Διαχείριση Υδατικών Πόρων
Περιγραφή Μαθήματος:
Στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση των βασικών αρχών διαχείρισης υδροσυστημάτων και η επαφή με εργαλεία που υποστηρίζουν το σχεδιασμό και τη βέλτιστη λειτουργία τους σε καθεστώς αβεβαιότητας. Ιδιαίτερο βάρος δίνεται σε θέματα πολυκριτηριακής ανάλυσης, θεωρίας παιγνίων και βελτιστοποίησης, με ένα ή πολλαπλά κριτήρια και η εισαγωγή σε νέες μεθόδους βελτιστοποίησης.
- Εξάμηνο 9
- Ώρες διδασκαλίας 3
- Διδάσκοντες Ευάγγελος Μπαλτάς (Συντονιστής) Χρήστος Μακρόπουλος
Απαιτούμενες Γνώσεις
Τεχνική Υδρολογία, Φράγματα, Στοχαστικές ΜέθοδοιΚεφάλαια Μαθήματος
| # | Τίτλος | Διδακτέα Ύλη | Ώρες |
|---|---|---|---|
| 1 | Εισαγωγικές Έννοιες Διαχείρισης Υδατικών Πόρων | Ορισμοί (υδροσύστημα, ανάλυση συστημάτων υδατικών πόρων, διαχείριση υδατικών πόρων, προσφορά & ζήτηση), Στόχοι διαχείρισης υδατικών πόρων. Βασικές Οδηγίες και Νομικό Πλαίσιο (WFD). | 1Χ4=4 |
| 2 | Προσφορά: Υδρολογικός Σχεδιασμός Υδροσυστημάτων | Βασικά Έργα στην υπηρεσία της διαχείρισης. Επιφανειακά και Υπόγεια, Ταμιευτήρες και Υδραγωγεία. Διαστασιολόγηση ωφέλιμου: Συμβατικές μέθοδοι, στοχαστικές μέθοδοι, διαστασιολόγηση με προσομοίωση, διαστασιολόγηση ταμιευτήρα σε θέση ποταμού χωρίς μετρήσεις. Διόδευση μέσω ταμιευτήρα. Υπόγειοι ταμιευτήρες. | 3Χ4=12 |
| 3 | Ζήτηση: Εκτίμηση και διαχείριση ζήτησης νερού | Βασικές χρήσεις (αγροτικές, αστικές). Ζήτηση ή ανάγκη; Αγροτική ανάπτυξη και πρακτικές εξοικονόμησης νερού στη γεωργία. Αστική ανάπτυξη και διαχείριση αστικού νερού. Ακόμα μια ζήτηση: το θέμα της οικολογικής παροχής. | 2Χ4=4 |
| 4 | Αντιστοιχώντας τη Ζήτηση με τη Προσφορά: αβεβαιότητα και εργαλεία διαχείρισής της | Εκτίμηση και διαχείριση αβεβαιότητας σε διάφορες κλιμακες. Αβεβαιότητα στην διαθεσιμότητα πόρων, αβεβαιότητα στην εξέλιξη της ζήτησης (αγροτική και αστική). Εργαλεία: Στοχαστικά μοντέλα, Κοινωνικο-οικονομικά σενάρια, Τεχνικές προσομοίωσης. Αλγόριθμοι και διαγράμματα ροής. Κατηγοριοποίηση βασικών πηγών αβεβαιότητας. Ανάλυση αβεβαιότητας ευαισθησίας (θεωρία, βασικές αρχές και παραδείγματα). Μέθοδος Monte-Carlo. | 1Χ4=4 |
| 5 | Το πρόβλημα λειτουργίας υδροσυστημάτων για πολλαπλούς σκοπούς (1: top down) | Πολυκριτηριακή ανάλυση. Λειτουργία ταμιευτήρων πολλαπλού σκοπού. Το παράδειγμα της ζήτησης νερού και ενέργειας. Εκτίμηση υδρο-ενεργειακού δυναμικού σε θέσεις χωρίς μετρήσεις και ανάλυση διακινδύνευσης παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας. | 2Χ4=8 |
| 6 | Το πρόβλημα λειτουργίας υδροσυστημάτων για πολλαπλούς σκοπούς (2: bottom up) | Εισαγωγή στη θεωρία παιγνίων και την εφαρμογή της σε προβλήματα υδατικών πόρων. Παραδείγματα από την Ελλάδα και τον κόσμο. Τεχνολογικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές πτυχές έργων. Επίλυση συγκρούσεων στη διαχείριση υδατικών πόρων. | 1Χ4=4 |
| 7 | Η βελτιστοποίηση στη διαχείριση υδατικών πόρων: συμβατικές μέθοδοι | Θεμελιώδεις έννοιες βελτιστοποίησης (προβλήματα λήψης αποφάσεων & αντίστροφα προβλήματα). Προβλήματα με περιορισμούς, κατηγορίες περιορισμών και αντιμετώπιση τους. Αναλυτικές, μαθηματικές μέθοδοι (hill-climbing). Δυναμικός προγραμματισμός. Γραμμικός προγραμματισμός (θεωρία, βασικές αρχές και παραδείγματα). | 1Χ4=4 |
| 8 | Η βελτιστοποίηση στη διαχείριση υδατικών πόρων: Εξελικτικές Μέθοδοι | Προχωρημένες μέθοδοι βελτιστοποίησης (Γενετικοί αλγόριθμοι, εξελικτικός προγραμματισμός, προσομοιωμένη ανόπτηση). | 1Χ4=4 |
| 9 | Ανακεφαλαίωση και επισκόπηση θέματος | Βασικά μηνύματα του μαθήματος. Συζήτηση για το θέμα εξαμήνου. Παρουσιάσεις ομάδων. | 1Χ4=4 |
Μαθησιακοί Στόχοι
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:
- Κατανοούν σε βάθος τις βασικές έννοιες διαχείρισης υδατικών πόρων
- Ανταποκριθούν στον υδρολογικό σχεδιασμό έργων αξιοποίησης υδατικών πόρων
- Να αναλύσουν και να επιλύσουν ένα πρόβλημα διαχείρισης υδροσυστήματος πολλαπλού σκοπού.
- Επιλύσουν σύνθετα προβλήματα βελτιστοποίησης με την χρήση κλασσικών και εξελικτικών αλγορίθμων.
Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης
| Μέθοδοι Διδασκαλίας | Διαλέξεις στην τάξη. Επίλυση απλών παραδειγμάτων και προβλημάτων στην τάξη. Συζήτηση περιπτώσεων εφαρμογής (case studies) στην τάξη. |
|---|---|
| Μέσα διδασκαλίας | Παρουσιάσεις στον Πίνακα. Διαφάνειες Power Point. Υπολογισμοί σε ΗΥ με Excel. |
| Χρήση ΗΥ και προγραμμάτων | Οι φοιτητές επιλύουν τις ασκήσεις χρησιμοποιώντας EXCEL/ΜATLAB. |
| Ασκήσεις - Εφαρμογές | Ναι |
| Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις) | Οι φοιτητές αναλαμβάνουν ατομικά θέματα. |
| Παρουσιάσεις φοιτητών | Ναι |
| Άλλο | |
Αξιολόγηση Επίδοσης
- Τελική γραπτή εξέταση: 70%
- Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις): 30%
Συγγράμματα - Βιβλιογραφία
- Mimikou, M., Baltas, E. and Tsihrintzis, V. (2016). Hydrology and Water Resource Systems, CRC Press, Taylor and Francis Group.
- Μιμίκου, Μ. (2007). Τεχνολογία Συστημάτων Υδατικών Πόρων, Εκδ. Παπασωτηρίου.
- Grigg, N. S., Water Resources Management, McGraw‐Hill, New York, 1996.
- Loucks, D.P., E. van Beek, J.R. Stedinger, J.P.M. Dijkman, Water Resources Systems Planning and Management, An Introduction to Methods, Models and Applications, Studies and Reports in Hydrology, UNESCO Publishing, 680 pages, Paris, 2005
- Mays, L. W., and Y.K. Tung, Hydrosystems Engineering and Management, McGraw-Hill, New York, 1992.
- Palmieri, A., F. Shah and A. Dinar (2001), Economics of reservoir sedimentation and sustainable management of dams, Journal of Environmental Management (2001) 61, 149–163
- Η Οδηγία Πλαίσιο Για τα Νερά (Water Framework Directive)
- Box, P., and M. Muller, A Note on the Generation of Random Normal Deviates, The Annals of Mathematical Statistics (1958), Vol. 29, No. 2 pp. 610–611
- Αλγόριθμος Simplex: Σημειώσεις Τομέα Μαθηματικών, ΣΕΜΦΕ, ΕΜΠ.
Διδασκαλία:
- Τετάρτη, 08:45 – 12:30,
Αίθουσες:- Αμφ. Ηχοτεχνίας