرفته که هزینه‌های انرژی، اثرات زیست‌محیطی و آسیب‌پذیری زیرساخت‌ها تحت تأثیر تغییرات اقلیمی و فشارهای بین‌المللی بر کاهش کربن قرار دارند.
از سوی دیگر، رشد جمعیت، توسعه شهرهای هوشمند و نیاز به امنیت غذایی، فشار مضاعفی بر منابع محدود آبی وارد می‌کند.
در چنین بستری، سامانه‌های هوشمند مدیریت آب، اینترنت اشیا (IoT) و تحلیل‌های داده‌محور در استراتژی‌های ملی امارات و عربستان سعودی به‌عنوان ابزارهای کلیدی برای عبور از بحران و دستیابی به آینده‌ای پایدار مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند.
فناوری‌های هوشمند در مدیریت منابع آب
تحولات اخیر در حوزه اینترنت اشیا، امکان پایش لحظه‌ای منابع آبی را فراهم کرده است.
نصب بیش از ۱۰ هزار حسگر هوشمند در شبکه‌های انتقال آب دبی توسط اداره برق و آب این امیرنشین کوچک (DEWA) و پایش بیش از ۳ هزار کیلومتر خطوط لوله، نمونه‌ای بارز از این رویکرد است.
این حسگرها داده‌هایی درباره فشار، کیفیت، دما و دبی جریان فراهم می‌آورند و امکان واکنش سریع به نشت‌ها، افت کیفیت یا تغییرات ناگهانی در فشار را فراهم می‌کنند.
همچنین، در این فرایند داده‌های جمع‌آوری‌شده به سامانه‌های ابری منتقل و با استفاده از الگوریتم‌های تحلیلی هوش مصنوعی، الگوهای غیرعادی شناسایی می‌شوند.
این قابلیت نه‌تنها موجب کاهش زمان واکنش به بحران‌ها می‌شود، بلکه زمینه‌ساز برنامه‌ریزی بلندمدت برای نگهداری پیشگیرانه و ارتقای بهره‌وری شبکه‌های آبی نیز است.
سامانه‌های ابری به‌عنوان «سیستم عصبی مرکزی» مدیریت آب، حجم عظیمی از داده‌ها را پردازش می‌کنند.
این سامانه‌ها امکان ادغام داده‌های متنوع از حسگرهای اینترنت اشیا، شبکه‌های انتقال و حتی داده‌های اقلیمی را دارند و با ارائه تصویری یکپارچه، مدیریت جامع منابع آبی را ممکن می‌سازند.
علاوه بر این، الگوریتم‌های پیشرفته با تحلیل الگوهای مصرف، شناسایی ناکارآمدی‌ها، پیش‌بینی پیک‌های تقاضا و پیشنهاد سناریوهای توزیع، بهینه‌سازی شبکه و کاهش هدررفت منابع را ممکن می‌سازند.
علاوه بر این، قابلیت‌های یادگیری ماشین در سامانه‌های ابری به آن‌ها امکان می‌دهد الگوهای غیرعادی یا تقلب احتمالی در مصرف آب را نیز شناسایی کنند.
نمونه‌های موفق در کیپ‌تاون و دبی نشان داده‌اند که استفاده از این فناوری‌ها می‌تواند مصرف خانگی و شهری را تا ۲۰ درصد کاهش دهد و در عین حال تاب‌آوری زیرساخت‌ها در برابر بحران‌هایی مانند خشکسالی یا افزایش ناگهانی تقاضا را بهبود بخشد.
سامانه‌های هوشمند فاضلاب: گذار به اقتصاد چرخشی
فاضلاب در رویکرد سنتی یک تهدید زیست‌محیطی تلقی می‌شد، اما در چارچوب اقتصاد نوین به یک منبع استراتژیک تبدیل شده است.
امروزه فاضلاب به‌عنوان یک منبع ثانویه آب و حتی منبع انرژی شناخته می‌شود، زیرا می‌توان از آن در تولید آب بازیافت شده، بازیابی مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر و حتی تولید بیوگاز بهره برد.
سامانه‌های هوشمند فاضلاب با استفاده از هوش مصنوعی و حسگرهای اینترنت اشیا، امکان نگهداری پیش‌بینانه، کاهش مصرف انرژی، بهینه‌سازی فرآیندهای تصفیه و پایش بلادرنگ کیفیت خروجی را فراهم می‌کنند.
ترکیب این سامانه‌ها با فناوری‌های نوینی همچون ربات‌های بازرسی زیرزمینی و سامانه‌های دیجیتال توأم با مدل‌سازی هیدرولیکی، ظرفیت آن‌ها را در مدیریت پایدار منابع آبی و کاهش اثرات زیست‌محیطی به شکل چشمگیری افزایش داده است.
مروری بر تجربه دبی
پروژه «تونل استراتژیک فاضلاب دبی» (DSST) با طول ۲۰۰ کیلومتر و طراحی مبتنی بر گرانش، نمونه‌ای برجسته از نوآوری در کاهش مصرف انرژی و مدیریت پایدار فاضلاب است.
این پروژه نه‌تنها از نظر مقیاس یکی از بزرگ‌ترین پروژه‌های زیرساختی منطقه محسوب می‌شود، بلکه با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته‌ای همچون سامانه کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها (SCADA) و تحلیل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، توانسته هزینه‌های عملیاتی را تا ۳۰ درصد کاهش دهد.
افزون بر این، طراحی گرانشی این تونل موجب کاهش چشمگیر مصرف برق در پمپاژ و نگهداری شده و بر اساس برآوردهای صورت گرفته، می‌تواند سالانه تولید بیش از ۶۰ هزار تُن انتشار دی‌اکسیدکربن را کاهش دهد.
همچنین این تونل با ظرفیت انتقال بیش از ۲.۵ میلیون مترمکعب فاضلاب در روز نقش کلیدی در پاسخگویی به نیازهای جمعیتی و شهری در حال رشد دبی ایفا می‌کند.
استراتژی عربستان سعودی در چارچوب چشم‌انداز ۲۰۳۰
عربستان سعودی با هدف بازیافت ۹۰ درصدی فاضلاب تا سال ۲۰۳۰، یکی از بلندپروازانه‌ترین برنامه‌های جهانی را در این زمینه دنبال می‌کند.
این کشور با احداث تصفیه‌خانه‌های عظیم در ریاض و جده که ظرفیت پردازش میلیون‌ها مترمکعب فاضلاب در روز را دارند و طراحی سامانه‌های حلقه بسته در پروژه‌های نئوم و «لاین» در شمال‌غرب کشور، درصدد است تا وابستگی به نمک‌زدایی پرهزینه و انرژی‌بر را کاهش دهد.
این استراتژی علاوه بر کاهش فشار بر منابع انرژی، به کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از تخلیه شورابه‌های نمک‌زدایی به خلیج فارس نیز کمک می‌کند.
مشارکت گسترده بخش خصوصی و قراردادهای ساخت-بهره‌برداری-انتقال (BOT) با شرکت‌های بین‌المللی مانند «Veolia» و «SUEZ»، در کنار سرمایه‌گذاری صندوق‌های ثروت ملی عربستان، بخش جدایی‌ناپذیر این راهبرد است.
همچنین، استفاده از فناوری‌های نوینی همچون حسگرهای هوشمند، سامانه‌های کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها و الگوریتم‌های هوش مصنوعی در این پروژه‌ها به ارتقای بهره‌وری، کاهش هزینه‌های عملیاتی و تضمین کیفیت آب بازچرخانی‌شده کمک می‌کند.
فناوری‌های کلیدی در سامانه‌های آینده
ورود به بحث فناوری‌های کلیدی نیازمند درک این نکته است که ابزارهای نوین در حوزه آب و فاضلاب، نقش مکملی در کنار سیاست‌های ملی و پروژه‌های کلان ایفا می‌کنند.
