Διαχείριση Υδατικών Πόρων

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Το μάθημα αποτελείται από θεωρητικό και εργαστηριακές ασκήσειςκαι καλύπτει το ευρύ αντικείμενο των υδατικών πόρων, των έργων εκμετάλλευσης των υδατικών πόρων (υδροσυστημάτων) και της διαχείρισης τους, καθώς και των τεχνικών και μεθόδων βελτιστοποίησης των υδροσυστημάτων. Η αναφορά στις μεθόδους βελτιστοποίησης είναι περιορισμένη λόγω του υψηλού επιπέδου μαθηματικής κατάρτισης που απαιτείται για την πραγμάτευση του αντικειμένου αυτού.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι σπουδαστές / τριες θα :

• Κατανοούν την σημασία των υδατικών πόρων στην οικονομική ανάπτυξη σε τοπική – περιφερειακή- εθνική κλίμακα και τον περιορισμό που θέτει η έλλειψη υδατικών πόρων στην γενική ευημερία των κοινωνιών. Επίσης, να αντιλαμβάνονται τις ανταγωνιστικές
• Προτυποποιούν τα έργα εκμετάλλευσης των υδατικών πόρων και να γνωρίζουν τα βασικά τους χαρακτηριστικά. Ακόμα, να γνωρίζουν πως μπορούν να αναχθούν χρονικά τα διάφορα οικονομικά μεγέθη έτσι ώστε να διατίθεται μια κοινή βάση σύγκρισης των εναλλακτικών λύσεων.
• Σχηματοποιήσουν ένα υδροσύστημα σαν μια δικτυακή απεικόνιση εφαρμόζοντας τις αρχές της αφαίρεσης, της τυποποίησης και της απλοποίησης.
• Γνωρίζουν τα χαρακτηριστικά μεγέθη των επιφανειακών νερών.
• Κατανοούν βασικές στατιστικές έννοιες όπως: αξιοπιστία, αβεβαιότητα, διακινδύνευση. Επίσης έννοιες όπως αντικειμενική (στοχική) συνάρτηση, περιορισμοί και μεταβλητές απόφασης.
• Διατυπώνουν μαθηματικά ένα απλό πρόβλημα βελτιστοποίησης, να το καταστρώνουν σε ψηφιακά φύλλα εργασίας, και να το λύνουν (solver).
• Γνωρίζουν έννοιες όπως ανάλυση ευαισθησίας και αβεβαιότητας μοντέλου, συνθετικές χρονοσειρές και δειγματοληψία
• Αντιλαμβάνονται τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στη διαχείριση των υδατικών πόρων.

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
• Λήψη αποφάσεων
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Θεωρητικό Μέρος

• Βασικές έννοιες: Χρήσεις νερού, καταναλωτικές και μη – Υδροσυστήματα και συνιστώσες τους – Βιώσιμη ανάπτυξη – προσέγγιση και ανάλυση συστημάτων (systemanalysis) – συστήματα υποστήριξης αποφάσεων (decisionsupportsystems) – στόχοι και δράσεις της διαχείρισης – νομοθετικό πλαίσιο στην Ελλάδα. Περιπτώσεις εφαρμογών (casestudies) στηνΕλλάδα και στοεξωτερικό.
• Οικονομικά μεγέθη: Όφελος και κόστος υδροσυστημάτων – ωφέλιμη ζωή συνιστωσών των υδροσυστημάτων – χρονική αναγωγή οικονομικών μεγεθών – ανάλυση οφέλους-κόστους (benefit-costanalysis) – μη οικονομικές ωφέλειες υδροσυστημάτων.
• Σχηματοποίηση και μοντελοποίησηυδροσυστημάτων: δικτυακή απεικόνιση – αφαίρεση – τυποποίηση – απλοποίηση – δεδομένα εισόδου στο μοντέλο. Παραδείγμα: τουδροσύστημα τηςΑθήνας.
• Εκτιμήσεις ζήτησης και προσφοράς νερού: υδατικοί πόροι – χαρακτηριστικά μεγέθη επιφανειακών και υπόγειων νερών – υδρολογική αβεβαιότητα (uncertainty) και αξιοπιστία – χαρακτηριστικά μεγέθη χρήσης νερού (αστικής – αγροτικής – κτηνοτροφικής – Υδροηλεκτρικών έργων).
• Μέθοδοι μοντέλων αξιολόγησης εναλλακτικών λύσεων: συνιστώσες μοντέλων – επιλογή και σχηματοποίηση έργου. Μέθοδοι: Βελτιστοποίηση (optimisation) έναντι Προσομοίωσης (simulation). Χαρακτηριστικά και περιορισμοί της κάθε μεθόδου – συνδυασμός των δύο (preliminaryscreening). Παράδειγμα με ταμιευτήρα και τρειςχρήστες.
• Μέθοδοι βελτιστοποίησης: Εισαγωγή – Γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα βελτιστοποίησης (ανάλυση – πολλαπλασιαστές Lagrange – μέθοδος πιο απότομης κατάβασης). Γραμμικός προγραμματισμός (LinearProgramming) και Δυναμικός Προγραμματισμός (απλή αναφορά στον δεύτερο). Παράδειγμα γραμμικού προγραμματισμού μεχρήσητου αλγόριθμουSimplex.
• Μέθοδοι προσομοίωσης: Αβεβαιότητα και διακινδύνευση (risk) στα έργα εκμετάλλευσης υδατικών πόρων. Στοχαστική προσομοίωση (MonteCarlo) και παραγωγή συνθετικών χρονοσειρών. Ανάλυση ευαισθησίας μοντέλων. Εκτίμηση αβεβαιότητας μεχρήση προσομοιώσεων.
• Κλιματική αλλαγή και υδρολογική εμμονή. Αναφορά στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στα υδροσυστήματα σε συσχέτισμό με την έννοια της υδρολογικής εμμονής.

Οι εργαστηριακές ασκήσεις είναι εστιασμένες στην κατανόηση και κατάστρωση των εννοιών και των δράσεων που περιγράφονται στη θεωρία και αφορούν:

1. Επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης με το Solver του MicrosoftExcell: (3 παραδείγματα)
2. Ανάλυση και έννοιες δικτύων. Πρόβλημα συντομότερης διαδρομής με το Solver του MicrosoftExcell.
3. Πρόβλημα διαχείρισης υδατικών πόρων με το Solver του MicrosoftExcell.

 

Μέθοδος Αξιολόγησης

• Γραπτή εξέταση στο τέλος του εξαμήνου (Ασκήσεις πολλαπλής επιλογής, σύντομης ανάπτυξης και επίλυσης προβλημάτων)
• Αξιολόγηση κατ’ οίκον εργασίας (ανάπτυξη θεωρητικού θέματος και σχολιασμού επιστημονικής αρθρογραφίας
• Αξιολόγηση εργαστηριακής εργασίας (σταδιακή ανάπτυξη θέματος διαχείρισης και ανάλυσης σε περιβάλλον ΣΓΠ)
• Προφορική παρουσίαση εργασίας (παρουσίαση με ΤΠΕ του θεωρητικού θέματος)

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ελληνική

1. Δ. Κουτσογιάννης, Σημειώσεις Διαχείρισης Υδατικών Πόρων – Μέρος 1&2, Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, (http://www.itia.ntua.gr/el/docinfo/762/)
2. Τεχνικές Ανάλυσης Δεδομένων & Λήψης Αποφάσεων με χρήση του Ασημακόπουλος Δ.&Αραμπατζής Γ. Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα 2002.
3. Στοιχεία Φυσικής Υδρολογίας, Hornbergeretal. Εκδόσεις ΙΩΝ, 2014. Μετάφραση- Επιμέλεια Σ.Η.Καραλής

 

Ξενόγλωσση

1. Water Resources An introduction to Methods, Models and Applications. Daniel p. Loucks and Eelco van Beek. Studies and Reports in Hydrology. UNESCO Publishing, 2005.
2. Hydrosystems Engineering and Lary Mays and YeouKoung Tung. McGraw-Hill Publishing, 1992.
3. Principles of Water Resources Alvin Goodman, Prentice-Hall Inc., 1984.

 

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

1. Water Resources Research, AGU Publications, John Wiley & Sons, Inc.
2. Water Resources Management, Springer
3. American Water Works Association
4. Journal of Natural Resources Policy Research, Taylor and Francis