Infrastructura urbană este adesea deosebit de vulnerabilă la dezastrele naturale. E timpul ca lucrurile să se schimbe.
Timp de secole, zonele urbane au constituit centrul creșterii și al progresului uman. Totuși, au rămas deosebit de vulnerabile în fața forțelor naturii. Efectele schimbărilor climatice se resimt puternic asupra infrastructurii orașelor, iar pe măsură ce populațiile urbane continuă să crească, impactul se poate dovedi nimicitor. Urbaniștii și oficialii orașului trebuie să regândească urgent modul în care construiesc și întrețin infrastructura urbană.
Pentru proiecte atât de complexe, experiențele de tip gemeni virtuali, virtual twins, oferă orașelor o modalitate de a asigura reziliența infrastructurii, pregătind componentele critice ale mecanismelor fizice interne pentru stresul dezastrelor naturale.
Modelele digitale detaliate îmbunătățesc planificarea urbană și rezistența la dezastre prin combinarea datelor, tehnologiei și previziunilor.
Impactul dezastrelor naturale asupra mediului urban
Dezastrele naturale, de la uragane și cutremure până la inundații și incendii de vegetație, lovesc zonele urbane cu o intensitate devastatoare, lăsând în urmă distrugeri masive. Aspectele care fac din orașe niște centre de activitate, cum ar fi densitatea populației și sistemele de infrastructură interconectate, sunt și cele care le spores vulnerabilitatea.
Să luăm ca exemplu inundațiile. Orașe precum São Paulo se confruntă cu inundații frecvente din cauza densității mari a populației, a amenajărilor urbane neplanificate și a sistemelor de drenaj uzate. Fără o planificare atentă, o singură inundație poate paraliza rețelele de transport, poate perturba aprovizionarea cu apă, poate deteriora locuințele și poate strămuta mii de locuitori. În mod similar, cutremurele pot prăbuși poduri și clădiri, în timp ce uraganele fac ravagii în rețelele electrice și sistemele de comunicații.
Frapantă nu este doar distrugerea imediată, ci și repercusiunile. Dezastrele sporesc inegalitatea economică, afectând în mod disproporționat populația vulnerabilă, întârziind serviciile publice esențiale și suprasolicitând resursele deja limitate. Pentru a combate astfel de provocări, dezvoltatorii urbani trebuie să treacă de la abordări reactive a dezastrelor la proiecte proactive și rezistente la dezastre.
Consolidarea infrastructurii urbane pentru reziliență
Zonele urbane din întreaga lume se întrec în adaptarea infrastructurii, pentru a rezista forțelor tot mai mari ale schimbărilor climatice și dezastrelor naturale. Orașele au început să revitalizeze activele îmbătrânite și să integreze noi tehnologii pentru a crește reziliența și sustenabilitatea. De exemplu, zidurile și digurile anti-inundații sunt consolidate în regiunile predispuse la inundații, în timp ce materialele rezistente la cutremure sunt acum o caracteristică standard pentru noile construcții din zonele seismice. În centrul eforturilor de modernizare se află un obiectiv unificator: construirea unor sisteme de infrastructură mai inteligente, capabile să anticipeze, să reziste și să se redreseze eficient după dezastre.
Se înregistrează progrese în colectarea datelor în timp real, prin intermediul dispozitivelor și senzorilor IoT, care furnizează informații despre condițiile critice ale infrastructurii. Analiza predictivă, bazată pe inteligența artificială, permite municipalităților să identifice vulnerabilitățile, înainte ca ele să evolueze în defecțiuni complete. Totuși, ceea ce lipsește în multe dintre eforturile actuale este un cadru general pentru a unifica toate datele în planuri fezabile.
Experiențele cu gemeni virtuali oferă o schimbare revoluționară. Depășind tehnicile tradiționale de modelare, gemenii virtuali îmbină date din surse disparate, pentru a simula medii urbane la un nivel fără precedent.
Valorificarea gemenilor virtuali pentru pregătirea în caz de dezastru
O experiență cu gemenii virtuali/virtual twins este mai mult decât un simplu geamăn digital sau o reprezentare virtuală a unui lucru. Este o simulare în timp real, cu multiple fațete, a unui mediu urban, care integrează infrastructura, sistemele de transport, rețelele energetice, resursele de apă etc. Folosind analize avansate, inteligența artificială și IoT, gemenii virtuali formează un laborator de tip „ce-ar fi dacă”, unde planificatorii pot simula dezastrele și impactul acestora, fără riscurile aferente din lumea reală.
De exemplu, având în vedere că inundațiile reprezintă o amenințare recurentă în São Paulo, urbaniștii au început să utilizeze gemenii virtuali/virtual twins pentru a prezice mai bine modul în care ploile intense ar putea afecta cartierele. Prin simularea scenariilor de inundații pe baza proiecțiilor de precipitații, a condițiilor solului și a amenajărilor urbane, administrațiile locale pot stabili ce cartiere prezintă cel mai mare risc și pot lua măsuri pentru a îmbunătăți infrastructura de drenaj sau a desemna rute de evacuare sigure.
Un exemplu similar poate fi găsit în proiectul Smart Keihanna din Japonia, unde platforma 3DEXPERIENCE a celor de la Dassault Systèmes a facilitat crearea unui geamăn virtual pentru analiza riscurilor de inundații. Printr-o combinație de date care includeau structurile clădirilor, densitatea populației și fluxurile de lucru pentru intervenții în caz de urgență, modelul virtual a oferit o perspectivă holistică, cu informații utile, cum ar fi procedurile optime de evacuare în timpul inundațiilor.
Gemenii virtuali fac progrese și în eforturile de răspuns post-dezastru. Prin reconstrucția digitală a orașelor afectate de dezastre, guvernele pot planifica mai bine eforturile de recuperare și pot dezvolta strategii de reconstrucție durabile. În Ucraina, războiul în curs a dus la distrugerea vastă a orașelor și a infrastructurii. În Cernihiv, gemenii virtuali de la Dassault Systèmes sunt implementați pentru a cartografia, simula și planifica eforturile de reconstrucție. Un geamăn virtual al orașului ajută autoritățile să vizualizeze întregul proces, luând totodată în considerare proiecte rezistente, pentru a atenua distrugerile viitoare.
Utilitatea tehnologiei virtual twins
Spre deosebire de instrumentele convenționale de planificare urbană, gemenii virtuali/virtual twins sunt ecosisteme digitale dinamice și interconectate. Capacitatea lor de a genera informații concrete, în timp real, oferă avantaje de neegalat pentru orice mediu urban. Utilitatea lor pentru pregătirea în caz de dezastru este inegalabilă.
Precizia simulării
Gemenii virtuali permit urbaniștilor să testeze nenumărate scenarii ipotetice. Luați în considerare sezonul uraganelor din 2024 din Statele Unite. La sfârșitul lunii septembrie, uraganul Helene a măturat sud-estul Americii, lovind mai ales zonele din vestul Carolinei de Nord. În timp ce regiunea mai extinsă este obișnuită cu asemenea dezastre naturale, orașul Asheville nu a fost, iar inundațiile care l-au lovit s-au dovedit deosebit de devastatoare.
Pe măsură ce dezastrele precum uraganul Helene devin tot mai frecvente și mai mortale, este necesar ca orașele să ia în considerare scenarii ipotetice și să elaboreze planuri de contingență pentru a le combate. Dacă se prevede o furtună și vor fi necesare evacuări, cum va implementa administrația locală un sistem pentru a asigura un flux de trafic sigur într-o anumită zonă? Dacă se apropie un val de căldură, cum va afecta eficiența și fiabilitatea transportului public al unui oraș? Astfel de simulări prezic rezultatele, ajutând totodată la descoperirea celor mai eficiente soluții.
Optimizarea resurselor pe termen lung
Prin identificarea ineficiențelor din rețelele energetice, rețelele de distribuție a apei și sistemele de transport, gemenii virtuali previn risipa de resurse, maximizând eficiența operațională. Atunci când sunt echipați cu inteligență artificială, ei pot prezice nevoile de întreținere în infrastructura îmbătrânită, asigurând performanțe constante chiar și în condiții de stres natural. Acest aspect al pregătirii se pretează, de asemenea, la construirea unor orașe sustenabile pentru generațiile viitoare.
Luarea deciziilor în cunoștință de cauză
Pentru municipalități, consensul întârzie adesea eforturile de ajutor în caz de dezastru. Gemenii virtuali servesc drept platforme de colaborare. Cu ajutorul lor, părțile interesate, altfel spus cetățenii și administrația locală, pot vizualiza și evalua planuri, consolidând transparența și încrederea. Elementul de implicare a cetățenilor este deosebit de atractiv pentru oficialii orașului, deoarece generează un nivel de transparență în managementul orașului.
Eficiența costurilor
Deși investițiile inițiale în tehnologia gemenilor virtuali pot fi semnificative, economiile pe termen lung, obținute prin pregătirea pentru dezastre, reducerea întreținerii și îmbunătățirea eficienței, depășesc costurile. FEMA estimează că fiecare dolar cheltuit pentru atenuarea dezastrelor poate economisi 6 dolari în potențialele costuri de recuperare, iar gemenii virtuali amplifică potențialul de rentabilitate a investiției, asigurându-se că deciziile sunt bazate de dovezi.
Rolul colaborării în planificarea urbană și gestionarea dezastrelor
Roma nu a fost construită într-o zi și, cu siguranță, nu s-a construit singură. Atunci când zonele urbane se confruntă cu amenințarea potențială a dezastrelor naturale și cu haosul provocat de cele din urmă, colaborarea este o componentă cheie pentru asigurarea atenuării riscurilor. Tehnologia virtual twins permite orașelor să își reimagineze infrastructura. Transformarea digitală oferă inclusiv oportunitatea unei cooperări neproblematice pentru administrația locală, urbaniști, terți ș.a.
În nordul Californiei, orașul San Francisco a suferit timp de decenii cutremure dezastruoase, care au dărâmat clădiri și au provocat distrugeri masive și costisitoare. Zona în care se află e susceptibilă la astfel de evenimente, dar atenuarea efectelor nu a fost exclusă din planul unor arhitecți și ingineri inventivi. Pentru a construi clădirile rezistente la cutremure, care împânzesc astăzi orizontul orașului, mii de persoane au fost implicate. Totul, de la tipul de oțel folosit pentru grinzi, la betonul folosit pentru a arma grinzile respective, a fost gândit și proiectat cu meticulozitate. O eroare de calcul, generată de o comunicare greșită prin sisteme disjuncte, ar fi făcut întregul proiect inutil. Miza a fost uriașă. Edificii precum Piramida Transamerica și Turnul Salesforce din oraș au costat peste 1 miliard de dolari. În plus, companiile găzduite în clădirile respective sunt responsabile pentru o bună parte din producția economică a orașului. Prin urmare, rolul colaborării perfecte în construirea unor clădiri rezistente la dezastre nu a putut fi subestimat.
Platforma 3DEXPERIENCE, care servește drept mediu unificat, permite tuturor părților să lucreze împreună, să înțeleagă felul în care schimbările individuale afectează un întreg sistem și să se asigure că proiectele sunt executate conform unor planuri atent elaborate. Pentru orice proiect dat într-un mediu urban, există zeci de componente de luat în considerare. Într-o singură platformă, toate aceste componente și informații pot fi reunite, reducând fricțiunile, redundanța și posibilitatea unor accidente.
Către orașe rezistente și sustenabile
În viitor, lumea va fi cu siguranță martora mai multor valuri de căldură, uragane, cutremure, viscole, etc, capabile să afecteze infrastructura zonelor urbane. Prin urmare, viitorul aparține orașelor care pot anticipa schimbările, se pot adapta eficient și se pot recupera rapid.
Utilizarea unor instrumente puternice, precum tehnologia virtual twins pentru dezvoltarea și planificarea urbană rezilientă, va face diferența. Asemenea tehnologii sunt capabile să remodeleze, printre altele, gestionarea deșeurilor, a transportului și comunicațiilor, a traficului în caz de dezastre, alimentarea cu apă ș.a.
Prin simularea dezastrelor și identificarea lacunelor și oportunităților pentru implementarea unor servicii publice îmbunătățite, menite să combată intemperiile, gemenii virtuali se dovedesc extrem de utili. Ei servesc drept ecosistem digital sigur pentru modelarea și simularea precisă a modalităților de optimizare a infrastructurii orașelor. Pentru oficialii administrației locale, urbaniștii și factorii de decizie, care caută parteneri tehnologici, gemenii virtuali sunt aliați de nădejde.
Calea către o infrastructură urbană rezistentă începe cu instrumente ce permit luarea deciziilor inteligente. Grație tehnologiilor emergente, orașele din întreaga lume se pregătesc pentru un viitor mai sigur și mai sustenabil.
Dacă vă sunt utile articolele noastre, nu ezitați să vă abonați la newsletter.