این فناوری‌ها همچون حلقه‌های یک زنجیره عمل کرده و از مرحله پایش و جمع‌آوری داده‌ها تا تحلیل، پیش‌بینی و تصمیم‌سازی را پوشش می‌دهند.
در ادامه، برخی از مهم‌ترین این فناوری‌ها معرفی می‌شوند.
حسگرهای اولتراسونیک: این حسگرها نه‌تنها برای پایش سطح مخازن و مدیریت دقیق موجودی آب استفاده می‌شوند، بلکه با قابلیت کار در شرایط سخت اقلیمی خلیج فارس، شامل دمای بالا، شوری و رطوبت زیاد، می‌توانند داده‌های مستمر و دقیق برای تصمیم‌گیری فراهم کنند.
برخی نمونه‌های جدید این فناوری قادر هستند همزمان کیفیت آب، یعنی (pH و دما) را نیز اندازه‌گیری کنند.
ماژول‌های «GSM» و «Wi-Fi»: این ماژول‌ها امکان کنترل از راه دور پمپ‌ها و سامانه‌های آبیاری را فراهم کرده و با اتصال به شبکه‌های مخابراتی، امکان یکپارچه‌سازی با داشبوردهای مدیریتی در مراکز کنترل را به وجود می‌آورند.
این امر در مزارع بزرگ و پروژه‌های شهری به کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری کمک می‌کند.
الگوریتم‌های یادگیری ماشین: این الگوریتم‌ها علاوه بر تشخیص نشتی با دقت بیش از ۹۹ درصد و تعیین محل با دقت ۹۴ درصد، قادر هستند الگوهای مصرف غیرعادی را شناسایی نمایند و پیش‌بینی کنند که چه زمانی و در کدام بخش از شبکه احتمال بروز مشکل وجود دارد.
استفاده از این قابلیت باعث کاهش چشمگیر هدررفت آب و افزایش طول عمر زیرساخت‌ها می‌شود.
داشبوردهای ابری: داشبوردهای ابری نه‌تنها برای نمایش داده‌ها و هشداردهی بلادرنگ کاربرد دارند، بلکه با قابلیت تحلیل روندهای طولانی‌مدت و مقایسه عملکرد در مقیاس‌های منطقه‌ای، سیاستگذاران را قادر می‌سازند تا برنامه‌ریزی دقیق‌تری برای مدیریت منابع انجام دهند.
ترکیب این داشبوردها با الگوریتم‌های هوش مصنوعی، امکان ارائه سناریوهای پیش‌بینی و توصیه‌های عملیاتی را نیز فراهم می‌کند.
جمع‌بندی
ابعاد فناورانه آینده امنیت آب در خلیج فارس به صورت مستقیم به توانایی کشورها در بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، گذار به اقتصاد چرخشی و کاهش وابستگی به نمک‌زدایی وابسته است.
در این مسیر، تجربه دبی در اجرای تونل فاضلاب استراتژیک که موجب صرفه‌جویی انرژی و کاهش آلاینده‌های کربنی شده و راهبرد عربستان در بازیافت ۹۰ درصدی فاضلاب که به‌عنوان یکی از جسورانه‌ترین اهداف جهانی شناخته می‌شود، الگویی برای سایر کشورهای منطقه غرب آسیا محسوب می‌شود.
استفاده گسترده از اینترنت اشیا برای پایش لحظه‌ای شبکه‌های آبی، هوش مصنوعی برای پیش‌بینی نشت و بهینه‌سازی مصرف و سامانه‌های ابری برای پردازش داده‌های کلان نه‌تنها مدیریت منابع آب را بهینه می‌سازد، بلکه با کاهش هزینه‌ها، افزایش بهره‌وری کشاورزی، تقویت امنیت غذایی و کاهش وابستگی به واردات، امنیت ملی را نیز ارتقا می‌دهد.
در نهایت، می‌توان نتیجه گرفت که آینده امنیت آب در خلیج فارس را می‌توان آینده‌ای فناورانه، هوشمند و پایدار دانست.