تعویض هدفمند لوله‌های فرسوده (VistaLeak-Score)

VistaLeak-Score یک چارچوب تصمیم‌یار برای تعویض هدفمند لوله‌های فرسوده است تا با کمترین CAPEX، بیشترین کاهش شکست/نشتی حاصل شود. این سامانه با ساخت مدل «احتمال شکست» مبتنی بر داده‌های تاریخی و محیطی، تعریف «شدت اثر» (Impact) بر مبنای حساسیت معبر/مصرف‌کننده/ایمنی، و سپس حل مسئلهٔ بهینه‌سازی بودجه‌ای (ILP/Knapsack) مجموعهٔ «بهترین قطعات برای تعویض» را پیشنهاد می‌دهد. خروجی‌ها شامل نقشهٔ اولویت، برنامهٔ سرمایه‌ای ۳ساله، و گزارش توجیه اقتصادی است. برای استان سمنان و تیرهان، که با فرسودگی مدفون و شکست مکرر مقاطع مواجه‌اند، این رویکرد منجر به کاهش شکست سالانه ۱۵–۳۰٪، صرفه‌جویی CAPEX ۱۰–۲۰٪ نسبت به تعویض کور و کاهش توقف سرویس ۲۰–۳۵٪ می‌شود.

تعویض گستردهٔ طولانی‌مدت، هم پرهزینه است و هم الزاماً در راستای بیشینه‌سازی اثر کاهش شکست نیست؛ زیرا توزیع ریسک در طول شبکه یکسان نیست. عواملی مانند سن لوله، جنس (چدن، فولاد، پلی‌اتیلن)، قطر و عمق دفن، خاک/PH/رطوبت، فشار عملیاتی، ترافیک سطحی، نزدیکی به تأسیسات حساس و تاریخچهٔ شکست، احتمال رخداد شکست را به‌شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. از سوی دیگر، شدت اثر شکست (ترافیک، قطع سرویس مصرف‌کنندگان حساس، خطرات ایمنی/محیط‌زیستی، هزینهٔ ترمیم روسازی و…)، وجه دوم ریسک را شکل می‌دهد. نبود یک متدولوژی داده‌محور باعث می‌شود برخی معابر با ریسک بالا سال‌ها بدون اقدام بمانند و منابع محدود در نقاط کم‌اثر هزینه شوند.

• کاهش شکست/نشتی: ≥۱۵–۳۰٪ در کریدورهای هدف طی سال اول پس از اجرا.
• بهینه‌سازی سرمایه‌گذاری: صرفه‌جویی ۱۰–۲۰٪ در CAPEX نسبت به سناریوی «تعویض کور» هم‌متراژ.
• کاهش توقف سرویس: ≥۲۰–۳۵٪ بر حسب معابر بحرانی/مصرف‌کنندگان حساس.
• شفافیت تصمیم: ارائهٔ Risk Map و سناریوهای شفاف برای هیئت مدیران و دستگاه‌های همکار.

• دارایی: لایه‌های GIS خطوط/اتصالات/ولوها، قطر/جنس/سال نصب، عمق دفن، پوشش سطحی، همجواری با سایر تأسیسات، مسیر دقیق.
• بهره‌برداری: فشار پمپاژ، الگوی مصرف فصول، شکست‌های ثبت‌شده ۵–۱۰ سال، زمان‌بندی تعمیرات، کیفیت آب.
• محیطی: خاک/PH/شوری/رطوبت، آب زیرزمینی، دمای خاک، پستی‌وبلندی.
• ترافیکی/شهری: کلاس ترافیک، کاربری زمین، مجاورت مراکز حساس (بیمارستان، مدرسه، آتش‌نشانی…)
• حاکمیت: فرهنگ نام‌گذاری یکتا، کیفیت‌سنجی ورودی، ممیزی تغییرات و نسخه‌بندی.

1. ساخت دیتاست ریسک: یکپارچه‌سازی لایه‌ها، محاسبهٔ Featureهای ساختاری (قطر/جنس/سن)، محیطی (خاک/PH/رطوبت)، عملیاتی (فشار/تغییرات فشار)، و تاریخی (فواصل بین شکست‌ها، شدت رویداد).
2. مدل احتمال شکست (P): XGBoost/GBM با Cross-Validation، ارزیابی با ROC-AUC/PR-AUC، تحلیل SHAP برای فهم‌پذیری؛ دسته‌بندی ریسک به باین/مولتی‌کلاس.
3. شدت اثر (I): ماتریس اثر مبتنی بر ترافیک، نوع روسازی، حساسیت سرویس، هزینهٔ اجتماعی/ایمنی. نرمال‌سازی برای ترکیب با P.
4. Risk Score = P × I: تولید نقشهٔ حرارتی ریسک در واحد «قطعه» (Between valves/Nodes).
5. بهینه‌سازی بودجه: فرمول ILP با قید بودجهٔ سالانه، محدودیت هم‌زمانی پروژه‌ها، پنجره‌های ترافیکی/شهری، و قیود اجرایی (عمق/قطر/مجاورت تأسیسات حساس). خروجی: سبد بهینهٔ قطعات برای هر سناریو.

• Budget-A (کمینه): ۱۰۰ واحد پولی/سال ⇒ کاهش شکست ~۱۸٪ (کریدورهای بسیار بحرانی).
• Budget-B (متعادل): ۱۵۰ واحد ⇒ ~۲۵٪ (پوشش خوشه‌های ریسک متوسط+بالا).
• Budget-C (شتاب‌گرفته): ۲۰۰ واحد ⇒ ~۳۲٪ (پوشش وسیع + بهبود تاب‌آوری).

فرض کنید در یک ناحیهٔ شهری، ۲۰ حادثهٔ شکست/سال با میانگین هزینهٔ مستقیم ۷۰ میلیون تومان به ثبت می‌رسد (آسفالت/نیروی انسانی/قطع سرویس/تجهیزات). با اجرای VistaLeak-Score و تعویض هدفمند، کاهش ۳۰٪ شکست ⇒ ۶ حادثه کمتر ⇒ ۴۲۰ میلیون تومان/سال صرفه‌جویی مستقیم. هزینه‌های غیرمستقیم (ترافیک، نارضایتی، آسیب به کسب‌وکار محلی، آلودگی) لحاظ نشده و می‌تواند این رقم را ۲۰–۵۰٪ افزایش دهد. علاوه بر آن، حذف شکست‌های پرنشت باعث جلوگیری از هدررفت آب و کاهش انرژی پمپاژ می‌شود. اگر به‌طور متوسط هر حادثه منجر به ۸۰۰ m³ هدررفت شود، ۶ حادثه کمتر ⇒ ۴۸۰۰ m³ آب حفظ‌شده در سال؛ با ۳۰,۰۰۰ ریال/m³ ⇒ ۱۴۴ میلیون ریال صرفه‌جویی تکمیلی + انرژی.

• ماه ۱: گردآوری/پاکسازی داده، استانداردسازی GIS، تعریف KPI و Baseline.
• ماه ۲: آموزش و اعتبارسنجی مدل احتمال شکست، تعریف شدت اثر و Risk Score.
• ماه ۳: سناریوسازی بودجه، تولید نقشهٔ اولویت، بازدید میدانی محدود برای صحه‌گذاری.
• ماه ۴: تهیهٔ BOQ، برنامهٔ اجرایی معبر به معبر، هماهنگی با شهرداری/راهور.
• ماه ۵–۶: شروع اجرای فاز اول، گزارش‌گیری اثر (Before/After)، بازتنظیم مدل.

• Accountable: شرکت آب منطقه‌ای/آبفا
• Responsible (تحلیل/مدل/بهینه‌سازی): شبکه هوشمند ابتکار ویستا
• Consulted: شهرداری/پلیس‌راهور (ترافیک)، پیمانکاران اجرا
• Informed: مدیریت ارشد استان، واحد مالی

• ناقص‌بودن دادهٔ خرابی گذشته → برنامهٔ تکمیلی جمع‌آوری داده + وزن‌دهی عدم‌قطعیت.
• محدودیت‌های اجرایی در معابر پرترافیک → فازبندی شبانه/تعطیلات.
• پذیرش اجتماعی → کمپین اطلاع‌رسانی و تابلوهای پروژه با زمان‌بندی شفاف.

• Risk Map، فایل‌های GIS/Excel و داشبورد مدیریتی.
• سه سناریوی بودجه‌ای با توجیه اقتصادی و BOQ.
• گزارش Methodology (قابل دفاع فنی) و کارگاه انتقال دانش.

اتصال به VistaLeak برای سنجش اثر اقدامات، بروزرسانی منظم مدل، و پیاده‌سازی Asset Management یکپارچه در سطح استان.

• کاور: پلان شهری تاریک با لایهٔ حرارتی ریسک زیرسطحی، خطوط لوله با گرادیان قرمز→آبی، مینیمال و لوکس.
• میدانی: تیم تعمیرات با برش تمیز آسفالت، نور صنعتی گرم، ابزار نو، حس سازمان‌یافتگی.
• داشبورد: مانیتور ۳۲ اینچ با نقشهٔ ریسک و جدول BOQ/سناریوها، پس‌زمینهٔ تیرهٔ حرفه‌ای.