Χρήστος Μακρόπουλος

Αναπληρωτής Καθηγητής, Πολιτικός Μηχανικός, Δρ. Μηχανικός
c.makropoulos@itia.ntua.gr
+30 210 772 2886

Συμμετοχή σε ερευνητικά έργα

Συμμετοχή ως επιστημονικός υπεύθυνος

  1. Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας

Συμμετοχή ως ερευνητής

  1. Συντήρηση, αναβάθμιση και επέκταση του Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων για την διαχείριση του υδροδοτικού συστήματος της ΕΥΔΑΠ
  2. OpenMI Life

Συμμετοχή σε τεχνολογικές μελέτες

  1. Ανάλυση των επιπτώσεων της εκτροπής νερού μέσω της σήραγγας Πόλγης Fatnicko - Ταμιευτήρα Bileca στην υδρολογική δίαιτα του Ποταμού Bregava στη Βοσνία και Ερζεγοβίνη

Δημοσιευμένο έργο

Publications in scientific journals

  1. D. Nikolopoulos, A. Ostfeld, E. Salomons, and C. Makropoulos, Resilience assessment of water quality sensor designs under cyber-physical attacks, Water, 13 (5), 647, doi:10.3390/w13050647, 2021.
  2. H. Elsayed, S. Djordjević, D. Savic, I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, The Nile water-food-energy nexus under uncertainty: Impacts of the Grand Ethiopian Renaissance Dam, Journal of Water Resources Planning and Management - ASCE, 146 (11), 04020085, doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001285, 2020.
  3. A. Liakopoulou, C. Makropoulos, D. Nikolopoulos, K. Monokrousou, and G. Karakatsanis, An urban water simulation model for the design, testing and economic viability assessment of distributed water management systems for a circular economy, Environmental Sciences Proceedings, 21 (1), 14, doi:10.3390/environsciproc2020002014, 2020.
  4. G. Moraitis, D. Nikolopoulos, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, Quantifying failure for critical water Infrastructures under cyber-physical threats, Journal of Environmental Engineering, 146 (9), doi:10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001765, 2020.
  5. I. Tsoukalas, P. Kossieris, and C. Makropoulos, Simulation of non-Gaussian correlated random variables, stochastic processes and random fields: Introducing the anySim R-Package for environmental applications and beyond, Water, 12 (6), 1645, doi:10.3390/w12061645, 2020.
  6. D. Nikolopoulos, G. Moraitis, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, Cyber-physical stress-testing platform for water distribution networks, Journal of Environmental Engineering, 146 (7), 04020061, doi:10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001722, 2020.
  7. D. Bouziotas, D. van Duuren, H. J. van Alphen, J. Frijns, D. Nikolopoulos, and C. Makropoulos, Towards circular water neighborhoods: Simulation-based decision support for integrated decentralized urban water systems, Water, 11 (6), 1227, doi:10.3390/w11061227, 2019.
  8. I. Koutiva, and C. Makropoulos, Exploring the effects of alternative water demand management strategies using an agent-based model, Water, 11 (11), 2216, doi:10.3390/w11112216, 2019.
  9. C. Makropoulos, and D. Savic, Urban hydroinformatics: past, present and future, Water, 11 (10), 1959, doi:10.3390/w11101959, 2019.
  10. D. Nikolopoulos, H. J. van Alphen, D. Vries, L. Palmen, S. Koop, P. van Thienen, G. Medema, and C. Makropoulos, Tackling the “new normal”: A resilience assessment method applied to real-world urban water systems, Water, 11 (2), 330, doi:10.3390/w11020330, 2019.
  11. P. Kossieris, I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and D. Savic, Simulating marginal and dependence behaviour of water demand processes at any fine time scale, Water, 11 (5), 885, doi:10.3390/w11050885, 2019.
  12. I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Building a puzzle to solve a riddle: A multi-scale disaggregation approach for multivariate stochastic processes with any marginal distribution and correlation structure, Journal of Hydrology, 575, 354–380, doi:10.1016/j.jhydrol.2019.05.017, 2019.
  13. P. Kossieris, and C. Makropoulos, Exploring the statistical and distributional properties of residential water demand at fine time scales, Water, 10 (10), 1481, doi:10.3390/w10101481, 2018.
  14. Ε. Psarrou, I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, A Monte-Carlo-based method for the optimal placement and operation scheduling of sewer mining units in urban wastewater networks, Water, 10 (2), 200, doi:10.3390/w10020200, 2018.
  15. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and D. Koutsoyiannis, Simulation of stochastic processes exhibiting any-range dependence and arbitrary marginal distributions, Water Resources Research, 54 (11), 9484–9513, doi:10.1029/2017WR022462, 2018.
  16. I. Tsoukalas, S.M. Papalexiou, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, A cautionary note on the reproduction of dependencies through linear stochastic models with non-Gaussian white noise, Water, 10 (6), 771, doi:10.3390/w10060771, 2018.
  17. C. Makropoulos, D. Nikolopoulos, L. Palmen, S. Kools, A. Segrave, D. Vries, S. Koop, H. J. van Alphen, E. Vonk, P. van Thienen, E. Rozos, and G. Medema, A resilience assessment method for urban water systems, Urban Water Journal, 15 (4), 316–328, doi:10.1080/1573062X.2018.1457166, 2018.
  18. I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Stochastic periodic autoregressive to anything (SPARTA): Modelling and simulation of cyclostationary processes with arbitrary marginal distributions, Water Resources Research, 54 (1), 161–185, WRCR23047, doi:10.1002/2017WR021394, 2018.
  19. S. Baki, E. Rozos, and C. Makropoulos, Designing water demand management schemes using a socio-technical modelling approach, Science of the Total Environment, 622, 1590–1602, doi:10.1016/j.scitotenv.2017.10.041, 2018.
  20. C. Makropoulos, E. Rozos, I. Tsoukalas, A. Plevri, G. Karakatsanis, L. Karagiannidis, E. Makri, C. Lioumis, K. Noutsopoulos, D. Mamais, K. Ripis, and T. Lytras, Sewer-mining: A water reuse option supporting circular economy, public service provision and entrepreneurship, Journal of Environmental Management, 216, 285–298, doi:10.1016/j.jenvman.2017.07.026, 2018.
  21. P. Kossieris, C. Makropoulos, C. Onof, and D. Koutsoyiannis, A rainfall disaggregation scheme for sub-hourly time scales: Coupling a Bartlett-Lewis based model with adjusting procedures, Journal of Hydrology, 556, 980–992, doi:10.1016/j.jhydrol.2016.07.015, 2018.
  22. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and S. Mihas, Identification of potential sewer mining locations: A Monte-Carlo based approach, Water Science and Technology, 76 (12), 3351–3357, doi:10.2166/wst.2017.487, 2017.
  23. E. Rozos, I. Tsoukalas, K. Ripis, E. Smeti, and C. Makropoulos, Turning black into green: Ecosystem services from treated wastewater, Desalination and Water Treatment, 91 (2017), 2017.
  24. G. Kochilakis, D. Poursanidis, N. Chrysoulakis, V. Varella, V. Kotroni, G. Eftychidis, K. Lagouvardos, C. Papathanasiou, G. Karavokiros, M. Aivazoglou, C. Makropoulos, and M. Mimikou, FLIRE DSS: A web tool for the management of floods and wildfires in urban and periurban areas, Open Geosciences, 8, 711–727, doi:10.1515/geo-2016-0068, 2016.
  25. G. Kochilakis, D. Poursanidis, N. Chrysoulakis, V. Varella, V. Kotroni, G. Eftychidis, K. Lagouvardos, C. Papathanasiou, G. Karavokiros, M. Aivazoglou, C. Makropoulos, and M. Mimikou, A web based DSS for the management of floods and wildfires (FLIRE) in urban and periurban areas, Environmental Modelling and Software, 86, 111–115, doi:10.1016/j.envsoft.2016.09.016, 2016.
  26. P. Kossieris, C. Makropoulos, E. Creaco, L. Vamvakeridou-Lyroudia, and D. Savic, Assessing the applicability of the Bartlett-Lewis model in simulating residential water demands, Procedia Engineering, 154, 123–131, 2016.
  27. E. Creaco, P. Kossieris, L. Vamvakeridou-Lyroudia, C. Makropoulos, Z. Kapelan, and D. Savic, Parameterizing residential water demand pulse models through smart meter readings, Environmental Modelling and Software, 80, 33–40, 2016.
  28. G. Karavokiros, A. Lykou, I. Koutiva, J. Batica, A. Kostaridis, A. Alves, and C. Makropoulos, Providing evidence-based, intelligent support for flood resilient planning and policy: the PEARL Knowledge Base, Water, 8 (9), 392, doi:10.3390/w8090392, 2016.
  29. E. Rozos, D. Butler, and C. Makropoulos, An integrated system dynamics – cellular automata model for distributed water-infrastructure planning, Water Science and Technology: Water Supply, 17 (6), doi:10.2166/ws.2016.080, 2016.
  30. I. Tsoukalas, P. Kossieris, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Surrogate-enhanced evolutionary annealing simplex algorithm for effective and efficient optimization of water resources problems on a budget, Environmental Modelling and Software, 77, 122–142, doi:10.1016/j.envsoft.2015.12.008, 2016.
  31. I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, A surrogate based optimization approach for the development of uncertainty-aware reservoir operational rules: the case of Nestos hydrosystem, Water Resources Management, 29 (13), 4719–4734, doi:10.1007/s11269-015-1086-8, 2015.
  32. I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, Multiobjective optimisation on a budget: Exploring surrogate modelling for robust multi-reservoir rules generation under hydrological uncertainty, Environmental Modelling and Software, 69, 396–413, doi:10.1016/j.envsoft.2014.09.023, 2015.
  33. D. Bouziotas, E. Rozos, and C. Makropoulos, Water and the City: Exploring links between urban growth and water demand management., Journal of Hydroinformatics, 17 (2), doi:10.2166/hydro.2014.053, 2015.
  34. P. Kossieris, S. Kozanis, A. Hashmi, E. Katsiri, L. Vamvakeridou-Lyroudia, R. Farmani, C. Makropoulos, and D. Savic, A web-based platform for water efficient households, Procedia Engineering, 89, 1128–1135, 2014.
  35. P. Kossieris, Panayiotakis, K. Tzouka, E. Rozos, and C. Makropoulos, An e-Learning approach for improving household water efficiency, Procedia Engineering, WDSA 2014, Bari, Italy, Water Distribution Systems Analysis, 2014.
  36. E. Rozos, C. Makropoulos, and C. Maksimovic, Rethinking urban areas: an example of an integrated blue-green approach, Water Science and Technology: Water Supply, 13 (6), 1534–1542, doi:10.2166/ws.2013.140, 2013.
  37. E. Rozos, and C. Makropoulos, Source to tap urban water cycle modelling, Environmental Modelling and Software, 41, 139–150, doi:10.1016/j.envsoft.2012.11.015, Elsevier, 1 March 2013.
  38. S.M. Papalexiou, D. Koutsoyiannis, and C. Makropoulos, How extreme is extreme? An assessment of daily rainfall distribution tails, Hydrology and Earth System Sciences, 17, 851–862, doi:10.5194/hess-17-851-2013, 2013.
  39. E. Rozos, and C. Makropoulos, Assessing the combined benefits of water recycling technologies by modelling the total urban water cycle, Urban Water Journal, 9 (1), doi:10.1080/1573062X.2011.630096, Φεβρουάριος 2012.
  40. E. Rozos, C. Makropoulos, and D. Butler, Design robustness of local water-recycling schemes, Journal of Water Resources Planning and Management - ASCE, 136 (5), 531–538, doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000067, 2010.
  41. D. Koutsoyiannis, C. Makropoulos, A. Langousis, S. Baki, A. Efstratiadis, A. Christofides, G. Karavokiros, and N. Mamassis, Climate, hydrology, energy, water: recognizing uncertainty and seeking sustainability, Hydrology and Earth System Sciences, 13, 247–257, doi:10.5194/hess-13-247-2009, 2009.
  42. C. Makropoulos, D. Koutsoyiannis, M. Stanic, S. Djordevic, D. Prodanovic, T. Dasic, S. Prohaska, C. Maksimovic, and H. S. Wheater, A multi-model approach to the simulation of large scale karst flows, Journal of Hydrology, 348 (3-4), 412–424, 2008.

Book chapters and fully evaluated conference publications

  1. D. Nikolopoulos, G. Moraitis, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, RISKNOUGHT: A cyber-physical stress-testing platform for water distribution networks, 11th World Congress on Water Resources and Environment “Managing Water Resources for a Sustainable Future”, Madrid, European Water Resources Association, 2019.
  2. D. Nikolopoulos, C. Makropoulos, D. Kalogeras, K. Monokrousou, and I. Tsoukalas, Developing a stress-testing platform for cyber-physical water infrastructure, 2018 International Workshop on Cyber-Physical Systems for Smart Water Networks (CySWater), New Jersey, 9–11, doi:10.1109/CySWater.2018.00009, 2018.
  3. D. Nikolopoulos, K. Risva, and C. Makropoulos, A cellular automata urban growth model for water resources strategic planning, 13th International Conference on Hydroinformatics (HIC 2018), Palermo, Italy, 3, 1557–1567, doi:10.29007/w43g, 2018.
  4. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and A. Efstratiadis, Stochastic simulation of periodic processes with arbitrary marginal distributions, 15th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2017), Rhodes, Global Network on Environmental Science and Technology, 2017.
  5. E. Rozos, I. Tsoukalas, K. Ripis, E. Smeti, and C. Makropoulos, Turning black into green: ecosystem services from treated wastewater, 13th IWA Specialized Conference on Small Water and Wastewater Systems, Athens, Greece, National Technical University of Athens, 2016, (υπό έκδοση).
  6. C. Makropoulos, V. Tsoukala, K. Belibassakis, A. Lykou, M. Chondros, P. Gourgoura, and D. Nikolopoulos, Managing flood risk in coastal cities through an integrated modelling framework supporting stakeholders’ involvement: the case of Rethymno, Crete, Proceedings of the 36th IAHR World Congress, The Hague, The Netherlands, 2015.
  7. I. Tsoukalas, P. Dimas, and C. Makropoulos, Hydrosystem optimization on a budget: Investigating the potential of surrogate based optimization techniques, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, 2015.
  8. E. Rozos, and C. Makropoulos, Preparing appropriate water policies for sd analysis: a broad-brush review on water conservation practices, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, Rhodes, Greece, 2015.
  9. E. Rozos, and C. Makropoulos, Urban regeneration and optimal water demand management, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, Rhodes, Greece, 2015.
  10. E. Rozos, Y. Photis, and C. Makropoulos, Water demand management in the expanding urban areas of south Attica, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, Rhodes, Greece, 2015.
  11. S. Baki, I. Koutiva, and C. Makropoulos, A hybrid artificial intelligence modelling framework for the simulation of the complete, socio-technical, urban water system, 2012 International Congress on Environmental Modelling and Software, Managing Resources of a Limited Planet, Leipzig, International Environmental Modelling and Software Society, 2012.
  12. I. Koutiva, and C. Makropoulos, Towards adaptive water resources management: simulating the complete socio-technical system through computational intelligence, Proceedings of the 12th International Conference on Environmental Science and Technology, A998–A1006, Rhodes, 2011.
  13. E. Rozos, S. Baki, D. Bouziotas, and C. Makropoulos, Exploring the link between urban development and water demand: The impact of water-aware technologies and options, Computing and Control for the Water Industry (CCWI) 2011, Exeter, UK, CCWI2011-311, University of Exeter, 2011.
  14. C. Makropoulos, E. Rozos, and D. Butler, Urban water modelling and the daily time step: issues for a realistic representation, 8th International Conference on Hydroinformatics 2009, Concepcion, Chile, Curran Associates, Inc., 57 Morehouse Lane Red Hook, NY 12571 USA, 2011.
  15. N. Evelpidou, N. Mamassis, A. Vassilopoulos, C. Makropoulos, and D. Koutsoyiannis, Flooding in Athens: The Kephisos River flood event of 21-22/10/1994, International Conference on Urban Flood Management, Paris, doi:10.13140/RG.2.1.4065.5601, UNESCO, 2009.
  16. C. Makropoulos, E. Safiolea, A. Efstratiadis, E. Oikonomidou, V. Kaffes, C. Papathanasiou, and M. Mimikou, Multi-reservoir management with Open-MI, Proceedings of the 11th International Conference on Environmental Science and Technology, Chania, A, 788–795, Department of Environmental Studies, University of the Aegean, 2009.
  17. C. Makropoulos, E. Rozos, and C. Maksimovic, Developing An Integrated Modelling System For Blue-Green Solutions, HIC 2014 – 11th International Conference on Hydroinformatics, New York City, USA, HIC2014-216, Αύγουστος 2014.

Conference publications and presentations with evaluation of abstract

  1. D. Nikolopoulos, P. Kossieris, and C. Makropoulos, Stochastic stress-testing approach for assessing resilience of urban water systems from source to tap, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-13284, doi:10.5194/egusphere-egu21-13284, European Geosciences Union, 2021.
  2. G. Moraitis, D. Nikolopoulos, I. Koutiva, I. Tsoukalas, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, The PROCRUSTES testbed: tackling cyber-physical risk for water systems, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-14903, doi:10.5194/egusphere-egu21-14903, European Geosciences Union, 2021.
  3. D. Nikolopoulos, G. Moraitis, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, RISKNOUGHT: Stress-testing platform for cyber-physical water distribution networks, European Geosciences Union General Assembly 2020, Geophysical Research Abstracts, Vol. 22, Vienna, EGU2020-19647, doi:10.5194/egusphere-egu2020-19647, 2020.
  4. G. Karavokiros, D. Nikolopoulos, S. Manouri, A. Efstratiadis, C. Makropoulos, N. Mamassis, and D. Koutsoyiannis, Hydronomeas 2020: Open-source decision support system for water resources management, European Geosciences Union General Assembly 2020, Geophysical Research Abstracts, Vol. 22, Vienna, EGU2020-20022, doi:10.5194/egusphere-egu2020-20022, 2020.
  5. D. Nikolopoulos, A. Efstratiadis, G. Karavokiros, N. Mamassis, and C. Makropoulos, Stochastic simulation-optimization framework for energy cost assessment across the water supply system of Athens, European Geosciences Union General Assembly 2018, Geophysical Research Abstracts, Vol. 20, Vienna, EGU2018-12290, European Geosciences Union, 2018.
  6. G. Tzortzakis, E. Katsiri, G. Karavokiros, C. Makropoulos, and A. Delis, Tethys: sensor-based aquatic quality monitoring in waterways, 17th IEEE International Conference on Mobile Data Management (MDM), 329–332, doi:10.1109/MDM.2016.56, Porto, 2016.
  7. E. Rozos, D. Nikolopoulos, A. Efstratiadis, A. Koukouvinos, and C. Makropoulos, Flow based vs. demand based energy-water modelling, European Geosciences Union General Assembly 2015, Geophysical Research Abstracts, Vol. 17, Vienna, EGU2015-6528, European Geosciences Union, 2015.
  8. I. Tsoukalas, P. Kossieris, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Handling time-expensive global optimization problems through the surrogate-enhanced evolutionary annealing-simplex algorithm, European Geosciences Union General Assembly 2015, Geophysical Research Abstracts, Vol. 17, Vienna, EGU2015-5923, European Geosciences Union, 2015.
  9. C. Makropoulos, and E. Rozos, Managing the complete Urban Water Cycle: the Urban Water Optioneering Tool, SWITCH, Paris, France, 2011.
  10. E. Rozos, and C. Makropoulos, Ensuring water availability with complete urban water modelling, European Geosciences Union General Assembly 2011, Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, Vienna, European Geosciences Union, 2011.
  11. E. Rozos, and C. Makropoulos, Assessing the combined benefits of water recycling technologies by modelling the total urban water cycle, International Precipitation Conference (IPC10), Coimbra, Portugal, 2010.

Presentations and publications in workshops

  1. C. Makropoulos, E. Safiolea, A. Efstratiadis, E. Oikonomidou, and V. Kaffes, Multi-reservoir management with OpenMI, OpenMI-LIFE Pinios Workshop, Volos, 2009.
  2. Χ. Μακρόπουλος, Δ. Κουτσογιάννης, και Α. Ευστρατιάδης, Προκλήσεις και προοπτικές στη διαχείριση του αστικού νερού, Συνέδριο Τοπικής Αυτοδιοίκησης: Η Πράσινη Τεχνολογία στην Υπηρεσία της Λειτουργίας των Πόλεων, Αθήνα, Ecocity, Κεντρική Ένωση Δήμων και Κοινοτήτων, 2009.

Various publications

  1. E. Rozos, S. Kozanis, and C. Makropoulos, Integrated Modelling System, BGD internal project report, 31 Ιανουαρίου 2014.
  2. H. Perlman, Χ. Μακρόπουλος, και Δ. Κουτσογιάννης, Ο υδρολογικός κύκλος, 19 pages, doi:10.13140/RG.2.2.11182.92480, United States Geological Survey, 2005.

Educational notes

  1. Χ. Μακρόπουλος, Α. Ευστρατιάδης, και Π. Κοσσιέρης, Σημειώσεις Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων: Υδρεύσεις, 80 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Δεκέμβριος 2019.
  2. Χ. Μακρόπουλος, και Α. Ευστρατιάδης, Σημειώσεις μαθήματος "Βελτιστοποίηση Συστημάτων Υδατικών Πόρων – Υδροπληροφορική", 151 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 2018.
  3. Ε. Ρόζος, και Χ. Μακρόπουλος, Προγραμματισμός σε Matlab για προβλήματα βελτιστοποίησης, Αθήνα, Ελλάδα, Φεβρουάριος 2011.
  4. Χ. Μακρόπουλος, και Α. Ευστρατιάδης, Σημειώσεις Βελτιστοποίησης Συστημάτων Υδατικών Πόρων και Υδροπληροφορικής, 307 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Απρίλιος 2011.

Academic works

  1. C. Makropoulos, Spatial decision support for urban water management, 321 pages, Department of Civil and Environmental Engineering – Imperial College, London, London, 2003.

Research reports

  1. Α. Ευστρατιάδης, Ν. Μαμάσης, και Χ. Μακρόπουλος, Συνοπτική τεχνική έκθεση περί της εκτίμησης της δυναμικότητας του υδροδοτικού συστήματος της Αθήνας, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 30 pages, Οκτώβριος 2019.
  2. Χ. Μακρόπουλος, Δ. Δαμίγος, Α. Ευστρατιάδης, Α. Κουκουβίνος, και Α. Μπενάρδος, Συνοπτική έκθεση και τελικά συµπεράσµατα, Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας, 32 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2010.
  3. Χ. Μακρόπουλος, Α. Ευστρατιάδης, και Α. Κουκουβίνος, Εκτίµηση του χρηµατοοικονοµικού κόστους και προτάσεις ορθολογικής διαχείρισης του υδροσυστήµατος, Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας, 73 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2010.
  4. Χ. Μακρόπουλος, Α. Κουκουβίνος, Α. Ευστρατιάδης, και Ν. Χαλκιάς, Μεθοδολογία εκτίμησης χρηματοοικονομικού κόστους, Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας, 40 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2010.

Engineering reports

  1. C. Maksimovic, H. S. Wheater, D. Koutsoyiannis, S. Prohaska, D. Peach, S. Djordevic, D. Prodanovic, C. Makropoulos, P. Docx, T. Dasic, M. Stanic, D. Spasova, and D. Brnjos, Final Report, Analysis of the effects of the water transfer through the tunnel Fatnicko Polje - Bileca reservoir on the hydrologic regime of Bregava River in Bosnia and Herzegovina, Ανάθεση: Energy Financing Team, Switzerland, Ανάδοχοι: CUW-UK, ICCI Limited, London, 2004.

Ανάλυση ερευνητικών έργων

Συμμετοχή ως επιστημονικός υπεύθυνος

  1. Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας

    Περίοδος εκτέλεσης: Ιούνιος 2010–Δεκέμβριος 2010

    Προϋπολογισμός: €110 000

    Ανάθεση: Εταιρεία Παγίων ΕΥΔΑΠ

    Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος

    Project director: Χ. Μακρόπουλος

    Το αντικείμενο του έργου είναι (α) η ανάπτυξη μεθοδολογίας και ο υπολογισμός του χρηματοοικονομικού κόστους του αδιύλιστου νερού, (β) η ανάπτυξη μεθοδολογίας και ο υπολογισμός του περιβαλλοντικού κόστους του αδιύλιστου νερού, (γ) η σύνταξη τελικής έκθεσης για το συνολικό κόστος του αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας.

