5 นวัตกรรมอัจฉริยะช่วยแก้ปัญหาน้ำท่วมอย่างชาญฉลาด

น้ำท่วมมักเป็นปัญหาใหญ่สำหรับเมืองต่าง ๆ ทั่วโลก ฝนที่ตกจากพายุหรือความผิดปกติจากสภาพอากาศล้วนมีส่วนทำให้เกิดเหตุการณ์น้ำท่วม ปัญหานี้นับเป็นความท้าทายของเหล่านักพัฒนาในการค้นหาโซลูชันเพื่อจัดการกับภัยพิบัติจากน้ำ และนี่ก็คือ 5 สตาร์ตอัพแนวหน้าที่ได้พัฒนาโซลูชันอัจฉริยะในการแก้ปัญหาและเพิ่มประสิทธิภาพการบริหารจัดการระบบระบายน้ำภายในเมืองที่จะสะท้อนถึงวิธีการรับมือในรูปแบบใหม่ ๆ ที่จะเป็นบรรทัดฐานของอนาคตอันใกล้ ไม่ว่าจะเป็นการใช้เครื่องมือพยากรณ์น้ำท่วมในแบบเรียลไทม์ หรือการใช้วัสดุใหม่ที่ทำให้น้ำซึมลงใต้ชั้นดินได้เร็วขึ้น

Flood-Con – ระบบจัดการน้ำฝนอัจฉริยะ
สภาพอากาศเลวร้ายตั้งแต่ไฟป่าไปจนถึงน้ำท่วมถือเป็นภัยคุกคามที่มีส่งผลต่อสภาพของเมือง โครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำที่ไม่ได้รับการจัดการที่ดีมักเกิดจากการขาดความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับอุทกวิทยาตามธรรมชาติ เป็นสาเหตุของน้ำท่วมขังและน้ำท่วม สตาร์ตอัพที่ทำงานเพื่อแก้ปัญหาความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับปัญหาเรื่องน้ำที่เมืองใหญ่จึงกำลังพัฒนาโซลูชันที่ใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมใหม่ ๆ เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้

Flood-Con คือหนึ่งในสตาร์ตอัพสัญชาติอเมริกันที่ก่อตั้งขึ้นเพื่อแก้ปัญหาในเรื่องนี้ ผ่านการนำเสนอโซลูชันในการจัดการน้ำฝนที่เลียนแบบธรรมชาติของอุทกวิทยาช่วงที่เกิดพายุแบบเรียลไทม์ คือ ระบบโครงสร้างบ่อเก็บน้ำอัจฉริยะ AOS (Automated Outlet Structure) ซึ่งมีประตูเปิด-ปิดเพื่อระบายน้ำออกได้ทั้งในระหว่างหรือหลังเกิดพายุ โดยระบบของ Flood-Con จะตรวจสอบปริมาณน้ำฝนและความลึกของบ่อ จากนั้นคำนวณปริมาณน้ำที่จะปล่อยให้ไหลจากบ่อด้วยการเลียนแบบอัตราและปริมาณน้ำที่ไหลบ่าตามธรรมชาติ และมีการจัดการปริมาณและคุณภาพน้ำอย่างเหมาะสม พร้อมทั้งส่งสภาพการณ์ของพายุและข้อมูลสำคัญไปยังระบบคลาวด์ของเราผ่านการเชื่อมต่อมือถือ ทำให้สามารถแจ้งเตือนและรายงานสภาพน้ำฝนได้ในแบบเรียลไทม์ รวมถึงยังมอนิเตอร์น้ำได้ตั้งแต่คุณภาพน้ำทั้งในแม่น้ำ ทะเล หรือทะเลสาบ ลักษณะการไหลของน้ำ อุณหภูมิ ปริมาณออกซิเจนในน้ำ ความขุ่น การนำไฟฟ้า ส่วนเครื่องมอนิเตอร์จะใช้พลังงานแสงอาทิตย์จากแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

นอกจากนี้ ในพื้นที่ที่ต้องมีการบำบัดน้ำฝนก่อนจะส่งให้ไหลลงแหล่งน้ำ ระบบของ AOS ยังมีการตรวจสอบคุณภาพน้ำที่ไหลเข้ามายังบ่อเก็บน้ำเพื่อทำการบำบัดก่อนจะส่งไปที่ปลายน้ำหรือนำมาหมุนเวียนใช้ซ้ำได้อีกด้วย

