ΚΩΔΙΚΟΣ ΕΡΓΟΥ: 1272 ΥΔΡΟΠΟΛΗ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΘΑΛΗΣ ΚΩΔΙΚΟΣ ΕΡΓΟΥ: 1272 ΥΔΡΟΠΟΛΗ Τίτλος ερευνητικού προγράμματος: Διερεύνηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ της Αστικής Ανάπτυξης και των Υποδομών Νερού στην πόλη με έμφαση σε καινοτόμες παρεμβάσεις κατανεμημένης διαχείρισης Παραδοτέο 6.2.5 Τεχνική Έκθεση Έκδοση 0.1 Ημερομηνία υποβολής Παραδοτέου: 30.9.2015

Το παρόν κείμενο αποτελεί Παραδοτέο του έργου που υλοποιείται στο πλαίσιο της Πράξης «ΘΑΛΗΣ ΕΜΠ Υδρόπολις: Διερεύνηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ της Αστικής Ανάπτυξης και των Υποδομών Νερού στην πόλη με έμφαση σε καινοτόμες παρεμβάσεις κατανεμημένης διαχείρισης».

Ταυτότητα εγγράφου Τίτλος Σχετική Ε.Ε. Σχετική Δράση Συντάχθηκε από Τεχνική έκθεση 6: Ολοκληρωµένο πλαίσιο προσοµοίωσης 6.2: Ανάπτυξη ενοποιημένου μοντέλου δυναμικών συστημάτων Ευάγγελο Ρόζο και Χρήστο Μακρόπουλο Ελέγχθηκε από Είδος Επίπεδο Σύντομη περιγραφή Τεχνική Έκθεση Δημόσιο Η δράση αυτή έχει ως σκοπό την εξέταση και ποσοτικοποίηση της επίδρασης διαφόρων ετερογενών παραγόντων όπως οικονομικών και κοινωνικών, οι οποίοι μελετήθηκαν στα προηγούμενα πακέτα εργασίας, στο σύστημα οικιστικής ανάπτυξης και υποδομών αστικού νερού. Οι σχέσεις αιτίας-αιτιατού αναπτύσσονται για τον εντοπισμό αλληλεπιδράσεων μεταξύ των παραμέτρων των επιμέρους συστημάτων και αποτυπώνονται με τη μορφή των διαγραμμάτων σχέσεων αιτίας-αιτιατού. Αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα δυναμικής συστημάτων τα οποία εφαρμόστηκα σε μια νέα αστική περιοχή (το νέα περιοχή έχει το νόημα της εν εξελίξει ) και σε μία υπάρχουσα. Έκδοση Ημερομηνία Αναθεωρήθηκε από Παρατηρήσεις 0.1 1 Σεπτεμβρίου 2015

Περιεχόμενα Περίληψη... 1 Extended abstract... 2 1 Μοντέλα δυναμικής συστημάτων... 3 1.1 Συνοπτική περιγραφή απλού μοντέλου... 3 1.2 Συνοπτική περιγραφή σύνθετου μοντέλου... 3 2 Εφαρμογές μοντέλων... 4 2.1 Εφαρμογή απλού μοντέλου σε νέα αστική περιοχή... 4 2.2 Εφαρμογή σύνθετου μοντέλου σε υπάρχουσα αστική περιοχή... 6 3 Συμπεράσματα... 8 Κατάλογος Πινάκων No table of figures entries found. Κατάλογος Σχημάτων Σχήμα 2-1. Ποσοστά μείωσης νερού για διάφορες κοινωνικοοικονομικές συνθήκες. Οι ζώνες δίνουν το εύρος μεταβολής λόγω διαφορετικών οικονομικών συνθηκών.... 5 Σχήμα 2-2. Ποσοστά εγκατάστασης τεχνολογιών στο τέλος της περιόδου πρόγνωσης με αύξηση του κόστους νερού κατά 100%.... 6 Σχήμα 2-3. Χρονική εξέλιξη συμβατικών χρηστών και χρηστών τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού ανά τύπο εφαρμοζόμενης πολιτικής... 7 Σχήμα 2-4. Χρονική εξέλιξη συνολικής ετήσιας μείωσης στη ζήτησης νερού στον Ελαιώνα για διαφορετικά σενάρια παρεμβάσεων... 7 Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα i

Περίληψη Σε αυτό το τεύχος συνοψίζονται η εφαρμογή του απλού μοντέλου ΔΣ στην επεκτεινόμενη αστική περιοχή της Νότιας Αττικής και του σύνθετου μοντέλου ΔΣ στη σχεδιαζόμενη ανάπλαση του Ελαιώνα Αττικής. Ο σκοπός του πρώτου ήταν να εκτιμηθεί ο ρυθμός διείσδυσης νέων τεχνολογιών σε σχέση με διάφορα οικονομικά σενάρια σε σχέση με το κόστος του νερού και το γενικό οικονομικό κλίμα. Ο σκοπός του δεύτερου ήταν να εκτιμηθεί το ποσοστό υιοθέτησης συσκευών χαμηλής κατανάλωσης και συλλογής ομβρίων και όπως αυτό επηρεάζεται από μακροοικονομικές μεταβλητές (π.χ. ΑΕΠ) και κοινωνικές αντιλήψεις. Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 1

Extended abstract Τhis report presents the application of the simple SD model in the extending South Attica area and the more sophisticated SD model in the planned urban regeneration of Eleonas. The objective of the former was to estimate the penetration rate of new water-saving technologies under various economic conditions including the water price and the consumer confidence. The objective of the latter was to estimate the influence of macroeconomic factors (like GDP, disposable income, etc) and of public environmental attitude on the adoption of rainwater harvesting and low water consumption. Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 2

1 Μοντέλα δυναμικής συστημάτων 1.1 Συνοπτική περιγραφή απλού μοντέλου Το απλό μοντέλο ΔΣ βασίζεται στη θεώρηση ότι έχει επιτευχθεί περιβαλλοντολογική ευαισθητοποίηση του κοινού μετά από μια καμπάνια ευαισθητοποίησης η οποία επιφέρει εγκατάσταση στο 40% των κατοικιών τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού. Αυτό το 40% αναλύεται σε 32% τεχνολογίες χαμηλής κατανάλωσης νερού και 8% τεχνολογίες ανακύκλωσης γκρι νερού. Για την κατάστρωση του μοντέλου ΔΣ θεωρήθηκαν τρεις αποθετικές μεταβλητές: η μεταβλητή που δίνει το πλήθος των υιοθετούντων την τεχνολογία 1, την τεχνολογία 2 και η μεταβλητή που δίνει το πλήθος αυτών που απορρίπτουν, μετά από εξέταση του ενδεχόμενου, την εγκατάσταση κάποιας τεχνολογίας. Η σχέση μεταξύ της αύξησης του ρυθμού υιοθέτησης τεχνολογιών χαμηλής κατανάλωσης και της τιμής του νερού θεωρήθηκε ότι είναι γραμμική. Για τη σχέση που περιγράφει την επίδραση του οικονομικού κλίματος υιοθετήθηκε μια απλοποιημένη μορφή της σχέσης των Carroll et al. Για να εκτιμηθούν οι ανάγκες συμβατικής οικίας και οικίας που ενσωματώνει τις τεχνολογίες εξοικονόμησης νερού, οι αντίστοιχες αντιπροσωπευτικές οικίες προσομοιώθηκαν με το UWOT για να προκύψουν οι ανάγκες σε πόσιμο νερό της κάθε μια σχηματοποίησης (συμπεριλαμβανομένης και της συμβατικής). Η προσομοίωση έγινε με ημερήσιο βήμα από 1 Ιανουαρίου 1980 έως 31 Δεκεμβρίου του 1999. 1.2 Συνοπτική περιγραφή σύνθετου μοντέλου Με το σύνθετο μοντέλο ΔΣ εξετάζεται η διείσδυση διαφορετικών τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού σε μακροπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα κάτω από σενάρια μεταβολής των γενικών κοινωνικοοικονομικών συνθηκών, συμπεριλαμβανομένης της οικονομικής ανάπτυξης και του επιπέδου αειφορίας της κοινωνίας που επηρεάζει την περιβαλλοντική συνείδηση του πληθυσμού. Η διαδικασία υιοθέτησης τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού σε επίπεδο οικίας / νοικοκυριού αναλύθηκε σε βάθος και εντοπίστηκαν οι πιο σημαντικές συνιστώσες που επηρεάζουν τη διαδικασία υιοθέτησης από τα νοικοκυριά καθώς και οι μεταξύ τους σχέσεις και αλληλεπιδράσεις. Για την ανάπτυξη του μοντέλου ΔΣ η διαδικασία υιοθέτησης τεχνολογίας χωρίστηκε σε τρεις επιμέρους διαδικασίες: α) την μετάβαση του πληθυσμού σε δυνητικούς χρήστες που καθορίζεται από την περιβαλλοντική συνείδηση του πληθυσμού, β) την μετάβαση των δυνητικών χρηστών σε δυνητικούς χρήστες με την κατάλληλη προθυμία πληρωμής που επηρεάζεται από την οικονομική ανάπτυξη και την τιμή της τεχνολογίας και γ) την τελική υιοθέτηση της τεχνολογίας που καθορίζεται από τους μηχανισμούς μετάδοσης πληροφορίας και μίμησης, καθώς και από την ελκυστικότητα της τεχνολογίας. Με βάση τα παραπάνω δημιουργήθηκαν στο μοντέλο τρεις αποθετικές Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 3

μεταβλητές που αντιστοιχούν στην κάθε κατηγορία του πληθυσμού και οι αντίστοιχες ροές. Η σχέση ανάμεσα στην μεταβολή του ΑΕΠ ανά κάτοικο και την μεταβολή του διαθέσιμου εισοδήματος του νοικοκυριού μπορεί να εξάγεται με βάση διαθέσιμα μακροοικονομικά ιστορικά στοιχεία του ΟΑΣΑ. Για τον καθορισμό της γενικής μορφής της σχέσης που συνδέει την προθυμία πληρωμής (WTP) με βάση το διαθέσιμο εισόδημα του νοικοκυριού έχει χρησιμοποιηθεί η εργασία του Piper (2014). Οι τελικές σχέσεις για την προθυμία πληρωμής για κάθε μια από τις προτεινόμενες παρεμβάσεις υπολογίστηκαν με βάση την μελέτη των Tapsuwan et al. (2014), καθώς και από τα αποτελέσματα της έρευνας νοικοκυριών που έγινε στα πλαίσια του έργου «ΥδρόΠολη» (Παραδοτέο 4.1). 2 Εφαρμογές μοντέλων 2.1 Εφαρμογή απλού μοντέλου σε νέα αστική περιοχή Η Νότια Αττική χαρακτηρίζεται ως νέα περιοχή με το σκεπτικό ότι εξελίσσεται χρονικά σε αντιδιαστολή με μια αστική περιοχή που όταν φτάσει στην ωριμότητα δεν μεταβάλλεται πλέον. Οι προσομοίωση που έγινε στο 6.1.1 έδειξε ότι για τα επόμενα 20 χρόνια αναμένεται να υπάρξει σημαντική εισροή πληθυσμού στην περιοχή αυτή. Για τον σκοπό αυτό είναι σημαντικό στα μέτρα περιορισμού ζήτησης που θα εφαρμοστούν να εκτιμηθεί ποια θα είναι η αναμενόμενη απήχηση (δηλαδή ο ρυθμός εγκατάστασης των νέων τεχνολογιών) με τη χρήση ενός μοντέλου ΔΣ. Η εφαρμογή του μοντέλου ΔΣ για διάφορα οικονομικά σενάρια οδήγησε στην εκτίμηση των αντίστοιχων ρυθμών εγκατάστασης. Το παρακάτω σχήμα δίνει την εξέλιξη της ζήτησης στην που θα υπήρχε στην περίπτωση μηδενικής αστικής επέκτασης. Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 4

Μείωση ζήτησης (%) 100 75 50 25 Βελτίωση κλίματος Αύξηση κόστους νερού 100% Επιδείνωση κλίματος Βελτίωση κλίματος Καμία κοινωνικοοικονομική αλλαγή Επιδείνωση κλίματος 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 year Σχήμα 2-1. Ποσοστά μείωσης νερού για διάφορες κοινωνικοοικονομικές συνθήκες. Οι ζώνες δίνουν το εύρος μεταβολής λόγω διαφορετικών οικονομικών συνθηκών. Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα οι ρυθμοί εγκατάστασης δεν είναι σταθεροί. Χαρακτηρίζονται από μια αυξημένη τιμή αρχικά και ακολούθως μηδενίζονται, μια αναμενόμενη εικόνα πως εξηγήθηκε στο τεύχος 6.2.2 (Ενοποιημένο Μοντέλο Δυναμικών Συστημάτων) που υπαγορεύεται από τη δυναμική του συστήματος. Για την χρήση του διαγράμματος Ρυθμός Εγκατάστασης Έτος Εφαρμογής Τελική Κατανάλωση χρειάζεται η μέση τιμή ρυθμού εγκατάστασης της δεκαετίας. Αυτή μπορεί να ληφθεί από το παρακάτω σχήμα (ή τα αντίστοιχα σχήματα των υπόλοιπων σεναρίων που εξετάστηκαν) μέσω της εφαπτομένης της ευθείας που ενώνει αρχή και πέρας μιας καμπύλης μιας τεχνολογίας. Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 5