Συμμετοχή ως ερευνητής

  1. Συντήρηση, αναβάθμιση και επέκταση του Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων για την διαχείριση του υδροδοτικού συστήματος της ΕΥΔΑΠ

    Περίοδος εκτέλεσης: Οκτώβριος 2008–Νοέμβριος 2011

    Προϋπολογισμός: €72 000

    Project director: Ν. Μαμάσης

    Κύριος ερευνητής: Δ. Κουτσογιάννης

    Το ερευνητικό έργο περιλαμβάνει την αναβάθμιση, συντήρηση και επέκταση του Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων (ΣΥΑ) που ανέπτυξε το ΕΜΠ για την ΕΥΔΑΠ στα πλαίσια του ερευνητικού έργου Εκσυγχρονισμός της εποπτείας και διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας (1999-2003). Οι εργασίες αφορούν (α) στη Βάση Δεδομένων (αναβάθμιση λογισμικού, διαχείριση χρονοσειρών ποιοτικών παραμέτρων), (β) στο μετρητικό δίκτυο (επέκταση-βελτίωση- συντήρηση, εκτίμηση απωλειών υδραγωγείων), (γ) στην αναβάθμιση λογισμικού διαχείρισης δεδομένων και την προσθήκη αυτόματης επεξεργασίας τηλεμετρικών δεδομένων, (δ) στο λογισμικό Υδρονομέας (επικαιροποίηση του μοντέλου του υδροσυστήματος, επέκταση του μοντέλου προσομοίωσης και βελτιστοποίησης, αναβάθμιση λειτουργικών χαρακτηριστικών λογισμικού), (ε) σε υδρολογικές αναλύσεις (συλλογή και επεξεργασία δεδομένων, επικαιροποίηση χαρακτηριστικών υδρολογικών μεγεθών) και (στ) στα ετήσια διαχειριστικά σχέδια (υποστήριξη στην εκπόνηση).

  1. OpenMI Life

    Περίοδος εκτέλεσης: Ιανουάριος 2006–Δεκέμβριος 2010

    Το Πρόγραμμα OpenMI-LIFE στοχεύει στην ενίσχυση εφαρμογής της Οδηγίας Πλαίσιο για τα Νερά και ειδικότερα στην επίτευξη ολοκληρωμένης διαχείρισης υδάτων. Το γεγονός αυτό απαιτεί αφενός ικανότητα πρόβλεψης των διαφορετικών διαδικασιών απορροής που ανταποκρίνονται σε προγραμματισμένα μέτρα και αφετέρου πρόβλεψη αλληλεπίδρασης των διαδικασιών αυτών. Η πρόγνωση επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης μοντέλων ενώ πριν την ανάπτυξη του OpenMI, δεν υπήρχε γενικός, ανοικτός και πρακτικός μηχανισμός που να συνδέσει μοντέλα διαφορετικών διαδικασιών από διαφορετικούς προμηθευτές τα οποία να τρέχουν σε διαφορετικά μηχανήματα. Το έργο HarmonIT, χρηματοδοτούμενο από το FP5, ανέπτυξε μια ιδιαίτερα πρωτοποριακή εφαρμογή Open Modelling Interface (Open-MI) η οποία επιλύει το δεδομένο περίπλοκο πρόβλημα. Το έργο OpenMI-LIFE θα επιδείξει κατά πόσο η εφαρμογή αυτή μπορεί να αναπτυχθεί, να χρησιμοποιηθεί, να υποστηριχθεί και να χρηματοδοτηθεί σε επιχειρησιακό επίπεδο σε προβλήματα πραγματικής κλίμακας. Η επίδειξη αυτή θα διεξαχθεί σε συνεργασία με τις Αρχές που εδρεύουν σε δύο πιλοτικές λεκάνες ποταμών, τον Scheldt και τον Πηνειό. Επίσης θα παρουσιάσει την διαχείριση και εφαρμογή αιτημάτων δύο χρηστών για αλλαγές στο interface. Στόχος του έργου είναι η συνέχιση των διαδικασίες και των συστημάτων που επιδεικνύονται και βελτιώνονται και μετά το πέρας του έργου. Απώτερος στόχος είναι το Open-MI να γίνει το Ευρωπαϊκό και παγκόσμιο πρότυπο μοντέλο που θα συνδέεται με τον τομέα του περιβάλλοντος.

Ανάλυση τεχνολογικών μελετών

  1. Ανάλυση των επιπτώσεων της εκτροπής νερού μέσω της σήραγγας Πόλγης Fatnicko - Ταμιευτήρα Bileca στην υδρολογική δίαιτα του Ποταμού Bregava στη Βοσνία και Ερζεγοβίνη

    Περίοδος εκτέλεσης: Απρίλιος 2004–Ιούνιος 2004

    Ανάθεση: Energy Financing Team, Switzerland

    Ανάδοχοι:

    1. CUW-UK
    2. ICCI Limited

    Η λεκάνη απορροής της Πόλγης Fatnicko βρίσκεται στην ανατολική Ερζεγοβίνη και κυριαρχείται από καρστικά πετρώματα με εκτεταμένη και περίπλοκη ανάπτυξη καρστικών αγωγών. Στην ευρύτερη περιοχή αναπτύσσεται από τη δεκαετία του 1950 ένα σχέδιο αξιοποίησης των υδατικών πόρων της που περιλαμβάνει μεταξύ άλλων εκτροπές νερού από τις πόλγες, κατασκευή τεχνητών ταμιευτήρων, παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας και απελευθέρωση κατακλυζόμενων γαιών για αγροτική εκμετάλλευση. Οι εκτροπές νερού μέσω σηράγγων επηρεάζουν τη λειτουργία του φυσικού καρστικού συστήματος αγωγών. Η μελέτη αποσκοπεί στην ανάλυση των επιπτώσεων ενός από τα προγραμματισμένα έργα, συγκεκριμένα της σήραγγας Πόλγης Fatnicko - Ταμιευτήρα Bileca και της εκτροπής νερού από την πόλγη μέσω αυτής, στην υδρολογική δίαιτα του Ποταμού Bregava, ο οποίος τροφοδοτείται εν μέρει με νερό από την πόλγη μέσω καρστικών αγωγών. Για την ανάλυση των επιπτώσεων χρησιμοποιούνται τρία εναλλακτικά μοντέλα διαφορετικής λογικής και συγκρίνονται τα αποτελέσματά τους.

Ανάλυση δημοσιευμένου έργου

Publications in scientific journals

  1. D. Nikolopoulos, A. Ostfeld, E. Salomons, and C. Makropoulos, Resilience assessment of water quality sensor designs under cyber-physical attacks, Water, 13 (5), 647, doi:10.3390/w13050647, 2021.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2093/1/documents/water-13-00647.pdf (4403 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/13/5/647

  1. H. Elsayed, S. Djordjević, D. Savic, I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, The Nile water-food-energy nexus under uncertainty: Impacts of the Grand Ethiopian Renaissance Dam, Journal of Water Resources Planning and Management - ASCE, 146 (11), 04020085, doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001285, 2020.

    Βλέπε επίσης: https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29WR.1943-5452.0001285

  1. A. Liakopoulou, C. Makropoulos, D. Nikolopoulos, K. Monokrousou, and G. Karakatsanis, An urban water simulation model for the design, testing and economic viability assessment of distributed water management systems for a circular economy, Environmental Sciences Proceedings, 21 (1), 14, doi:10.3390/environsciproc2020002014, 2020.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2060/1/documents/environsciproc-02-00014.pdf (992 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2673-4931/2/1/14

  1. G. Moraitis, D. Nikolopoulos, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, Quantifying failure for critical water Infrastructures under cyber-physical threats, Journal of Environmental Engineering, 146 (9), doi:10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001765, 2020.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2059/1/documents/ASCEEE.1943-7870.0001765.pdf (1889 KB)

  1. I. Tsoukalas, P. Kossieris, and C. Makropoulos, Simulation of non-Gaussian correlated random variables, stochastic processes and random fields: Introducing the anySim R-Package for environmental applications and beyond, Water, 12 (6), 1645, doi:10.3390/w12061645, 2020.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2049/1/documents/water-12-01645.pdf (4754 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/12/6/1645

  1. D. Nikolopoulos, G. Moraitis, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, Cyber-physical stress-testing platform for water distribution networks, Journal of Environmental Engineering, 146 (7), 04020061, doi:10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001722, 2020.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2046/1/documents/ASCEEE.1943-7870.0001722.pdf (7383 KB)

  1. D. Bouziotas, D. van Duuren, H. J. van Alphen, J. Frijns, D. Nikolopoulos, and C. Makropoulos, Towards circular water neighborhoods: Simulation-based decision support for integrated decentralized urban water systems, Water, 11 (6), 1227, doi:10.3390/w11061227, 2019.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2030/1/documents/water-11-01227-v2.pdf (7693 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/11/6/1227

  1. I. Koutiva, and C. Makropoulos, Exploring the effects of alternative water demand management strategies using an agent-based model, Water, 11 (11), 2216, doi:10.3390/w11112216, 2019.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2004/1/documents/water-11-02216.pdf (1665 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/11/11/2216

  1. C. Makropoulos, and D. Savic, Urban hydroinformatics: past, present and future, Water, 11 (10), 1959, doi:10.3390/w11101959, 2019.

    [Αστική υδροπληροφορική: παρελθόν, παρόν και μέλλον]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1989/1/documents/water-11-01959-v2.pdf (662 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/11/10/1959

  1. D. Nikolopoulos, H. J. van Alphen, D. Vries, L. Palmen, S. Koop, P. van Thienen, G. Medema, and C. Makropoulos, Tackling the “new normal”: A resilience assessment method applied to real-world urban water systems, Water, 11 (2), 330, doi:10.3390/w11020330, 2019.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1964/1/documents/water-11-00330.pdf (4563 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/11/2/330

  1. P. Kossieris, I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and D. Savic, Simulating marginal and dependence behaviour of water demand processes at any fine time scale, Water, 11 (5), 885, doi:10.3390/w11050885, 2019.

    [Προσομοίωση της περιθώριας και της από κοινού συμπεριφοράς των διεργασιών οικιακής ζήτησης νερού σε λεπτές χρονικές κλίμακες]

    Η ενσωμάτωση της αβεβαιότητας της οικιακής ζήτησης νερού είναι ιδιαίτερα σημαντική για τον εύρωστο και πιθανοτικό σχεδιασμό, λειτουργία και διαχείριση των συστημάτων αστικού νερού. Σε αυτό το πλαίσιο είναι ιδιαίτερα σημαντική η χρήση, σαν είσοδο στα συνήθως ντετερμινιστικά μοντέλα προσομοίωσης των συστημάτων, συνθετικών χρονοσειρών οι οποίες αναπαράγουν τη συμπεριφορά της περιθώριας κατανομής και τις στοχαστικές ιδιότητες της διεργασίας της ζήτησης. Οι τυπικές μέθοδοι προσομοίωσης της διεργασίας αυτής (όπως είναι τα στοχαστικά μοντέλα παλμών) αντιμετωπίζουν μερικώς το πρόβλημα, καθώς είτε αναπαράγουν συγκεκριμένα στατιστικά χαρακτηριστικά (χαμηλής τάξης) της περιθώριας κατανομής είτε αγνοούν τις δομές εξάρτησης. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια ενιαία στρατηγική στοχαστικής μοντελοποίησης της ζήτησης, που επιτρέπει τη ρητή αναπαραγωγή της περιθώριας συμπεριφοράς και των στοχαστικών ιδιοτήτων της διεργασίας σε οποιαδήποτε λεπτή χρονική κλίμακα. Η στρατηγική αυτή συνδυάζει τα κλασσικά γραμμικά στοχαστικά μοντέλα, που δεν έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν στον συγκεκριμένο τομέα, με το από κοινού μοντέλο πιθανότητας Nataf (Nataf’s joint distribution model). Η αποτελεσματικότητα και η ευελιξία της μεθόδου παρουσιάζεται μέσω τριών πραγματικών προβλημάτων προσομοίωσης που εμπλέκουν μια μεγάλη ποικιλία από συναρτήσεις κατανομής και δομές εξάρτησης, όπως αυτές εντοπίζονται στις χρονοσειρές ζήτησης νερού από τη κλίμακα του 1 min έως τη 1 h.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1950/1/documents/water-11-00885.pdf (6862 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/11/5/885

  1. I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Building a puzzle to solve a riddle: A multi-scale disaggregation approach for multivariate stochastic processes with any marginal distribution and correlation structure, Journal of Hydrology, 575, 354–380, doi:10.1016/j.jhydrol.2019.05.017, 2019.

    [Κατασκευάζοντας ένα πάζλ ώστε να λυθεί ένα αίνιγμα: Μια προσέγγιση επιμερισμού πολλαπλών κλιμάκων για πολυμεταβλητές στοχαστικές διεργασίες από οποιαδήποτε περιθώρια κατανομή και δομή συσχέτισης]

    Η γέννηση υδρομετεωρολογικών χρονοσειρών που ακολουθούν μια δεδομένη πιθανοτική και στοχαστική δίαιτα σε πολλαπλές χρονικές κλίμακες, παραδοσιακά εκφραζόμενη σε όρους συγκεκριμένων στατιστικών χαρακτηριστικών των παρατηρημένων δεδομένων, αποτελεί κρίσιμο ζητούμενο σε μελέτες ρίσκου στους υδατικούς πόρους και, ταυτόχρονα, ένα αίνιγμα για την κοινότητα της στοχαστικής. Η κύρια πρόκληση πηγάζει από το γεγονός ότι η αναπαραγωγή μιας συγκεκριμένης δίαιτας για μια συγκεκριμένη χρονική κλίμακα δεν επιβάλει την αναπαραγωγή της επιθυμητής δίαιτας σε καμία άλλη κλίμακα συνάθροισης. Στο πλαίσιο αυτό, εισάγουμε αρχικά μια σειριακή σύζευξη στοχαστικών μοντέλων τύπου Nataf, μέσω ενός σχήματος επιμερισμού, και στη συνέχεια προτείνουμε μια διαμόρφωση αρθρωτής μορφής (τύπου "παζλ"), που παρέχει ενα γενικό πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης για πολυμεταβλητές διεργασίες που ακολουθούν οποιαδήποτε κατανομή και δομή συσχέτισης. Στις μελέτες περίπτωσης παρουσιάζουμε δύο χαρακτηριστικές διαμορφώσεις, ήτοι ένα σχήμα τριών επιπέδων, που λειτουργεί σε ημερήσια, μηνιαία και ετήσια βάση, και ένα δύο επιπέδων, για τον επιμερισμό ημερήσιων σε ωριαία δεδομένα. Η πρώτη διαμόρφωση εφαρμόζεται για τη γέννηση συσχετισμένων ημερήσιων δεδομένων βροχόπτωσης και απορροής στη λεκάνη του Αχελώου, στη Δυτική Ελλάδα, που διατηρεί τη στοχαστική δομή των δύο διεργασιών στις τρεις χρονικές κλίμακες. Η δεύτερη διατύπωση επιμερίζει ημερήσιες βροχοπτώσεις, που λαμβάνονται από έναν μετεωρολογικό σταθμό στη Γερμανία, σε ωριαίες. Οι δύο μελέτες αναδεικνύουν την ικανότητα του προτεινόμενου πλαισίου να αναπαραστήσει την ιδιάζουσα συμπεριφορά των υδρομετεωρολογικών διεργασιών σε πολλαπλές κλίμακες χρονικής ανάλυσης, καθώς και την ευελιξία του ως προς τη διατύπωση γενικών σχημάτων προσομοίωσης.

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Macian-Sorribes, H., J.-L. Molina, S. Zazo, and M. Pulido-Velázquez, Analysis of spatio-temporal dependence of inflow time series through Bayesian causal modelling, Journal of Hydrology, 597, 125722, doi:10.1016/j.jhydrol.2020.125722, 2021.
    2. Wang, Q., J. Zhou, K. Huang, L. Dai, B. Jia, L. Chen, and H. Qin, A procedure for combining improved correlated sampling methods and a resampling strategy to generate a multi-site conditioned streamflow process, Water Resources Management, 35, 1011-1027, doi:10.1007/s11269-021-02769-8, 2021.
    3. Brereton, R. G., P values and multivariate distributions: Non-orthogonal terms in regression models, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 210, 104264, doi:10.1016/j.chemolab.2021.104264, 2021.
    4. Pouliasis, G., G. A. Torres-Alves, and O. Morales-Napoles, Stochastic modeling of hydroclimatic processes using vine copulas, Water, 13(16), 2156, doi:10.3390/w13162156, 2021.
    5. Biondi, D., E. Todini, and A. Corina, A parsimonious post-processor for uncertainty evaluation of ensemble precipitation forecasts: An application to quantitative precipitation forecasts for civil protection purposes, Hydrology Research, nh20210452021, doi:10.2166/nh.2021.045, 2021.

  1. P. Kossieris, and C. Makropoulos, Exploring the statistical and distributional properties of residential water demand at fine time scales, Water, 10 (10), 1481, doi:10.3390/w10101481, 2018.

    [Εξερευνώντας τις στατιστικές και περιθώριες ιδιότητες της αστικής ζήτησης νερού σε λεπτές χρονικές κλίμακες]

    H οικιακή ζήτηση νερού αποτελεί έναν αβέβαιο παράγοντα που θέτει επιπλέον δυσκολίες κατά το σχεδιασμό και διαχείριση των συστημάτων αστικού νερού. Τα τελευταία χρόνια, τα δεδομένα ζήτησης από τους έξυπνους μετρητές νερού προσφέρουν την απαιτούμενη πληροφορία για την καλύτερη κατανόηση και μοντελοποίηση της διεργασίας της ζήτησης σε επίπεδο σπιτιού και σε λεπτές χρονικές κλίμακες. Η παρούσα εργασία μελετά τις ιδιαιτερότητες της περιθώριας συμπεριφοράς της διεργασίας της οικιακής ζήτησης νερού στις χρονικές κλίμακες 15 min και 1 h, που συνήθως χρησιμοποιούνται στις εφαρμογές μοντελοποίησης του αστικού κύκλου νερού. Προς αυτή την κατεύθυνση, ερευνάται ένας μεγάλος αριθμός από παρατηρημένες χρονοσειρές ζήτησης νερού από σπίτια με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Η ανάλυση υποδεικνύει ότι τα βασικά χαρακτηριστικά των περιθωρίων κατανομών της ζήτησης παρουσιάζουν μεταβολή μεταξύ των σπιτιών και μεταξύ των διαφορετικών χρονικών επιπέδων μελέτης. Η ανάλυση από ώρα σε ώρα και από μήνα σε μήνα υποδεικνύει ότι η μέση τιμή και η πιθανότητα μηδενικής ζήτησης παρουσιάζουν την μεγαλύτερη μεταβολή, ενώ η μεταβολή στα χαρακτηριστικών που σχετίζονται με το σχήμα της κατανομής (L-διασπορά και L-ασυμμετρία) και στη πιθανότητα μηδενικής ζήτησης είναι σημαντικά μικρότερη. Η αξιολόγηση της επίδοσης 10 διαφορετικών πιθανοτικών μοντέλων υποδεικνύουν ότι η κατανομή Gamma και Weibull μπορούν να περιγράψουν επαρκώς τη συμπεριφορά των μη μηδενικών ζητήσεων και στις δυο υπό μελέτη χρονικές κλίμακες.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1904/1/documents/water-10-01481.pdf (23829 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/10/10/1481/htm

  1. Ε. Psarrou, I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, A Monte-Carlo-based method for the optimal placement and operation scheduling of sewer mining units in urban wastewater networks, Water, 10 (2), 200, doi:10.3390/w10020200, 2018.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1903/1/documents/water-10-00200.pdf (8639 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/10/2/200

  1. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and D. Koutsoyiannis, Simulation of stochastic processes exhibiting any-range dependence and arbitrary marginal distributions, Water Resources Research, 54 (11), 9484–9513, doi:10.1029/2017WR022462, 2018.

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Brunner, M. I., A. Bárdossy, and R. Furrer, Technical note: Stochastic simulation of streamflow time series using phase randomization, Hydrology and Earth System Sciences, 23, 3175-3187, doi:10.5194/hess-23-3175-2019, 2019.
    2. Cheng, Y., P. Feng, J. Li, Y. Guo, and P. Ren, Water supply risk analysis based on runoff sequence simulation with change point under changing environment, Advances in Meteorology, 9619254, doi:10.1155/2019/9619254, 2019.
    3. #Elsayed, H., S. Djordjević, and D. Savić, The Nile water, food and energy nexus – A system dynamics model, 7th International Computing & Control for the Water Industry Conference, Exeter, United Kingdom, 2019.

  1. I. Tsoukalas, S.M. Papalexiou, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, A cautionary note on the reproduction of dependencies through linear stochastic models with non-Gaussian white noise, Water, 10 (6), 771, doi:10.3390/w10060771, 2018.

    [Προειδοποιητική επισήμανση σχετικά με την αναπαραγωγή των εξαρτήσεων μέσω γραμμικών στοχαστικών μοντέλων με μη γκαουσιανό λευκό θόρυβο]

    Από τις πρώτες ημέρες της στοχαστικής υδρολογίας πίσω στη δεκαετία του ’60, τα μοντέλα αυτοπαλινδρόμησης (AR) και κινούμενου μέσου όρου (ΜΑ) χρησιμοποιήθηκαν ευρέως για την προσομοίωση υδρομετεωρολογικών διεργασιών. Αρχικά, κυριάρχησαν το μοντέλο AR(1) ή Μαρκοβιανά μοντέλα με γκαουσιανό θόρυβο, λόγω της εννοιολογικής και μαθηματικής τους απλότητας. Ωστόσο, η πανταχού παρούσα ασύμμετρη συμπεριφορά των περισσότερων υδρομετεωρολογικών διεργασιών, κυρίως στις λεπτές χρονικές κλίμακες, κατέστησε αναγκαία τη γέννηση συνθετικών χρονοσειρών που μπορούν επίσης να αναπαράξουν ροπές μεγαλύτερης τάξης. Συνεπώς, τα προηγούμενα σχήματα εμπλουτίστηκαν ώστε να διατηρούν την ασυμμετρία, μέσω της χρήσης μη γκαουσιανού λευκού θορύβου – τροποποίηση που αποδίδεται στους Thomas & Fiering (TF). Παρόλο που η διατήρηση ροπών υψηλότερης τάξης προκειμένου να προσεγγιστεί μια κατανομή αποτελεί μια περιορισμένη και δυνητικά επικίνδυνη λύση, η προσέγγιση TF κατέστη μια κοινή επιλογή στην επιχειρησιακή πρακτική. Στην παρούσα μελέτη, σχεδόν μισό αιώνα μετά την εισαγωγή τους, αποκαλύπτουμε μια σημαντική αδυναμία που εκτείνεται σε όλα τα δημοφιλή γραμμικά στοχαστικά μοντέλα που εφαρμόζουν μη γκαουσιανό λευκό θόρυβο. Εστιάζοντας στη μαρκοβιανή περίπτωση, αποδεικνύουμε μαθηματικά ότι αυτό το σχήμα γέννησης παράγει φραγμένες σχέσεις εξάρτησης, που είναι μη ρεαλιστικές και μη συνεπείς με τα παρατηρημένα δεδομένα. Η αποκαλούμενη ως «συμπεριφορά περιβλήματος» εντείνεται καθώς αυξάνει η ασυμμετρία και συσχέτιση, όπως αναδεικνύεται με βάση πραγματικά και υποθετικά προβλήματα προσομοίωσης.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1848/1/documents/water-10-00771.pdf (14101 KB)

    Βλέπε επίσης: http://www.mdpi.com/2073-4441/10/6/771

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Papalexiou, S. M., Y. Markonis, F. Lombardo, A. AghaKouchak, and E. Foufoula‐Georgiou, Precise temporal Disaggregation Preserving Marginals and Correlations (DiPMaC) for stationary and non‐stationary processes, Water Resources Research, 54(10), 7435-7458, doi:10.1029/2018WR022726, 2018.
    2. Cheng, Y., P. Feng, J. Li, Y. Guo, and P. Ren, Water supply risk analysis based on runoff sequence simulation with change point under changing environment, Advances in Meteorology, 9619254, doi:10.1155/2019/9619254, 2019.
    3. Marković, D., S. Ilić, D. Pavlović, J. Plavšić, and N. Ilich, Multivariate and multi-scale generator based on non-parametric stochastic algorithms, Journal of Hydroinformatics, 21(6), 1102–1117, doi:10.2166/hydro.2019.071, 2019.
    4. Nazemi, A., M. Zaerpour, and E. Hassanzadeh, Uncertainty in bottom-up vulnerability assessments of water supply systems due to regional streamflow generation under changing conditions, Journal of Water Resources Planning and Management, 146(2), doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001149, 2020.
    5. Wang, Q., J. Zhou, K. Huang, L. Dai, B. Jia, L. Chen, and H. Qin, A procedure for combining improved correlated sampling methods and a resampling strategy to generate a multi-site conditioned streamflow process, Water Resources Management, 35, 1011-1027, doi:10.1007/s11269-021-02769-8, 2021.
    6. Zounemat-Kermani, M., A. Mahdavi-Meymand, and A. Hinkelmann, A comprehensive survey on conventional and modern neural networks: application to river flow forecasting, Earth Science Informatics, doi:10.1007/s12145-021-00599-1, 2021.
    7. Pouliasis, G., G. A. Torres-Alves, and O. Morales-Napoles, Stochastic modeling of hydroclimatic processes using vine copulas, Water, 13(16), 2156, doi:10.3390/w13162156, 2021.

  1. C. Makropoulos, D. Nikolopoulos, L. Palmen, S. Kools, A. Segrave, D. Vries, S. Koop, H. J. van Alphen, E. Vonk, P. van Thienen, E. Rozos, and G. Medema, A resilience assessment method for urban water systems, Urban Water Journal, 15 (4), 316–328, doi:10.1080/1573062X.2018.1457166, 2018.

  1. I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Stochastic periodic autoregressive to anything (SPARTA): Modelling and simulation of cyclostationary processes with arbitrary marginal distributions, Water Resources Research, 54 (1), 161–185, WRCR23047, doi:10.1002/2017WR021394, 2018.

    [Στοχαστικό περιοδικό μοντέλο αυτοπαλινδρόμησης για κάθε κατανομή (SPARTA): Μοντελοποίηση και προσομοίωση κυκλοστάσιμων διεργασιών με αυθαίρετες περιθώριες κατανομές]

    Τα στοχαστικά μοντέλα στην υδρολογία παραδοσιακά αποσκοπούν στο να αναπαράξουν τα εμπειρικά στατιστικά χαρακτηριστικά των παρατηρημένων δεδομένων παρά κάποιο συγκεκριμένο μοντέλο κατανομής, το οποίο επιχειρεί να περιγράψει τη συνήθως μη γκαουσιανή στατιστική συμπεριφορά των αντίστοιχων διεργασιών. Το μοντέλο SPARTA (Stochastic Periodic AutoRegressive To Anything) παρέχει μια εναλλακτική και πρωτότυπη προσέγγιση, η οποία επιτρέπει τη ρητή περιγραφή κάθε διεργασίας ενδιαφέροντος μέσω οποιουδήποτε μοντέλου κατανομής, ενώ ταυτόχρονα δημιουργεί πρότυπα εξάρτησης που δεν μπορούν να απεικονιστούν πλήρως μέσω των τυπικών γραμμικών στοχαστικών σχημάτων. Ακρογωνιαίος λίθος της προτεινόμενης προσέγγισης είναι το μοντέλο από κοινού κατανομής Nataf, που σχετίζεται με τη γκαουσιανή copula, και συνδυάζεται με περιοδικές γκουασιανές ανελίξεις αυτοπαλινδρόμησης. Προκειμένου να αποκτήσουμε την επιθυμητή στοχαστική δομή, αναπτύξαμε επίσης έναν υπολογιστικά απλό και αποδοτικό αλγόριθμο, βασισμένο σε μια υβριδική διαδικασία Monte-Carlo, που χρησιμοποιείται για να προσεγγίσει τους απαιτούμενους ισοδύναμους συντελεστές συσχέτισης. Τα θεωρητικά και πρακτικά πλεονεκτήματα της προτεινόμενης μεθόδου, αντιπαραβαλλόμενα με τα αποτελέσματα ευρέως χρησιμοποιούμενων στοχαστικών μοντέλων, αναδεικνύονται μέσω πραγματικών και υποθετικών εφαρμογών στοχαστικής προσομοίωσης, που αφορούν τόσο σε μονομεταβλητές όσο και πολυμεταβλητές χρονοσειρές.

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Papalexiou, S. M., Unified theory for stochastic modelling of hydroclimatic processes: Preserving marginal distributions, correlation structures, and intermittency, Advances in Water Resources, 115, 234-252, doi:10.1016/j.advwatres.2018.02.013, 2018.
    2. Brunner, M. I., A. Bárdossy, and R. Furrer, Technical note: Stochastic simulation of streamflow time series using phase randomization, Hydrology and Earth System Sciences, 23, 3175-3187, doi:10.5194/hess-23-3175-2019, 2019.
    3. Marković, D., S. Ilić, D. Pavlović, J. Plavšić, and N. Ilich, Multivariate and multi-scale generator based on non-parametric stochastic algorithms, Journal of Hydroinformatics, 21(6), 1102-1117, doi:10.2166/hydro.2019.071, 2019.
    4. #Elsayed, H., S. Djordjević, and D. Savić, The Nile water, food and energy nexus – A system dynamics model, 7th International Computing & Control for the Water Industry Conference, Exeter, United Kingdom, 2019.
    5. Nazemi, A., M. Zaerpour, and E. Hassanzadeh, Uncertainty in bottom-up vulnerability assessments of water supply systems due to regional streamflow generation under changing conditions, Journal of Water Resources Planning and Management, 146(2), doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001149, 2020.
    6. Barber, C., J. R. Lamontagne, and R. M. Vogel, Improved estimators of correlation and R2 for skewed hydrologic data, Hydrological Sciences Journal, 65(1), 87-101, doi:10.1080/02626667.2019.1686639, 2020.
    7. Dutta, R., and R. Maity, Temporal networks based approach for non‐stationary hydroclimatic modelling and its demonstration with streamflow prediction, Water Resources Research, 56(8), e2020WR027086, doi:10.1029/2020WR027086, 2020.
    8. Demetriou, E., G. Mallouppas, and C.Hadjistassou, Embracing carbon neutral electricity and transportation sectors in Cyprus, Energy, doi:10.1016/j.energy.2021.120625, 2021.
    9. Pouliasis, G., G. A. Torres-Alves, and O. Morales-Napoles, Stochastic modeling of hydroclimatic processes using vine copulas, Water, 13(16), 2156, doi:10.3390/w13162156, 2021.

  1. S. Baki, E. Rozos, and C. Makropoulos, Designing water demand management schemes using a socio-technical modelling approach, Science of the Total Environment, 622, 1590–1602, doi:10.1016/j.scitotenv.2017.10.041, 2018.

  1. C. Makropoulos, E. Rozos, I. Tsoukalas, A. Plevri, G. Karakatsanis, L. Karagiannidis, E. Makri, C. Lioumis, K. Noutsopoulos, D. Mamais, K. Ripis, and T. Lytras, Sewer-mining: A water reuse option supporting circular economy, public service provision and entrepreneurship, Journal of Environmental Management, 216, 285–298, doi:10.1016/j.jenvman.2017.07.026, 2018.

  1. P. Kossieris, C. Makropoulos, C. Onof, and D. Koutsoyiannis, A rainfall disaggregation scheme for sub-hourly time scales: Coupling a Bartlett-Lewis based model with adjusting procedures, Journal of Hydrology, 556, 980–992, doi:10.1016/j.jhydrol.2016.07.015, 2018.

    [Μοντέλο επιμερισμού της βροχόπτωσης για χρονικές κλίμακες μικρότερες της ωριαίας: Σύζευξη ενός μοντέλου Bartlett-Lewis με διαδικασίες συνόρθωσης]

    Πολλές υδρολογικές εφαρμογές, όπως οι μελέτες πλημμυρών, απαιτούν τη χρήση χρονοσειρών βροχής με μικρή χρονική διακριτότητα που κυμαίνεται από τη χρονική κλίμακα της 1 day μέχρι το 1 min. Ωστόσο, η διαθεσιμότητα παρατηρημένων υψών βροχής είναι ιδιαίτερα περιορισμένη, ιδιαίτερα σε μικρότερες της 1 h. Για να αντιμετωπιστεί η έλλειψη αυτή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στοχαστικές μέθοδοι επιμερισμού που επιτρέπουν την παραγωγή συνθετικών, αλλά στοχαστικά συνεπών, γεγονότων βροχής που αθροίζουν ακριβώς σε ύψη βροχής που είναι γνωστά σε κάποια μεγαλύτερη χρονική κλίμακα. Στην παρούσα εργασία προτείνεται και παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για τον επιμερισμό ημερήσιων υψών βροχής σε οποιαδήποτε χρονική κλίμακα μικρότερη της ωριαίας. Η μεθοδολογία στηρίζεται στη σύζευξη του στοχαστικού μοντέλου συστάδων παλμών Bartlett-Lewis, για την παραγωγή των συνθετικών υψών βροχής, με διαδικασίες συνόρθωσης (adjusting procedures) που τροποποιούν τις μεταβλητές της λεπτότερης κλίμακας (π.χ. 1 h) έτσι ώστε να αθροίζουν ακριβώς στα δεδομένα ημερήσια ύψη βροχής. Για την καλύτερη αναπαραγωγή της μεταβλητότητας που παρουσιάζει η διεργασία της βροχή στις λεπτές χρονικές κλίμακες, ενσωματώνεται στο σχήμα επιμερισμού μια τροποποιημένη έκδοση του κλασικού μοντέλου Bartlett-Lewis που υποθέτει εξάρτηση μεταξύ των διαρκειών και των εντάσεων των παλμών. Το μοντέλο επιμερισμού υλοποιήθηκε σαν επιχειρησιακό πακέτο στη γλώσσα προγραμματισμού R, υπό το όνομα HyetosMinute, και υποστηρίζει τον επιμερισμό ημερήσιων υψών βροχής μέχρι την κλίμακα του 1 λεπτού. Η επίδοση του παραπάνω σχήματος αξιολογήθηκε επί της βάσης επιμερισμού ημερήσιων υψών βροχής στη κλίμακα των 5 min, ως προς τη διατήρηση των ουσιωδών στατιστικών χαρακτηριστικών της βροχής σε ένα μεγάλο εύρος λεπτών χρονικών κλιμάκων.

    Σημείωση:

    Προσωρινή ελεύθερη πρόσβαση: https://authors.elsevier.com/c/1WHlB52cuBmT2

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.07.015

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Shrestha, A., M. S. Babel, S. Weesakul, and Z. Vojinovic, Developing intensity–duration–frequency (IDF) curves under climate change uncertainty: The case of Bangkok, Thailand, Water, 9(2), 145, doi:10.3390/w9020145, 2017.
    2. Li, X., A. Meshgi, X. Wang, J. Zhang, S. H. X. Tay, G. Pijcke, N. Manocha, M. Ong, M. T. Nguyen, and V. Babovic, Three resampling approaches based on method of fragments for daily-to-subdaily precipitation disaggregation, International Journal of Climatology, doi:10.1002/joc.5438, 2018.
    3. Papalexiou, S. M., Y. Markonis, F. Lombardo, A. AghaKouchak, and E. Foufoula‐Georgiou, Precise temporal Disaggregation Preserving Marginals and Correlations (DiPMaC) for stationary and non‐stationary processes, Water Resources Research, doi:10.1029/2018WR022726, 2018.
    4. Park, J., C. Onof, and D. Kim, A hybrid stochastic rainfall model that reproduces some important rainfall characteristics at hourly to yearly timescales, Hydrology and Earth System Sciences, 23, 989-1014, doi:10.5194/hess-23-989-2019, 2019.
    5. Onof, C., and L.-P. Wang, Modelling rainfall with a Bartlett–Lewis process: New developments, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, doi:10.5194/hess-2019-406, 2019.

  1. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and S. Mihas, Identification of potential sewer mining locations: A Monte-Carlo based approach, Water Science and Technology, 76 (12), 3351–3357, doi:10.2166/wst.2017.487, 2017.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1909/1/documents/wst076123351.pdf (459 KB)

    Βλέπε επίσης: https://iwaponline.com/wst/article/76/12/3351-3357/38389

  1. E. Rozos, I. Tsoukalas, K. Ripis, E. Smeti, and C. Makropoulos, Turning black into green: Ecosystem services from treated wastewater, Desalination and Water Treatment, 91 (2017), 2017.

    [Πράσινο από μαύρο: οικοσυστημικές υπηρεσίες από επεξεργασμένα λύματα]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1715/1/documents/Manuscript_subm2_CM.pdf (636 KB)

  1. G. Kochilakis, D. Poursanidis, N. Chrysoulakis, V. Varella, V. Kotroni, G. Eftychidis, K. Lagouvardos, C. Papathanasiou, G. Karavokiros, M. Aivazoglou, C. Makropoulos, and M. Mimikou, FLIRE DSS: A web tool for the management of floods and wildfires in urban and periurban areas, Open Geosciences, 8, 711–727, doi:10.1515/geo-2016-0068, 2016.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1766/1/documents/FLIRE.pdf (1400 KB)

  1. G. Kochilakis, D. Poursanidis, N. Chrysoulakis, V. Varella, V. Kotroni, G. Eftychidis, K. Lagouvardos, C. Papathanasiou, G. Karavokiros, M. Aivazoglou, C. Makropoulos, and M. Mimikou, A web based DSS for the management of floods and wildfires (FLIRE) in urban and periurban areas, Environmental Modelling and Software, 86, 111–115, doi:10.1016/j.envsoft.2016.09.016, 2016.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1764/1/documents/FLIRE_paper.pdf (730 KB)

  1. P. Kossieris, C. Makropoulos, E. Creaco, L. Vamvakeridou-Lyroudia, and D. Savic, Assessing the applicability of the Bartlett-Lewis model in simulating residential water demands, Procedia Engineering, 154, 123–131, 2016.

    Βλέπε επίσης: http://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.429

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Onof, C., and L.-P. Wang, Modelling rainfall with a Bartlett–Lewis process: New developments, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, doi:10.5194/hess-2019-406, 2019.

  1. E. Creaco, P. Kossieris, L. Vamvakeridou-Lyroudia, C. Makropoulos, Z. Kapelan, and D. Savic, Parameterizing residential water demand pulse models through smart meter readings, Environmental Modelling and Software, 80, 33–40, 2016.

    Βλέπε επίσης: http://doi.org/10.1016/j.envsoft.2016.02.019

  1. G. Karavokiros, A. Lykou, I. Koutiva, J. Batica, A. Kostaridis, A. Alves, and C. Makropoulos, Providing evidence-based, intelligent support for flood resilient planning and policy: the PEARL Knowledge Base, Water, 8 (9), 392, doi:10.3390/w8090392, 2016.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1649/1/documents/water-08-00392.pdf (12503 KB)

  1. E. Rozos, D. Butler, and C. Makropoulos, An integrated system dynamics – cellular automata model for distributed water-infrastructure planning, Water Science and Technology: Water Supply, 17 (6), doi:10.2166/ws.2016.080, 2016.

    [Ολοκληρωμένο μοντέλο Δυναμικής Συστημάτων - Κυτταρικών Αυτομάτων για σχεδιασμό κατανεμημένων τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού]

    Οι σύγχρονες κατανεμημένες τεχνολογίες εξοικονόμησης νερού (συμπεριλαμβανομένων, για παράδειγμα, την ανακύκλωση γκρι νερού και τη συλλογή όμβριων υδάτων) επιτρέπουν την επαναχρησιμοποίηση του νερού σε κλίμακα νοικοκυριού ή γειτονιάς. Παρ 'όλα αυτά, ακόμη και αν αυτές οι τεχνολογίες είναι σε ορισμένες περιπτώσεις συμφέρουσες από οικονομική άποψη, έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα σε σχέση με τις επιλογές κεντρικής διαχείρισης: δεν είναι εύκολο να εκτιμηθεί εκ των προτέρων η έκταση και η ταχύτητα της εξάπλωσης της τεχνολογίας. Αυτό το μειονέκτημα ενισχύεται σε περίπτωση επιπλέον αβεβαιότητας λόγω της επέκτασης των αστικών περιοχών. Αυτή η συνολική αβεβαιότητα είναι ένας από τους βασικούς λόγους που οι φορείς που εμπλέκονται στα αστικά ύδατα είναι επιφυλακτικοί σχετικά με τις κατανεμημένες τεχνολογίες, ακόμη και στις περιπτώσεις που αυτές φαίνεται να έχουν χαμηλότερο κόστος. Σε αυτή τη μελέτη, προτείνουμε μια μεθοδολογία που προσπαθεί να αντιμετωπίσει αυτή την αβεβαιότητα με σύζευξη ενός μοντέλου Κυτταρικού Αυτόματου με ένα μοντέλο Δυναμικής Συστημάτων. Το μοντέλο Κυτταρικού Αυτόματου χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει σενάρια αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης της καταλληλότητας για την εγκατάσταση τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού για κάθε νέα αστική περιοχή. Στη συνέχεια, το μοντέλο Δυναμικής Συστημάτων χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του ρυθμού υιοθέτησης των τεχνολογιών. Αξιολογούνται διάφορα σενάρια που βασίζονται σε διαφορετικές οικονομικές συνθήκες και τιμές νερού. Η προτεινόμενη μεθοδολογία εφαρμόζεται σε μια αστική περιοχή της Αττικής, Ελλάδα.

  1. I. Tsoukalas, P. Kossieris, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Surrogate-enhanced evolutionary annealing simplex algorithm for effective and efficient optimization of water resources problems on a budget, Environmental Modelling and Software, 77, 122–142, doi:10.1016/j.envsoft.2015.12.008, 2016.

    [Εξελικτικός αλγόριθμος ανόπτησης-απλόκου εμπλουτισμένος με υποκατάστατα μοντέλα για αποδοτική και αποτελεσματική βελτιστοποίηση προβλημάτων υδατικών πόρων με περιορισμένο προϋπολογισμό]

    Στα προβλήματα βελτιστοποίησης υδατικών πόρων, η στοχική συνάρτηση συνήθως προϋποθέτει πρώτα να τρέξει ένα μοντέλο προσομοίωσης και στη συνέχεια να αξιολογηθούν τα αποτελέσματά του. Ωστόσο, οι μεγάλοι χρόνοι προσομοίωσης μπορεί να θέσουν πολύ σοβαρά εμπόδια στην παραπάνω διαδικασία. Συχνά, για να παραληφθεί μια λύση σε λογικό χρόνο, ο χρήστης πρέπει να μειώσει δραστικά το επιτρεπόμενο πλήθος αποτιμήσεων της συνάρτησης, τερματίζοντας έτσι την αναζήτηση πολύ νωρίτερα από όσο χρειάζεται. Μια υποσχόμενη στρατηγική για την αντιμετώπιση αυτών των αδυναμιών είναι η χρήση τεχνικών υποκατάστατων μοντέλων. Εδώ εισάγουμε τον εξελικτικό αλγόριθμο ανόπτησης-απλόκου εμπλουτισμένο με υποκατάστατα μοντέλα (Surrogate-Enhanced Evolutionary Annealing-Simplex, SEEAS) που συνδυάζει τα ισχυρά σημεία των υποκατάστατων μοντέλων με την αποτελεσματικότητα και αποδοτικότητα της εξελικτικής μεθόδου ανόπτησης-απλόκου. Ο αλγόριθμος SEEAS συνδυάζει τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις βελτιστοποίησης (εξελικτική αναζήτηση, προσομοιωμένη ανόπτηση, και κατερχόμενο άπλοκο). Η επίδοσή του συγκρίνεται με άλλους αλγορίθμους που βασίζονται σε υποκατάστατα, σε διάφορες συναρτήσεις ελέγχου και σε δύο εφαρμογές υδατικών πόρων (βαθμονόμηση μοντέλου, διαχείριση ταμιευτήρων). Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τις σημαντικές δυνατότητες της χρήσης του SEEAS σε απαιτητικά προβλήματα βελτιστοποίησης με περιορισμένο προϋπολογισμό.

    Σχετικές εργασίες:

    • [67] Πρόδρομη παρουσίαση σε συνέδριο της EGU

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1587/2/documents/SEEAS_paper.pdf (4310 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Dariane , A. B., and M. M. Javadianzadeh, Towards an efficient rainfall–runoff model through partitioning scheme, Water, 8, 63, doi:10.3390/w8020063, 2016.
    2. Yaseen, Z. M., O. Jaafar, R. C. Deo, O. Kisi, J. Adamowski, J. Quilty, and A. El-Shafie, Boost stream-flow forecasting model with extreme learning machine data-driven: A case study in a semi-arid region in Iraq, Journal of Hydrology, 542, 603-614, doi:10.1016/j.jhydrol.2016.09.035, 2016.
    3. Müller, R., and N. Schütze, Multi-objective optimization of multi-purpose multi-reservoir systems under high reliability constraints, Environmental Earth Sciences, 75:1278, doi:10.1007/s12665-016-6076-5, 2016.
    4. #Christelis, V., V. Bellos, and G. Tsakiris, Employing surrogate modelling for the calibration of a 2D flood simulation model, Sustainable Hydraulics in the Era of Global Change: Proceedings of the 4th IAHR Europe Congress (Liege, Belgium, 27-29 July 2016), A. S. Erpicum, M. Pirotton, B. Dewals, P. Archambeau (editors), CRC Press, 2016.
    5. Salazar, J. Z., P. M. Reed, J. D. Quinn, M. Giuliani, and A. Castelletti, Balancing exploration, uncertainty and computational demands in many objective reservoir optimization, Advances in Water Resources, 109, 196-210, doi:10.1016/j.advwatres.2017.09.014, 2017.
    6. Christelis, V., and A. Mantoglou, Physics-based and data-driven surrogate models for pumping optimization of coastal aquifers, European Water, 57, 481–488, 2017.
    7. #Thandayutham, K., E. Avital, N. Venkatesan, and A. Samad, Design and analysis of a marine current turbine, Proceedings of ASME 2017 Gas Turbine India Conference and Exhibition, GTINDIA2017-4912, V001T02A014, Bangalore, India, doi:10.1115/GTINDIA2017-4912, 2017.
    8. Christelis, V., R. G. Regis, and A. Mantoglou, Surrogate-based pumping optimization of coastal aquifers under limited computational budgets, Journal of Hydroinformatics, 20(1), 164-176, doi:10.2166/hydro.2017.063, 2018.
    9. Christelis, V., and A. G. Hughes, Metamodel-assisted analysis of an integrated model composition: an example using linked surface water – groundwater models, Environmental Modelling and Software, 107, 298-306, doi:10.1016/j.envsoft.2018.05.004, 2018.
    10. Zischg, A. P., G. Felder, M. Mosimann, V. Röthlisberger, and R. Weingartner, Extending coupled hydrological-hydraulic model chains with a surrogate model for the estimation of flood losses, Environmental Modelling and Software, 108, 174-185, doi:10.1016/j.envsoft.2018.08.009, 2018.
    11. Christelis, V., and A. Mantoglou, Pumping optimization of coastal aquifers using seawater intrusion models of variable-fidelity and evolutionary algorithms, Water Resources Management, 33(2), 555-558, doi:10.1007/s11269-018-2116-0, 2019.
    12. Thandayutham, K., L. K. Mishra, and A. Samad, Optimal design of a marine current turbine using CFD and FEA, Proceedings of the Fourth International Conference in Ocean Engineering (ICOE2018), K. Murali, V. Sriram, A. Samad, N. Saha (editors), Lecture Notes in Civil Engineering, 23, 675-690, doi:10.1007/978-981-13-3134-3, 2019.
    13. Christelis, V., G. Kopsiaftis, and A. Mantoglou, Performance comparison of multiple and single surrogate models for pumping optimization of coastal aquifers, Hydrological Sciences Journal, 64(3), 336-349, doi:10.1080/02626667.2019.1584400, 2019.
    14. Cai, X., L. Gao, X. Li, and H-. Qiu, Surrogate-guided differential evolution algorithm for high dimensional expensive problems, Swarm and Evolutionary Computation, 48, 288-311, doi:10.1016/j.swevo.2019.04.009, 2019.
    15. Huot, P.-L., A. Poulin, C. Audet, and S. Alarie, A hybrid optimization approach for efficient calibration of computationally intensive hydrological models, Hydrological Sciences Journal, 64(9), 1204-1222, doi:10.1080/02626667.2019.1624922, 2019.
    16. Jahandideh-Tehrani, M., O. Bozorg-Haddad, and H. A. Loáiciga, Application of non-animal–inspired evolutionary algorithms to reservoir operation: an overview, Environmental Monitoring and Assessment, 191:439, doi:10.1007/s10661-019-7581-2, 2019.
    17. Sandoval, S., and J.-L. Bertrand-Krajewski, From marginal to conditional probability functions of parameters in a conceptual rainfall-runoff model: an event-based approach, Hydrological Sciences Journal, 64(11), 1340-1350, doi:10.1080/02626667.2019.1635696, 2019.
    18. Zhao, C. S., T. L. Pan, J. Xi, S. T. Yang, J. Zhao, X. J. Gan, L. P. Hou, and S. Y. Ding, Streamflow calculation for medium-to-small rivers in data scarce inland areas, Science of The Total Environment, 693, 133571, doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.377, 2019.
    19. Monteil, C., F. Zaoui, N. Le Moine, and F. Hendrickx, Multi-objective calibration by combination of stochastic and gradient-like parameter generation rules – the caRamel algorithm, Hydrology and Earth System Sciences, 24, 3189-3209, 10.5194/hess-24-3189-2020, 2020.
    20. Muhammed, K. A., and R. Farmani, Energy optimization using a pump scheduling tool in water distribution systems, ARO – The Scientific Journal of Koya University, 8(1), 112-123, doi:10.14500/aro.10635, 2020.
    21. #Castro-Gama M., C. Agudelo-Vera, and D. Bouziotas, A bird’s-eye view of data validation in the drinking water industry of the Netherlands, The Handbook of Environmental Chemistry, Springer, Berlin, Heidelberg, doi:10.1007/698_2020_609, 2020.
    22. Xai, W., C. Shoemaker, T. Akhtar, and M.-T. Nguyen, Efficient parallel surrogate optimization algorithm and framework with application to parameter calibration of computationally expensive three-dimensional hydrodynamic lake PDE models, Environmental Modelling and Software, 135, 104910, doi:10.1016/j.envsoft.2020.104910, 2021.
    23. Saadatpour, M., S. Javaheri, A. Afshar, and S. S. Solis, Optimization of selective withdrawal systems in hydropower reservoir considering water quality and quantity aspects, Expert Systems with Applications, 184, 115474, doi:10.1016/j.eswa.2021.115474, 2021.
    24. Zhao, T., and B. Minsker, Efficient metamodel approach to handling constraints in nonlinear optimization for drought management, Journal of Water Resources Planning and Management, 147(12), doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001476, 2021.
    25. Anahideh, H., J. Rosenberger, and V. Chen, High-dimensional black-box optimization under uncertainty, Computers & Operations Research, 137, 105444, doi:10.1016/j.cor.2021.105444, 2022.

  1. I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, A surrogate based optimization approach for the development of uncertainty-aware reservoir operational rules: the case of Nestos hydrosystem, Water Resources Management, 29 (13), 4719–4734, doi:10.1007/s11269-015-1086-8, 2015.

    [Προσέγγιση βελτιστοποίησης με βάση υποκατάστατα για την ανάπτυξη κανόνων λειτουργίας ταμιευτήρων υπό αβεβαιότητα: η περίπτωση του υδροσυστήματος Νέστου]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1569/1/documents/tsoukalas_WRM.pdf (2008 KB)

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Müller, R., and N. Schütze, Multi-objective optimization of multi-purpose multi-reservoir systems under high reliability constraints, Environmental Earth Sciences, 75:1278, doi:10.1007/s12665-016-6076-5, 2016.
    2. Christelis, V., and A. G. Hughes, Metamodel-assisted analysis of an integrated model composition: an example using linked surface water – groundwater models, Environmental Modelling and Software, doi:10.1016/j.envsoft.2018.05.004, 2018.

  1. I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, Multiobjective optimisation on a budget: Exploring surrogate modelling for robust multi-reservoir rules generation under hydrological uncertainty, Environmental Modelling and Software, 69, 396–413, doi:10.1016/j.envsoft.2014.09.023, 2015.

    [Πολυστοχικική βελτιστοποίηση με «προϋπολογισμό»: Εξερευνώντας υποκατάστατα μοντέλα για εύρωστη παραγωγή κανόνων πολλαπλών ταμιευτήρων κάτω από υδρολογική αβεβαιότητα]

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Müller, R., and N. Schütze, Multi-objective optimization of multi-purpose multi-reservoir systems under high reliability constraints, Environmental Earth Sciences, 75:1278, doi:10.1007/s12665-016-6076-5, 2016.
    2. Christelis, V., and A. G. Hughes, Metamodel-assisted analysis of an integrated model composition: an example using linked surface water – groundwater models, Environmental Modelling and Software, doi:10.1016/j.envsoft.2018.05.004, 2018.
    3. Christelis, V., G. Kopsiaftis, and A. Mantoglou, Performance comparison of multiple and single surrogate models for pumping optimization of coastal aquifers, Hydrological Sciences Journal, doi:10.1080/02626667.2019.1584400, 2019.

  1. D. Bouziotas, E. Rozos, and C. Makropoulos, Water and the City: Exploring links between urban growth and water demand management., Journal of Hydroinformatics, 17 (2), doi:10.2166/hydro.2014.053, 2015.

    [Το νερό και η πόλη: Διερευνώντας τη συσχέτιση μεταξύ αστικής ανάπτυξης και διαχείρισης αστικού νερού]

    Η διαχείριση του αστικού νερού σήμερα νοείται ως ένα κοινωνικο-τεχνικό πρόβλημα, που συμπεριλαμβάνει τεχνολογίες και μηχανικές παρεμβάσεις, όπως επίσης κοινωνικο-οικονομικές διαστάσεις και πλαίσια έναντι των τελικών χρηστών και των θεσμών. Σε αυτό το πλαίσιο, ίσως ο πιο σημαντικός οδηγός της αστικής ζήτησης νερού, στη συμβολή μεταξύ της μηχανικής, των κοινωνικών και οικονομικών τομέων, είναι αστική ανάπτυξη. Αυτό το έγγραφο εξετάζει τις πτυχές της αλληλεπίδρασης μεταξύ της δυναμικής της αστικής ανάπτυξης και του κύκλου του αστικού νερού. Συγκεκριμένα, ένα μοντέλο αστικής ανάπτυξης με κυτταρικά αυτόματα ανασχεδιάζεται για να παρέχει πρότυπα ανάπτυξης στο επίπεδο της λεπτομέρειας που απαιτείται από ένα αστικό μοντέλο του κύκλου του νερού. Η προκύπτουσα εργαλειοθήκη είναι σε θέση να προσομοιώνει χωρικές αλλαγές στις αστικές περιοχές, ενώ ταυτόχρονα εκτιμάει τις επιπτώσεις της ζήτησης του νερού υπό διαφορετικά σενάρια διαχείρισης, με έμφαση στις κατανεμημένες τεχνολογίες η εφαρμοσιμότητα των οποίων εξαρτάται από την αστική μορφή. Η μέθοδος και τα εργαλεία έχουν δοκιμαστεί σε εφαρμογή στα Μεσόγεια Αττικής, και συμπεράσματα καταρτίζονται, τόσο όσον αφορά τις επιδόσεις του μοντέλου αστικής ανάπτυξης όσο και την αποτελεσματικότητα των διαφορετικών πρακτικών αστικής διαχείρισης των υδάτων.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1501/1/documents/Water-And-The-City_Preprint.pdf (763 KB)

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Bouziotas, D., and M. Ertsen, Socio-hydrology from the bottom up: A template for agent-based modeling in irrigation systems, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, doi:10.5194/hess-2017-107, 2017.

  1. P. Kossieris, S. Kozanis, A. Hashmi, E. Katsiri, L. Vamvakeridou-Lyroudia, R. Farmani, C. Makropoulos, and D. Savic, A web-based platform for water efficient households, Procedia Engineering, 89, 1128–1135, 2014.

    [Διαδικτυακή πλατφόρμα για νοικοκυριά με αποτελεσματική διαχείριση νερού ]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1590/1/documents/kossieris_procedia2014.pdf (1131 KB)

  1. P. Kossieris, Panayiotakis, K. Tzouka, E. Rozos, and C. Makropoulos, An e-Learning approach for improving household water efficiency, Procedia Engineering, WDSA 2014, Bari, Italy, Water Distribution Systems Analysis, 2014.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1502/3/documents/Paper_0272_Panagiotis_Kossieris_.pdf (554 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. E. Rozos, C. Makropoulos, and C. Maksimovic, Rethinking urban areas: an example of an integrated blue-green approach, Water Science and Technology: Water Supply, 13 (6), 1534–1542, doi:10.2166/ws.2013.140, 2013.

    [Νέα αντίληψη αστικού σχεδιασμού: ένα παράδειγμα ολοκληρωμένης μπλε-πράσινης προσέγγισης]

    Η παροχή υψηλής ποιότητας υπηρεσιών αστικού νερού, της οποίας οι απαραίτητες εγκαταστάσεις είναι συχνά αντιληπτές ως η «μπλε υποδομή», είναι ουσιαστικής σημασίας για τη δημόσια υγεία και την ποιότητα ζωής στις πόλεις. Από την άλλη πλευρά, τα πάρκα, οι χώροι αναψυχής, οι κήποι, οι πράσινες στέγες και γενικότερα η «πράσινη υποδομή», παρέχει μια σειρά από οικοσυστημικές υπηρεσίες που αναβαθμίζουν την ποιότητας ζωής ενώ παράλληλα συνεισφέρουν στον περιορισμό των πλημμυρών, ξηρασιών, τον θόρυβο, τη ρύπανση του αέρα και το φαινόμενο αστική θερμικής νησίδας (UHI). Επί του παρόντος, οι «μπλε» και «πράσινες» εγκαταστάσεις/υποδομές έχουν προγραμματιστεί να λειτουργούν ως δύο ξεχωριστά συστήματα, παρά τις προφανείς αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους (για παράδειγμα, από τη μια ο χαμηλός συντελεστής απορροής των χώρων πρασίνου έχει αποτέλεσμα τη μείωση των ροών ομβρίων, και από την άλλη η άρδευση των χώρων πρασίνου από πόσιμο νερό επιφέρει αύξηση της πίεσης στο σύστημα παροχής νερού). Αυτή η μελέτη διερευνά τις προοπτικές μιας πιο ολοκληρωμένης «μπλε-πράσινης» προσέγγισης δοκιμασμένη στην κλίμακα ενός νοικοκυριού. Συγκεκριμένα, το UWOT (το εργαλείο Optioneering Urban Water) επεκτάθηκε και χρησιμοποιήθηκε για να αξιολογήσει τα πιθανά οφέλη ενός συστήματος επεξεργασία γκρι νερού σε τοπικό επίπεδο μαζί με συλλογή όμβριων υδάτων για την άρδευση μιας πράσινης στέγης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων έδειξαν ότι η μπλε-πράσινη προσέγγιση συνδυάζει τα πλεονεκτήματα και των δύο τεχνολογιών/υπηρεσιών («μπλε-πράσινης») και ταυτόχρονα ελαχιστοποιούνται τα μειονεκτήματα της κάθε μιας, όταν έχει μελετηθεί ξεχωριστά.

  1. E. Rozos, and C. Makropoulos, Source to tap urban water cycle modelling, Environmental Modelling and Software, 41, 139–150, doi:10.1016/j.envsoft.2012.11.015, Elsevier, 1 March 2013.

    [Μοντελοποίηση αστικού κύκλου νερού από την πηγή ως την κατανάλωση]

    Η συνεχής επέκταση των αστικών περιοχών συνδέεται με την αύξηση της ζήτησης του νερού, τόσο για οικιακή όσο και για μη-οικιακές χρήσεις. Για να καλυφθεί αυτή η πρόσθετη ζήτηση, κεντρικές υποδομές, όπως δίκτυα ύδρευσης και διανομής τείνουν να γίνονται όλο και πιο περίπλοκα με αρνητικές συνέπειες για την αξιοπιστία τους. Για να αντιμετωπιστεί αυτό υπάρχουν δύο βασικές στρατηγικές: (α) εργαλεία και αλγόριθμοι χρησιμοποιούνται για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του εξωτερικού υδραγωγείου σε μια προσπάθεια να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος της αστοχίας να καλυφθεί η ζήτηση (είτε λόγω της περιορισμένης διαθεσιμότητας νερού ή λόγω της περιορισμένης παροχετευτικότητας των συστημάτων μεταφοράς και επεξεργασίας) και (β) διαχείριση της ζήτησης χρησιμοποιείται για να μειωθεί η ζήτηση νερού ανά κάτοικο. Εξειδικευμένα εργαλεία υπάρχουν για την υποστήριξη της εφαρμογής των δύο αυτών στρατηγικών ξεχωριστά. Ωστόσο, δεν υπάρχει σήμερα κανένα εργαλείο ικανό να χειριστεί τον πλήρη αστικό κύκλο νερού από την πηγή ως την κατανάλωση και να επιτρέπει τη μελέτη των δύο αυτών στρατηγικών ταυτόχρονα έτσι ώστε να διερευνά/αναδεικνύει πιθανές συνέργειες. Αυτή η εργασία παρουσιάζει μια νέα έκδοση του μοντέλου UWOT, η οποία υιοθετεί μια προσέγγιση μοντελοποίησης τύπου μεταβολισμού και είναι πλέον σε θέση να προσομοιώνει τον πλήρη αστικό κύκλο του νερού ξεκινώντας από την απόληψη, προχωρώντας στην κατανάλωση και καταλήγοντας στην διάθεση στο υδροσύστημα: το εργαλείο προσομοιώνει το σύνολο του δικτύου από την οικιακή χρήση μέχρι τους ταμιευτήρες καθώς και τις διαδρομές των λυμάτων στο σύστημα αποχέτευσης από την παραγωγή τους στα νοικοκυριά μέχρι τις μονάδες επεξεργασίας. Η λειτουργικότητα του UWOT ελέγχεται στην περίπτωση του συστήματος ύδρευσης της Αθήνας και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με το τρέχον επιχειρησιακό εργαλείο που χρησιμοποιείται από την εταιρεία ύδρευσης της Αθήνας. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται και σχολιάζονται: Στον σχολιασμό αναδεικνύονται οι συνθήκες υπό τις οποίες η χρήση ενός μόνο μοντέλου από την πηγή μέχρι την κατανάλωση είναι πιο συμφέρουσα από ξεχωριστά εξειδικευμένα μοντέλα.

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Rozos, E., A methodology for simple and fast streamflow modelling, Hydrological Sciences Journal, doi:10.1080/02626667.2020.1728475, 2020.

  1. S.M. Papalexiou, D. Koutsoyiannis, and C. Makropoulos, How extreme is extreme? An assessment of daily rainfall distribution tails, Hydrology and Earth System Sciences, 17, 851–862, doi:10.5194/hess-17-851-2013, 2013.

    [Πόσο ακραίο μπορεί να ενα ακραίο φαινόμενο; Αποτίμηση της "ουράς" της πιθανοτικής κατανομής της ημερήσιας βροχόπτωσης]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1231/1/documents/hess-17-851-2013.pdf (3389 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.5194/hess-17-851-2013

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Breinl, K., T. Turkington and M. Stowasser, Stochastic generation of multi-site daily precipitation for applications in risk management, Journal of Hydrology, 498, 23-35, 2013.
    2. #Adirosi, E., L. Baldini, F. Lombardo, F. Russo and F. Napolitano, Comparison of different fittings of experimental DSD, AIP Conference Proceedings, 1558, 1669-1672, 2013.
    3. Hitchens, N. M., H. E. Brooks and R. S. Schumacher, Spatial and temporal characteristics of heavy hourly rainfall in the United States, Mon. Wea. Rev, 141, 4564–4575, 2013.
    4. Panagoulia, D., and E. I. Vlahogianni, Non-linear dynamics and recurrence analysis of extreme precipitation for observed and general circulation model generated climates, Hydrological Processes, 28(4), 2281–2292, 2014.
    5. Serinaldi, F., and C. G. Kilsby, Simulating daily rainfall fields over large areas for collective risk estimation, Journal of Hydrology, 10.1016/j.jhydrol.2014.02.043, 2014.
    6. Serinaldi, F., and C. G. Kilsby, Rainfall extremes: Toward reconciliation after the battle of distributions, Water Resources Research, 50 (1), 336-352, 2014.
    7. Breinl, K., T. Turkington and M. Stowasser, Simulating daily precipitation and temperature: a weather generation framework for assessing hydrometeorological hazards, Meteorological Applications, 10.1002/met.1459, 2014.
    8. Alghazali, N. O. S., and D. A. H. Alawadi, Fitting statistical distributions of monthly rainfall for some Iraqi stations, Civil and Environmental Research, 6 (6), 40-46, 2014.
    9. Neykov, N. M., P. N. Neytchev and W. Zucchini, Stochastic daily precipitation model with a heavy-tailed component, Natural Hazards and Earth System Sciences, 14 (9), 2321-2335, 2014.
    10. Salinas, J. L., A. Castellarin, A. Viglione, S. Kohnová and T. R. Kjeldsen, Regional parent flood frequency distributions in Europe – Part 1: Is the GEV model suitable as a pan-European parent?, Hydrol. Earth Syst. Sci., 18, 4381-4389, 10.5194/hess-18-4381-2014, 2014.
    11. #Keighley, T., T. Longden, S. Mathew and S. Trück, Quantifying Catastrophic and Climate Impacted Hazards Based on Local Expert Opinions, FEEM Working Paper No. 093.2014, 2014.
    12. Serinaldi, F., and C.G. Kilsby, Stationarity is undead: Uncertainty dominates the distribution of extremes, Advances in Water Resources, 77, 17-36, 2015.
    13. Li, Z., Z. Li, W. Zhao and Y. Wang, Probability modeling of precipitation extremes over two river basins in northwest of China, Advances in Meteorology, art. no. 374127, 10.1155/2015/374127, 2015.
    14. Adirosi, E., L. Baldini, L. Lombardo, F. Russo, F. Napolitano, E. Volpi and A. Tokay, Comparison of different fittings of drop spectra for rainfall retrievals, Advances in Water Resources, 83, 55-67, 2015.
    15. Cavanaugh, N.R., A. Gershunov, A.K. Panorska and T.J. Kozubowski, The probability distribution of intense daily precipitation, Geophysical Research Letters, 42 (5), 1560-1567, 2015.
    16. Sherly, M., S. Karmakar, T. Chan and C. Rau, Design rainfall framework using multivariate parametric-nonparametric approach, J. Hydrol. Eng., 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001256, 04015049, 2015.
    17. Bellprat, O., F.C. Lott, C. Gulizia, H.R. Parker, L.A. Pampuch, I. Pinto, A. Ciavarella, P.A. Stott, Unusual past dry and wet rainy seasons over Southern Africa and South America from a climate perspective, Weather and Climate Extremes, 9, 36-46, 2015.

  1. E. Rozos, and C. Makropoulos, Assessing the combined benefits of water recycling technologies by modelling the total urban water cycle, Urban Water Journal, 9 (1), doi:10.1080/1573062X.2011.630096, Φεβρουάριος 2012.

    [Αποτίμηση συνδυασμένων ωφελειών των τεχνολογιών ανακύκλωσης με ολοκληρωμένη μοντελοποίηση του κύκλου του αστικού νερού]

    Η παρούσα μελέτη διερευνά τα δυνητικά οφέλη των σύγχρονων συσκευών και των τεχνικών ανακύκλωσης στη βελτίωση της απόδοσης του αστικού κύκλου του νερού. Η αστικοποίηση είναι μια σημαντική πηγή πιέσεων (ποιοτικών και ποσοτικών) στο περιβάλλον. Για παράδειγμα, οι απολήψεις για να καλυφθούν η αυξημένη ζήτηση για νερό ύδρευσης ή οι αλλοιώσεις των τοπογραφικών και γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών του εδάφους λόγω αστικοποίησης επιφέρουν σημαντικές αλλαγές στη δυναμική του υδροσυστήματος (π.χ. μεταβολή της μέσης και μέγιστης παροχής). Οι βιώσιμες τεχνολογίες αστικών υδάτων, όπως οι κατασκευές διήθησης όμβριων υδάτων ή οι τεχνικές συλλογής αυτών, μπορούν να εφαρμοστούν για τη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων της αστικοποίησης. Όμως, οι τεχνολογίες αυτές εισάγουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συνιστωσών του αστικού κύκλου του νερού. Η συλλογή των όμβριων υδάτων, για παράδειγμα, εκτός από τη μείωση της ζήτησης για πόσιμο νερό, μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στον όγκο της απορροής ομβρίων. Ως εκ τούτου, μια ολοκληρωμένη μοντελοποίηση του αστικού κύκλου του νερού είναι απαραίτητη για την προσομοίωση αυτών των τεχνολογιών και την ανάδειξη των πλεονεκτημάτων τους. Σε αυτή τη μελέτη, δύο υποθετικοί οικισμοί με αποκεντρωμένα συστήματα συλλογής ομβρίων και κατασκευές διήθησης μοντελοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας μια εξελιγμένη έκδοση του εργαλείου UWOT. Σκοπός ήταν να διερευνηθεί η συμβολή των δύο αυτών τεχνολογιών στην ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών πιέσεων σε σχέση με τον τύπο της αστικής ανάπτυξης. Γι’ αυτό τον λόγο, επιλέχθηκαν σημαντικά διαφορετικές τιμές αστικής πυκνότητας για τους δύο αυτούς οικισμούς. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι: (α) οι τεχνολογίες βοήθησαν σημαντικά στην εξοικονόμηση νερού και στη μείωση των πιέσεων λόγω αστικοποίησης (π.χ., μείωση αιχμής απορροών στα επίπεδα προ αστικοποίησης)∙ (β) η αξιοπιστία των τεχνολογιών μειώνεται όσο αυξάνεται η αστική πυκνότητα∙ και (γ) η εγκατάσταση ενός συστήματος συλλογής όμβριων υδάτων έχει διπλό πλεονέκτημα, μείωση ζήτησης νερού και μείωση του όγκου των ομβρίων.

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. E. Rozos, C. Makropoulos, and D. Butler, Design robustness of local water-recycling schemes, Journal of Water Resources Planning and Management - ASCE, 136 (5), 531–538, doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000067, 2010.

    [Ευρωστία στο σχεδιασμό τοπικών σχημάτων ανακύκλωσης νερού]

    Η χρήση πρακτικών αποκεντρωμένης ανακύκλωσης νερού είναι ένας τρόπος διαχείρισης προβλημάτων της ανεπάρκειας νερού. Για να είναι αειφόρος ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός συστήματος ανακύκλωσης νερού, πρέπει αυτός να επιτυγχάνει έναν βέλτιστο συμβιβασμό μεταξύ του κόστους (συμπεριλαμβανομένης και της ενέργειας) και των ωφελειών (μείωση ζήτησης πόσιμου νερού). Ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν είναι οι επιπτώσεις που έχουν στην απόδοση του συστήματος δυνητικές αλλαγές στις κλιματικές συνθήκες. Αυτά τα δύο ζητήματα διερευνήθηκαν σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιώντας το εργαλείο UWOT. Εξετάστηκαν δυο συστήματα ανακύκλωσης νερού. Το πρώτο περιλαμβάνει χρήση βρόχινου νερού και το δεύτερο χρήση βρόχινου νερού συνδυασμένη με τοπική επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση. Ο βέλτιστος συμβιβασμός μεταξύ της μείωσης της ζήτησης του πόσιμου νερού, του πάγιου/λειτουργικού κόστους και της κατανάλωσης ενέργειας των δύο συστημάτων υπολογίστηκε για τρεις κλιματικές συνθήκες (ωκεάνιο, μεσογειακό και ερημικό) χρησιμοποιώντας εξελικτικούς αλγόριθμους βελτιστοποίησης. Επιπλέον, οι επιπτώσεις στο σύστημα ανακύκλωσης που έχει η αλλαγή των κλιματικών συνθηκών μελετήθηκαν για να ελεγχθεί η αξιοπιστία του συστήματος. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι το σύστημα συνδυασμένης ανακύκλωσης που επιτυγχάνει τη μέγιστη επαναχρησιμοποίηση είναι και το λιγότερο ευαίσθητο στις αλλαγές των κλιματικών συνθηκών. Το σύστημα που βασίζεται μόνο σε χρησιμοποίηση βρόχινου νερού είναι ευαίσθητο στις κλιματικές αλλαγές με την ευαισθησία να αυξάνεται όσο αυξάνεται και η αποδοτικότητα του στις συνθήκες για τις οποίες σχεδιάστηκε.

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Tong Thi Hoang Duong, Avner Adin, David Jackman, Peter van der Steen, Kala Vairavamoorthy, Urban water management strategies based on a total urban water cycle model and energy aspects – Case study for Tel Aviv, Urban Water Journal, Vol. 8, Iss. 2, 2011.
    2. Dragan A. Savić, Josef Bicik, Mark S. Morley, A DSS generator for multiobjective optimisation of spreadsheet-based models, Environmental Modelling and Software, Volume 26, Issue 5, May 2011, Pages 551-561, ISSN 1364-8152
    3. Newman, J. P., G. C. Dandy, and H. R. Maier, Multiobjective optimization of cluster-scale urban water systems investigating alternative water sources and level of decentralization, Water Resources Research, doi:10.1002/2013WR015233, 2014.

  1. D. Koutsoyiannis, C. Makropoulos, A. Langousis, S. Baki, A. Efstratiadis, A. Christofides, G. Karavokiros, and N. Mamassis, Climate, hydrology, energy, water: recognizing uncertainty and seeking sustainability, Hydrology and Earth System Sciences, 13, 247–257, doi:10.5194/hess-13-247-2009, 2009.

    [Κλίμα, υδρολογία, ενέργεια, νερό: αναγνωρίζοντας την αβεβαιότητα και αναζητώντας τη βιωσιμότητα]

    Από το 1990 έχουν δαπανηθεί τεράστια κονδύλια στην έρευνα για την κλιματική αλλαγή. Αν και οι Επιστήμες της Γης, περιλαμβανομένων της κλιματολογίας και της υδρολογίας, έχουν ευνοηθεί σημαντικά, η πρόοδός τους αποδείχθηκε δυσανάλογα μικρή σε σχέση με την προσπάθεια και τα κονδύλια, ίσως επειδή αυτές αντιμετωπίστηκαν ως επικουρικά «εργαλεία» για τις ανάγκες της επιχείρησης της κλιματικής αλλαγής παρά ως αυτόνομες επιστήμες. Την ίδια στιγμή, η έρευνα παραπλανημένα εστίασε περισσότερο στο «σύμπτωμα», ήτοι την εκπομπή των αερίων του θερμοκηπίου, παρά στην «αρρώστια», ήτοι τη μη βιωσιμότητα της ενεργειακής παραγωγής με βάση τα ορυκτά καύσιμα. Το όχι μακρινό μέλλον ενέχει το πραγματικό ρίσκο μιας σοβαρής κοινωνικοοικονιμικής κρίσης, εκτός αν η εξοικονόμηση ενέργειας και η χρήση ανανεώσιμων πηγών γίνουν ο κανόνας. Απαιτείται ένα πλαίσιο δραστικών αλλαγών, στο οποίο το νερό θα παίξει κεντρικό ρόλο λόγω της μοναδικής του διασύνδεσης με όλες τις μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, από την παραγωγή (υδροηλεκτρική, κύματα) και την αποθήκευση (για τις χρονικά κυμαινόμενες αιολικές και ηλιακές πηγές) έως την παραγωγή βιοκαυσίμων (άρδευση). Ο εκτεταμένος ρόλος του νερού θα πρέπει να ληφθεί υπόψη παράλληλα με τους συνήθεις ρόλους του στις οικιακές, αγροτικές και βιομηχανικές χρήσεις. Η υδρολογία, η επιστήμη του νερού στη Γη, οφείλει να κινηθεί προς ένα νέο πρότυπο και να ξανασκεφτεί δραστικά τις θεμελιώδεις αρχές της, οι οποίες παγιδεύτηκαν αδικαιολόγητα στους μύθους του 19ου αιώνα, ήτοι στις προσδιοριστικές θεωρίες και το ζήλο εξάλειψης της αβεβαιότητας. Καθοδήγηση παρέχεται από τη σύγχρονη στατιστική και κβαντική φυσική, που αναδεικνύει τον εγγενή χαρακτήρα της αβεβαιότητας/εντροπίας στη φύση, προωθώντας έτσι μια νέα κατανόηση και μοντελοποίηση των φυσικών διεργασιών, που είναι θεμελιώδης για την αποτελεσματική χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και του νερού.

    Σημείωση:

    Ιστολόγια στα οποία έχει συζητηθεί το άρθρο: Climate science, Vertical news, Outside the cube.

    Ενημέρωση 2011-09-26: Το βίντεο από τη συζήτηση ανάμεσα σε Νομπελίστες φυσικούς με τίτλο “Climate Changes and Energy Challenges” (οργανώθηκε στο πλαίσιο του 2008 Meeting of Nobel Laureates at Lindau on Physics), η οποία αναφέρεται στην υποσημείωση 1 του άρθρου, ακόμη δεν είναι προσβάσιμη στο διαδίκτυο. Ωστόσο, ο Larry Gould έχει αναρτήσει το ηχητικό ντοκουμέντο εδώ.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/878/17/documents/hess-13-247-2009.pdf (1476 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.5194/hess-13-247-2009

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Andréassian, V., C. Perrin, L. Berthet, N. Le Moine, J. Lerat, C. Loumagne, L. Oudin, T. Mathevet, M.-H. Ramos, and A. Valéry, HESS Opinions "Crash tests for a standardized evaluation of hydrological models", Hydrology and Earth System Sciences, 13, 1757-1764, 2009.
    2. Hunt, D. V. L., I. Jefferson, M. R. Gaterell, and C. D. F. Rogers, Planning for sustainable utility infrastructure, Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Urban Design and Planning, 162(DP4), 187-201, 2009.
    3. Makropoulos, C. K., and D. Butler, Distributed water infrastructure for sustainable communities, Water Resources Management, 24(11), 2795-2816, 2010.
    4. Jódar, J., J. Carrera, and A. Cruz, Irrigation enhances precipitation at the mountains downwind, Hydrology and Earth System Sciences, 14, 2003-2010, 2010.
    5. #Ladanai, S., and J. Vinterbäck, Biomass for Energy versus Food and Feed, Land Use Analyses and Water Supply, Report 022, Swedish University of Agricultural Sciences, ISSN 1654-9406, Uppsala, 2010.
    6. Ward, J. D., A. D. Werner, W. P. Nel, and S. Beecham, The influence of constrained fossil fuel emissions scenarios on climate and water resource projections, Hydrology and Earth System Sciences, 15, 1879-1893, 2011.
    7. #Montanari, A, Uncertainty of hydrological predictions, In: P. Wilderer (ed.) Treatise on Water Science, Vol. 2, 459–478, Oxford Academic Press, 2011.
    8. #Willems, P., J. Olsson, K. Arnbjerg-Nielsen, S. Beecham, A. Pathirana, I. Bulow Gregersen, H. Madsen, V.-T.-V. Nguyen, Practices and Impacts of Climate Change on Rainfall Extremes and Urban Drainage, IWA Publishing, London, 2012.
    9. Andrés-Doménech, I., A. Montanari and J. B. Marco, Efficiency of storm detention tanks for urban drainage systems under climate variability, Journal of Water Resources Planning and Management, 138 (1), 36-46, 2012.
    10. Montanari, A., Hydrology of the Po River: looking for changing patterns in river discharge, Hydrology and Earth System Sciences, 16, 3739-3747, doi:10.5194/hess-16-3739-2012, 2012.
    11. Voulvoulis, N., Water and sanitation provision in a low carbon society: The need for a systems approach, Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4(4), 041403, doi:10.1063/1.3665797, 2012.
    12. #Skaggs, R., K. A. Hibbard, T. C. Janetos, and J. S. Rice, Climate and energy-water-land system interactions, Technical report to the U.S. Department of Energy in Support of the National Climate Assessment, Report No. PNNL-21185, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, 152 pp., 2012.
    13. Gunasekara, N. K., S. Kazama, D. Yamazaki and T. Oki, The effects of country-level population policy for enhancing adaptation to climate change, Hydrol. Earth Syst. Sci., 17, 4429-4440, 2013.
    14. Nastos, P. T., N. Politi, and J. Kapsomenakis, Spatial and temporal variability of the aridity index in Greece, Atmospheric Research, 19, 140-152, 2013.
    15. Hrachowitz, M., H.H.G. Savenije, G. Blöschl, J.J. McDonnell, M. Sivapalan, J.W. Pomeroy, B. Arheimer, T. Blume, M.P. Clark, U. Ehret, F. Fenicia, J.E. Freer, A. Gelfan, H.V. Gupta, D.A. Hughes, R.W. Hut, A. Montanari, S. Pande, D. Tetzlaff, P.A. Troch, S. Uhlenbrook, T. Wagener, H.C. Winsemius, R.A. Woods, E. Zehe, and C. Cudennec, A decade of Predictions in Ungauged Basins (PUB) — a review, Hydrological Sciences Journal, 58(6), 1198-1255, 2013.
    16. Thompson, S. E., M. Sivapalan, C. J. Harman, V. Srinivasan, M. R. Hipsey, P. Reed, A. Montanari and G. and Blöschl, Developing predictive insight into changing water systems: use-inspired hydrologic science for the Anthropocene, Hydrology and Earth System Sciences, 17, 5013-5039, 2013.
    17. #Voulvoulis, N., The potential of water reuse as a management option for water security under the ecosystem services approach, Win4Life Conference, Tinos Island, Greece, 2013.
    18. Dette, H., and K. Sen, Goodness-of-fit tests in long-range dependent processes under fixed alternatives, ESAIM: Probability and Statistics, 17, 432-443, 2013.
    19. Ilich, N., An effective three-step algorithm for multi-site generation of stochastic weekly hydrological time series, Hydrological Sciences Journal, 59 (1), 85-98, 2014.
    20. Jain, S., Reference climate and water data networks for India, Journal of Hydrologic Engineering, 20(4), 02515001, doi:10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001170, 2015.
    21. Voulvoulis, N., The potential of water reuse as a management option for water security under the ecosystem services approach, Desalination and Water Treatment, 53 (12), 3263-3271, doi:10.1080/19443994.2014.934106, 2015.
    22. #Rohli, R. V., Overview of applied climatology and water/energy resources, Selected Readings in Applied Climatology, R. V. Rohli and T. A. Joyner (editors), 144-155, Cambridge Scholars Publishing, 2015.
    23. #Kim, S.S.H., J.D. Hughes, D. Dutta, and J. Vaze, Why do sub-period consistency calibrations outperform traditional optimisations in streamflow prediction? Proceedings of 21st International Congress on Modelling and Simulation, 2061-2067, Gold Coast, Australia, 2015.
    24. Kim, S. S. H., J. D. Hughes, J. Chen, D. Dutta, and J. Vaze, Determining probability distributions of parameter performances for time-series model calibration: A river system trial, Journal of Hydrology, 530, 361–371, doi:10.1016/j.jhydrol.2015.09.073, 2015.
    25. Clark, C., Two rural temperature records in Somerset, UK, Weather, 70(10), 280-284, doi:10.1002/wea.2512, 2015.
    26. Tsonis, A. A., Randomness: a property of the mathematical and physical systems, Hydrological Sciences Journal, 61(9), 1591-1610, doi:10.1080/02626667.2014.992434, 2016.
    27. Di Baldassarre, G., L. Brandimarte, and K. Beven, The seventh facet of uncertainty: wrong assumptions, unknowns and surprises in the dynamics of human-water systems, Hydrological Sciences Journal, 61(9), 1748-1758, doi:10.1080/02626667.2015.1091460, 2016.
    28. Chrs, C. C., Models, the establishment, and the real world: Why do so many flood problems remain in the UK?, Journal of Geoscience and Environment Protection, 5, 44-59, doi:10.4236/gep.2017.52004, 2017.
    29. Vogel, M., Stochastic watershed models for hydrologic risk management, Water Security, 1, 28-35, doi:10.1016/j.wasec.2017.06.001, 2017.
    30. Madani, E. M., P. E. Jansson, and I. Babelon, Differences in water balance between grassland and forest watersheds using long-term data, derived using the CoupModel, Hydrology Research, 49(1), 72-89, doi:10.2166/nh.2017.154, 2018.
    31. #Oliveira da Silva Araújo, R. C., L. Gomes Lourenço, O. Siena, and C. A. da Silva Müller, Inovação e sustentabilidade na produção e uso de energia: uma meta-análise, Sustentabilidade e Responsabilidade Social em Foco – Volume 4, Capítulo 3, Organização Editora Poisson, doi:10.5935/978-85-93729-64-5.2018B001, 2018.
    32. Biondi, D., and E. Todini, Comparing hydrological post‐processors including ensembles predictions into full predictive probability distribution of streamflow, Water Resources Research, 54(12), 9860-9882, doi:10.1029/2017WR022432, 2018.
    33. Dahlke, H. E., G. T. LaHue, M. R. L. Mautner, N. P. Murphy, N. K. Patterson, H. Waterhouse, F. Yang, and L. Foglia, Managed aquifer recharge as a tool to enhance sustainable groundwater management in California: Examples from field and modeling studies, Advances in Chemical Pollution, Environmental Management and Protection, 3, 215-275, doi:10.1016/bs.apmp.2018.07.003, 2018.
    34. Giudici, F., A. Castelletti, E. Garofalo, M. Giuliani, and H. R. Maier, Dynamic, multi-objective optimal design and operation of water-energy systems for small, off-grid islands, Applied Energy, 250, 605-616, doi:10.1016/j.apenergy.2019.05.084, 2019.
    35. Tzanakakis, V. A., A. N. Angelakis, N. V. Paranychianakis, Y. G. Dialynas, and G. Tchobanoglous, Challenges and opportunities for sustainable management of water resources in the island of Crete, Greece, Water, 12(6), 1538, doi:10.3390/w12061538, 2020.
    36. Ayzel, G., L. Kurochkina, and S. Zhuravlev, The influence of regional hydrometric data incorporation on the accuracy of gridded reconstruction of monthly runoff, Hydrological Sciences Journal, doi:10.1080/02626667.2020.1762886, 2020.
    37. Yang, W., F. Jin, Y. Si, and Z. Li, Runoff change controlled by combined effects of multiple environmental factors in a headwater catchment with cold and arid climate in northwest China, Science of The Total Environment, 756, 143995, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.143995, 2021.
    38. Kourgialas, N. N., A critical review of water resources in Greece: The key role of agricultural adaptation to climate-water effects, Science of the Total Environment, 775, 145857, doi:10.1016/j.scitotenv.2021.145857, 2021.

  1. C. Makropoulos, D. Koutsoyiannis, M. Stanic, S. Djordevic, D. Prodanovic, T. Dasic, S. Prohaska, C. Maksimovic, and H. S. Wheater, A multi-model approach to the simulation of large scale karst flows, Journal of Hydrology, 348 (3-4), 412–424, 2008.

    [Προσέγγιση πολλαπλών μοντέλων για την προσομοίωση καρστικών ροών μεγάλης κλίμακας]

    Μελετώνται οι πιθανές επιπτώσεις της μεταφοράς νερού, μέσω της σήραγγας Fatnicko Polje - Bileca Reservoir, στο υδρολογικό καθεστώς του ποταμού Bregava, ο οποίος βρίσκεται σε μια καρστική περιοχή στην ανατολική Ερζεγοβίνη. Αναπτύχθηκαν τρία διαφορετικά μοντέλα προσομοίωσης και συγκρίθηκαν οι προβλέψεις τους για ένα φάσμα υφιστάμενων και μελλοντικών υδρολογικών και διαχειριστικών συνθηκών. Τα μοντέλα βασίζονται σε εναλλακτικές προσεγγίσεις ξεκινώντας από μια απλουστευμένη εννοιολογική προσέγγιση και καταλήγοντας σε μια σχεδόν-φυσική προσέγγιση. Παρά τη μεγάλη πολυπλοκότητα του φυσικού συστήματος, τα μοντέλα προσαρμόστηκαν καλά στα διαθέσιμα υδρομετρικά δεδομένα, με το πιο απλό μοντέλο να δίνει την καλύτερη συμφωνία με τις ιστορικές παροχές. Τα βαθμονομημένα μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν για να μελετηθούν οι πιθανές επιδράσεις της επέμβασης σε μια σειρά διαχειριστικών σεναρίων και για να ταυτοποιηθούν οι πηγές αβεβαιότητας. Τα αποτελέσματα της εργασίας υποδεικνύουν ότι το υπό μελέτη σύστημα σηράγγων έχει ευνοϊκό αποτέλεσμα στην απομείωση του πλημμυρικού κινδύνου στην περιοχή, απελευθερώνοντας έτσι εδαφικούς πόρους για γεωργική χρήση, καθώς και στη μείωση των μεγάλων παροχών του ποταμού Bregava. Προκύπτει επίσης ότι μπορεί να επιτευχθεί σημαντική μείωση της αβεβαιότητας σε καρστικά συστήματα με κατάλληλο συμπληρωματικό συνδυασμό μοντέλων στηριγμένων σε διαφορετικές προσεγγίσεις.

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.10.011

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Epting, J., D. Romanov, P. Huggenberger, and G. Kaufmann, Integrating field and numerical modeling methods for applied urban karst hydrogeology, Hydrol. Earth Syst. Sci., 13, 1163-1184, 2009.
    2. Gattinoni, P., and V. Francani, Depletion risk assessment of the Nossana Spring (Bergamo, Italy) based on the stochastic modeling of recharge, Hydrogeology Journal, 18 (2), 325-337, 2010.
    3. #Makropoulos, C., E. Safiolea, S. Baki, E. Douka, A. Stamou and M. Mimikou, An integrated, multi-modelling approach for the assessment of water quality: lessons from the Pinios River case in Greece, International Environmental Modelling and Software Society (iEMSs), 2010 International Congress on Environmental Modelling and Software, Modelling for Environment’s Sake, Fifth Biennial Meeting, Ottawa, Canada, D. A. Swayne, Wanhong Yang, A. A. Voinov, A. Rizzoli, T. Filatova (Eds.), 2010.
    4. Bauwens, A., C. Sohier and A. Degré, Hydrological response to climate change in the Lesse and the Vesdre catchments: contribution of a physically based model (Wallonia, Belgium), Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 1745-1756, doi: 10.5194/hess-15-1745-2011, 2011.
    5. #Kukuric, N., van der Gun, J., Vasak, S., Bonacci, O., Polshkova, I., Tujchneider, O., Perez, M., Paris, M., D'elia, M., Ngatcha, B. N., Mudry, J., Chadha, D. K., Wendland, F., Berthold, G., Blum, A., Fritsche, H.-G., Kunkel, R., Wolter, R., Drobot, R., Szucs, P., Brouyere, S., Minciuna, M.-N., Lenart, L., Dassargues, A., Stevanović, Z., Kozák, P., Lazić, M., Szanyi, J., Polomčić, D., Kovács, B., Török, J., Milanović, S., Hajdin, B., Papic, P., Meglič, P. and Prestor, J., Transboundary Aquifers, in Transboundary Water Resources Management: A Multidisciplinary Approach (eds J. Ganoulis, A. Aureli and J. Fried), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, doi: 10.1002/9783527636655.ch4, 2011.
    6. Long, Y. Q., W. Li, W. X. Lu and T. T. Cui, Modeling the recovery of the spring flow and groundwater level in a depleted karst aquifer - a case study of the Jinci Spring, Applied Mechanics and Materials, 448-453, 989-994, 2013.
    7. Long, Y., T. Cui, Z. Yang, W. Li and Y. Guo, A coupled karst-porous groundwater model based on the adapted general head boundary, Environmental Engineering and Management Journal, 12 (9), 1757-1762, 2013.
    8. #Bonacci, O., Poljes, ponors and their catchments, Treatise on Geomorphology, 6, 112-120, 2013.
    9. Raynaud, F., V. Borrell-Estupina, S. Pistre, S. Van-Exter, N. Bourgeois, A. Dezetter and E. Servat, Combining hydraulic model, hydrogeomorphological observations and chemical analyses of surface waters to improve knowledge on karst flash floods genesis, Proc. IAHS, 369, 55-60, 10.5194/piahs-369-55-2015, 2015.
    10. Merheb, M., R. Moussa, C. Abdallah, F. Colin, C. Perrin, and N. Baghdadi, Hydrological response characteristics of Mediterranean catchments at different time scales: a meta-analysis, Hydrological Sciences Journal, doi:10.1080/02626667.2016.1140174, 2016.

Book chapters and fully evaluated conference publications

  1. D. Nikolopoulos, G. Moraitis, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, RISKNOUGHT: A cyber-physical stress-testing platform for water distribution networks, 11th World Congress on Water Resources and Environment “Managing Water Resources for a Sustainable Future”, Madrid, European Water Resources Association, 2019.

    Πλήρες κείμενο:

  1. D. Nikolopoulos, C. Makropoulos, D. Kalogeras, K. Monokrousou, and I. Tsoukalas, Developing a stress-testing platform for cyber-physical water infrastructure, 2018 International Workshop on Cyber-Physical Systems for Smart Water Networks (CySWater), New Jersey, 9–11, doi:10.1109/CySWater.2018.00009, 2018.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1965/1/documents/08434711.pdf (332 KB)

  1. D. Nikolopoulos, K. Risva, and C. Makropoulos, A cellular automata urban growth model for water resources strategic planning, 13th International Conference on Hydroinformatics (HIC 2018), Palermo, Italy, 3, 1557–1567, doi:10.29007/w43g, 2018.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1921/1/documents/A_Cellular_Automata_Urban_Growth_Model_for_Water_Resources_Strategic_Planning.pdf (2027 KB)

  1. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and A. Efstratiadis, Stochastic simulation of periodic processes with arbitrary marginal distributions, 15th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2017), Rhodes, Global Network on Environmental Science and Technology, 2017.

    [Στοχαστική προσομοίωση περιοδικών ανελίξεων με αυθαίρετες περιθώριες κατανομές]

    Η στοχαστική προσομοίωση των υδρολογικών διεργασιών έχει ρόλο κλειδί στον σχεδιασμό και διαχείριση των υδατικών πόρων, χάρη στην ικανότητά της να ενσωματώνει την υδρολογική αβεβαιότητα στη λήψη αποφάσεων. Λόγω της περιοδικότητας, τα στατιστικά χαρακτηρσιτικά των διεργασιών αυτών θεωρούνται περιοδικές συναρτήσεις, επιβάλοντας έτσι τη σχήση κυκλοστάσιμων στοχαστικών μοντέλων, χρησιμοποιώντας συνήθως μια κοινή στατιστική κατανομή. Ωστόσο, αυτή μπορεί να μην είναι αντιπροσωπευτική της στατιστικής δομής αυτών των διεργασιών για όλες τις εποχές. Στο πλαίσιο αυτό, εισάγουμε ένα νέο μοντέλο, ικανό για την προσομοίωση περιοδικών διεργασιών με αυθαίρετες περιθώριες κατανομές, που καλείται Stochastic Periodic AutoRegressive To Anything (SPARTA). Πέρα από την αναπαραγωγή της περιοδικής δομής συσχέτισης των μητρικών διεργασιών, τα βασικά πλοενεκτήματα είναι: (α) η ακριβής διατήρηση των εποχιακά μεταβαλόμενων περιθώριων κατανομών, (β) η ρητή γέννηση μη αρνητικών τιμών, και (γ) η φειδωλή δομή του μοντέλου. Τέλος, αναδεικνύουμε την επίδοση του μοντέλου μέσω μιας θεωρητικής (τεχνητής) μελέτης περίπτωσης.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1731/1/documents/cest2017_00797_oral_paper_V2.pdf (655 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Βλέπε επίσης: http://cest.gnest.org/sites/default/files/presentation_file_list/cest2017_00797_oral_paper.pdf

  1. E. Rozos, I. Tsoukalas, K. Ripis, E. Smeti, and C. Makropoulos, Turning black into green: ecosystem services from treated wastewater, 13th IWA Specialized Conference on Small Water and Wastewater Systems, Athens, Greece, National Technical University of Athens, 2016, (υπό έκδοση).

    [Φτιάχνοντας πράσινο από το μαύρο: οικοσυστημικές παροχές από επεξεργασμένα λύματα]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1600/1/documents/Manuscript_QiNArbH.pdf (509 KB)

  1. C. Makropoulos, V. Tsoukala, K. Belibassakis, A. Lykou, M. Chondros, P. Gourgoura, and D. Nikolopoulos, Managing flood risk in coastal cities through an integrated modelling framework supporting stakeholders’ involvement: the case of Rethymno, Crete, Proceedings of the 36th IAHR World Congress, The Hague, The Netherlands, 2015.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2062/1/documents/CP94_MANAGINGFLOODRISKINCOASTALCITIES_IAHR2015.pdf (1985 KB)

  1. I. Tsoukalas, P. Dimas, and C. Makropoulos, Hydrosystem optimization on a budget: Investigating the potential of surrogate based optimization techniques, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, 2015.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1574/1/documents/cest2015_00162_oral_paper.pdf (475 KB)

    Βλέπε επίσης: http://cest.gnest.org/cest15proceedings/public_html/papers/cest2015_00162_oral_paper.pdf

  1. E. Rozos, and C. Makropoulos, Preparing appropriate water policies for sd analysis: a broad-brush review on water conservation practices, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, Rhodes, Greece, 2015.

    [Πολιτικές διαχείρισης ζήτησης και ανάλυση με μοντέλο δυναμικής του συστήματος]

    Η λειψυδρία είναι ένα από τα πιο σοβαρά σύγχρονα προβλήματα με μια συνεχώς αυξανόμενη λίστα των πληγεισών περιοχών. Σε απάντηση, αμφότεροι οι διεθνείς οργανισμοί και οι τοπικές κυβερνήσεις έχουν αναγνωρίσει επίσημα αυτό το πρόβλημα και έχουν ενεργήσει αναλόγως, είτε με τη χρηματοδότηση σχετικών ερευνητικών προγραμμάτων (η επιστημονική κοινότητα μελετάει τη λειψυδρία τις τελευταίες δεκαετίες), είτε με απ 'ευθείας λήψη μέτρων διαχείρισης της ζήτησης του νερού ή με κατάλληλες επιδοτήσεις. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν σήμερα παραδείγματα καλών πρακτικών/τεχνικών που επιτυγχάνουν σημαντική μείωση της ζήτησης νερού. Η επιστημονική κοινότητα, εκτός από το να προτείνει νέες ιδέες, παρέχει επίσης κριτικές και σχόλια σε αυτές τις πρακτικές/τεχνικές μέσω επιστημονικών δημοσιεύσεων, οι οποίες είναι συνήθως ενδελεχείς αξιολογήσεις των διαφόρων εφαρμογών με βάση κάποια συγκεκριμένη στρατηγική, που εφαρμόζεται σε μια συγκεκριμένη κλίμακα και εξυπηρετούν ένα μόνο τομέα. Αυτά τα σχόλια είναι πολύτιμες πηγές για περαιτέρω εξειδικευμένες μελέτες και μπορούν να χρησιμεύσουν ως κατευθυντήριες γραμμές για την περαιτέρω εφαρμογή παρόμοιων τεχνικών. Ωστόσο, ο στόχος αυτών των σχολίων δεν είναι να παρέχουν μια ευρεία εικόνα των διαθέσιμων επιλογών που είναι κατάλληλες για κάθε μέρος του αστικού κύκλου του νερού. Σε αυτή τη μελέτη, επιχειρείται να δοθεί μια γενική ιδέα αυτής της «ευρύτερης εικόνας» με την παροχή ενός ευρετηρίου των αντιπροσωπευτικών βέλτιστων πρακτικών. Για την κατάρτιση αυτού του ευρετηρίου, πρώτον, οι επιτυχημένες εφαρμογές της διαχείρισης των υδάτων που βρέθηκαν στη βιβλιογραφία ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας τρεις κατηγορίες: τον τομέα, την κλίμακα εφαρμογής και τη στρατηγική για τη μείωση της κατανάλωσης του νερού. Στη συνέχεια, τα βασικά χαρακτηριστικά των αντιπροσωπευτικών βέλτιστων πρακτικών συγκεντρώθηκαν και παρουσιάστηκαν με ένα συμπαγή και οργανωμένο τρόπο. Αυτό ανέδειξε τις βέλτιστες πρακτικές διαχείρισης των υδάτων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να διαμορφώσουν κατάλληλα αντιπροσωπευτικές πολιτικές για το νερό όπως αυτές προκύπτουν από την ανάλυση της δυναμικής του συστήματος, η οποία θα λαμβάνει υπόψη διάφορες κοινωνικο-οικονομικές παραμέτρους. Αυτό θα διευκολύνει ενδεχομένως μια γρήγορη υιοθέτηση των πλέων υποσχόμενων επιλογών για κάθε τύπο εφαρμογής.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1573/1/documents/CEST2015_00131_Presentation.pdf (612 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. E. Rozos, and C. Makropoulos, Urban regeneration and optimal water demand management, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, Rhodes, Greece, 2015.

    [Βέλτιστη διαχείριση νερού σε ανάπλαση αστικής περιοχής]

    Η αύξηση της λειψυδρίας έχει επιστήσει την προσοχή στη διαχείριση της αστικής ζήτησης του νερού, η οποία μπορεί να επιτευχθεί μέσω του ανασχεδιασμού του αστικού κύκλου του νερού, προκειμένου να εφαρμοστούν πρακτικές επαναχρησιμοποίησης νερού. Παραδείγματα αυτών των νέων πρακτικών περιλαμβάνουν τη χρήση τοπικά επεξεργασμένου νερού για μια ποικιλία χρήσεων μη πόσιμου στο νοικοκυριό ή σε κλίμακα γείτονας. Ωστόσο, ο επιτυχής σχεδιασμός και η εφαρμογή αυτών των νέων πρακτικών δεν είναι απλός. Η αποτελεσματικότητα ενός συστήματος συλλογής όμβριων υδάτων, για παράδειγμα, μπορεί να μειωθεί σημαντικά εάν η τοπική δεξαμενή είναι υπό-διαστασιολογημένη, ενώ η μέγιστη απόδοση επιτυγχάνεται με τη χωρητικότητα της δεξαμενής να υπερβαίνει ένα όριο, το οποίο εξαρτάται από το στατιστικό προφίλ αμφοτέρων της ζήτησης και της προσφοράς (βροχόπτωση). Ο προσδιορισμός του ορίου αυτού απαιτεί μοντελοποίηση του συστήματος ανακύκλωσης όμβριων υδάτων με τη χρήση μακράς ιστορικής χρονοσειράς (ή συνθετικής που παράγεται με στοχαστικό μοντέλο) για να αναπαραχθούν ορθά τα στατιστικά χαρακτηριστικά της προσφοράς/ζήτησης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι δεξαμενές per se είναι σχετικά φθηνές, αλλά ο χώρος για να την εγκατάσταση τους και οι απαιτούμενες παρασκευαστικές εργασίες (π.χ. εκσκαφές σε περίπτωση που είναι υπόγεια η εγκατάσταση) μπορεί να έχουν σημαντικό κόστος. Ως εκ τούτου, είναι επιτακτική ανάγκη να προσδιοριστούν σωστά η βέλτιστη χωρητικότητα της δεξαμενής. Μια άλλη δαπανηρή εγκατάσταση που απαιτείται για ένα σύστημα ανακύκλωσης όμβριων υδάτων είναι η διπλή δικτύωση, η οποία, στην περίπτωση της μετασκευής, μεταφράζεται σε ακριβές παρεμβάσεις υδραυλικών εγκαταστάσεων των οποίων η περίοδος αποπληρωμής (αν υπάρχουν) είναι πολύ μεγάλη. Ωστόσο, η διπλή δικτύωση μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα κατά τη διάρκεια της κατασκευής ενός κτιρίου. Μια τέτοια ευκαιρία προσφέρεται στην περιοχή του Ελαιώνα, Αθήνα, Ελλάδα. Πρόσφατα, αυτή η περιοχή έχει προσελκύσει την προσοχή πολλών πολεοδόμων, οι οποίοι έχουν προτείνει εναλλακτικά σενάρια ανάπλασης: το Αγροτικό (η περιοχή ως δεξαμενή πράσινου για την περιβάλλουσα πόλη), το Αστικο-Αγροτικό (εκτεταμένες περιοχές πρασίνου, μαζί με κατοικημένες περιοχές και υπηρεσίες μεταφορών) και το Μητροπολιτικό (μετατροπή του Ελαιώνα στη νέα κεντρική επιχειρηματική περιοχή της Αθήνας). Σε αυτή τη μελέτη, αυτά τα τρία εναλλακτικά σενάρια ανάπλασης αξιολογήθηκαν με το UWOT. Το UWOT είναι ένα μοντέλο αστικού νερού που προσομοιώνει τη δημιουργία, τη συγκέντρωση και δρομολόγηση των σημάτων ζήτησης (ζήτησης για πόσιμο νερό, ζήτηση απορροής ομβρίων, και ζήτηση εκκένωσης λυμάτων). Κατ 'αρχάς, το UWOT χρησιμοποιήθηκε για «σάρωση» των δικτύων ύδρευσης των τριών σεναρίων (υποθέτοντας συμβατικό δίκτυο νερού) έτσι ώστε να εντοπίσει τις πιο έντονες καταναλώσεις νερού. Στη συνέχεια, ένα τοπικό σύστημα συλλογής βρόχινου νερού εισήχθη στα δίκτυα των μεγάλων καταναλωτών νερού για την επί τόπου μείωση της ζήτησης του νερού. Τέλος, το UWOT μαζί με έναν αλγόριθμο βελτιστοποίησης χρησιμοποιήθηκαν για να διαστασιολογηθεί σωστά αυτό το σύστημα συλλογής των όμβριων υδάτων. Τα αποτελέσματα της βελτιστοποίησης έδειξαν ότι ο όγκος απορροής θα μπορούσε να μειωθεί σημαντικά, πράγμα που θα βελτιώσει περαιτέρω το οικολογικό αποτύπωμα της σχεδιαζόμενης ανάπλασης.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1572/1/documents/CEST2015_00129_RozosEtAl.pdf (230 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. E. Rozos, Y. Photis, and C. Makropoulos, Water demand management in the expanding urban areas of south Attica, 14th International Conference on Environmental Science and Technology (CEST2015), Global Network on Environmental Science and Technology, University of the Aegean, Rhodes, Greece, 2015.

    [Διαχείριση αστικής ζήτησης στην επεκτεινόμενη νότια Αττική]

    Οι σύγχρονες αποκεντρωμένες υδρο-ευαίσθητες τεχνολογίες (συμπεριλαμβανομένων, για παράδειγμα γκρι ανακύκλωση του νερού και συλλογή όμβριων υδάτων) επιτρέπουν την επαναχρησιμοποίηση του νερού σε κλίμακα νοικοκυριού ή γειτονιάς. Τέτοιες επιλογές μπορούν να μειώσουν την πίεση στην υποδομή και να ανακουφίσουν την ανάγκη για αναβάθμιση της κεντρικής υποδομής, μειώνοντας έτσι το κόστος της αστικής ανάπτυξης. Για να μελετηθούν τα οφέλη των υδρο-ευαίσθητων τεχνολογιών στην επέκταση των αστικών περιοχών, ένα μοντέλο αστικού κύκλου του νερού και ένα μοντέλο χρήσης γης συνδέθηκαν. Το πρώτο, το UWOT, προσομοιώνει τη δημιουργία, τη συγκέντρωση και δρομολόγηση των σημάτων ζήτησης (ζήτηση για πόσιμο νερού, ζήτηση εκφόρτισης απορροής, και ζήτηση εκφόρτισης λυμάτων). Το δεύτερο, το Sleuth, είναι ένα μοντέλο κυτταρικών αυτομάτων αλλαγής αστικών χρήσεων γης (βλ. GIGALOPOLIS). Η σύζευξη των UWOT και Sleuth δοκιμάστηκε στη Νότια Αττική. Το μοντέλο κυτταρικού αυτόματου χρησιμοποίησε μια ομάδα διακεκριμένων μονάδων για την προσομοίωση της εξέλιξης των χρήσεων γης της περιοχής μελέτης. Για το λόγο αυτό κατηγορίες χρήσεων γης διαμορφώθηκαν με βάση ένα σύνολο προκαθορισμένων κριτηρίων. Τα κριτήρια της ταξινόμησης της Νότιας Αττικής ήταν ο πληθυσμός ανά κύτταρο, η συνολική δομημένη έκταση ανά κύτταρο και ο πληθυσμός ανά κτίριο. Το Sleuth βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας τα στοιχεία της απογραφής 2001-2011. Στη συνέχεια, το Sleuth χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της αστικής επέκτασης και της εντατικοποίησης. Η περίοδος προσομοίωσης εκτείνονταν από το 2011 έως το 2031. Ακολούθως, τα αποτελέσματα του Sleuth τροφοδοτήθηκαν στο UWOT, στο οποίο προσομοιώνεται το συμβατικό δίκτυο της περιοχής αυτής για την εκτίμηση της εξέλιξης της ζήτησης νερού, της απορροή ομβρίων και ακαθάρτων. Τέλος, μια αλληλουχία από προσομοιώσεις διεξήχθησαν υποθέτοντας ότι το δίκτυο όλων των νέων κτιρίων (χτίστηκαν μεταξύ 2011 και 2031) ενσωμάτωσαν συστήματα εξοικονόμησης νερού και οι όποιες εγκαταστάσεις συστημάτων εξοικονόμησης νερού στα υπάρχοντα κτίρια (αυτά που κατασκευάστηκαν πριν το 2011) έγινε με σταθερό ρυθμό διείσδυσης. Η μόνη διαφορά μεταξύ των προσομοιώσεων της αλληλουχίας ήταν ο χρόνος από την έναρξη της εγκατάστασης συστημάτων εξοικονόμησης νερού. Αυτό παρείχε ένα νομογράφημα με μια ομάδα γραμμών που αντιστοιχούν στη ζήτηση για πόσιμο νερού για διαφορετικές χρονικές στιγμές παρέμβασης και διάφορα ποσοστά διείσδυσης. Αυτό το νομογράφημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη είτε του σχεδιασμού της επέκτασης των υπηρεσιών ύδατος σε πρόσφατα αστικοποιημένες περιοχές ή/και τις αποφάσεις σχετικά με την αύξηση της συντήρησης και της ικανότητας των υφιστάμενων υποδομών.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1571/1/documents/CEST2015_00128_RozosEtAl.pdf (268 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. S. Baki, I. Koutiva, and C. Makropoulos, A hybrid artificial intelligence modelling framework for the simulation of the complete, socio-technical, urban water system, 2012 International Congress on Environmental Modelling and Software, Managing Resources of a Limited Planet, Leipzig, International Environmental Modelling and Software Society, 2012.

    [Υβριδικό πλαίσιο μοντελοποίησης τεχνητής νοημοσύνης για την προσομοίωση του πλήρους κοινωνικο-τεχνικού αστικού υδατικού συστήματος]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1312/1/documents/I5_0781_Baki_et_al.pdf (1543 KB)

    Βλέπε επίσης: http://www.iemss.org/society/index.php/iemss-2012-proceedings

  1. I. Koutiva, and C. Makropoulos, Towards adaptive water resources management: simulating the complete socio-technical system through computational intelligence, Proceedings of the 12th International Conference on Environmental Science and Technology, A998–A1006, Rhodes, 2011.

    [Προς μια προσαρμοστική διαχείριση των υδατικών πόρων: προσομοιώνοντας το πλήρες κοινωνικο-τεχνικό σύστημα μέσω υπολογιστικής νοημοσύνης]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1180/1/documents/CEST2011AdaptiveManagemet.pdf (77 KB)

  1. E. Rozos, S. Baki, D. Bouziotas, and C. Makropoulos, Exploring the link between urban development and water demand: The impact of water-aware technologies and options, Computing and Control for the Water Industry (CCWI) 2011, Exeter, UK, CCWI2011-311, University of Exeter, 2011.

    [Διερεύνηση της σχέσης μεταξύ αστικής ανάπτυξης και ζήτησης νερού: Η συμβολή των σύγχρονων τεχνολογιών ανακύκλωσης]

    Στον συμβατικό πολεοδομικό σχεδιασμό όλη η ζήτηση νερού καλύπτεται αποκλειστικά από πόσιμο νερό και το χρησιμοποιημένο νερό θεωρείται ως λύματα που απομακρύνονται μέσω του αποχετευτικού δικτύου. Ένα από τα μειονεκτήματα αυτής της πρακτικής είναι ότι η επέκταση της αστικής ζώνης επιφέρει επιπλέον φορτίο στις υφιστάμενες υποδομές ύδρευσης και αποχέτευσης, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε υπέρβαση της παροχετευτικότητας. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η απαιτούμενη αναβάθμιση των υφιστάμενων υποδομών είναι αργή και δυνητικά πολύ δαπανηρή. Από την άλλη πλευρά, τα σύγχρονα αποκεντρωμένα συστήματα ανακύκλωσης νερού και συλλογής ομβρίων επιτρέπουν την επαναχρησιμοποίηση του νερού σε κλίμακα νοικοκυριού ή γειτονιάς. Αυτές οι τεχνολογίες μειώνουν το φορτίο στις υποδομές και ελαχιστοποιούν την ανάγκη για αναβάθμιση των κεντρικών υποδομών, μειώνοντας έτσι το κόστος της αστικής ανάπτυξης. Σε μια προσπάθεια να ποσοτικοποιηθούν τα πιθανά οφέλη των τεχνολογιών αυτών συνδυάστηκε ένα μοντέλο κύκλου αστικού νερού με ένα μοντέλο χρήσης γης βασισμένο στα κυψελοειδή αυτόματα (Celular Automata). Το μοντέλο χρήση γης παράγει τα σενάρια της αστικής ανάπτυξης, τα οποία στη συνέχεια αξιολογούνται με τη χρήση του μοντέλου κύκλου αστικού νερού. Η αξιολόγηση βασίζεται σε δείκτες όπως η ζήτηση πόσιμου νερού, η μέγιστη απορροή ομβρίων και ο όγκος των παραγόμενων υγρών αποβλήτων. Το τελικό αποτέλεσμα είναι η αναπαράσταση της εξέλιξης αυτών των δεικτών ως συνάρτηση της αστικής ανάπτυξης για την περίπτωση συμβατικών και καινοτόμων τεχνολογιών/πρακτικών.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1152/1/documents/CCWI2011_311.pdf (476 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Tong Thi Hoang Duong, Avner Adin, David Jackman, Peter van der Steen, Kala Vairavamoorthy, Urban water management strategies based on a total urban water cycle model and energy aspects – Case study for Tel Aviv, Urban Water Journal, Vol. 8, Iss. 2, 2011.

  1. C. Makropoulos, E. Rozos, and D. Butler, Urban water modelling and the daily time step: issues for a realistic representation, 8th International Conference on Hydroinformatics 2009, Concepcion, Chile, Curran Associates, Inc., 57 Morehouse Lane Red Hook, NY 12571 USA, 2011.

    [Μοντελοποίηση αστικού νερού και ημερήσιο χρονικό βήμα: ζητήματα για μια ρεαλιστική αναπαράσταση]

    Η ολιστική μοντελοποίηση του κύκλου του αστικού νερού γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική εξαιτίας της τάσης για ενσωμάτωση συστημάτων ανακύκλωσης τα οποία στοχεύουν στην επίτευξη της αειφορίας. Τα μοντέλα κύκλου του αστικού νερού χρησιμοποιούν ημερήσιο χρονικό βήμα που ταιριάζει στη φύση του προβλήματος που επιλύουν. Παρόλα αυτά, η επιλογή του οποιουδήποτε χρονικού βήματος ενέχει σιωπηρές παραδοχές οι οποίες μπορεί να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοση ενός μοντέλου. Μια τέτοια παραδοχή αφορά στη μοντελοποίηση της λειτουργίας μιας δεξαμενής και συγκεκριμένα στη σύμβαση που υιοθετείται για τη σειρά με την οποία υπολογίζονται στο ισοζύγιο οι διεργασίες της υπερχείλισης και απόληψης από τη δεξαμενή. Οι δύο επικρατέστερες συμβάσεις ονομάζονται YAS (Yield After Spill, απόληψη μετά τον υπολογισμό της υπερχείλισης) και YBS (Yield Before Spill, απόληψη πριν τον υπολογισμό της υπερχείλισης). Σε αυτή την εργασία χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο UWOT (Urban Water Optioneering Tool) για να εξεταστούν τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των δύο αυτών συμβάσεων. Μελετήθηκαν μια σειρά από τεχνολογικά σχήματα για να εξαχθούν συμπεράσματα που αφορούν σε πρακτικές μοντελοποίησης αυτών. Διαφάνηκε ότι η ευαισθησία της μοντελοποίησης στις συμβάσεις YAS και YBS εξαρτάται από το σύστημα ανακύκλωσης που μελετάται. Σε συνήθεις συνθήκες η σύμβαση YBS με ημερήσιο χρονικό βήμα διαστασιολογεί τις δεξαμενές πολύ κοντά στις τιμές που αποκτώνται με ωριαίο χρονικό βήμα. Παρόλα αυτά η σύμβαση YAS είναι η ενδεδειγμένη για τον υπολογισμό της πλημμυρικής απορροής.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/917/1/documents/conf188a275_Fin2.pdf (114 KB)

  1. N. Evelpidou, N. Mamassis, A. Vassilopoulos, C. Makropoulos, and D. Koutsoyiannis, Flooding in Athens: The Kephisos River flood event of 21-22/10/1994, International Conference on Urban Flood Management, Paris, doi:10.13140/RG.2.1.4065.5601, UNESCO, 2009.

    [Πλημμύρες στην Αθήνα: Το επεισόδιο πλημμύρας του Κηφισού της 21-22/10/1994]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1163/1/documents/Kifissos_Chapter_COST22_v3.pdf (2115 KB)

    Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.4065.5601

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Kandilioti, G. and C. Makropoulos, Preliminary flood risk assessment: the case of Athens, Nat. Hazards, DOI: 10.1007/s11069-011-9930-5, 2011.
    2. #Hildén, M., R. Dankers, T. Kjeldsen, J. Hannaford, C. Kuhlicke, E. Kuusisto, C. Makropoulos, A. te Linde, F. Ludwig, J. Luther and H. Wolters, Floods – vulnerability, risks and management, A joint report of ETC CCA and ICM, European Environment Agency, 2012.
    3. #Vanneuville, W., B. Werner, R. Uhel, et al., Water Resources in Europe in the Context of Vulnerability, EEA 2012 State of Water Assessment, European Environment Agency, 2012.
    4. Evrenoglou, L. S. A. Partsinevelou, P. Stamatis, A. Lazaris, E. Patsouris, C. Kotampasi and P. Nicolopoulou-Stamati, Children exposure to trace levels of heavy metals at the north zone of Kifissos River, Science of The Total Environment, 443, 650-661, 10.1016/j.scitotenv.2012.11.041, 2013.
    5. Diakakis, M., An inventory of flood events in Athens, Greece, during the last 130 years: Seasonality and spatial distribution, Journal of Flood Risk Management, 10.1111/jfr3.12053, 2013.
    6. Diakakis, M., A. Pallikarakis and K. Katsetsiadou, Using a spatio-temporal GIS database to monitor the spatial evolution of urban flooding phenomena: the case of Athens Metropolitan Area in Greece, ISPRS International Journal of Geo-Information, 3 (1), 96-109, 2014.

  1. C. Makropoulos, E. Safiolea, A. Efstratiadis, E. Oikonomidou, V. Kaffes, C. Papathanasiou, and M. Mimikou, Multi-reservoir management with Open-MI, Proceedings of the 11th International Conference on Environmental Science and Technology, Chania, A, 788–795, Department of Environmental Studies, University of the Aegean, 2009.

    [Διαχείριση πολλαπλών ταμιευτήρων με το Open-MI]

    Στο άρθρο εφαρμόζονται προχωρημένες τεχνικές ολοκλήρωσης που υποστηρίζονται από το πρότυπο Open Modeling Interface (OpenMI) για τη βελτιστοποίηση της κατανομής των υδατικών πόρων σε μια ταχέως αναπτυσσόμενη αγροτική περιοχή της Ελλάδας. Οι χρήσεις νερού σε μια αγροτική περιοχή επηρεάζονται σημαντικά από την αστική ανάπτυξη, τις αλλαγές στις αγροτικές πρακτικές και τις βιομηχανικές ανάγκες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα σύνθετο υδατικό σύστημα, η βέλτιστη διαμόρφωση του οποίου απαιτεί συνδυασμό κατασκευαστικών και μη κατασκευαστικών προσεγγίσεων. Ακόμη, η αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος ενδέχεται να τεθεί κάτω από σημαντική πίεση λόγω της τάσης αύξησης των ακραίων γεγονότων που σχετίζονται με δυνητικές κλιματικές αλλαγές που επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα του καθαρού νερού. Για την αποτίμηση και βελτίωση της λειτουργίας του συστήματος, απαιτείται η σύζευξη μιας σειράς μοντέλων που ανταλλάσσουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Η προσέγγιση που παρουσιάζεται στο παρόν άρθρο χρησιμοποιεί το OpenMI (ένα ανοιχτού κώδικα πρότυπο, χωρίς πνευματικά δικαιώματα) για να διευκολύνει την άμεση, βήμα προς βήμα, επικοινωνία μοντέλων που προέρχονται από διαφορετικές πηγές, είναι γραμμένα σε διαφορετική γλώσσα προγραμματισμού και υποστηρίζουν σε διαφορετικές χρονικές και χωρικές αναλύσεις. Τα μοντέλα ενσωματώθηκαν στο OpenMI και έτρεξαν ταυτόχρονα, συνδεδεμένα (για την ανταλλαγή δεδομένων) σε κόμβους που προσδιορίζει ο χρήστης. Το ολοκληρωμένο σύστημα μοντέλων που προκύπτει ελέγχεται στο Υδατικό Διαμέρισμα Θεσσαλίας (Ελλάδα), όπου η αυξανόμενη ζήτηση νερού έχει γίνει συχνά αντικείμενο διαμάχης μεταξύ των ενδιαφερόμενων φορέων. Ως τυπικό παράδειγμα του τύπου των προβλημάτων που προκύπτουν στην περιοχή, σχεδιάστηκε, για την ικανοποίηση των υδατικών αναγκών της περιοχής μελέτης, ένα σύστημα δύο ταμιευτήρων, στους οποίους καταλήγουν οι εκροές διαφορετικών υπολεκανών. Ο κύριος ταμιευτήρας, αυτός του Σμοκόβου, είναι ένα πραγματικό έργο, που βρίσκεται ήδη σε λειτουργία, και είναι τοποθετημένο στη συμβολή δύο υδατορευμάτων που είναι παραπόταμοι του Πηνειού. Κατάντη του ταμιευτήρα Σμοκόβου, οι υδατικοί πόροι του ποταμού οφείλουν να ικανοποιήσουν μια σειρά αναγκών όπως περιβαλλοντικές παροχές, αυξανόμενες αρδευτικές ανάγκες, αυξανόμενες ανάγκες σε υδρευτικό νερό για τις τοπικές κοινότητες και ηλεκτροπαραγωγή. Ο δεύτερος ταμιευτήρας που εισάγεται στη μελέτη αφορά στη δυνητική αποκατάσταση της λίμνης Ξυνιάδας, ως μέσου βελτίωσης της συνολικής αντίστασης του υδατικού συστήματος σε ακραία γεγονότα και πιθανής μείωσης του κόστους (οικολογικού-οικονομικού) από την υδατική κατανάλωση στην περιοχή. Το ολοκληρωμένο σύστημα μοντελοποίησης περιλαμβάνει τρεις συνιστώσες που είναι συμβατές με το πρότυπο OpenMI: ένα μοντέλο ταμιευτήρα (RMM), ένα υδραυλικό μοντέλο που υποστηρίζει υποσυστήματα βροχής-απορροής (MIKE-11) και μια συνιστώσα που υλοποιεί κανόνες λειτουργίας πολλαπλών ταμιευτήρων. Τα μοντέλα προσαρμόστηκαν, βαθμονομήθηκαν και συνδέθηκαν ώστε να ανταλλάσουν, σε πραγματικό χρόνο, δεδομένα που διατέθηκαν από τη ΔΕΗ και το Υπουργείο Περιβάλλοντος. Η εφαρμογή του συστήματος έγινε με διαφορετικούς κανόνες λειτουργίας ώστε να αποτιμηθεί η αξιοπιστία του συνδυασμένου σχήματος ταμιευτήρων και να συγκριθεί με την υφιστάμενη διάταξη του ενός ταμιευτήρα, κάτω από διαφορετικούς στόχους. Με βάση την προκαταρκτική διερεύνηση, το άρθρο προτείνει κατευθυντήριες λύσεις και καταλήγει σε συμπεράσματα σχετικά με τον προσδιορισμό βασικών μελλοντικών προκλήσεων και ιδεών για μελλοντική ανάπτυξη.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/932/1/documents/openMI_chania.pdf (451 KB)

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Fotopoulos, F., C. Makropoulos C., and M.A Mimikou, Flood forecasting in transboundary catchments using the Open Modeling Interface, Environmental Modelling and Software, 25(12), 1640-1649, 2010.
    2. #Moe, S. J., L. J. Barkved, M. Blind, C.. Makropoulos, M. Vurro, S. Ekstrand, J. Rocha, M. Mimikou, and M. J. Ulstein, How can climate change be incorporated in river basin management plans under the WFD? Report from the EurAqua Conference 2008, 27 p., Norwegian Institute for Water Research, 2010.