FloodMapp – การสร้างแบบพยากรณ์น้ำท่วมเรียลไทม์
จากข้อมูลขององค์การอนามัยโลก (WHO) ระบุว่า 75% ของการเสียชีวิตที่เกี่ยวเนื่องกับอุทกภัยเกิดจากการจมน้ำ สิ่งนี้ผลักดันให้เกิดสตาร์ตอัพที่พัฒนาเครื่องมือการทำแผนที่และเส้นทางน้ำที่นอกจากจะสามารถช่วยชีวิตผู้คนในช่วงน้ำท่วม ก็ยังมีประโยชน์ในการจัดแบ่งเขตอุทกภัย การวางแผนโครงการพัฒนาเมือง ทำให้เมืองต่าง ๆ สามารถลดความเสี่ยงของการสูญเสียจากอุทกภัยและความเสียหายต่อทรัพย์สินได้

FloodMapp สตาร์ตอัพในออสเตรเลียได้พัฒนาระบบ DASH ซึ่งเป็นการพยากรณ์น้ำท่วมแบบเรียลไทม์และแพลตฟอร์มการจัดการเหตุฉุกเฉิน โดย DASH ได้นำการวิเคราะห์บิ๊กดาต้า ระบบอัตโนมัติ และการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) มาหลอมรวมกับอุทกวิทยาและแบบจำลองทางชลศาสตร์ (Hydraulic Models) ในรูปใหม่ เพื่อให้ได้แบบจำลองภาวะน้ำท่วมขนาดใหญ่

ระบบ DASH ของ FloodMapp ยังใช้เทคโนโลยี LiDAR (Light Detection And Raging) ในการนำชุดข้อมูลมารายงานขอบเขตและระดับน้ำท่วม พร้อมการแสดงภาพกราฟิกแรสเตอร์ (ภาพบิตแมป)¹ เชิงลึกแบบเรียลไทม์ รวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณน้ำฝน ความสูงของแม่น้ำที่คาดการณ์น้ำท่วมล่วงหน้าได้ถึง 10 วัน และการทำแผนที่น้ำท่วมขนาดใหญ่

“น้ำท่วมคร่าชีวิตผู้คนนับพันทั่วโลกทุกปี และด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้เกิดน้ำท่วมบ่อยครั้งและรุนแรงขึ้น ปัญหาก็จะยิ่งแย่ลงไปอีก ภารกิจหลักของเราคือการสร้างอนาคตที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น เราต้องการเห็นโลกที่ไม่มีใครเสียชีวิตจากอุทกภัย เมื่อเผชิญกับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงเราต้องการเห็นชุมชนที่มีการเตรียมพร้อม ขณะที่วิสัยทัศน์ของเราคือการเป็นผู้ให้บริการพยากรณ์น้ำท่วมและข้อมูลแผนที่แบบเรียลไทม์ทั่วโลกที่น่าเชื่อถือที่สุด และสามารถสร้างผลกระทบระดับโลกได้” จูเลียต เมอร์ฟีย์ (Juliette Murphy) ซีอีโอและหนึ่งในผู้ก่อตั้งร่วมของ FloodMapp กล่าว

Bufferblock – โซลูชันเพื่อการระบายน้ำแบบบูรณาการ
เมืองใหญ่และภูมิภาคต่าง ๆ ในโลกล้วนต้องเผชิญกับน้ำท่วมต่อเนื่อง ไม่ว่าจะเกิดจากพายุหรือฝนตกหนักจนน้ำเอ่อล้น สิ่งนี้นำไปสู่การเริ่มต้นพัฒนาโซลูชันขั้นสูงเพื่อปรับปรุงระบบระบายน้ำผ่านนวัตกรรมวัสดุใหม่ที่สามารถดูดซับน้ำฝนที่ตกหนัก และยังรับมือกับปริมาณน้ำที่ไหล่บ่าท่วมท้นผิวถนนได้

Bufferblock สตาร์ตอัพสัญชาติดัตช์คิดค้นวิธีแก้ปัญหาน้ำโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีระดับน้ำใต้ดินสูง ด้วยโครงสร้างท่อระบายน้ำสำหรับใช้ในเขตเมือง ภายใต้ชื่อ “Bufferblock” ที่เป็นทั้งชื่อแบรนด์และชื่อบริษัท โดย Bufferblock จะทำหน้าที่เป็นท่อรับน้ำที่จุได้ถึง 266-532 ลิตรต่อตารางเมตร และยังทนต่อแรงดันน้ำมหาศาลตลอดอายุการใช้งาน

Bufferblock ทำจากคอนกรีตรีไซเคิล มีลักษณะเป็นบล็อกทรงสี่เหลี่ยม 2 ช่องต่อท่อน น้ำหนักประมาณ 950 กิโลกรัมต่อ 1 ลูกบาศก์เมตร โครงสร้างแข็งแรง ทนทาน สามารถวางใต้ชั้นดินในระดับลึกเพียง 68 เซนติเมตร ช่วยให้น้ำซึมลงสู่ใต้ผิวดินรวดเร็วขึ้น ทั้งยังเก็บน้ำปริมาณมากไว้ได้ และยังทำความสะอาดรวมถึงการใช้เครื่องมือตรวจจับสภาพได้เช่นเดียวกับท่อระบายน้ำทั่วไป สำหรับพื้นที่ที่มีสิ่งสกปรกบนท้องถนนจำนวนมากก็ยังสามารถใช้ตัวกรองเพิ่มเติมและบ่อดักตะกอนระหว่างร่องถนนกับระบบระบายน้ำของ Bufferblock เพื่อช่วยทำให้น้ำสะอาดขึ้นก่อนจะระบายน้ำออกไป

StormHarvester – ควบคุมการระบายน้ำแบบอัตโนมัติ
แนวคิดในการจัดการน้ำสมัยใหม่จะสอดคล้องกับระบบระบายน้ำในเมืองแบบยั่งยืน (Sustainable Urban Drainage Systems – SUDS) นวัตกรรมที่หลากหลายจะครอบคลุมถึงเรื่องการกรองชีวภาพ (Biofiltration) ที่ใช้จุลินทรีย์ในการย่อยสลาย เพื่อบำบัดอากาศเสียจากสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC), การไหลซึมของน้ำในดิน (Soil Percolation), พายุหมุน (Storm Serge) ควบคู่ไปกับระบบระบายน้ำอัจฉริยะในเมือง โดยจะมีการเลียนแบบกระบวนการระบายน้ำตามธรรมชาติและรวมเข้ากับระบบอัตโนมัติขั้นสูง เพื่อปรับปรุงคุณภาพการจัดการทรัพยากรน้ำให้ดียิ่งขึ้น

StormHarvester คือบริษัทสตาร์ตอัพสัญชาติอังกฤษที่เสนอการตรวจสอบและควบคุมการระบายน้ำแบบอัตโนมัติ เชื่อมเข้ากับโครงสร้างงานโยธา เช่น วาล์ว ปั๊มน้ำ และประตูระบายน้ำ ด้วยอัลกอริทึมที่ใช้การเรียนรู้ของเครื่องในการคาดการณ์น้ำท่วม จากนั้นระบบจะดำเนินการในส่วนที่เกี่ยวข้องของเครือข่ายโดยอัตโนมัติเพื่อลดปริมาณการล้นทะลัก โซลูชันนี้ช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากแหล่งกักเก็บน้ำที่มีอยู่ภายในเครือข่ายได้ดียิ่งขึ้น

ในช่วงฤดูใบไม้ผลิปี 2020 Wessex Water ผู้ให้บริการน้ำประปาในอังกฤษได้เชื้อเชิญบริษัท 16 แห่งในการนำระบบ AI มาใช้กับเครือข่ายระบบน้ำเสียเพื่อทดสอบประสิทธิภาพใน 3 เรื่องด้วยกัน คือ ความสามารถในการคาดคะเนการก่อตัวของสิ่งกีดขวางในช่วงต้นก่อนที่จะเกิดปัญหาการให้บริการ (เช่น มลภาวะหรืออุทกภัย) ความสามารถในการทำงานร่วมกับโปรแกรมการบำรุงรักษาตามเงื่อนไข และความสามารถแยกความแตกต่างระหว่างสัญญาณเตือนภัยในห้องควบคุมจากสัญญาณเตือนภัยที่เกิดจากปริมาณน้ำฝนปริมาณมาก

ผลปรากฏว่า StormHarvester ได้แสดงศักยภาพในเรื่องเหล่านี้ ด้วยการสร้างผลลัพธ์แบบเรียลไทม์ สามารถทำงานร่วมกับท่อระบายน้ำและสถานีสูบน้ำของ Wessex Water ได้อย่างดี นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการตรวจเทียบข้อมูลความลึกของท่อระบายน้ำกับข้อมูลอนุกรมเวลา (Time Series Data) ในการจับสังเกตการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรที่เกิดขึ้นตามลำดับเวลา เพื่อให้คาดการณ์ได้ว่าในอนาคตการเปลี่ยนแปลงนี้ควรอยู่ในรูปแบบใด ตลอดจนข้อมูลความหนาแน่นของปริมาณน้ำฝนต้นน้ำ

ก่อนหน้านั้น StormHarvester ยังได้นำผลิตภัณฑ์ Intelligent Sewer Suite ในการคาดการณ์และแจ้งเตือนแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการก่อตัวของการอุดตันในระบบท่อระบายน้ำของเมืองบาธ โดยการแจ้งเตือนนั้นจะมีการระบุสภาพมลพิษนอกท่อระบายน้ำที่อาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนดก่อนที่จะเกิดขึ้น เพื่อให้ทีมซ่อมบำรุงสามารถแก้ไขปัญหาในเชิงรุกก่อนที่จะเกิดปัญหามลภาวะหรือน้ำท่วมอีกด้วย

AquiPor – นวัตกรรมวัสดุใหม่ที่น้ำซึมผ่านได้
ในช่วงที่ฝนตกมากเกินไปหรือแม้กระทั่งหิมะละลาย ระบบระบายน้ำอาจเสี่ยงต่อการปนเปื้อนจากมลพิษทางการเกษตร อุตสาหกรรม หรือภายในบ้าน ต่อมาน้ำเสียนี้ไปจบลงในแม่น้ำลำธารหรือในมหาสมุทร บรรดาสตาร์ตอัพจึงพยายามพัฒนาวิธีแก้ปัญหาแบบสหสาขาวิชาชีพ ครอบคลุมทั้งเรื่องของวัสดุ การก่อสร้าง และวิศวกรรมโยธา เพื่อจัดการกับปัญหาน้ำขังในเมืองและน้ำท่วมที่เกิดขึ้นเป็นประจำ

AquiPor สตาร์ตอัพเทคโนโลยีสายเขียวในสหรัฐอเมริกา สร้างวัสดุผิวแข็งที่น้ำซึมผ่านได้ (Permeable Hard Surface Material) โดยมีความแข็งแรงและทนทานเหมือนคอนกรีต สามารถรองรับน้ำได้สูงถึง 25 นิ้ว (ประมาณน่องขา) ต่อชั่วโมง

วัสดุสีน้ำตาลซึ่งมีหน้าตาคล้ายก้อนอิฐหรือแบบชิ้นส่วนสำเร็จรูป (Precast) สำหรับปูพื้นผิว ของ AquiPor ทำหน้าที่คล้ายตัวกรองน้ำ สามารถกรองมลพิษที่เป็นอันตรายและอนุภาคที่เป็นปัญหาของน้ำจากการเกิดพายุได้ โดยมีอัตราการซึมผ่านของน้ำที่ช่วยให้ปริมาณน้ำฝนจำนวนมากไหลผ่านได้ตามธรรมชาติ สามารถกรองฝุ่นละอองและสารก่อมลพิษที่พบในน้ำจากพายุหมุนหรือน้ำท่วมได้มากกว่า 80% ทั้งยังช่วยลดการอุดตันจากสิ่งสกปรก ตะกอน เศษหิน ซากขยะ หรือสารแขวนลอยต่าง ๆ ด้วยความพรุนระดับนาโนที่วัดได้ 1-5 ไมครอน ทำให้ง่ายต่อการทำความสะอาดพื้นผิวและการบำรุงรักษา AquiPor สามารถใช้เสริมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ หรืออัพเกรดงานก่อสร้างของสถานที่ต่าง ๆ เช่น ถนน ทางเท้า ลานจอดรถ โดยไม่รบกวนภูมิทัศน์ของเมือง

ปัจจุบันเทคโนโลยีวัสดุของ AquiPor นี้ยังกำลังพัฒนาต่อให้เป็นวัสดุคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ มีความแข็งแรงและทนทานกว่าคอนกรีตแบบดั้งเดิม สามารถรับแรงอัดได้ 8,000-10,000 PSI ในขณะที่ยังมีอัตราการดูดซึมน้ำเกิน 25 นิ้วต่อชั่วโมง

¹ภาพบิตแมพ (Bitmap) เป็นภาพที่มีการเก็บข้อมูลแบบพิกเซล หรือจุดเล็ก ๆ ที่แสดงค่าสี ดังนั้นภาพหนึ่งจึงเกิดจากจุดเล็ก ๆ หลาย ๆ จุดประกอบกัน 

ภาพ : Flood-Con, FloodMapp, Bufferblock, StormHarvester, AquiPor

ที่มา :
บทความ “5 Top Emerging Stormwater Management Startups” จาก www.startus-insights.com
บทความ “FloodMapp wants to predict where water goes before it washes away your home” โดย Danny Crichton จาก techcrunch.com
บทความ “Start-up of the day: Bufferblock can buffer and allow a lot of water to infiltrate and still withstand high pressure” โดย Paul Smits จาก innovationorigins.com
บทความ “How Wessex Water harnessed AI to beat blockages” โดย Brain Moloney จาก utilityweek.co.uk
เว็บไซต์ flood-con.com
เว็บไซต์ floodmapp.com/dash
เว็บไซต์ bufferblock.nl/en/home/
เว็บไซต์ stormharvester.com/
เว็บไซต์ aquipor.com/

เรื่อง : ผกา กรองคำแก้ว