Ус үйлдвэрлэх шугам: Сезоны эрэлтийн хэлбэлзэлд хурдыг тохируулах

Улирлын эрэлт хэрэгцээний хэлбэлзэл болон ус үйлдвэрлэх шугамын үйл ажиллагаанд үзүүлэх нөлөөллийг тодорхойлох

Цаг агаар, хөдөө аж ахуйн төлөвлөгөө, тухайн нутаг дэвсгэрт хэдэн хүн зочилж байгаагаас шалтгаалан усны эрэлт жилийн турш өөрчлөгддөг. Зуны халуун саруудад тариачид тэжээлээрээ илүү их ус хэрэглэдэг тул орчны нөөц усны эх үүсвэрт томоохон даралт үүсдэг. Мөн ижил цагт олон хүн зочилдог хотуудын усны хэрэглээ ч гэнэт ихэсдэг. Ийм үед усан цэцэрлэгт ус их хэмжээгээр үйлдвэрлэснээр нөөцийг хадгалахад хэт их нөөц зарцуулагдах эсвэл дутуу үйлдвэрлэснээр ус дуусч болзошгүй байдаг. 2023 онд UN Water-ийн хийсэн сүүлийн судалгааны мэдээгээр ихэнх хотын усны тасгүүд усны эрэлт хэрэгцээний хэмжээ улирал бүр 30%-иас 50%-иар өөрчлөгддөг байна. Энэ нь операторууд насосны хурд болон ус цэвэрлэх төхөөрөмжийг үргэлж зохицуулж, мөнгө алдалгүйгээр тэнцвэрийг хадгалах шаардлагатай болгодог.

Оройн болон доод усны эрэлтийн үеийг харуулсан түүхэн мэдээний дүр тогтол

Хүрээлэнгийн өгөгдлүүдийг тавдугаар жилд цуглуулж эхэлсэн бөгөөд жил урьд хоногт тогтмол улирлын хэв маягийг тогтоож байна. Дунд зэрэг цаг агаарын бүсүүдэд ихэвчлэн Хүйтэн сар болон Налайх сард эрэлт нь хэвийнхээсээ дөчин-жаран хувь өсдөг байдаг. Дараа нь өвөлд хэрэглээ нь жиргэх бөгөөд дунджаар хорин таваас жаран хувь хүртэл буурдаг. Эрэг орчмын нийгэмлэгт баярын үед маш олон хүмүүс амралтаа өнгөрүүлэхийн тулд очдог тул дахин нэг жижиг үсрэлт үүсдэг. Ийм хэлбэлзэл нь илүү нарийвчилсан таамаглалын загварыг хэрэглэх шаардлагатайг харуулж байна. Системүүд жаран хувийн зунд гарах эрэлтийг урьдчилан мэдэж чадвал Жилийн Усны Нөөцийн Сэтгүүлд өнгөрсөн жил дэвшүүлсэн судалгаагаар энерги хаягдалгүйгээр арван найман хувиар багасгаж чаддаг.

Туршлагын судалгаа: Дундад тэнгисийн хот суурин дэх улирлын хэрэглээний хэв маяг

Барселона болон Афины зэрэг газруудын ус үйлдвэрлэх төхөөрөмжүүд нь жил урт нь орж ирэх аялагчдын тоогоор дунджаар 65% нь зуны улиралд өөрчлөгддөг. Хүмүүс халуун үед өдөрт нэгэнд 340 литр ус хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь хүйтэн улиралд хэрэглэх хэмжээнээс ойролцоогоор хоёр дахин их юм. Нэмэлт хэрэглээний талаар нь зочид буудлын цэцэрлэгт усалгаа хийх, том усан сангуудыг дүүргэхэд ордог. Орчны усны компаниуд үйлчлүүлэгчдэд тарифын төрлүүдийг тохируулах, усны нөөц багасахад мэдэгдэл илгээх зэрэг аргаар эдгээр өөрчлөлтүүдэд зохих ёсоор хандахыг оролддог. Гэсэн хэдий ч өөр нэг асуудал бас байдаг. Эдгээр хотуудын зарим хуучин хэсгүүд одоо ч нарангийн төгсгөлд хүрч байгаа хоолой, системтэй бөгөөд ачаалал ихтэй үед усны 12-15% нь алдагдаж байна. Энэ нь хотын төлөвлөгөө зохиох ажилтнууд жилийн туршид ус яаж хэрэглэгдэж байгааг, хуучин хоолойнуудыг хэзээ засах хэрэгтэйгээ тодорхой бодох шаардлагатайг харуулж байна.

