在全球氣候變遷與人口增長的雙重壓力下，水資源管理已成為二十一世紀最迫切的挑戰之一。根據統計，全球將在 2030 年面臨 40% 的淡水短缺，而目前全球近半人口已經面臨缺水問題。更令人擔憂的是，在目前的供水系統中，約有 30% 的飲用水在配送過程中流失。面對這樣嚴峻的挑戰，數位孿生（Digital Twin）技術正在為水資源管理帶來革命性的改變。
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現實世界的數位模擬系統
數位孿生技術指的是在數位世界當中，可以即時創造一個現實世界的數位模擬，而這模擬能夠通過感應器與網路，將當下正在發生的狀況，完全映射至數位環境中，所以該技術也稱為數位映射。
而該技術在水資源管理的應用，主要是通過大量感測器即時收集水資源系統的運行數據，包括水壓、水質、流量等關鍵指標，並進行即時分析。這些持續更新的即時數據讓水務管理人員能夠全面掌握供水系統的運作狀況，及時發現異常並做出調整，大幅提升了管理效率和決策準確性。
舉例來說，作為聯合國教科文組織世界遺產地的中國廬山國家公園的供水單位，廬山水務公司每日需要向牯嶺地區供應 25,000 噸水量。面對始建於 1980 年代的老舊系統，該公司採用數位孿生技術進行了全面的系統升級。
通過建立供水系統的數位映射，他們能夠即時分析系統效率，並在實際應用前進行數位測試，從而最小化運營中斷的影響。這一創新不僅顯著減少了水資源損失，更為保護廬山的自然景觀做出了重要貢獻。
另外德國柏林工業大學也為泵站進行數位化改造，並建立數位孿生系統，可自動檢測和清理堵塞問題，減少 30% 維護時間，降低 25% 維護成本。
藉數位孿生技術將水資源管理優勢最大化
隨著城市化進展加快，水資源管理的挑戰日益增加。數位孿生技術在城市水務管理中的應用範圍不斷擴大，從城市河流系統模擬到洪水風險評估，從水溫變化監測到流量調節優化，都發揮著重要作用。正如劍橋大學專家 James Cole 所說：「先進的數位解決方案如數位孿生技術，能夠幫助我們分解複雜性，為營運商、用戶和合作夥伴提供更好的工具，以理解和優化包括水資源使用和分配在內的複雜系統。」
面對 2050 年全球水需求將增加 25% 的預測，數位孿生技術的重要性將進一步提升。要實現水資源的可持續管理，需要加強跨領域合作，擴大技術應用範圍，並持續提升系統整合能力。數位孿生技術不僅是災害應對的重要工具，更是設計未來水資源供應系統的關鍵技術。
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