  1. C. Makropoulos, E. Rozos, and C. Maksimovic, Developing An Integrated Modelling System For Blue-Green Solutions, HIC 2014 – 11th International Conference on Hydroinformatics, New York City, USA, HIC2014-216, Αύγουστος 2014.

    [Αναπτύσσοντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα μοντελοποίησης για μπλε-γκρι λύσεις]

    Οι μπλε-πράσινες παρεμβάσεις αντιπροσωπεύουν το επόμενο επίπεδο της ολοκλήρωσης για βιώσιμες πόλεις: αυτό του ολοκληρωμένου σχεδιασμού, λειτουργίας και διαχείρισης του αστικού νερού και αστικού πρασίνου. Η βασική ιδέα είναι ότι μια πιο ολιστική προσέγγιση του σχεδιασμού των υποδομών θα παρουσιάσει ένα πολλαπλών ωφελειών σενάριο, στο οποίο το αστικό πράσινο θα χρησιμοποιηθεί ως υποδομή για τις υπηρεσίες ύδατος (π.χ. άμβλυνση των αστικών πλημμυρών), ενώ οι αστικές υποδομές ύδρευσης θα χρησιμοποιούνται ως πηγή άρδευσης για αστικό πράσινο, αυξάνοντας τις επιδόσεις τους, μειώνοντας τα αποτελέσματα της θερμικής νησίδας και αυξάνοντας τις οικοσυστημικές υπηρεσίες. Ωστόσο, αυτή η έμφαση στην ολοκλήρωση φέρνει στο προσκήνιο μια άλλη ανάγκη: την ανάπτυξη μοντέλων και εργαλείων ικανά να διερευνήσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των διαφόρων πράσινων και μπλε στοιχείων και διαδικασιών του συστήματος. Αυτό το «οικοσύστημα» των μοντέλων και εργαλείων παρουσιάζει μια πρόκληση όσον αφορά την ανάπτυξη του. Το άρθρο αυτό αναλύει τις προκλήσεις αυτές και προτείνει μια προσέγγιση τριών επιπέδων για την οικοδόμηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος μοντελοποίησης το οποία είναι σε θέση: (α) να υποστηρίξει την επιλογή των κατάλληλων μοντέλων, (β) να διευκολύνει τη σύνδεση τους στο χρόνο εκτέλεσης και (γ) να επιτρέπει την ομογενή παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τα διάφορα μοντέλα που να υποστηρίζουν τη λήψη αποφάσεων. Η χρήση των προτύπων, σε αυτή την περίπτωση OpenMI, εξετάζονται υπό το πρίσμα της προτεινόμενης προσέγγισης. Η σύλληψη αυτή παρουσιάζεται χρησιμοποιώντας ένα περιορισμένο σύνολο απλών μοντέλων που έχουν αναπτυχθεί για τον μπλε-πράσινο σχεδιασμό και τα προκαταρκτικά αποτελέσματα παρουσιάζονται και αναλύονται.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1489/1/documents/HIC2014-216.pdf (369 KB)

Conference publications and presentations with evaluation of abstract

  1. D. Nikolopoulos, P. Kossieris, and C. Makropoulos, Stochastic stress-testing approach for assessing resilience of urban water systems from source to tap, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-13284, doi:10.5194/egusphere-egu21-13284, European Geosciences Union, 2021.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2124/1/documents/EGU21-13284_presentation-h273713.pdf (897 KB)

  1. G. Moraitis, D. Nikolopoulos, I. Koutiva, I. Tsoukalas, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, The PROCRUSTES testbed: tackling cyber-physical risk for water systems, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-14903, doi:10.5194/egusphere-egu21-14903, European Geosciences Union, 2021.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2122/1/documents/EGU21-14903_presentation.pdf (1404 KB)

  1. D. Nikolopoulos, G. Moraitis, D. Bouziotas, A. Lykou, G. Karavokiros, and C. Makropoulos, RISKNOUGHT: Stress-testing platform for cyber-physical water distribution networks, European Geosciences Union General Assembly 2020, Geophysical Research Abstracts, Vol. 22, Vienna, EGU2020-19647, doi:10.5194/egusphere-egu2020-19647, 2020.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2061/1/documents/EGU2020-19647.pdf (1199 KB)

  1. G. Karavokiros, D. Nikolopoulos, S. Manouri, A. Efstratiadis, C. Makropoulos, N. Mamassis, and D. Koutsoyiannis, Hydronomeas 2020: Open-source decision support system for water resources management, European Geosciences Union General Assembly 2020, Geophysical Research Abstracts, Vol. 22, Vienna, EGU2020-20022, doi:10.5194/egusphere-egu2020-20022, 2020.

    [Υδρονομέας 2020: Σύστημα υποστήριξης αποφάσεων ανοιχτού κώδικα για τη διαχείριση υδατικών πόρων]

    Τα τελευταία 30 έτη, ένα πλήθος μελετών σχεδιασμού και διαχείρισης υδατικών πόρων στην Ελλάδα έχει υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας μεθοδολογίες αιχμής και συναφή υπολογιστικά εργαλεία που έχουν αναπτυχθεί από την ερευνητική ομάδα Ιτιά στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Η αιχμή του δόρατος της εργαλειοθήκης της Ιτιάς είναι το σύστημα υποστήριξης αποφάσεων Υδρονομέας (που τα ελληνικά σημαίνει ο διανομέας του νερού), για την υποστήριξη της διαχείρισης υδροσυστημάτων πολλαπλών ταμιευτήρων. Το μεθοδολογικό του πλαίσιο έχει βασιστεί στην προσέγγιση παραμετροποίησης-προσομοίωσης-βελτιστοποίησης, το οποίο περιλαμβάνει τη στοχαστική προσομοίωση, τη δικτυακή γραμμική βελτιστοποίηση για την περιγραφή των ροών νερού και ενέργειας, και την πολυκριτηριακή ολική βελτιστοποίηση, που εξασφαλίζει την πλέον συμβιβαστική λήψη αποφάσεων. Στο αρχικό του στάδιο, ο Υδρονομέας αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Object Pascal – Delphi. Τώρα, το λογισμικό έχει επανα-αναπτυχθεί σημαντικά, και η βελτιωμένη του έκδοση ενσωματώνει νέες λειτουργικότητες, διάφορες καινοτομίες των μοντέλων, και διασυνδέσεις με άλλα προγράμματα, π.χ. EPANET. Ο Υδρονομέας 2020 θα είναι διαθέσιμος στα τέλη του 2020 ως ελεύθερο και ανοιχτού κώδικα πακέτο Python. Στην εργασία αυτή παρουσιάζουμε τις βασικές μεθοδολογικές εξελίξεις και βελτιωμένα χαρακτηριστικά της τρέχουσας έκδοσης του λογισμικού, παρουσιάζοντας τη μοντελοποίηση του εκτενούς και σύνθετου συστήματος υδροδότησης αδιύλιστου νερού της πόλης της Αθήνας, στην Ελλάδα.

    Πλήρες κείμενο:

    Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2020/EGU2020-20022.html

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Koutiva, I., and C. Makropoulos, On the use of agent based modelling for addressing the social component of urban water management in Europe, Computational Water, Energy, and Environmental Engineering, 10(4), 140-154, doi:10.4236/cweee.2021.104011, 2021.

  1. D. Nikolopoulos, A. Efstratiadis, G. Karavokiros, N. Mamassis, and C. Makropoulos, Stochastic simulation-optimization framework for energy cost assessment across the water supply system of Athens, European Geosciences Union General Assembly 2018, Geophysical Research Abstracts, Vol. 20, Vienna, EGU2018-12290, European Geosciences Union, 2018.

    [Πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης - βελτιστοποίησης για την αποτίμηση του ενεργειακού κόστους του υδροδοτικού συστήματος της Αθήνας]

    : Η υδροδότηση της Αθήνας υλοποιείται μέσω ενός πολύπλοκου υδροσυστήματος, που περιλαμβάνει τέσσερις ταμιευτήρες, 350 km κύριων υδραγωγείων, 15 αντλητικά συγκροτήματα, περισσότερες από 100 γεωτρήσεις, και πέντε μικρά υδροηλεκτρικά έργα. Η διαχείριση αυτού του συστήματος υπόκειται σε πολλαπλές πολυπλοκότητες και αβεβαιότητες, καθώς και συγκρούσεις μεταξύ διαφορετικών χρήσεων νερού και περιβαλλοντικών περιορισμών. Ωστόσο, η κύρια πρόκληση προέρχεται από την ανάγκη ελιαχιστοποίησης του κόστους λειτουργίας του συστήματος, που κυρίως προέρχεται από ενεργειακές καταναλώσεις σε αντλητικούς σταθμούς και γεωτρήσεις, διατηρώντας ταυτόχρονα τη μακροπρόθεση αξιοπιστία του στο αποδεκτό επίπεδο του 99%, σε ετήσια βάση. Γενικά, το κόστος ενέργειας είναι μικρό, καθώς το περισσότερο από το αδιύλιστο νερό παραλαμβάνεται και μεταφέρεται μέσω βαρύτητας, ωστόδο το κόστος αυτό περιστασιακά μπορεί να αυξηθεί σημαντικά, εξατίας της ενεργοποίησης βοηθητικών πόρων που απαιτούν εντατική χρήση αντλητικών σταθμών. Προκειμένου να εκτιμήσουμε το κόστοες αυτό για διάφορες σενάρια ζήτησης νερού και διάφορα επίπεδα αξιοπιστίας, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προαναφερθέντα ζητήματα, εφαρμόζουμε ένα πλαίσιο προσομοίωσης – βελτιστοποίησης, που υλοποιείται στην πρόσφατα αναβαθμισμένη εκδοχή του λογισμικού Υδρονομέας. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να εκτιμήσουμε το κόστος του αδιύλιστου νερού που φτάνει στη μητροπολιτική περιοχή της Αθήνας, ως συνάρτηση της ζήτησης και της αξιοπιστίας.

    Πλήρες κείμενο:

  1. G. Tzortzakis, E. Katsiri, G. Karavokiros, C. Makropoulos, and A. Delis, Tethys: sensor-based aquatic quality monitoring in waterways, 17th IEEE International Conference on Mobile Data Management (MDM), 329–332, doi:10.1109/MDM.2016.56, Porto, 2016.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1765/1/documents/Tethys.pdf (653 KB)

  1. E. Rozos, D. Nikolopoulos, A. Efstratiadis, A. Koukouvinos, and C. Makropoulos, Flow based vs. demand based energy-water modelling, European Geosciences Union General Assembly 2015, Geophysical Research Abstracts, Vol. 17, Vienna, EGU2015-6528, European Geosciences Union, 2015.

    [Μοντελοποίηση νερού-ενέργειας βάσει ροής έναντι βάσει ζήτησης]

    Η ροή νερού στα συστήματα παραγωγής υδροηλεκτρικής ισχύος χρησιμοποιείται συχνά κατάντη για να καλύψει άλλου είδους ζήτησης, όπως η άρδευση και ύδρευση. Ωστόσο, η κλασσική περίπτωση είναι ότι η ζήτηση ενέργειας (λειτουργία του εργοστασίου υδροηλεκτρικής ενέργειας) και η ζήτηση του νερού δεν συμπίπτουν χρονικά. Επιπλέον, η εισροή του νερού μέσα σε μία δεξαμενή είναι μια στοχαστική διεργασία. Τα πράγματα γίνονται πιο περίπλοκα αν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ανεμογεννήτριες ή φωτοβολταϊκά πάνελ) περιλαμβάνονται στο σύστημα. Για το λόγο αυτό, η αξιολόγηση και βελτιστοποίηση της λειτουργίας των συστημάτων υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι δύσκολες εργασίες που απαιτούν υπολογιστικά μοντέλα. Αυτή η μοντελοποίηση δεν θα πρέπει να προσομοιώνει μόνο το ισοζύγιο του νερού των δεξαμενών και την παραγωγή/ κατανάλωση ενέργειας (αντλησιοταμίευση), αλλά θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τους περιορισμούς που επιβάλλονται από το φυσικό ή τεχνητό δίκτυο νερού με τη χρήση αλγορίθμου δρομολόγησης ροή. Ο ΥΔΡΟΝΟΜΕΑΣ, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί μια κομψή μαθηματική προσέγγιση (γράφο) για τον υπολογισμό της ροής σε ένα δίκτυο νερού με βάση: τις απαιτήσεις (χρονοσειρές εισροών), τη διαθεσιμότητα του νερού (προσομοιώνεται) και την ικανότητα των συστατικών μετάδοσης (ιδιότητες των καναλιών, ποταμών , αγωγών, κλπ). Οι χρονοσειρές εισόδου της ζήτησης πρέπει να εκτιμηθούν από ένα άλλο μοντέλο και να συνδεθούν με τους αντίστοιχους κόμβους του δικτύου. Ένα μοντέλο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση αυτών των χρονοσειρών είναι το UWOT. Το UWOT είναι ένα bottom up μοντέλο αστικού κύκλου του νερού που προσομοιώνει την γέννηση, συνάθροιση και δρομολόγηση των σημάτων ζήτησης νερού. Σε αυτή τη μελέτη, διερευνούμε τις δυνατότητες του UWOT στην προσομοίωση της λειτουργίας των πολύπλοκων συστημάτων υδραυλικών έργων που περιλαμβάνουν παραγωγή ενέργειας. Το προφανές πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι η χρήση ενός απλού μοντέλου αντί ενός για την εκτίμηση των απαιτήσεων και ενός άλλου για την προσομοίωση του συστήματος. Μια εφαρμογή του UWOT σε ένα σύστημα μεγάλης κλίμακας επιχειρείται στην ηπειρωτική Ελλάδα σε μια περιοχή έκτασης πάνω από 130x170 km2. Οι προκλήσεις, οι ιδιαιτερότητες και τα πλεονεκτήματα της προσέγγισης μελετώνται και εξετάζονται κριτικά.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1525/2/documents/Poster_UWOT.pdf (307 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. I. Tsoukalas, P. Kossieris, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Handling time-expensive global optimization problems through the surrogate-enhanced evolutionary annealing-simplex algorithm, European Geosciences Union General Assembly 2015, Geophysical Research Abstracts, Vol. 17, Vienna, EGU2015-5923, European Geosciences Union, 2015.

    [Χειρισμός χρονοβόρων προβλημάτων ολικής βελτιστοποίησης με τον εξελικτικό αλγόριθμο ανόπτησης-απλόκου εμπλουτισμένο με υποκατάστατα μοντέλα]

    Σε προβλήματα βελτιστοποίησης υδατικών πόρων, ο υπολογισμός της στοχικής συνάρτησης συνήθως απαιτεί την αρχική εκτέλεση ενός μοντέλου προσομοίωσης και εν συνεχεία την αποτίμηση των αποτελεσμάτων του. Ωστόσο, σε αρκετές περιπτώσεις οι μεγάλοι χρόνοι προσομοίωσης μπορεί να θέσουν σοβαρά εμπόδια στη διαδικασία βελτιστοποίησης. Συχνά, για να παραχθεί μια λύση σε εύλογο χρόνο, ο χρήστης πρέπει να περιορίσει δραστικά του επιτρεπόμενο αριθμό αποτιμήσεων της στοχικής συνάρτησης, διακόπτωντας έτσι την αναζήτηση πολύ νωρίτερα από όσο απαιτεί η πολυπλοκότητα του προβλήματος. Μια υποσχόμενη νέα στρατηγική για την αντιμετώπιση αυτών των αδυναμιών είναι η χρήση τεχνικών υποκατάστατων μοντέλων εντός των αλγορίθμων ολικής βελτιστοποίησης. Εδώ εισάγουμε τον αλγόριθμο Surrogate-Enhanced Evolutionary Annealing-Simplex (SEEAS) που συνδυάζει την ισχύ των υποκατάστατων μοντέλων με την αποτελεσματικότητα και αποδοτικότητα της εξελικτικής μεθόδου ανόπτησης-απλόκου (Evolutionary Annealing-Simplex, EAS). Ο αλγόριθμος συνδυάζει τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις βελτιστοποίησης (εξελικτική αναζήτηση, προσομοιωμένη ανόπτηση, και το σχήμα κατερχόμενου απλόκου), στις οποίες καίριες αποφάσεις καθοδηγούνται, εν μέρει, από αριθμητικές προσεγγίσεις της στοχικής συνάρτησης. Η επίδοση του προτεινόμενου αλγορίθμου αξιολογείται έναντι άλλων που χρησιμοποιούν υποκατάστατα μοντέλα, σε θεωρητικές όσο και πρακτικές εφαρμογές (ήτοι συναρτήσεις ελέγχου και προβλήματα υδρολογικής βαθμονόμησης, αντίστοιχα), θέτοντας περιορισμένο προϋπολογισμό δοκιμών (από 100 έως 1000). Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τις σημαντικές δυνατότητες της μεθόδου SEEAS σε δύσκολα προβλήματα βελτιστοποίησης, που εμπεριέχουν χρονοβόρες προσομοιώσεις.

    Πλήρες κείμενο:

  1. C. Makropoulos, and E. Rozos, Managing the complete Urban Water Cycle: the Urban Water Optioneering Tool, SWITCH, Paris, France, 2011.

    [Πλήρης διαχείριση του αστικού κύκλου νερού: Το εργαλείο UWOT]

    Οι συμβατικές πρακτικές αστικής διαχείρισης του νερού επιδιώκουν να ικανοποιούν τις απαιτήσεις νερού και ταυτόχρονα τη μεταφορά των λυμάτων και ομβρίων μακριά από το αστικό περιβάλλον. Ωστόσο, η αύξηση της λειψυδρίας, που προκαλούνται είτε από μεταβολές στις κλιματικές συνθήκες, την αύξηση της κατανάλωσης, ή και τα δύο, επέστησε την προσοχή στη δυνατότητα ανασχεδιασμού του αστικού κύκλου του νερού έτσι ώστε να εκμεταλλεύεται την ανακύκλωση του νερού και τις πρακτικές επαναχρησιμοποίησης (Μακρόπουλος et al., 2006). Παραδείγματα αυτών των νέων πρακτικών είναι η χρήση του επεξεργασμένου νερού γκρι ή η συλλογή όμβριων υδάτων για μια ποικιλία αναγκών μη πόσιμου νερού του νοικοκυριού. Ο επιτυχημένος σχεδιασμός των συστημάτων ανακύκλωσης του νερού θα πρέπει να επιχειρεί να ελαχιστοποιεί (ταυτόχρονα) τις απαιτήσεις για το πόσιμο νερό, την ενέργεια και το κόστος, και να αποδίδει επαρκώς μακροπρόθεσμα - πιθανόν ακόμα και υπό μεταβαλλόμενες κλιματικές συνθήκες. Αυτή η μελέτη περιγράφει το Urban Water Tool Optioneering (UWOT, Μακρόπουλος et al, 2008), το οποίο είναι ένα εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων που υποστηρίζει το σχεδιασμό του ολοκληρωμένου αστικού κύκλου του νερού, και βοηθά στην επίτευξη της βιώσιμης διαχείρισης των υδάτων για νέες και υφιστάμενες αστικές περιοχές, και διερευνά τόσο υπάρχουσες εφαρμογές όσο και μελλοντικές οικιστικές δράσεις στο πλαίσιο των νέων προκλήσεων για το νερό στην Ευρώπη.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1597/1/documents/Abstract_SWITCH.pdf (114 KB)

  1. E. Rozos, and C. Makropoulos, Ensuring water availability with complete urban water modelling, European Geosciences Union General Assembly 2011, Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, Vienna, European Geosciences Union, 2011.

    [Εξασφάλιση διαθεσιμότητας νερού με πλήρη μοντελοποίηση του αστικού κύκλου νερού]

    Τα ολοένα και συχνότερα φαινόμενα λειψυδρίας, που προκαλούνται είτε από την αλλαγή του κλίματος ή την αύξηση της κατανάλωσης ή και τα δύο, έχουν αναδείξει καινούργιες στρατηγικές που βασίζονται στον ανασχεδιασμό του αστικού κύκλου έτσι ώστε να είναι εφικτή η επαναχρησιμοποίηση του νερού. Για τον λόγο αυτό μια νέα γενιά εργαλείων υποστήριξης αποφάσεων ικανή να αντιμετωπίσει τις προκλήσεις αυτές είναι απαραίτητη. Το UWOT (Urban Water Optioneering Tool) είναι ένα καινοτόμο μοντέλο που ανταποκρίνεται σε αυτό το αίτημα με την ολοκληρωμένη μοντελοποίηση του αστικού κύκλου του νερού και την αξιολόγηση της βιωσιμότητας μέσω μιας σειράς δεικτών. Το UWOT, βάσει των προαναφερθέντων στρατηγικών, μπορεί να υποστηρίξει τον σχεδιασμό υφιστάμενων ή ακόμα καινούργιων οικισμών. Επεμβάσεις σε έναν υφιστάμενο οικισμό, για παράδειγμα, μπορεί να περιλαμβάνουν την εγκατάσταση σύγχρονων τεχνολογιών όπως τουαλέτες χαμηλής κατανάλωσης ή οικιακές μονάδες επεξεργασίας νερού. Σε αυτή την περίπτωση, το UWOT μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με αλγορίθμους βελτιστοποίησης για να καθοριστεί ο βέλτιστος συμβιβασμός μεταξύ της μείωσης της ζήτησης του πόσιμου νερού και του απαιτούμενου κόστους (συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας). Για τους καινούργιους οικισμούς, πιο ριζοσπαστικές λύσεις (όπως είναι οι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας νερού της βροχής), μπορούν να υιοθετηθούν για τη διαχείριση των διαθέσιμων υδατικών πόρων πιο αποτελεσματικά. Το UWOT μπορεί να βοηθήσει στην προκαταρκτική μελέτη των απαιτούμενων επενδύσεων και να εκτιμήσει τον χρόνο που απαιτείται για να αποσβεστεί η επένδυση. Ένα άλλο θέμα που το UWOT μπορεί να βοηθήσει είναι η διερεύνηση της επίδρασης των κλιματικών τάσεων στην αποτελεσματικότητα των τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού. Η συλλογή όμβριων υδάτων, για παράδειγμα, εξαρτάται άμεσα από τις κλιματικές συνθήκες. Το UWOT μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με ένα στοχαστικό μοντέλο για να δώσει μια πιθανοτική προσέγγιση στη μελέτη αυτής της αβεβαιότητας. Επιπλέον, το UWOT μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξετάσει ένα ζήτημα υγείας που σχετίζεται με την παρατεταμένη αποθήκευση των όμβριων υδάτων. Μεγάλη περίοδος αποθήκευσης μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική υποβάθμιση της ποιότητας του νερού καθιστώντας επιτακτική τη λήψη μέτρων για τη διατήρηση της ποιότητας εντός απαιτούμενων ορίων. Το UWOT υπολογίζει τον δείκτη παραμονής (RTI) οι τιμές του οποίου αποτελούν σαφή ένδειξη για την αναγκαιότητα ή όχι λήψης μέτρων.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1121/1/documents/UWOT_EGU_2.pdf (3209 KB)

  1. E. Rozos, and C. Makropoulos, Assessing the combined benefits of water recycling technologies by modelling the total urban water cycle, International Precipitation Conference (IPC10), Coimbra, Portugal, 2010.

    [Αποτίμηση συνδυασμένων ωφελειών των τεχνολογιών ανακύκλωσης με ολοκληρωμένη μοντελοποίηση του κύκλου του αστικού νερού]

    Η αστικοποίηση είναι μια από τις πιο σημαντικές πιέσεις (με ποιοτικό και ποσοτικό χαρακτήρα) στο περιβάλλον. Τυπικές ποσοτικές πιέσεις είναι η μεταβολή των χαρακτηριστικών της ροής του υδροσυστήματος (εξαιτίας της αλλοίωσης της φυσικής εδαφικής κάλυψης) και οι απολήψεις νερού (ύδρευση). Αειφόρες τεχνολογίες νερού, όπως συστήματα αποστράγγισης και συστήματα συλλογής βρόχινου νερού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αμβλύνουν αυτές τις πιέσεις. Αυτές οι τεχνολογίες εισάγουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συνιστωσών του αστικού κύκλου νερού. Η συλλογή βρόχινου νερού για παράδειγμα, εκτός από τη μείωση της ζήτησης για πόσιμο νερό, επηρεάζει σημαντικά και την απορροή. Συμπερασματικά, είναι αναγκαία η ολοκληρωμένη μοντελοποίηση του αστικού κύκλου για την προσομοίωση των σύγχρονων τεχνολογιών και την ανάδειξη των συνδυασμένων ωφελειών τους. Σε αυτή τη μελέτη, δύο υποθετικοί οικισμοί, στο εξής θα αναφέρονται ως οικισμός H και οικισμός L, οι οποίου χρησιμοποιούν συστήματα συλλογής βρόχινου νερού και συστήματα αποστράγγισης μοντελοποιούνται με το μοντέλο Urban Water Optioneering Tool (UWOT). Τα χαρακτηριστικά των οικισμών H και L αντιστοιχούν σε πυκνή και αραιή δόμηση. Αυτή η μελέτη έχει τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο γίνεται η ρύθμιση των παραμέτρων του υπομοντέλου βροχής-απορροής που ενσωματώνει το UWOT. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει την εύρεση των βέλτιστων τιμών παραμέτρων για τα συστήματα των οικισμών έτσι ώστε να ελαχιστοποιούνται οι πιέσεις στο περιβάλλον. Το τελευταίο στάδιο περιλαμβάνει την ανάλυση της ευαισθησίας της απορροής από τους οικισμούς στα χαρακτηριστικά των συσκευών και συστημάτων των δύο οικισμών. Από την μελέτη αυτή διαφάνηκε ότι: (α) τα κατανεμημένα συστήματα ανακύκλωσης είναι πιο αποδοτικά από τα κεντρικά συστήματα όσον αφορά την άμβλυνση της αιχμής της πλημμυρικής απορροής· (β) το κόστος ελαχιστοποίησης των πιέσεων ενός καινούργιου οικισμού αυξάνει σημαντικά με την πυκνότητα δόμησης εξαιτίας του αυξημένου πληθυσμού αλλά και της αυξημένης ευαισθησίας της απορροής στα χαρακτηριστικά των συσκευών/συστημάτων των δύο οικισμών· (γ) αν χρησιμοποιείται κατανεμημένη συλλογή βρόχινου νερού τότε η απόδοση των συσκευών που χρησιμοποιούν βρόχινο νερό επηρεάζει σημαντικά τη δημιουργία της απορροής.

    Πλήρες κείμενο:

Presentations and publications in workshops

  1. C. Makropoulos, E. Safiolea, A. Efstratiadis, E. Oikonomidou, and V. Kaffes, Multi-reservoir management with OpenMI, OpenMI-LIFE Pinios Workshop, Volos, 2009.

    [Διαχείριση πολλαπλών ταμιευτήρων με το OpenMI]

    Περιγράφεται μια εφαρμογή διαχείρισης δύο ταμιευτήρων, η διασύνδεση των οποίων γίνεται μέσω του συστήματος επικοινωνίας OpenMI. Ο πρώτος είναι ο υφιστάμενος ταμιευτήρας Σμοκόβου, ενώ ο δεύτερος είναι ένας υποθετικός αρδευτικός ταμιευτήρας που τοποθετείται στην ανάντη υπολεκάνη της Ξυνιάδας.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/919/1/documents/openMI_pinios_2009_evi.pdf (719 KB)

    Βλέπε επίσης: http://www.openmi-life.org/events/pinios-workshop.php?lang=0

  1. Χ. Μακρόπουλος, Δ. Κουτσογιάννης, και Α. Ευστρατιάδης, Προκλήσεις και προοπτικές στη διαχείριση του αστικού νερού, Συνέδριο Τοπικής Αυτοδιοίκησης: Η Πράσινη Τεχνολογία στην Υπηρεσία της Λειτουργίας των Πόλεων, Αθήνα, Ecocity, Κεντρική Ένωση Δήμων και Κοινοτήτων, 2009.

    Εξετάζονται οι ροές του αστικού νερού (ύδρευση, αποχέτευση, όμβρια) από μια ολοκληρωμένη οπτική και τα προβλήματα που υπάρχουν στον έλεγχό τους. Για το σκοπό αυτό, διατυπώνονται προτάσεις ορθολογικής τους διαχείρισης, με χρήση εξελιγμένων εργαλείων ανάλυσης και με έμφαση σε τοπικές-κατανεμημένες λύσεις.

    Πλήρες κείμενο:

Various publications

  1. E. Rozos, S. Kozanis, and C. Makropoulos, Integrated Modelling System, BGD internal project report, 31 Ιανουαρίου 2014.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1435/1/documents/BGD_IMS.pdf (649 KB)

  1. H. Perlman, Χ. Μακρόπουλος, και Δ. Κουτσογιάννης, Ο υδρολογικός κύκλος, 19 pages, doi:10.13140/RG.2.2.11182.92480, United States Geological Survey, 2005.

    Εξηγούνται με απλό τρόπο οι βασικές έννοιες του υδρολογικού κύκλου και των συνιστωσών του και δίνονται σχετικές πληροφορίες εγκυκλοπαιδικού χαρακτήρα.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/660/1/documents/2005watercyclegreek.pdf (1516 KB)

    Βλέπε επίσης: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclegreek.html

Educational notes

  1. Χ. Μακρόπουλος, Α. Ευστρατιάδης, και Π. Κοσσιέρης, Σημειώσεις Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων: Υδρεύσεις, 80 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Δεκέμβριος 2019.

    Οι σημειώσεις περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ενότητες: (1) Υδρευτικές καταναλώσεις, (2) Δεξαμενές, (3) Γενικές αρχές σχεδιασμού δικτύων διανομής, (4) Ανάλυση δικτύων διανομής, (5) Διαμόρφωση μοντέλου υδραυλικής ανάλυσης δικτύου διανομής και έλεγχοι πιέσεων, (5) Υποδείξεις σχετικά με την ανάλυση δικτύων διανομής με το EPANET.

    Σημείωση:

    Οι σημειώσεις καλύπτουν μέρος της ύλης του μαθήματος “Υδραυλική και Υδραυλικά Έργα” που διδάσκεται στο 5ο εξάμηνο της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών.

    Πλήρες κείμενο:

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. Χ. Μακρόπουλος, και Α. Ευστρατιάδης, Σημειώσεις μαθήματος "Βελτιστοποίηση Συστημάτων Υδατικών Πόρων – Υδροπληροφορική", 151 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 2018.

    Οι σημειώσεις περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ενότητες: (1) Εισαγωγή στην υδροπληροφορική και βελτιστοποίηση συστημάτων υδατικών πόρων, (2) Θεμελιώδεις έννοιες βελτιστοποίησης και κλασικές μαθηματικές μέθοδοι, (3) Γραμμική και δικτυακή βελτιστοποίηση και στοιχεία θεωρίας γράφων, (4) Τοπικές και ολικές τεχνικές βελτιστοποίησης, (5) Βαθμονόμηση μαθηματικών μοντέλων –Το «αντίστροφο» πρόβλημα της υδρολογίας, (6) Ανάλυση αβεβαιότητας.

    Σημείωση:

    Οι σημειώσεις καλύπτουν μέρος της ύλης του μαθήματος “Βελτιστοποίηση Συστημάτων Υδατικών Πόρων – Υδροπληροφορική” που διδάσκεται στο 2ο εξάμηνο του μεταπτυχιακού προγράμματος Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων. Στη συγγραφή τμημάτων των σημειώσεων συνέβαλλαν οι υποψήφιοι διδάκτορες Π. Κοσσιέρης, Δ. Νικολόπουλος και Γ. Τσουκαλάς.

    Πλήρες κείμενο:

  1. Ε. Ρόζος, και Χ. Μακρόπουλος, Προγραμματισμός σε Matlab για προβλήματα βελτιστοποίησης, Αθήνα, Ελλάδα, Φεβρουάριος 2011.

    Σημειώσεις και ασκήσεις για εισαγωγή στον προγραμματισμό Matlab.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1122/1/documents/Matlab.pdf (240 KB)

  1. Χ. Μακρόπουλος, και Α. Ευστρατιάδης, Σημειώσεις Βελτιστοποίησης Συστημάτων Υδατικών Πόρων και Υδροπληροφορικής, 307 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Απρίλιος 2011.

    Οι σημειώσεις περιλαμβάνουν επτά μέρη: (α) Παρουσιάζεται το ιστορικό και οι τρέχουσες εξελίξεις της επιστήμης της υδροπληροφορικής, εισάγονται οι βασικές έννοιες της θεωρίας συστημάτων, δίνονται χαρακτηριστικά παραδείγματα ανάλυσης και βελτιστοποίησης προβλημάτων υδατικών πόρων, και εξηγείται η διάρθρωση του μαθήματος. (β) Δίνονται οι βασικοί ορισμοί της θεωρίας βελτιστοποίησης και εισάγονται διάφορες θεμελιώδεις έννοιες (επιφάνειες απόκρισης, ολικά και τοπικά ακρότατα, κυρτότητα, εφικτότητα), εξηγείται ο αναλυτικός υπολογισμός των ακροτάτων σε πολυμεταβλητές συναρτήσεις, αρχικά χωρίς περιορισμούς και στη συνέχεια με περιορισμούς (δεσμευμένα ακρότατα), καθώς και ο εναλλακτικός χειρισμός των περιορισμών με τη χρήση συναρτήσεων ποινής, και εισάγεται το πρόβλημα διαστασιολόγησης των επενδεδυμένων αγωγών με τη μέθοδο της υδραυλικά βέλτιστης διατομής. (γ) Εισάγεται το πρόβλημα γραμμικού προγραμματισμού, δίνονται η γεωμετρική και οικονομική του ερμηνεία, και εξηγείται η διαδικασία επίλυσης με τον αλγόριθμο simplex. Παρουσιάζονται ειδικές εκδοχές του σε προβλήματα γράφων (δικτύων), με έμφαση στο πρόβλημα μεταφόρτωσης. Για το σκοπό αυτό, αναπτύσσονται βασικές έννοιες της θεωρίας γράφων (ορισμοί, τοπολογία). Τέλος, δίνονται παραδείγματα εφαρμογών από το χώρο των υδατικών πόρων, που αντιμετωπίζονται μέσω γραμμικής βελτιστοποίησης, όπως προβλήματα διαστασιολόγησης ταμιευτήρων και υδραυλικών δικτύων, καθώς και προβλήματα κατανομής νερού σε υδροσυστήματα. (δ) Διατυπώνεται το πρόβλημα εκτίμησης των παραμέτρων μαθηματικών μοντέλων μέσω αυτόματης βαθμονόμησης. Εξετάζεται η ειδική περίπτωση γραμμικών μοντέλων και παραλλαγών τους, η βαθμονόμηση των οποίων αντιμετωπίζεται με τεχνικές παλινδρόμησης. Διατυπώνονται τα συνήθη κριτήρια καλής προσαρμογής μη γραμμικών μοντέλων και η αρχή της φειδωλής παραμετροποίησης. Εξηγούνται οι ιδιαιτερότητες των υδρολογικών μοντέλων (αβεβαιότητα, ισοδυναμία-equifinality) που καθιστούν ακατάλληλη την άκριτη εφαρμογή μιας πλήρως αυτοματοποιημένης προσέγγισης. Τέλος, δίνονται κατευθυντήριες αρχές για τον εντοπισμό κατάλληλων τιμών παραμέτρων, που εξασφαλίζουν επαρκή προγνωστική ικανότητα των υδρολογικών μοντέλων. (ε) Εισάγεται το πρόβλημα μη γραμμικής (ολικής) βελτιστοποίησης χωρίς περιορισμούς, για το οποίο παρουσιάζονται διάφορες αλγοριθμικές προσεγγίσεις, με αφετηρία τις μεθόδους τοπικής αναζήτησης. Ειδικότερα, εξετάζονται οι μέθοδοι πλέον απότομης κατάβασης και συζυγών κλίσεων, και η μέθοδος κατερχόμενου απλόκου. Εξηγείται γιατί οι εν λόγω προσεγγίσεις δεν μπορούν να εγγυηθούν τον εντοπισμό του ολικού ακροτάτου, σε μη κυρτές επιφάνειες απόκρισης, σε αντίθεση με ολικές προσεγγίσεις που υλοποιούν στοχαστικές κινήσεις. Οι τελευταίες περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα μεθόδων, όπως απλές και προσαρμοστικές στοχαστικές τεχνικές, σχήματα προσομοιωμένης ανόπτησης, εξελικτικούς αλγορίθμους καθώς και υβριδικές στρατηγικές, που συνδυάζουν στοιχεία από μεθόδους τοπικής και ολικής βελτιστοποίησης. (στ) Εξηγούνται οι αρχές και οι τυπικές υπολογιστικές διαδικασίες (τελεστές) των γενετικών αλγορίθμων. Εισάγεται η θεωρία σχημάτων, που αποτελεί το υπόβαθρο των γενετικών αλγορίθμων, και επιλύονται απλά παραδείγματα. Εισάγεται το πρόβλημα της Pareto βελτιστοποίησης και οι τεχνικές επίλυσής του με τη χρήση πολυκριτηριακών εξελικτικών αλγορίθμων. Εξηγείται η χρήση των σχετικών εργαλείων σε περιβάλλον MATLAB. (ζ) Εισάγονται οι βασικές έννοιες της θεωρίας ασαφούς λογικής (ασαφή σύνολα, πράξεις μεταξύ συνόλων, ασαφείς μεταβλητές, συναρτήσεις συμμετοχής, συστήματα επαγωγής) και δίνονται κατάλληλα παραδείγματα.

    Σημείωση:

    Σημειώσεις στα πλαίσια του μεταπτυχιακού μαθήματος: Βελτιστοποίηση συστημάτων υδατικών πόρων – Υδροπληροφορική.

    Πλήρες κείμενο:

Academic works

  1. C. Makropoulos, Spatial decision support for urban water management, 321 pages, Department of Civil and Environmental Engineering – Imperial College, London, London, 2003.

    [Χωρική υποστήριξη αποφάσεων για τη διαχείριση αστικού νερού]

Research reports

  1. Α. Ευστρατιάδης, Ν. Μαμάσης, και Χ. Μακρόπουλος, Συνοπτική τεχνική έκθεση περί της εκτίμησης της δυναμικότητας του υδροδοτικού συστήματος της Αθήνας, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 30 pages, Οκτώβριος 2019.

    Αντικείμενο της παρούσας συνοπτικής έκθεσης είναι η εκτίμηση της δυναμικότητας του υδροδοτικού συστήματος, και ειδικότερα η διερεύνηση της σχέσης μεταξύ της ζήτησης νερού, της αξιοπιστίας (ή συχνότητας ελλειμμάτων) και κατανάλωσης ενέργειας (και του αντίστοιχου ενδεικτικού κόστους). Η θεωρητική αυτή ανάλυση βασίζεται σε πληθώρα σεναρίων προσομοίωσης και βελτιστοποίησης του υδροσυστήματος, με χρήση του λογισμικού Υδρονομέας. Τα σενάρια αυτά αναφέρονται τόσο στην τρέχουσα διάταξη του συστήματος, στο οποίο τίθενται οι ισχύοντες περιορισμοί και χρήσεις νερού, όσο και σε υποθετικές μελλοντικές συνθήκες, ήτοι με την προσθήκη νέων χρήσεων και την μετά την υλοποίηση προγραμματισμένων βελτιωτικών επεμβάσεων.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση

  1. Χ. Μακρόπουλος, Δ. Δαμίγος, Α. Ευστρατιάδης, Α. Κουκουβίνος, και Α. Μπενάρδος, Συνοπτική έκθεση και τελικά συµπεράσµατα, Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας, 32 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2010.

    Η τελική έκθεση αποσκοπεί στη σύνθεση των αποτελεσµάτων των επιμέρους τµηµάτων της µελέτης και την αποτίµηση του πλήρους κόστους του αδιύλιστου νερού της Αθήνας, που περιλαμβάνει το χρηµατοοικονοµικό, το περιβαλλοντικό καθώς και το κόστος πόρου. Συνοψίζονται τα αποτελέσµατα των µελετών εκτίµησης του χρηµατοοικονοµικού και περιβαλλοντικού κόστους, µε σύντοµη αναφορά στη µεθοδολογία και τις βασικές παραδοχές τους. Γίνεται σύνθεση των αποτελεσµάτων και υπολογίζεται το συνολικό κόστος, µε εφαρμογή των σεναρίων ζήτησης που αφορούν στο παρόν και το αναβαθµισµένο δίκτυο. Στη βάση των σεναρίων αυτών, υπολογίζονται και καταµερίζονται ανά μονάδα όγκου οι διάφορες συνιστώσες κόστους. Τέλος, συνοψίζονται τα συμπεράσματα και διατυπώνονται προτάσεις ορθολογικής διαχείρισης του συστήματος προς τα ενδιαφερόµενα µέρη, ήτοι το Υπουργείο, την ΕΠΕΥ∆ΑΠ και την ΕΥ∆ΑΠ Α.Ε.

    Σχετικό έργο: Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1099/1/documents/Kostos_Nerou_EYDAP_Teuxos_5.pdf (418 KB)

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. #Makropoulos, C., and E. Papatriantafyllou, Developing roadmaps for the sustainable management of the urban water cycle: The case of WW reuse in Athens, Proceedings of the 13th International Conference of Environmental Science and Technology, Athens, 2013.

  1. Χ. Μακρόπουλος, Α. Ευστρατιάδης, και Α. Κουκουβίνος, Εκτίµηση του χρηµατοοικονοµικού κόστους και προτάσεις ορθολογικής διαχείρισης του υδροσυστήµατος, Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας, 73 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2010.

    Περιγράφονται, συνοπτικά το υδροδοτικό σύστημα της Αθήνας και το θεσμικό πλαίσιο λειτουργίας του. Καταγράφονται τα κόστη κατασκευής των έργων στους ταµιευτήρες και τα κύρια υδραγωγεία, με βάση τα οποία υπολογίζεται το ετήσιο ισοδύναµο κόστος παγίων της ΕΠΕΥ∆ΑΠ (κεφαλαιουχικό κόστος). Εκτιμώνται τα κόστη λειτουργίας και συντήρησης του συστήματος, αναλύοντας πραγµατικά δεδοµένα κόστους που συλλέχθηκαν από την Υπηρεσία Κοστολόγησης της ΕΥ∆ΑΠ Α.Ε. Για την εκτίμηση του κόστους άντλησης, συλλέγονται στοιχεία παροχών άντλησης, κατανάλωσης ενέργειας και δαπάνης ηλεκτρικού ρεύματος, με βάση τα οποία διατυπώνονται κατάλληλες στατιστικές σχέσεις ανά αντλιοστάσιο και γεώτρηση. Η εκτίμηση του κόστους γίνεται μέσω προσομοίωσης και με τη μορφή σεναρίων, για διάφορα επίπεδα υδρευτικής ζήτησης και αξιοπιστίας, καθώς και δύο εναλλακτικές διατάξεις δικτύου (υφιστάμενο και αναβαθμισμένο). Οι διαχειριστικές αναλύσεις γίνονται με την υποστήριξη του λογισμικού Υδρονομέας, το οποίο εντοπίζει την πλέον πρόσφορη πολιτική λειτουργίας του υδροσυστήματος, η οποία εξασφαλίζει, για τη ζητούμενη ποσότητα νερού, την ελάχιστη δαπάνη ενέργειας με το αποδεκτό επίπεδο αξιοπιστίας. Με τον τρόπο αυτό εκτιμάται, σε µέση ετήσια κλίµακα, το κόστος άντλησης για διάφορα σενάρια διατάξεων δικτύου, ζήτησης και αξιοπιστίας, το οποίο προστίθεται στο ετήσιο ισοδύναµο κόστος των παγίων και το σταθερό λειτρουργικό κόστος.

    Σχετικό έργο: Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1097/1/documents/Kostos_Nerou_EYDAP_Teuxos_3.pdf (1053 KB)

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Baki, S., and C. Makropoulos, Tools for energy footprint assessment in urban water systems, Procedia Engineering, 89, 548-556, doi:10.1016/j.proeng.2014.11.477, 2014.
    2. #Di Federico, V., C. Makropoulos, A. Monteiro, T. Liserra, S. Baki, and A. Galvão, The TRUST approach for the Transition to Sustainability of Urban Water Services: the water scarcity cluster, Water IDEAS 2014 - Intelligent Distribution for Efficient and Affordable Supplies, International Water Association (IWA), Bologna, Italy, 2014.
    3. Frijns, J., E. Cabrera Marchet, N. Carriço, D. Covas, A. J. Monteiro, H. M. Ramos, A. Bolognesi, C. Bragalli, S. Baki, and C. Makropoulos, Management tools for hydro energy interventions in water supply systems, Water Practice and Technology, 10(2), 214-228, doi:10.2166/wpt.2015.024, 2015.

  1. Χ. Μακρόπουλος, Α. Κουκουβίνος, Α. Ευστρατιάδης, και Ν. Χαλκιάς, Μεθοδολογία εκτίμησης χρηματοοικονομικού κόστους, Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας, 40 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2010.

    Περιγράφεται συνοπτικά το υδροδοτικό σύστημα της Αθήνας και παρουσιάζονται οι βασικές συνιστώσες του καθώς και το θεσμικό πλαίσιο λειτουργίας του. Δίνεται μια γενική θεώρηση της έννοιας του χρηματοοικονομικού κόστους του νερού, που στη συνέχεια εστιάζει στο υπό μελέτη σύστημα. Εξηγούνται οι ιδιαιτερότητες του προβλήματος και διατυπώνεται ένα μεθοδολογικό πλαίσιο που περιλαμβάνει τις σταθερές συνιστώσες (κεφαλαιουχικά κόστη) από τις μεταβλητά κόστη. Τα τελευταία αφορούν στη λειτουργίας και συντήρηση του συστήματος, και εξαρτώνται από τη διαχειριστική πολιτική που εφαρμόζεται.

    Σχετικό έργο: Κοστολόγηση αδιύλιστου νερού για την ύδρευση της Αθήνας

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/1008/1/documents/Kostos_Nerou_EYDAP_Teuxos_1__.pdf (732 KB)

Engineering reports

  1. C. Maksimovic, H. S. Wheater, D. Koutsoyiannis, S. Prohaska, D. Peach, S. Djordevic, D. Prodanovic, C. Makropoulos, P. Docx, T. Dasic, M. Stanic, D. Spasova, and D. Brnjos, Final Report, Analysis of the effects of the water transfer through the tunnel Fatnicko Polje - Bileca reservoir on the hydrologic regime of Bregava River in Bosnia and Herzegovina, Ανάθεση: Energy Financing Team, Switzerland, Ανάδοχοι: CUW-UK, ICCI Limited, London, 2004.

    [Τελική Έκθεση]

    Μελετώνται οι πιθανές επιπτώσεις της μεταφοράς νερού, μέσω της σήραγγας Fatnicko Polje - Bileca Reservoir, στο υδρολογικό καθεστώς του ποταμού Bregava, ο οποίος βρίσκεται σε μια καρστική περιοχή στην ανατολική Ερζεγοβίνη. Αναπτύχθηκαν τρία διαφορετικά μοντέλα προσομοίωσης και συγκρίθηκαν οι προβλέψεις τους για ένα φάσμα υφιστάμενων και μελλοντικών υδρολογικών και διαχειριστικών συνθηκών. Τα μοντέλα βασίζονται σε εναλλακτικές προσεγγίσεις ξεκινώντας από μια απλουστευμένη εννοιολογική προσέγγιση και καταλήγοντας σε μια σχεδόν-φυσική προσέγγιση. Παρά τη μεγάλη πολυπλοκότητα του φυσικού συστήματος, τα μοντέλα προσαρμόστηκαν καλά στα διαθέσιμα υδρομετρικά δεδομένα, με το πιο απλό μοντέλο να δίνει την καλύτερη συμφωνία με τις ιστορικές παροχές. Τα βαθμονομημένα μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν για να μελετηθούν οι πιθανές επιδράσεις της επέμβασης σε μια σειρά διαχειριστικών σεναρίων και για να ταυτοποιηθούν οι πηγές αβεβαιότητας. Τα αποτελέσματα της εργασίας υποδεικνύουν ότι το υπό μελέτη σύστημα σηράγγων έχει ευνοϊκό αποτέλεσμα στην απομείωση του πλημμυρικού κινδύνου στην περιοχή, απελευθερώνοντας έτσι εδαφικούς πόρους για γεωργική χρήση, καθώς και στη μείωση των μεγάλων παροχών του ποταμού Bregava. Προκύπτει επίσης ότι μπορεί να επιτευχθεί σημαντική μείωση της αβεβαιότητας σε καρστικά συστήματα με κατάλληλο συμπληρωματικό συνδυασμό μοντέλων στηριγμένων σε διαφορετικές προσεγγίσεις.

    Σχετικές εργασίες:

    • [42] Περίληψη της μελέτης (δημοσιίευση σε επιστημονικό περιοδικό).

    Σχετικό έργο: Ανάλυση των επιπτώσεων της εκτροπής νερού μέσω της σήραγγας Πόλγης Fatnicko - Ταμιευτήρα Bileca στην υδρολογική δίαιτα του Ποταμού Bregava στη Βοσνία και Ερζεγοβίνη

    Πλήρες κείμενο: