ΥΔΡΟΝΟΜΕΑΣ

Βέλτιστη διαχείριση υδροσυστημάτων

Το σύνθετο πρόβλημα της διαχείρισης των υδατικών πόρων αντιμετωπίζεται πολλές φορές ακόμα και σήμερα με εμπειρικό τρόπο ή με τη βοήθεια λογισμικών εργαλείων απλής προσομοίωσης του υδροσυστήματος, που εφαρμόζουν κανόνες λειτουργίας και σενάρια που επιλέγει με μάλλον αυθαίρετο τρόπο ο χρήστης. Μια τέτοια αντιμετώπιση αδυνατεί να εξασφαλίσει την εφαρμογή της πλέον αποδοτικής διαχείρισης, καθότι τα σενάρια και οι κανόνες λειτουργίας δεν αποτελούν αποτέλεσμα κάποιας συστηματικής διεργασίας αλλά εξαρτώνται από την εμπειρία και τις επιλογές του εκάστοτε μελετητή.

Το υπολογιστικό σύστημα ΥΔΡΟΝΟΜΕΑΣ αναπτύχθηκε για να αντιμετωπίσει ακριβώς αυτά τα προβλήματα. Το λογισμικό χρησιμοποιεί τεχνολογία αιχμής και εντοπίζει τη βέλτιστη πολιτική διαχείρισης υδατικών πόρων ακόμα και σε ιδιαίτερα πολύπλοκα υδροσυστήματα με ανταγωνιστικές χρήσεις νερού. Είναι σε θέση να δώσει απαντήσεις σε καίρια ερωτήματα που απασχολούν διαχειριστές υδατικών πόρων, μερικά από τα οποία είναι τα ακόλουθα:

• Ποια είναι η ασφαλής απόδοση του υδροσυστήματος με δεδομένο το υδρολογικό καθεστώς και για δεδομένη αξιοπιστία επίτευξης στόχων (ύδρευσης, άρδευσης κλπ.);
• Με ποιο κανόνα λειτουργίας των ταμιευτήρων ελαχιστοποιείται η πιθανότητα αστοχίας επίτευξης των στόχων; Σε ποιο μήνα και έτος η πιθανότητα αστοχίας είναι αυξημένη;
• Με ποιο ελάχιστο κόστος μπορούν να επιτευχθούν οι στόχοι και να τηρηθεί το επίπεδο αξιοπιστίας που όρισε ο χρήστης;
• Πως θα επιδράσουν στα αποτελέσματα τα διαφορετικά διαχειριστικά ή κλιματολογικά σενάρια και ενδεχόμενες μελλοντικές τροποποιήσεις του δικτύου;
• Είναι εφικτή η μακροχρόνια και αξιόπιστη εξυπηρέτηση νέων χρήσεων νερού;
• Ποιες θα είναι οι επιπτώσεις ειδικών περιστάσεων (π.χ. βλάβη στις εγκαταστάσεις); Πως πρέπει να διαμορφωθεί η διαχείριση των υδατικών πόρων σε αυτές τις έκτακτες περιπτώσεις;

Παρακάτω αναφέρονται ορισμένες βασικές ιδέες που υλοποιήθηκαν στον ΥΔΡΟΝΟΜΕΑ.

Στόχοι και περιορισμοί στη χρήση υδατικών πόρων

O χρήστης έχει τη δυνατότητα να ορίσει στόχους και περιορισμούς χρήσης υδατικών πόρων που αφορούν την κάλυψη της ζήτησης σε νερό για ύδρευση ή άρδευση, τη διατήρηση των αποθεμάτων σε επιλεγμένους ταμιευτήρες μέσα σε καθορισμένα όρια, τον έλεγχο της παροχής σε επιλεγμένα υδραγωγεία και την εξασφάλιση παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας. Το πρόβλημα του ανταγωνισμού των χρήσεων για τους ίδιους υδατικούς πόρους επιλύει ο αλγόριθμος προσομοίωσης, ο οποίος εξασφαλίζει σε κάθε χρονικό βήμα τη βέλτιστη (π.χ. οικονομικότερη) κατανομή των υφιστάμενων υδατικών πόρων με τη σειρά προτεραιότητας που έχει ορίσει ο χρήστης.

Βελτιστοποίηση υδροσυστήματος

Το υπολογιστικό σύστημα ΥΔΡΟΝΟΜΕΑΣ συνδυάζει τις τεχνικές της προσομοίωσης και της βελτιστοποίησης σε ένα ενιαίο πλαίσιο. Κατά τον τρόπο αυτό θα αποφεύγει αφενός τις υπεραπλουστεύσεις του υδροσυστήματος, καθώς χρησιμοποιεί λεπτομερειακό μοντέλο προσομοίωσης, και αφετέρου τις αυθαίρετες επιλογές του χρήστη, καθώς η λειτουργία του συστήματος προκύπτει μέσα από διαδικασίες συστηματικής αναζήτησης βέλτιστων λύσεων. Επιπλέον, δεν απαιτεί αυθαίρετες επιλογές υδρολογικών σεναρίων από το χρήστη, αλλά αντίθετα χρησιμοποιεί πολυπληθείς συνθετικές χρονοσειρές μέσω των οποίων προσομοιώνει ένα ευρύ φάσμα καταστάσεων του υδροσυστήματος, επιτυγχάνοντας έτσι να ποσοτικοποιήσει την αβεβαιότητα της διαχείρισης υδατικών πόρων με όρους πιθανοτήτων.

Οπτικοποίηση προσομοίωσης

Το υποσύστημα οπτικοποίησης της προσομοίωσης επιτρέπει στον χρήστη την βήμα-προς-βήμα παρακολούθηση της διαδικασίας της προσομοίωσης μέσω ενός μοντέλου δικτύου. Ο χρήστης μπορεί να διακόψει και να ξαναρχίσει τη διαδικασία κατά βούληση και να ανατρέξει σε μια συγκεκριμένη κατάσταση του υδροσυστήματος. Ένα πλήθος στοιχείων τον κατατοπίζουν για την τρέχουσα κατάσταση κάθε μιας συνιστώσας του δικτύου (στάθμη ταμιευτήρων, παροχή υδραγωγείων κ.ά.) και τον βοηθούν να αντιληφθεί με λεπτομέρεια τον τρόπο λειτουργίας της πολιτικής διαχείρισης που εφαρμόζεται.

Αποτελέσματα

Το υπολογιστικό σύστημα παρέχει ένα πλήθος αποτελεσμάτων σε μορφή πινάκων και διαγραμμάτων. Στα αποτελέσματα αυτά συμπεριλαμβάνεται ο βέλτιστος κανόνας λειτουργίας για όλους τους ταμιευτήρες του υδροσυστήματος, η πιθανότητα αστοχίας σε χρονική διάσταση για όλους τους στόχους που έθεσε ο χρήστης και η καμπύλη πρόγνωσης των συνολικών αποθεμάτων του συστήματος και του κάθε ταμιευτήρα ξεχωριστά. Αναλυτικά ισοζύγια ταμιευτήρων, κόμβων και παροχών των υδραγωγείων και ενεργειακά ισοζύγια συμπληρώνουν το φάσμα των αποτελεσμάτων.