Πολιτικός Μηχανικός, Υποψήφια Δρ.
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).
C. Ntemiroglou, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Flood control across hydropower dams: The value of safety, Role of Dams and Reservoirs in a Successful Energy Transition - Proceedings of the 12th ICOLD European Club Symposium 2023, edited by R. Boes, P. Droz, and R. Leroy, 187–198, doi:10.1201/9781003440420-22, International Commission on Large Dams, Interlaken, Switzerland, 2023.
[Έλεγχος πλημμυρών σε υδροηλεκτρικά φράγματα: Η αξία της ασφάλειας]
Οι υδροηλεκτρικοί ταμιευτήρες που εγγενώς λειτουργούν ως μείζονες υποδομές αντιπλημμυρικής προστασίας, είναι συνήθως εξοπλισμένοι με εκχειλιστές και θυροφράγματα, προκειμένου να αυξηθεί τόσο η χωρητικότητά τους όσο και το ύψος πτώσης. Από επιχειρησιακή άποψη, κατά τη διάρκεια σοβαρών πλημμυρικών γεγονότων, αυτό το χαρακτηριστικό εγείρει σύνθετες συγκρούσεις σε σχέση με τη συνδυασμένη διαχείριση υδροστροβίλων και θυροφραγμάτων. Από την αντίληψη της ασφάλειας, μια πλήρως συντηρητική πολιτική που στοχεύει στη μείωση της πιθανότητας υπερπήδησης του φράγματος, επιβάλλει τη λειτουργία των στροβίλων στη μέγιστη δυναμικότητά τους και, ταυτόχρονα, το άνοιγμα των θυροφραγμάτων ώστε να επιτραπεί η ανεξέλεγκτη ροή πάνω από τον υπερχειλιστή. Ωστόσο, αυτή η πρακτική μπορεί να έχει αρνητικές οικονομικές επιπτώσεις ως προς τρεις πτυχές. Πρώτον, χάνονται σημαντικές ποσότητες νερού που θα μπορούσαν να αποθηκευτούν για την παραγωγή ενέργειας αλλά και για την ικανοποίηση άλλων χρήσεων. Δεύτερον, η ενεργοποίηση των στροβίλων μπορεί να είναι σε αντίθεση με τον σχετικό προγραμματισμό της υδροηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. παραγωγή σταθερής ενέργειας μόνο κατά τις ώρες αιχμής, όταν η αγοραία αξία της ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλή). Τέλος, το πλημμυρικό κύμα μέσω του υπερχειλιστή μπορεί να προκαλέσει περιττές ζημιές στις κατάντη περιοχές. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία στοχεύει να αποκαλύψει το πρόβλημα της εξασφάλισης μιας ισορροπίας για τον καλύτερο συμβιβασμό μεταξύ του γενικού στόχου της μεγιστοποίησης των οφελών από την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας και της ελαχιστοποίησης του πλημμυρικού κινδύνου. Προκειμένου να διερευνήσουμε τις πολλαπλές μεθοδολογικές και πρακτικές προκλήσεις υπό τις προοπτικές του πραγματικού κόσμου, λαμβάνουμε ως παράδειγμα ένα από τα μεγαλύτερα υδροηλεκτρικά φράγματα της Ελλάδας, ήτοι το Πουρνάρι στον ποταμό Άραχθο στην Ήπειρο (ωφέλιμη χωρητικότητα 310 hm³, ισχύς 300 MW). Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό το φράγμα βρίσκεται ακριβώς ανάντη της πόλης της Άρτας, επομένως ο έλεγχός του είναι απολύτως κρίσιμος για περίπου 25 000 κατοίκους. Με βάση ιστορικά γεγονότα πλημμύρας, καθώς και υποθετικές πλημμύρες (π.χ. που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό υπερχειλιστών), αναζητούμε μια γενική πολιτική διαχείρισης των πλημμυρών, για την εκπλήρωση των δύο προαναφερθέντων στόχων. Η προτεινόμενη πολιτική αντιπαραβάλλεται με τους καθιερωμένους κανόνες και τους πραγματικούς χειρισμούς από τους λειτουργούς του φράγματος.
Πλήρες κείμενο:
Χ. Ντεμίρογλου, Βελτιστοποίηση διαχείρισης θυροφραγμάτων υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων – Εφαρμογή στο φράγμα Αράχθου, Διπλωματική εργασία, 164 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2020.
Τα υδροηλεκτρικά έργα που φέρουν θυροφράγματα στον υπερχειλιστή τους πλεονεκτούν, καθώς επιτυγχάνεται αύξηση του υδροδυναμικού προς όφελος της παραγόμενης ενέργειας. Ωστόσο, σε περίπτωση πλημμύρας απαιτείται ο προσεκτικός χειρισμός τους, ώστε να διατηρείται η ασφάλεια του φράγματος και των κατάντη έργων. Ο χειρισμός αυτός συνήθως γίνεται βάσει κανόνων που έχουν προκύψει από την εμπειρία και όχι από κάποια συστηματική μεθοδολογία που λαμβάνει υπόψη αφενός τη δίαιτα των πλημμυρών στη περιοχή και αφετέρου τις σύνθετες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη διέλευση της πλημμύρας. Σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας καινοτόμου προσέγγισης στοχαστικής προσομοίωσης και πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης για τη διαχείριση θυροφραγμάτων, με εφαρμογή στο ιδιαίτερα κρίσιμο φράγμα Πουρνάριου Ι του Αράχθου. Κεντρική του συνιστώσα είναι ένα αριθμητικό σχήμα διόδευσης πλημμύρας, που υλοποιεί μια υδραυλικά συνεπή μεθοδολογία κατάρτισης της σχέσης στάθμης – παροχής εκχειλιστών τύπου Ogee, και μια διαδικασία προσομοίωσης του χειρισμού των θυροφραγμάτων και των στροβίλων, με χρήση χαρακτηριστικών τιμών στάθμης κατά την άνοδο και την ύφεση της πλημμύρας. Με εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας στο φράγμα Πουρναρίου I, προσδιορίστηκαν κανόνες λειτουργίας καταρχήν για την πλημμύρα σχεδιασμού των 10000 ετών (τοπικός κανόνας), και ακολούθως για ένα ευρύ φάσμα πλημμυρών μικρότερου μεγέθους που παρήχθησαν συνθετικά. Με αφετηρία τον τοπικό κανόνα, δώσαμε έμφαση στη διερεύνηση της ανταγωνιστικότητας μεταξύ των κριτηρίων ενέργειας και ασφάλειας, προκειμένου να καταλήξουμε σε μια πρόσφορη διατύπωση του προβλήματος βελτιστοποίησης. Στη συνέχεια, από τις στοχαστικές αναλύσεις καταλήξαμε σε έξι κανόνες λειτουργίας, που αναφέρονται σε πλημμύρες μικρής και μεγάλης περιόδου επαναφοράς και τρία σενάρια αρχικής στάθμης. Στις αναλύσεις αυτές δόθηκε περισσότερη βαρύτητα στην οικονομικότητα (ελαχιστοποίηση ενέργειας που χάνεται λόγω υπερχείλισης), σε αντίθεση με τον τοπικό κανόνα ο οποίος είναι πολύ συντηρητικός και επικεντρώνεται στην ασφάλεια της κατασκευής και των κατάντη έργων. Ο πιο αντιπροσωπευτικός ολικός κανόνας εφαρμόστηκε για το πλημμυρικό επεισόδιο του 2005, η δε επίδοσή του αποδείχθηκε πλήρως συγκρίσιμη με τον επιτυχή χειρισμό του έμπειρου προσωπικού τη ΔΕΗ.
Πλήρες κείμενο:
Β. Μπέλλος, Π. Κοσσιέρης, Η. Παπακωνσταντής, Π. Παπανικολάου, Χ. Ντεμίρογλου, και Α. Ευστρατιάδης, Προκαταρτική μελέτη εργαλείου υποστήριξης αποφάσεων για τη μεταφορά του νερού από τους ταμιευτήρες στην Αθήνα, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, 46 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2022.
Οι εργασίες της έκθεσης εντάσσονται στο πλαίσιο του Πακέτου Εργασίας Α5, με τίτλο «Προκαταρτική μελέτη εργαλείου υποστήριξης αποφάσεων για τη μεταφορά του νερού από τους ταμιευτήρες στην Αθήνα». Aρχικά πραγματοποιήθηκαν θεωρητικές αναλύσεις, συλλογή δεδομένων και επισκέψεις πεδίου, προκειμένου να αποσαφηνιστεί το πρόβλημα, να αναλυθούν οι απαιτήσεις του συστήματος και να εντοπιστεί η περιοχή εφαρμογής της μεθοδολογίας. Ακόμη, εξετάστηκε το κρίσιμο ζήτημα των μετρητικών υποδομών, για το οποίο διατυπώθηκαν διάφορες προτάσεις προς την ΕΥΔΑΠ, που σε μεγάλο βαθμό υλοποιήθηκαν. Στη συνέχεια, επιχειρήθηκε η διατύπωση προδιαγραφών για την ανάπτυξη ενός πιλοτικού, καταρχήν, εργαλείου διαχείρισης του επιλεχθέντος τμήματος του υδραγωγείου του Μόρνου, με βάση δεδομένα πεδίου. Από την ανάλυση αυτή προέκυψε η προτεινόμενη υπολογιστική προσέγγιση για την υποστήριξη των αποφάσεων που σχετίζονται με τις διαδικασίες μεταφοράς του νερού, και αφορά στον χειρισμό των θυροφραγμάτων προκειμένου να επιτυγχάνεται η ζητούμενη ρύθμιση της παροχής.
Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση