Αστικά Υδραυλικά Έργα:Η αστική ζήτηση και η διαχείρισή της

Χρήστος Μακρόπουλοςcmakro@mail.ntua.gr

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΤομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος

Τι είναι η αστική ζήτηση;

Τι κάνατε από την ώρα που ξυπνήσατε (και τι γινόταν γύρω σας);

802 000

1 124 0001 379 000

1 831 000

2 540 000

3 027 000 3 071 0003 163 000

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1927‐28

1931‐32

1935‐36

1939‐40

1943‐44

1947‐48

1951‐52

1955‐56

1959‐60

1963‐64

1967‐68

1971‐72

1975‐76

1979‐80

1983‐84

1987‐88

1991‐92

1995‐96

1999‐00

2003‐04

2007‐08

Ετήσια κατανάλωση νερού (hm

3 )

Ζήτηση της Αθήνας: Εξέλιξη κατανάλωσης, πληθυσμού και έργων

Αδριάν

ειο 

υδρα

γωγείο 

και π

ηγές

Μαραθώνας Υλίκη Μόρνος Εύηνος (εκτροπή)

Εύηνος (φράγμα)

Γεωτρήσεις

Πού βρίσκουμε όλο αυτό το νερό;

ΜEN ΓαλατσιουΜEN ΑχαρνωνΜEN ΠολυδενδριουΜEN Ασπροπυργου 

Μπορούμε να παρέχουμε (για) πάντα όσο νερό ζητάει η Αθήνα;

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

300 325 350 375 400 425 450 475 500

Ετήσια ζήτηση υδρευτικού νερού (hm3)

Μέσ

η ετ

ήσια

δαπ

άνη

για

άντλ

ηση

(εκα

τ. ε

υρώ

)

Αξιοπιστία 95%

Αξιοπιστία 97%

Αξιοπιστία 99%

Και αν οχι, τι μπορούμε να κάνουμε γι αυτό;

Σημερινή ζήτηση: ≈420 hm3

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

198119

8219

8319

8419

8519

8619

8719

8819

8919

9019

9119

9219

9319

9419

9519

9619

9719

9819

9920

0020

0120

0220

0320

0420

0520

0620

0720

08Dom

estic

 water dem

and (litres per person pe

r day)

Τι συνέβη εδώ;

Περίοδος ξηρασίας

Μια κοντινότερη ματιά στο διάγραμμα ζήτησης

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

1927

1928

1929

1930

1931

1932

1933

1934

1935

1936

1937

1938

1939

1940

1941

1942

1943

1944

1945

1946

1947

1948

1949

1950

1951

1952

1953

1954

1955

1956

1957

1958

1959

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Wat

er c

onsu

mpt

ion

(cub

ic h

ecto

met

ers)

Marathon dam and aqueduct

Yliki aqueduct

Mornos reservoir and aqueduct Boreholes

Evinos diversion

Evinos reservoir

Population (x 10.000

inhabitants)

Water price changes

Awareness raising campaigns

Πίσω από τις ΜΕΝ:Από τι αποτελείται αυτή η ζήτηση;

Απώλειες Αθήνας: Εσωτερικό δίκτυο: 

? Εκ του οποίου 

μετρητές: 5‐10%;

Αρά:

Ζήτηση≠Κατανάλωση

(Μη ανταποδοτικό νερό)(Απώλειες)

(Πραγματικές)

(Φαινομενικές)

(Εξουσιοδοτημένη Κατανάλωση)

(IWA, 2000)

(Τιμολογούμενη)

(Μη τιμολογούμενη)

(Ανταποδοτικό νερό)

= διαρροές + υπερχειλίσεις

Δήμοι

Κλοπή

Μετρητές

Διαφορετική στρατηγική για κάθε κατηγορία: πχ. πραγματικές απώλειες1. Ζωνοποίηση και δημιουργία των DMAs (υδραυλικά 

απομονωμένων περιοχών) 2. Εντοπισμός διαρροών (μετρήσεις πεδίου και μέτρηση νυχτερινής 

ροής)3. Μειωμένος χρόνος απόκρισης επισκευής διαρροών.4. Διαχείριση της πίεσης. 5. Διαρροές στην ιδιοκτησία του καταναλωτή.

DMA: Yδραυλικά Απομονωμένες Ζώνες

• Μια είσοδο νερού με μετρητή ανά ζώνη

• Ζώνες 1000‐3000 σπίτια

• Χωρισμένες μεταξύ τους με βαλβίδες απομόνωσης

Τι πρέπει να προσέξουμε οταν κλείνουμε/απομονώνουμε περιοχές με βαλβίδες;

Εντοπισμός διαρροών και γρήγορη απόκριση

Ανάλυση και προσομοίωση σε επίπεδο ζώνης για εντοπισμό επιπέδου διαρροών

Εντοπισμός νέας διαρροής με δεδομένα σε πραγματικό χρόνο

Διαχείριση πίεσης

Τι θα γινόταν αν μειώναμε την πίεση;

Πως μπορούμε να μειώσουμε την πίεση στους αγωγούς;

Βαλβίδα μείωσης πίεσης

Η βαλβίδα κρατάει τη πίεση στην έξοδο σταθερή ακόμα και αν η πίεση στην είσοδο είναι μεγαλύτερη.

Το διάφραγμα μετακινείται λόγω της πίεσης στην έξοδο.

Μεγάλη πίεση (στην έξοδο) το ανεβάζει και αυτό συνεπάγεται οτι η (κόκκινη) βίδα ανεβαίνει και άρα λιγότερο νερό περνά και η πίεση πέφτει.

Εξαρτούμε την πίεση (στόχο) στην έξοδο με τη ζήτηση κατάντι.

Διαρροές στον καταναλωτή

Κάτι συμβαίνει εδώ! (03:00 – 05:00 ή 2‐4 για Αγγλία...)

Μπορούμε όμως εμείς (ή η ΕΥΔΑΠ ή και οι δύο) να το δούμε αυτό;

Ναι, αλλά χρειαζόμαστε εξυπνους μετρητές! (smart metering)

Κατανάλωση σε επίπεδο σπιτιού (ανάλυση 15 λεπτών)

Ιστορικά στοιχεία κατανάλωσης

Κατανάλωση ανα συσκευή

Πως ξέρω τι συσκευές υπάρχουν σε ένα σπίτι;

Βραδινές ώρες

Πρωινή αιχμή

Βραδινή αιχμή

Μ.Τ.

Τ.Α.

Τ.Α.

Ημερήσια κλίμακα Ωριαία κλίμακα

Δεκαπεντάλεπτη κλίμακαΚλίμακα λεπτού

ΜπάνιοΜπάνιο

Βρύση

WCWC

Βρύση

Κατανάλωση

Εκτιμώμενηδιαρροή 

Κατανάλωση

Χρόνος (1 πμ – 4 πμ) κάθε μέρα

Μέση ελάχ

ιστη παρ

οχή (L/hr)

Εσείς ποιές ώρες της ημέρας θα ψάχνατε για διαρροή νερούστο σπίτι σας?

Μέση ελάχ

ιστη παρ

οχή (L/hr)

Χρόνος (1 πμ – 4 πμ) κάθε μέρα Χρόνος (1 πμ – 4 πμ) κάθε μέρα

Που μπορεί να οφείλεται αυτή η διαρροή?

Εντοπίζετε κάποια διαρροή?

Σύγκριση με ιστορικά στοιχεία Προειδοποίηση για πιθανή διαρροή (και πότε ξεκίνησε!) Προτείνετε έναν κανόνα για το σύστημα! Ποιά χρονοσειρά ωριαίων τιμών είναι ύποπτη;

Προειδοποίηση για πιθανή διαρροή

[00:15, 01:0, 02:0, 03:20, 04:0, 05:0, 06:0, 07:25, 08:30,…][00:5, 01:7, 02:0, 03:3, 04:3, 05:2, 06:2, 07:25, 08:30,…][00:5, 01:7, 02:0, 03:3, 04:3, 05:2, 06:2, 07:25, 08:0,…]

Και η μαθηματική προσομοίωση… μέσω παλμών

Δημιουργία εξαρτημένων χρήσεων μέσω ομαδοποιημένων παλμών

t1 t11 t2 t21t12 t13

x11x12 x21

x13

w11

w12 w21

w13

χρόνοςt22

w22

x22

χρόνος

Μεμονωμένα/ανεξάρτητα γεγονότα καταναλώσεωνt1 t4t2 t3

x11x12 x21

x13

w11

w12 w21

w13

χρόνος

χρόνος

t: χρόνος εμφάνισηςW: διάρκειαΧ: ρυθμός ζήτησης

Υπάρχουν αυτά στην Ελλάδα;

Νερό Νερό και Ενέργεια

Ποίο είναι το βέλτιστο επίπεδο διαρροών;

• Είναι το 0%;• Το οικονομικό επίπεδο διαρροών (Economic Level of Leakage: ELL)

• Ποιό το κόστος του νερού (και άρα το κόστος των απωλειών);

• Γιατί μειώνεται το κόστος των μέτρων (ανά κυβικό) όταν οι απώλειες μεγαλώνουν;

• Τι θα άλλαζε το σημείο του ελαχίστου;

• Μπορεί η γραμμή κόστους νερού να μην έχει ενιαία κλίση; Απώλειες

Κόστος

(νερού

 + μέτρω

ν)

Και αυτό είναι (μόνο) το μέρος των διαρροών ‐ τι γίνεται με τη κατανάλωση; Μπορούμε να την μειώσουμε και πως;

Αυτό ζητάμε από το υδροσύστημα

Μιλήσαμε για απώλειες

Με αυτό τι γίνεται;

Πόσο μπορεί να κυμαίνεται η κατανάλωση;

Η Ελλάδα… Οι ΗΠΑ γύρω στα 500 Και βέβαια μιλάμε για την Δύση. 

Άρα υπάρχει μεγάλη ελαστικότητα στη ζήτηση (και εντός των απαιτήσεων ποιότητας ζωής)

Υπάρχει άραγε ελαστικότητα στη τιμή;

Πως αλλάζει η ζήτηση; Διαφορετικές συνιστώσες της ζήτησης μπορούν να μειωθούν με διαφορετικό τρόπο (τεχνολογικό ή μη) Γκρί νερό Συλλογή ομβρίων Συσκευές μείωσης ροής (ντους και νιπτήρες)

Συσκευές που χρησιμοποιούν λιγότερο νερό (πχ. καζανάκια 6 λίτρων)

Αλλαγή συμπεριφοράς/χρήσης των συσκευών που ήδη υπάρχουν

Ακόμα και οι τεχνολογίες όμως είναι θέμα συμπεριφοράς (πχ. η υιοθέτηση/αγορά τους!)

Χρειαζόμαστε πραγματικά πόσιμο νερό για τα καζανάκια; Η περίπτωση του γκρί νερού Πηγές γκρί νερού: Νιπτήρας Μπανιέρα Πλυντήριο ρούχων Νεροχύτες (όχι πάντα...)

Χρήσεις γκρί νερού: Καζανάκια Πότισμα Πλυντήριο ρούχων (όχι πάντα...)

Πόσο γκρί είναι το γκρί νερό;

Μπανιέρα ΝιπτήραςΠλυντήριορούχων Νεροχύτης

Πλυντήριο πιάτων

Και πόσο γκρί νερό παράγουμε;

Μέση παροχή γκρι νερού: 98.1±29.5 L/ΙΚ/d 

Επί συνόλου μέσης παραγωγής λυμάτων: 135±31.6 L/ΙΚ/d

Από το οποίο το μεγαλύτερο ποσοστό παράγεται στο μπάνιο (μπανιέρα, ντουζιέρα, νιπτήρας): ≈ 50%

Και άρα ποιά είναι η μέγιστη μείωση που μπορούμε να πετύχουμε; (και από τι εξαρτάται;)

Μπορεί να είναι κάτι απλό

Ένα (μικρό) πρόβλημα διαστασιολόγησης

Δεξαμενή 20 lt(ξεκινάει άδεια)

Παραγωγή γκρί νερού (χρονικό βήμα 1h):

[20, 30, 10]

Ζήτηση γκρί νερού (χρονικό βήμα 1h):

[10, 30, 20]

Η δεξαμενή μου επαρκεί για να καλύψει τη ζήτηση ή όχι;

Άλλες επιλογές;

Καζανάκια χαμηλής ροής (από 12lt (80’s) σε 6lt (τώρα) σε 2‐3lt(σύντομα)

Ντουζιέρες χαμηλής πίεσης;ήΝτουζιέρες που αναμειγνύουν νερό με αέρα (η βασική ιδέα του turbocharger!!)

Επιπτώσεις;

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

300 325 350 375 400 425 450 475 500

Ετήσια ζήτηση υδρευτικού νερού (hm3)

Μέσ

η ετ

ήσια

δαπ

άνη

για

άντλ

ηση

(εκα

τ. ε

υρώ

)

Αξιοπιστία 95%

Αξιοπιστία 97%

Αξιοπιστία 99%Σημερινή ζήτηση: ≈420 hm3

Τι επίπτωση θα είχε να αποκτήσουν κάτι τόσο απλό όσο 6 ltκαζανακια;

Στην Αξιοπιστία Στην Ενέργεια (κόστος)

Πώς θα μπορούσε να γίνει;

Προσομοίωση υιοθέτησης νέων τεχνολογιών 

• Θα υιοθετούσατε εσείς τέτοιες τεχνολογίες;

• Εξαρτάται...

Behavioural Intention (BI) =

Environmental Consciousness (ea) + age (a) + income (i) + education (e) + housing type (ht) + Past water saving 

behaviour (p) + Social Network Impact (s) + Drought Condition 

Awareness (d) + Ease or difficulty to decrease water demand (dwd) + 

Effect of past water saving behaviour (f) + Restrictions effect (r) 

O μέσος χρήστης...

Κοινωνικά χαρακτηριστικά

Μέση ηλικίαΜέσο εισόδημαΥψηλό μορφωτικόΤρείς κάτοικοι

Ανάγκες

Βασικές χρήσειςΜπάνιο 

ΜαγείρεμαΠλυσίμο

Μπαλκόνι με φυτά

Μπάνιο για χαλάρωση

Ένα μικρό παιδί!

Απόψεις

Υψηλή περιβαλλοντική 

συνείδηση

Θετικοί στην μείωση της 

κατανάλωσης

Πραγματική συμπεριφορά

Αβέβαιη...

Το παιδί αποφασίζει 

οτι θα μάθει να τρώει 

μόνο του...

Γρύπη (ξανά)

Έρχονται φίλοιΓια φαγητό

Εξωτερικές επιρροές

Κοινωνικά δίκτυαΦίλοι

ΟικογένειαΔουλειάΕΜΠ (!)

Διαδίκτυο

Πολιτική για το νερό‐ Τιμολόγηση‐ Καμπάνιες‐ περιορισμοί

ΚλίμαΞηρασία

Μπορούμε να το ποσοτικοποιήσουμε αυτό;

Μοντέλα ευφυών πρακτόρων (ABM) Δυναμικά ΣυστήματαPotentialadopters

Adoptionrate 1 Rejection

rate

Scheme 1adopters

BAU

+ –

– +

++ +

Tariff

CONSSENT

Τί τύπου αποτελέσματα βγάζουμε;

01/01/86

01/05/86

01/09/86

01/01/87

01/05/87

01/09/87

01/01/88

01/05/88

01/09/88

01/01/89

01/05/89

01/09/89

01/01/90

01/05/90

01/09/90

01/01/91

01/05/91

01/09/91

01/01/92

01/05/92

01/09/92

01/01/93

01/05/93

01/09/93

01/01/94

01/05/94

01/09/94

01/01/95

01/05/95

01/09/95

01/01/96

01/05/96

01/09/96

01/01/97

01/05/97

01/09/97

01/01/98

01/05/98

01/09/98

0

50

100

150

200

Εισαγωγή νέων τεχνολογιών σε σενάριο αστικοποίησης Αττικής προς τα Ανατολικά(SD simulation)

Προσομοίωση εξέλιξης ζήτησης τη περίοδο ξηρασίας 90‐91 (ABM simulation)

Και μετά; Μοντέλα υπολογισμού επιπτώσεων από υιοθέτηση νέων/παλιών τεχνολογιών

Από μέσα στο σπίτι ... ... μέχρι τους ταμιευτήρες

Μοντέλα Δυναμικών Συστημάτων (επίδραση πολιτικών)

Μοντέλα προσομοίωσης της αστικής εξέλιξης

Μοντέλα ευφυών πρακτόρων (σχέση του χρήστη με την κατανάλωση)

Βελτιστοποίηση

Στρατηγικός σχεδιασμός

Εξυπνοι μετρητές

Μοντέλα υδρο‐δικτύων και υποδομών

Μια εργαλειοθήκη διαχείρισης αστικού νερού

Έξυπνες Πράσινες (και Μπλέ) Πόλεις

Αστικά Υδραυλικά Έργα:Η αστική ζήτηση και η διαχείρισή της

Χρήστος Μακρόπουλοςcmakro@mail.ntua.gr

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΤομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος