Agata Sumara: W marcu tego roku był Pan prelegentem na konferencji „Stormwater Poland”. Tak jak to podkreślali organizatorzy, celem wspomnianego wydarzenia było praktyczne spojrzenie na temat wód opadowych, a także przedstawienie konkretnych i korzystnych rozwiązań w zakresie gospodarowania wodą. Wśród tych rozwiązań wymienił Pan modelowanie powodziowe. Na czym ono polega?

Bob Mankowski: Powodzie są jednym z najpotężniejszych zjawisk naturalnych na świecie. Chociaż dla niektórych starożytnych cywilizacji były one bardzo istotne, ponieważ odmładzały ziemie uprawne, wzbogacając i użyźniając glebę, to świat współczesny ma do powodzi zupełnie inny stosunek. Liczba ludności na świecie to obecnie ponad 7 mld, a według prognoz może osiągnąć nawet 10 mld do roku 2050, przy czym większość ludzi będzie mieszkała na obszarach miejskich. W ostatnich latach powodzie stały się bardziej niszczycielskie niż kiedykolwiek i stanowią duże zagrożenie dla naszego życia oraz infrastruktury, którą wykorzystujemy. Wystarczy przejrzeć nagłówki wiadomości z ostatnich kilku lat, aby się przekonać, jak duża jest częstotliwość występowania katastroficznych zjawisk powodziowych. Modelowanie powodziowe polega na wykorzystaniu komputerów do przeprowadzenia symulacji takich zjawisk, co pomaga inżynierom zmniejszyć ryzyko związane z powodziami. Obejmuje to działania polegające na zarządzaniu działami wód, budowie infrastruktury oraz korzystaniu z systemów wczesnego ostrzegania o powodziach. We wszystkich tych obszarach ważną rolę odgrywają modele numeryczne.

A.S.: Jak przydatne jest opracowanie tego typu modeli? Czy może Pan podać przykład skutków wdrożenia takiego rozwiązania?

B.M.: Tego typu modele są w istocie bardzo przydatne. Oprócz modelowania powodziowego istnieją inne typy modeli, związane z systemami kanalizacji deszczowej, które także są bardzo ważne. Modele można wykorzystać do usprawnienia planowania, projektowania, budowy i eksploatacji infrastruktury służącej do gospodarowania wodą opadową. Technologii modelowania powodziowego firmy Bentley użyto m.in. do opracowania studium zagrożenia powodziowego dla Lizbony w Portugalii. Inżynierowie wykorzystali oprogramowanie firmy Bentley do zamodelowania wielu różnych wariantów. Połączyli oni wiele zjawisk burzowych z różnymi poziomami pływów, uwzględniając niektóre scenariusze zmiany klimatu, i przyjrzeli się różnym poziomom nasycenia gleby, aby zrozumieć, jaki wpływ wywrą one na miasto. Typowym zastosowaniem tego typu modeli jest ich zrozumienie i zweryfikowanie pod kątem przeszłych zjawisk powodziowych, ale również ustalenie, jakie ekonomiczne środki ograniczające ryzyko można wdrożyć. Te same modele można wykorzystać w systemie wczesnego ostrzegania o powodziach.

A.S.: Skoro mowa o nowych trendach związanych z wydajnością w branży gospodarowania wodą opadową, to na które rozwiązania warto zwrócić uwagę?

B.M.: Nie jestem pewien, czy nazwałbym go „nowym”, ale jeden z trendów, na który cały czas warto zwracać uwagę, ma kilka różnych nazw: rozwój o niskim wpływie (low-impact development, LID), zrównoważone systemy odwodnienia (sustainable drainage systems, SuDS) oraz planowanie miasta ukierunkowane na gospodarowanie wodami (water-sensitive urban design, WSUD). Wszystkie te trendy mają jeden cel: zminimalizowanie wpływu rozwoju miasta na odprowadzanie wód. Ten cel można osiągnąć dzięki kontrolowaniu źródeł, stosowaniu bardziej przepuszczalnych powierzchni, zapewnianiu infiltracji oraz zwiększaniu detencji i retencji. Rozwiązania do modelowania, takie jak oprogramowanie CivilStorm i SewerGEMS firmy Bentley, ułatwiają inżynierom zrozumienie korzyści wynikających ze stosowania takich technik, a także opracowywanie planów ekonomicznego gospodarowania wodą opadową.

A.S.: Jak dokładne może być modelowanie? Czy jesteśmy w stanie przełożyć na język matematyki wszystkie zjawiska mogące mieć wpływ na działanie i stan sieci wodociągowych i kanalizacyjnych oraz na występowanie powodzi?

B.M.: Chociaż modele mogą być bardzo dokładne, to prawdą jest, że nie mogą one uwzględnić wszystkich czynników wpływających na działanie i stan naszych systemów hydraulicznych i hydrologicznych. Zmarły niedawno statystyk George Box napisał kiedyś, że „co do zasady wszystkie modele są nieprawidłowe, ale niektóre z nich są przydatne”. Sądzę, że to stwierdzenie jest prawdziwe w odniesieniu do typów modeli, z których korzystamy. Dzięki dokładnym danym wejściowym współczesne modele umożliwiają przeprowadzanie bardzo przydatnych symulacji systemów kanalizacji deszczowej, które można wykorzystać do usprawnienia procesów decyzyjnych.

A.S.: Zaawansowane systemy IT zwiększają jakość i skuteczność zarządzania sieciami oraz minimalizują występowanie zjawisk powodziowych. Na jakim etapie wdrażania i eksploatowania tych rozwiązań jesteśmy obecnie?

B.M.: Etap wdrażania zależy od regionu oraz od organizacji. Jednak, mówiąc ogólnie, wykorzystanie modeli hydraulicznych i hydrologicznych do planowania i projektowania jest całkiem dojrzałe i powszechne. Z kolei wykorzystanie modeli w systemach operacyjnych, takich jak systemy online wczesnego ostrzegania o powodziach, pozostaje nadal nieco z tyłu.

A.S.: Istnieje wiele rozwiązań, które firmy zarządzające sieciami mogą wykorzystać, takie jak modelowanie, mapowanie geoprzestrzenne czy złożone systemy współrzędnych. Gdzie według Pana leży granica ekonomiczności wdrażania takich systemów? Jakie korzyści stosowania tego typu rozwiązań przedstawiłby Pan na przykład firmom zarządzającym stosunkowo małymi systemami?

B.M.: Potrzeby związane z małymi systemami są często inne niż potrzeby związane z dużymi systemami. Małe systemy są najczęściej, choć nie zawsze, mniej złożone i mniej podatne na zmiany. Dlatego korzyści wynikające ze stosowania zaawansowanych systemów IT mogą nie być takie znaczące. Jednak prawie zawsze wdrożenie niektórych z tych rozwiązań będzie ekonomiczne dla wszystkich.
Na przykład mapowanie geoprzestrzenne prawie zawsze będzie lepsze niż inne metody, a może nawet być tańsze! Zarządzanie mapami w systemie GIS, takim jak Bentley Map, jest zazwyczaj łatwiejsze i przynosi znacznie więcej korzyści niż zarządzanie mapami w inny sposób (np. na papierze czy za pomocą CAD).
W przeszłości kompleksowy system do zarządzania informacjami o cyklu życia byłby poza zasięgiem dla większości małych przedsiębiorstw użyteczności publicznej, jednak dzięki coraz większej dostępności rozwiązań w chmurze bariera wejścia jest obecnie znacznie niższa. Do obsługi tych systemów nie muszą one zatrudniać wewnętrznych specjalistów IT, takich jak administratorzy systemów czy operatorzy baz danych. Dostawcy rozwiązań są za to odpowiedzialni.
Modelowanie to trochę inna historia, ponieważ w przypadku małych systemów o mniejszej złożoności i mniejszej podatności na zmiany korzyści mogą nie być wystarczające do uzasadnienia zatrudnienia w organizacji etatowego specjalisty w zakresie modelowania. W takich przypadkach modelowanie najczęściej zleca się zewnętrznemu lokalnemu konsultantowi technicznemu, który wykonuje podobną pracę w odniesieniu do wielu systemów. Takie rozwiązanie umożliwia firmom zarządzającym małymi systemami, czerpanie korzyści z modelowania w razie potrzeby, ale bez konieczności ciągłego utrzymywania modelu ani zatrudniania odpowiedniego specjalisty.

A.S.: Systemy do zarządzania informacjami są niezwykle cenne dla właścicieli sieci. W jaki sposób te informacje są gromadzone, na czym polega ich analiza i do czego są używane w praktyce?

B.M.: Zgadzam się z tym, że systemy do zarządzania informacjami są niezwykle cenne, i myślę, że stają się one coraz ważniejsze i coraz cenniejsze z kilku powodów. Jednym z powodów jest fakt, że ilość informacji rośnie wykładniczo. Dostępne są nowe źródła informacji, takie jak Przemysłowy Internet Rzeczy, a coraz więcej danych z istniejących procesów jest tworzonych i przetwarzanych cyfrowo. Innym powodem takiego wzrostu znaczenia i wartości jest to, że organizacje muszą podnosić poziom usług i ograniczać koszty, a także osiągać więcej przy użyciu mniejszej ilości zasobów, co sprawia, że wykorzystanie dostępnych danych do usprawnienia procesów decyzyjnych jest niezwykle istotne. Obecnie przeprowadza się wiele różnych typów analiz. Na przykład dane dotyczące pęknięć rur oraz innych usterek analizuje się pod kątem opracowania programów remontów i renowacji rur mających na celu zminimalizowanie ryzyka i kosztów. Interesujący jest potencjał wykorzystania w (niedalekiej) przyszłości uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji do przetwarzania danych. Do szkolenia modeli uczenia maszynowego niezwykle istotne jest dysponowanie dobrej jakości danymi. W tym kontekście systemy do zarządzania informacjami stają się jeszcze ważniejsze i cenniejsze. Rozwiązanie AssetWise Operational Analytics firmy Bentley umożliwia przeprowadzanie takich analiz.

A.S.: W jaki sposób wykorzystanie tych systemów IT może bezpośrednio wpłynąć na jakość usług z perspektywy klientów?

B.M.: Przede wszystkim systemy IT, o których rozmawiamy, pomagają właścicielom–zarządcom w ograniczaniu kosztów i usprawnianiu świadczonych usług. W jaki sposób klienci mogą to ocenić? Jest to interesujące pytanie, ponieważ w wielu przypadkach zwiększenie jakości będzie z perspektywy klientów niezauważalne. Czy zauważą, że podczas zjawiska burzowego ulica nie została zalana? Czy zauważą, że rura wodna nie pękła, ponieważ była odpowiednio konserwowana i została wymieniona, zanim stała się źródłem problemów? Czy zauważą, że brygada terenowa miała odpowiednie informacje, które umożliwiły znalezienie usterki i przeprowadzenie prac konserwacyjnych w krótszym czasie? Czy zauważą, że rachunek za dostarczanie wody i odprowadzanie ścieków się nie zwiększa?

A.S.: Proszę podać przykład przedsiębiorstwa, w którym wdrożono oprogramowanie zaproponowane przez firmę Bentley Systems, porównując wiedzę właściciela i podejmowane decyzje przed wdrożeniem systemu z wiedzą i podejmowanymi decyzjami po jego wdrożeniu?

B.M.: Mamy wiele przykładów przedsiębiorstw z całego świata, które zostały nominowane do naszych nagród Be Inspired, i podajemy je w naszych publikacjach Year In Infrastructure. Zarówno Pani, jak i Czytelnicy mogą znaleźć te publikacje na stronie internetowej firmy Bentley. Kilka rozdziałów poświęcono kwestiom wodociągów i kanalizacji, ale projekty w zakresie wodociągów i kanalizacji są często wymieniane również w innych rozdziałach. Tylko w tym roku do nagrody w kategorii „Postępy w BIM w dziedzinie sieci wodociągowych” nominowaliśmy 46 projektów. Te projekty obejmowały modelowanie instalacji wodnych i kanalizacyjnych. Zwycięzca w tej kategorii użył oprogramowania Bentley SewerGEMS do opracowania modelu sieci kanalizacyjnej o długości 900 km, wykorzystując dane GIS, CAD i SCADA w celu porównania wielu wariantów i usprawnienia efektywności operacyjnej. To rozwiązanie przyczyniło się do znacznego ograniczenia ilości odprowadzanych nieoczyszczonych ścieków, a także do zmniejszenia kosztów energii oraz potrzeb w zakresie inwestycji kapitałowych.

Przeczytaj także: Modelowanie hydrauliczne dla użytkowników Esri ArcGIS