За качеством воды в сибирских реках можно будет следить в режиме реального времени.
По инициативе кузбасских ученых на основе технологии цифровых двойников впервые в мире создается цифровая модель речной экосистемы. Проект направлен на создание на новом технологическом уровне системы управления водными ресурсами крупнейшего в России Обь-Иртышского речного бассейна и его притоков, испытывающих колоссальные антропогенные и техногенные нагрузки, включая главную кузбасскую реку Томь.
Идея проекта, получившего название «Цифровой Обь-Иртышский бассейн», родилась в рамках формирования научно-образовательного центра «Кузбасс». Основной технологический замысел проекта – создание так называемого цифрового двойника, или виртуального прототипа речного бассейна.
На сегодняшний день, кроме Кемеровской области, проект поддержан в 9 регионах Сибири и Урала. Впрочем, интерес к этой работе проявляют государственные структуры, научные организации и промышленные предприятия остальных территорий Обь-Иртышского бассейна. Поэтому, как отметил губернатор Кузбасса Сергей Цивилев, в перспективе в проекте примут участие все 14 приобских регионов, а Кузбасс является координатором этой межрегиональной инициативы.
Выполнение проекта проходит по утвержденной губернатором дорожной карте. Подписано четырехстороннее соглашение о научно-технологическом сотрудничестве в целях реализации проекта между Правительством Кузбасса, Институтом вычислительных технологий СО РАН (ИВТ СО РАН), Кемеровский филиал которого координирует работу по проекту, Институтом водных и экологических проблем СО РАН и Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого. Подготовлены планы совместных мероприятий с другими регионами, разработана технологическая концепция проекта. Сформирован координационный совет по реализации проекта – его возглавил заместитель губернатора Кемеровской области – Кузбасса по экономическому развитию Константин Венгер.
Цифровизация рек, как надеются участники проекта, позволит выявить критические факторы техногенной нагрузки, оказывающие воздействие на качество речной воды, а также определить пути решения проблем, связанных с накопленным вредом окружающей среде и обмелением рек.
В Кузбассе курировать эту работу поручено министерству цифрового развития и связи Кузбасса. Его специалисты, в частности, помогают ученым в подготовке необходимой документации для федеральных и региональных структур, проведении деловых встреч, презентаций проекта на престижных российских и международных научно-практических конференциях и бизнес-форумах.
– Проектный замысел включает апробацию, то есть проверку, передовых цифровых технологий и современных методов гидромониторинга, прогнозирования динамики развития техногенных процессов и состояния природных экосистем. Для этого на реках Обь-Иртышского бассейна на реперных участках будут созданы посты цифрового гидромониторинга: установят современные сенсорные устройства для сбора информации на принципиально новом уровне – те или иные измеряемые параметры будут не просто собираться и обрабатываться, а использоваться в замкнутом цикле информационного обмена между реальным бассейном и его виртуальной, или цифровой моделью, – рассказывает заместитель министра цифрового развития и связи Кузбасса Ксения Каплина. – Это позволит создать основанную на больших данных систему управления водными ресурсами, и уполномоченные органы власти смогут принимать решения и планировать мероприятия по сохранению и улучшению состояния экосистем на основе прогнозных моделей цифрового двойника речного бассейна.
В Кемеровской области совместно с управлением гидрометцентра по Кемеровской области и отделом водных ресурсов Верхне-Обского БВУ по Кемеровской области планируется создать девять пилотных цифровых гидропостов: шесть на р. Томь и три на р. Ускат в Прокопьевском районе области, считающейся наиболее загрязненным притоком. Ускат будет первым оборудован цифровым постом гидрологического мониторинга на территории Обь-Иртышского бассейна для отработки технологии сбора, хранения, математической обработки и анализа цифровых данных гидрологического состояния не только Уската, но и всего бассейна. Новое оборудование – цифровая метеостанция и система «умных» датчиков пылевого загрязнения воздуха – было установлено в прошлом году и успешно прошло тестирование. В течение 2020 года на государственных постах Росгидромета будут установлены сенсоры для получения гидрологических и гидрохимических параметров речной воды в постоянном режиме по протоколам беспроводной связи. Расчетом цифровых моделей будет заниматься Кемеровский филиал ИВТ СО РАН.
По словам главного координатора проекта по цифровым моделям Вадима Потапова, река является интегратором комплексного загрязнения территорий. По веществам, которые содержатся в воде, можно судить о комплексном состоянии окружающей среды в бассейне реки. Поэтому комплексный экологический мониторинг должен проводиться не только по руслу реки, но и по всему бассейну вместе со всеми притоками. Помимо получения разнообразной информации, получаемой с космических гиперспектральных снимков, специалисты ИВТ СО РАН участвуют в разработке новых систем умных датчиков. Наземные исследования проводят специалисты Кузбасского ботанического сада ФИЦ УУХ СО РАН: отбирают для химического анализа пробы почвы, воды и донных отложений, составляется карта растительности, проводится оценка степени антропогенного и техногенного воздействия на поверхностный водоток.
– Цифровой контроль поможет также выявлять недобросовестных водопользователей, сбрасывающих в водоемы загрязняющие вещества, – умные датчики их смогут распознать, а контролирующие органы, соответственно, предъявить штрафные санкции. Таким образом, этот проект в той или иной степени затронет каждого жителя Кузбасса, независимо от его рода занятий или возраста – ведь должно реально улучшиться состояние речных экосистем. А значит, снизится заболеваемость населения, в водоемах появится больше ценных пород рыб и других полезных биоресурсов, – отмечает Ксения Каплина.
В этом году будет получена цифровая экологическая карта бассейна и первая цифровая модель реки Ускат. Затем полученный кузбасскими учеными результат будет распространяться на остальные приобские регионы, где сейчас формируются научные группы специалистов по гидромониторингу и информационным технологиям. Совместная согласованная работа позволит наладить цифровую «умную» систему управления водными ресурсами крупного речного бассейна: оцифровать регион за регионом, добиться прозрачности информации по экологическому состоянию рек, определить мероприятия по снижению накопленного экологического ущерба и, в конечном счете, достичь реального оздоровления рек Сибири и Урала. Время пришло.
Министерство цифрового развития и связи Кузбасса