Уян хатан хурдны удирдлагыг ашиглан ус үйлдвэрлэх үйлдвэрийн ажиллагааг үр ашигтай болгох

Хувьсах хурдтай насос ашиглан энерги хэрэглээ болон гаралтыг тэнцвэржүүлэх

Судалгааны дүгнэлтээр усны систем ашиглаж буй хотуудын энерги зарцуулалтыг стандарт насосноос хувьсах давтамжийн хөдөлгүүр рүү шилжүүлэх замаар 15-25 хувь хэмнэж болохыг харуулсан. Энэхүү VFD систем нь насосны эргэлтийн хурдыг шаардлагатай хэмжээгээр өөрчлөх замаар ажилладаг бөгөөд иймд хуучин төхөөрөмжүүдийн тогтмол дүүрэн ажиллаж байх үеийн томоохон цахилгааны сарнилтыг бууруулдаг. Өнгөрсөн жил хийсэн нэгэн судалгаанд хагас сая хүн амтай эргэн тойрон дахь дунд зэрэг хотыг судалжээ. Ухаалаг удирдлагын системийг нэвтрүүлснээр усны даралт буурахгүйгээр жилд нь 86 мянган долларын цахилгааны зардлыг хэмнэсэн байна.

Динамик үйлдвэрлэлийг тохируулахын тулд бодит цагийн хяналтын системүүд

Сенсорын сүлжээ саван дахь усны түвшинг хянах, шугамын даралтыг хөтөлбөрлөх, хэрэглэгчид усыг хэрхэн ашиглаж буйг хянах үед үйлдлийн менежерууд эрэлтийн өөрчлөлтийг олох боломжтой болно. Энэ систем нь төвийн SCADA хяналтаар нэгэн зэрэг хэд хэдэн насосны тоглуулыг удирдах боломжийг олгодог. Мөн хэрэглэгчид ус ихээр шаарддаггүй үед насоснууд зэрэг ажиллах нь цахилгааны хэмнэлтийг зогсоодог. Үр дүнд нь, усны компаниуд өөрчлөгдөж буй нөхцөл байдалд гар утасны тохируулгатай харьцуулахад 40 хувь хурдан хариу үзүүлдэг. Ийм бодит цагийн хяналт нь нөөцийг хэмнэж, үйл ажиллагааг үр ашигтай байлгахад томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Тогтмол ба уян хатан үйлдвэрлэлийн хуваарь: Нийтийн системүүдийн үйл ажиллагааны харьцаа

Тогтмол цагийн хуваарь нь техникийн үйлчилгээний төлөвлөлтийг хялбарчилж байгаа ч улиралын эрэлт унах үед үйлдвэрлэлийг ихэсгэх эрсдэлийг дагуулдаг. Энэ нь Америкийн хуучирсан инфраструктурт өдөрт дунджаар 2.1 сая галлоны эмнэл зүйн ус алдагдаж байгаагийн нэг шалтгаан болдог. Уян хатан цагийн хуваарьтай, уян хатан насос нь үйлчилгээний байгууллагуудад дараах боломжуудыг олгодог:

Стратеги	Эрчим хүчний хэмнэлт	Техникийн үйлчилгээний зардлын нөлөөлөл
Тогтмол хурдны насос	Эхлэлийн шат	18 ам.доллар/цаг
Хурдан тохирох хурд контрол	22% сайжруулалт	24 ам.доллар/цаг (33%-иар өсөлт)

Калифорний усны зөвлөлийн үйл ажиллагааны мэдээллийн дагуу уян хатан системийн дундаж 19%-ийн үр ашгийн сайжрал нь өндөр техникийн үйлчилгээний зардлыг 3.2 жилийн дотор нөхөн төлдөг.

Оройн болон улиралын өмнөх цагаар эрэлт, нийлүүлэлтийн динамикийг удирдах

Гэнэтийн эрэлтийн өсөлтөнд хариу үзүүлэх: Нийлүүлэлтийн хариу үйлдлийн саатлыг хамгийн бага болгох

Ус үйлдвэрлэх системүүд нь халууны цаг агаар эсвэл томоохон нийтийн арга хэмжээнүүдийн үеэр эрэлт эхэлж байгаа үед бодитоор ажиллах боломжгүй болдог. Хариу үйлдлийн хугацааг бууруулахын тулд системийн бүх хэсэгт бат бөх дэд бүтцийг байршуулах хэрэгтэй. Сайн мэдээ нь хувьсах хурдны насоснууд одоо өмнөхөөсөө хамаагүй хурдан хариу үйлдэл үзүүлж байгаа юм, зарим тохиолдолд цагаар биш, хэдэн минутын дотор л хариу үйлдэл үзүүлдэг. Түүнчлэн, орчин үеийн даралт өөрчлөгч мэдрэгчид усны эрэлтэнд өөрчлөлт орсон даруй мэдээллийг түгээн мэдэгддэг. Мөн тухайн холбогдох холбогч нь операторууд эмчилгээний байгууламжийг бүхэлд нь хаалгүйгээр усны урсгалыг тухайн газраас нь зохицуулж болдог. Эдгээр бүх арга хэмжээнүүд нь хамтдаа усны худагнуудаас ус гоожин гарсаар байгаа бөгөөд нийгэмлэг нь зун гэх мэт их хэрэглээний үеэр усгүй болохгүй байхыг харуулдаг.

Хэт их үйлдвэрлэлтийн зардал: Усны алдагдал ба дэд бүтцийн даацын хэтрэлт

Усны эрэлт нийлүүлэлтийг давах үед усны үйлдвэрлэлийн системийн бүх хэсэгт хүнд хүч нөлөөлдөг. Удаан үеэр хүчин чадал нь хоосон үрэлт болдоггүй боловч эмийн бодисуудыг хаяж байна. Их фильтрлэх системүүд нь ажиллах шаардлагагүй үед ч ажиллаж байгаа тул орчин тойронд шаардлагагүй нүүрстөрөгчийн ялгаралтыг нэмж байна. Бидний ус хадгалах савууд нь ихэвчлэн дүүрэн хэтэрдэг тул ууршилтаар жилд ойролцоогоор долоон зуун дөчин мянган ам.долларын алдагдлыг Понемоны судалгаагаар үзүүлжээ. Хэрэв цахилгаан насосууд эвдэрвэл даралт нь гэнэтийн өсөлт үзүүлдэг бөгөөд хоолойн коррозийн асуудлыг хурдасгана. Энэ хэмнэлтийг засварлах нь хотуудын сэргээх ажилд зарцуулах зардлын бараг дөрөвний нэгийг эзэлдэг. Үйлдвэрлэлийн түвшинг илүү зөв тохируулах нь усны хангамжийн сүлжээнд баялгийг хэмнэхэд тусалдаг.

Туршлагын жишээ: Өмнөд Азийн хотжилтын усны системд мусоны урсгалын дагуу эрэлтийн бууралт

Мумбаи болон Дакка шиг хотуудад улирал бүр ялгаатайгаар ордог борооны утга хүрэлцэх усны хэмжээнд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Том мусоны бороо орох үед хүмүүс газар газраа борооны усыг цуглуураа эхэлдэг бөгөөд энэ нь хотын усны хэрэглээг ойролцоогоор 30-аас 40 хувь хүртэл бууруулдаг. Ус цэвэрлэх усан сангууд өөрөөр хэлбэл өөрсдийн савнуудыг хэт их дүүргэхээс сэргийлэн үйл ажиллагаагаа хурдан цөлөөлөх шаардлагатай болдог. Ихэнх төвүүд урьдчилан үйлдвэрлэлийн түвшингээ тохируулахын тулд цаг агаарын урьдчилсан мэдээллийг ашигладаг. Мөн систем доторх шүүлтүүрүүдийг хамгаалахын тулд тэдгээрийг хэсэгчлэн зогсоох явцад тодорхой үе шатуудыг дагаж мөрддөг. Зарим ус нэмэлтээр гудамжинд угаалга хийхэд эсвэл тойронгийн усалгаанд түр зуур чиглүүлэгддэг бөгөөд ингэснээр усны алдагдлыг сааруулдаг. Энэхүү бүх стратегийг хэрэгжүүлснээр бороот улиралд сар тутамд ойролцоогоор 28 мянган куб метр усыг хэмнэдэг. Ийм төрлийн үр ашгийг хэрэгжүүлэх нь орчин үеийн ус цэвэрлэх системүүд нөөцийг алдалгүйгээр таамагдашгүй цаг агаарын нөхцөл байдалд хэрхэн зохихыг харуулдаг.

Урьдчилсан мэдээллийг ашиглан усны үйлдвэрлэлийн шугамыг идэвхтэй удирдах

Цаг агаарын урьдчилсан мэдээллийг ашиглан улиралын эрэлтийн шилжилтийг урьдчилан таамаглах

Цаг агаарын загварчлал болон хүмүүсийн усны хэрэглээний хоорондын холбоо нь маш энгийн юм. Үйлдвэрлэлийн төвүүд дараа нь цаг агаарын өөрчлөлтийг урьдчилан таамаглаж чадвал асуудал гарахаас өмнө өөрчлөлт оруулж болно. Хэт халуун үеийн энэхүү урт хугацаанд өрхүүд нь энгийн үедээ хэрэглэдэг усныхаа 20-30% илүү шаардлагатай байдаг. Эсрэгээр, хэд хоног цагаан тунадар орж байвал тариачид нь тойруу усалгааны хэрэгцээгээ ихэд бууруулдаг. Одоо ихэнх үйлчилгээний компаниуд цаг агаарын урьдчилсан мэдээллийг нарийн боловсруулан системдээ нэвтрүүлж байгаа тул томоохон цаг агаарын өөрчлөлт болохоос 2-3 өдрийн өмнө насосны тохиргоог өөрчлөх боломжтой болсон. Энэ урьдчилан сэргийлэх арга хандлагын дүнд асуудал гарах хүртэл хүлээж байгаа хугацааг бууруулж, хариу арга хэмжээ авах хугацааг хуучин аргын хувьд асуудал гарсны дараа л арга хэмжээ авдаг байсан бол одоо түүнээсээ 2/3-аар багасгасан байна.

Адаптив үйлдвэрлэлийг удирдах урьдчилан таамаглах аналитик технологийг хөгжүүлэх

Усны үйлдвэрлэлийн шугамын үйл ажиллагааг нарийвчлан тохируулахын тулд оюун ухаант системүүд хэрэглээний түүхийг олон жилийн мэдээлэл болон шугам сүлжээ дэх бодит цагийн мэдээлэлтэй хослуулан ашигладаг. Эдгээр оюун ухаант алгоритмууд савнууд хэр дүүрэн байгаа, хоолойнуудын доторх даралт хэр их байгаа, цэвэрлэх үйл явц хэр хурдан явагдаж байгааг харж, өмнө нь хүн гар аргаар тохируулж байсан өөрчлөлтүүдийг автоматаар хийдэг. Энэ төрлийн оюун ухаан дээр суурилсан аргыг хэрэглэж эхэлсэн ус цэвэрлэх үйлдвэрүүд нийлбэр дээр 18 хувийн энерги, 22 хувийн цэвэрлэх бодисыг хэмнэдэг бөгөөд энэ нь усны урсгалын хурдыг өдрийн янз бүрийн цагт үнэн зөв тохируулж чаддагаас шалтгаалан бий болдог.

Урт хугацаатай дэд бүтцийн төлөвлөгөө болон богино хугацаатай үйл ажиллагааны хөгжил

Хөгжимийн орчин үеийн дуу бол хүн бүрийн амьдралд маш чухал бөгөөд тоглодог дуу нь сэтгэл санааг тааламжруулах, тайвшруулах үүрэгтэй. Тоглодог дуу нь хүмүүсийн хоорондын харилцааг сайжруулах, нөөцөл бүрдүүлэхэд тусалдаг. Тоглодог дууны төрлүүд маш олон бөгөөд тэдгээрийн дунд рок, поп, джаз, классик, хип-хоп гэх мэтчилэн олон төрөл байдаг. Хүмүүс өөрт таалагдсан дуугаа сонгож, түүнээсээ бүтээлч санааг олж авдаг. Мөн дуу бол амьдралын тэмцэлд тулгарч буй бэрхшээлийг даван туулахад тусалдаг нэгэн хүч юм.

Тоглодог дууны чанарын нөлөө

Усны давирхайнууд цаашид багассаар байгаа ба элсэн газрын нөхцөл үргэлжилж байгаа тул усны үйлдвэрлэлийн шугам нь одоо өөрчлөгдөж буй улирлын эрэлтийг хангалттай хангаж чаддаггүй болсон. Хуурайшилтын нөхцөлд өртсөн олон орчинд газрын доорхи усны түвшин 2013 оноос хойш 15-30 хувь буурсан. Одоо орон нутгийн эрх баригчид эдгээр газрын доорхи усны агуулаасаас авч буй усны хэмжээг багасгахад хүрч байгаа бөгөөд бусад тохиолдолд усны агуулаасыг бүрэн хатаах аюултай тулгарч байна. Халуун зуны саруудад бүхэн нэгэн зэрэг усны бассейнуудыг дүүргэх, шүршилтийн систем ажиллуулах гэх мэт шаардлага нэмэгдэхэд байгалийн нөхөн сэргээх чадамжийг давж усны эрэлт ихсэх тул аймшигтай нөхцөл бүрдэж байна. Хотууд энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд янз бүрийн аргыг туршаж байна. Зарим нь цасны цуглуулах системийг суурилуулж байгаа бол зарим нь усны гулзайлтыг цаг алдалгүй илрүүлэх оюунлаг датчикаар хоолойн урсгалыг хянах боломжийг олгодог. Энэ арга нь зарим тохиолдолд усны алдагдлыг 18 хувь хүртэл бууруулж чаддаг. Мөн нэмэлт боловсруулалтын чадавхи шаардлагатай үед хурдан нэмж суурилуулж болох зөөврийн ус эмнэлэгтэй болсон. Эдгээр шийдлүүд нь нийгэмлэгт усны нийлүүлэлтийг уян хатан байлгахад тусалж байгаа ч дунджаар хоёрс доошгүй таван сая ам.долларын зардал гардаг тул ихэнх төсвийн хувьд хялбархан биш байдаг.

Бага усны улиралд дагаж мөрдөх журам тогтоомж: Калифорнийн хотын ашиглалтын жишээн дээр

2022–2023 онд Калифорнид амьдарч байсан хөрсний хуурайшилтын үеийн хариу арга нь зах зээлийн дүрэм батлан мөрдөх болон үйл ажиллагааны бодит байдал хооронд тэнцвэрийг хангахын тулд загварчилж болох туршлагыг санал болгодог. 25%-ийн заавал бууруулах хэрэглээг хэрэгжүүлэх үед компаниуд давхар эрхлэгчийн үнэд суурилсан загвар, дэглэм зохицуулалтыг хэрэгжүүлж, торгуулийг зогсоож байв. Гол үр дүн нь:

Стратеги	Гаралт
Усны нөөцийн удирдлагыг урьдчилан таамаглах	Хэтрүүлэн ашигласны тулд торгуулыг 40%-иар бууруулсан
Яаралтай нөхцөлд газрын доорхи ус ашиглах зөвшөөрөл	Үндсэн үйлдвэрлэлийн 85%-ийг хадгалж байсан
Иргэдийн хэрэглээний нээлттэй мэдээллийн самбар	Иргэдийн дагаж мөрдөхүйн түвшинг 92% хүртгэсэн

Ийм аргууд нь бүтээгдэхүүний хөтөлбөрийг нөөцийн хомсдолтой үеийн усны дүрэм бодлоготой уялдуулах замаар үйл ажиллагааны тасралтыг урьдчилан сэргийлэх боломжийг харуулж байна.

Түгээмэл асуулт

Усны эрэлтэд улирлын өөрчлөлтийг юу үүсгэдэг?

Усны эрэлт улирлын хувьд өөрчлөгдөх нь голдуу цаг агаарын өөрчлөлт, хөдөө аж ахуйн улирал, аялал жуулчлалын үеээс шалтгаалан өсдөг. Жишээлбэл, зуны саруудад хөдөө аж ахуйн усны эрэлт өсөх бөгөөд аялал жуулчлалаас болоод хотын усны хэрэглээ нэмэгддэг.

Ус үйлдвэрлэгч байгууламжууд улирлын эрэлтийн хэлбэлзлийг хэрхэн удирдах вэ?

Ус үйлдвэрлэгч байгууламжууд улирлын эрэлтийн хэлбэлзлийг удирдахдаа хувьсах хурдны насос ашиглах, бодит цагийн хяналтын систем ажиллуулах, үйлдвэрлэлийг урьдчилан таамаглаж буй олон улсын ухааныг нэгтгэн синхрончилох замаар эрэлтэд нийцүүлэн гаралтыг нь динамик аргаар тохируулж болно.

Эрэлт багатай үед усыг илүүдэл үйлдвэрлэснээс ямар хариуцлага үүсэх вэ?

Эрэлт багатай үед усыг илүүдэл үйлдвэрлэх нь нөөцийг алдагдуулах, нүүрстөрөгчийн ялгаралт ихсэх, дэд бүтцийн даралт нэмэгдэхэд хүргэдэг. Ийм алдагдал нь зардал ихтэй байдаг бөгөөд ууршилт, эмийн бодисын хэрэггүй ашиглалтаар орчин тойрны орчинд хорт нөлөө үзүүлдэг.

Усны үйлдвэрлэлийн шугамын удирдлагад ХИ яаж тусалдаг вэ?

ХИ нь эрэлт хэрэгцээний өөрчлөлтийг урьдчилан таамаглах, үйлдвэрлэлийг оновчлохын тулд түүхэн болон бодит цагийн өгөгдлүүдийг шинжилдэг. ХИ-ийн систем нь үйл ажиллагааг автоматаар тохируулж, энерги хэмнэх, цэвэрлэх бодисыг илүү сайн ашиглахад тусалдаг.

Хуурайшилтын үед усны дүрэм журамд хэрхэн нийцэх вэ?

Хуурайшилтын үед усны дүрэм журамд нийцэхийн тулд компаниуд нэгжийн тарифын загварыг баримтлах, усны сангийн удирдлагыг урьдчилан таамаглаж удирдах, аварга цагийн нөөцийн зөвшөөрөл авах, иргэдийн ашиглалтын мэдээллийг нээлттэй хянах сангуудыг ашиглах боломжтой. Эдгээр стратегиуд нь дүрэм журамд нийцүүлэх шаардлагыг үйл ажиллагааны үр ашгийн түвшинтэй тэнцвэртэй байлгахад тусална.