供水分析迈向数字化是社会责任

模拟多种供水运行场景，保证巴西南部城市的供水安全

Lucas Emanuel Martins过去三年来担任CAJ公司供水设施工程师，他表示：“我之所以热爱工程学，是因为它能够对社会产生影响。从事供水工作能够激发更多的动力。水是人类最重要的资产，这给我们带来巨大的责任，因为人们的生活质量取决于我们是否做好了日常工作。

Martins了解水对人类的巨大价值，因此，其职业生涯关注于环境和水处理工程。他认为自己从事的最重要的项目就是在未来干旱时期，提高城市人口的用水安全。

2020年，巴西圣卡塔琳娜州面临30多年来最严重的水危机。严重的干旱促使该州100多个城市实行了用水配额和供水轮换制度。

CAJ公司负责巴西圣卡塔琳娜州最大城市若茵维莱的供水和卫生服务。该市60万人口通过两个供水生产系统获取水源，其中较小的系统经常受到干旱影响。这个较小的供水系统服务于156,000人，从皮拉伊河取水，但该河的降雨量不足。因此，CAJ尝试建立一项应急计划，以确保在发生自然灾害时能够保证若茵维莱市民的供水不会间断。

项目负责人兼研发工程师Martins表示：“项目的难点在于，开发的解决方案既可以在干旱期间将水从稳定的系统转移到脆弱的系统，又不会给其他部门造成供应问题。”

该公司对供水系统进行了战略性的水力模拟，确定需要开展哪些升级工作以保证服务。CAJ 评估了三种应急方案，最终决定建造一条连接两个供水生产系统的管道。

他们使用Bentley软件公司的供水设计软件创建了若茵维莱总水管和宏观供水网络的数字孪生模型，以便在系统连接时测量系统特性。他们很快得出结论，最初提出的解决方案将对总体生产系统产生负面影响。

有鉴于此，Martins开始全面研究若茵维莱总水管和宏观供水网络，希望在城市现有的水力结构内寻找解决方案。他评估了多处互连点和多种场景，以深入了解水的供给方式。通过Bentley 供水设计软件，CAJ确定了多处可将流量从一个生产系统重新分配到另一个生产系统的连接点，最大限度地减少不利影响，改善了基础运营并节约了成本。

Martins表示：“站在工程师角度，我们往往倾向于可以取得最大干预效果的解决方案，却忽略了能够逐步改进但不够明显的机会。若茵维莱应急计划项目的目标是，用更少的成本取得更大的成效。”

如何开始

Martins童年在巴西圣卡塔琳娜州弗洛里亚诺波利斯市度过。他还在上学时，就对工程学产生了浓厚兴趣，他无时无刻地琢磨这门科学，希望了解其工作原理。

Martins表示：“自从我上了第一堂物理课，就知道了在哪里能找到答案。我知道自己对事物的看法比较浅薄，这让我备受困扰；我需要具有全局视野，深入了解所研究结构的功能。正是在那时，我迷上了工程学；因为其不仅可以帮助我了解事物的运作原理，还能帮我改进事物的运作方式。”

Martins在圣卡塔琳娜州联邦大学攻读工程学，专业是卫生和环境工程，此外，他还在法国波尔多化学和物理研究生院学习了一年，在拿到学位后又前往西班牙巴伦西亚理工大学专攻水力瞬变专业。

Martins表示：“能够从事与人生目标完全一致的工作，于我而言是一种莫大的荣幸。我们正在帮助人们保持身体健康，提升生活质量，这让我感到非常自豪。”

Martins最初在工程咨询公司SERENCO工作，从事多个给排水项目，包括集水区、总线、供水网络、水库、泵站、处理站、污水收集管网、给排水总体规划、水能优化，以及水力瞬变和减少水损失的研究。

Martins表示：“虽然求学期间是一段令人难忘的经历，但我更希望从书本中走出来，前往工程现场，了解水务公司的日常运营状况。因此，我来到CompanhiaÁguas de Joinville（CAJ）公司寻求新的挑战。我在这家公司有机会从事工程项目，涵盖从构思到最终实施的各个环节。我了解维护和运行供水系统面临的挑战，并正在努力改善这些系统。”

升级供水系统，改善生活质量

Martins实施了最新的水力资源优化计划，显著改进了若茵维莱的供水系统。他认识到，如果没有建筑信息建模（BIM）软件，将难以实现改进。

Martins指出：“如果我们没有（实施）数字化，就基本不可能拥有保证项目顺利开发的洞察力。”

水是宝贵的自然资源，为了不对依赖供水基础设施的居民造成影响，工程师需要使用模型和数字孪生对供水系统的各种运行场景做出可靠评估。Martins认为，这种方式不仅在经济上具有可行性，也使企业履行了社会责任。

Martins强调：“数字革命正在以令人难以置信的速度发展。我们每天可以通过模型更好地呈现我们管理的基础设施。作为工程师，我们有道德上的义务来使用技术优化资源的使用方式，有效改善环境和人们的生活质量，并作出更多贡献。”