1000 750 Συμβατικό Tεχνολογία 1 Tεχνολογία 2 ( ) 500 250 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 years Σχήμα 2-2. Ποσοστά εγκατάστασης τεχνολογιών στο τέλος της περιόδου πρόγνωσης με αύξηση του κόστους νερού κατά 100%. 2.2 Εφαρμογή σύνθετου μοντέλου σε υπάρχουσα αστική περιοχή Το σύνθετο μοντέλο ΔΣ εφαρμόστηκε στην περιοχή του Ελαιώνα λαμβάνοντας ως βάση ένα υπάρχον κατεξοχήν οικιστικό πολεοδομικό σενάριο που περιγράφει μια δυνητικά υφιστάμενη περιοχή, η οποία θεωρείται στατική χωρίς περαιτέρω πληθυσμιακή εξέλιξη. Στην περιοχή μελέτης διερευνήθηκε μέσω του σύνθετου μοντέλου ΔΣ η υιοθέτηση τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού από τους οικιακούς χρήστες διαφορετικών τύπων κατοικίας κάτω από μεταβαλλόμενες κοινωνικοοικονομικές συνθήκες. Επιπρόσθετα διερευνήθηκε η επίπτωση εφαρμογής κατάλληλων πολιτικών για την προώθηση συγκεκριμένων παρεμβάσεων εξοικονόμησης. Κάποια συνοπτικά αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 2-3 και τα αναλυτικά αποτελέσματα περιγράφονται στο τεύχος 6.2.3. Τα αποτελέσματα του μοντέλου ΔΣ σε δεύτερο στάδιο τροφοδοτήθηκαν στο μοντέλο αστικού νερού στο UWOT για να προκύψουν τα τελικά αποτελέσματα που αφορούν στον αστικό κύκλο νερού. Στο Σχήμα 2-4 φαίνεται η επιτυγχανόμενη συνολική ετήσια μείωση στην ζήτηση νερού για τρία διαφορετικά σενάρια παρεμβάσεων που εφαρμόζονται στον Ελαιώνα. Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 6

Σχήμα 2-3. Χρονική εξέλιξη συμβατικών χρηστών και χρηστών τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού ανά τύπο εφαρμοζόμενης πολιτικής Σχήμα 2-4. Χρονική εξέλιξη συνολικής ετήσιας μείωσης στη ζήτησης νερού στον Ελαιώνα για διαφορετικά σενάρια παρεμβάσεων Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 7

3 Συμπεράσματα Αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα ΔΣ και εφαρμόστηκαν σε μια στατική και σε μια επεκτεινόμενη αστική περιοχή. Στη στατική περιοχή εφαρμόστηκε ένα πιο σύνθετο μοντέλο με το οποίο διερευνάται η διείσδυση διαφορετικών τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού σε διαφορετικούς τύπους κατοικιών κάτω από συγκεκριμένο σενάριο μεταβολής των κοινωνικοοικονομικών συνθηκών και συμπεριλαμβάνοντας και σενάρια εφαρμογής εργαλείων πολιτικής. Στην επεκτεινόμενη αστική περιοχή εφαρμόστηκε ένα πιο απλό μοντέλο λόγω της ύπαρξης μεγαλύτερης αβεβαιότητας που ως πρώτο στόχο του είχε την εκτίμηση του ρυθμού διείσδυσης των νέων τεχνολογιών. Στο απλό μοντέλο εξετάστηκε μόνο η επίδραση οικονομικών συνθηκών και θεωρήθηκε δεδομένη ως αρχική συνθήκη το αποτέλεσμα μιας καμπάνιας ευαισθητοποίησης. Στο σύνθετο μοντέλο εξετάστηκε και το πως επηρεάζει η περιβαλλοντολογική ευαισθητοποίηση τη δυναμική του φαινομένου. Τα δύο μοντέλα βασίστηκαν σε ως επί το πλείστον τεκμηριωμένες θεωρητικά (από διεθνή βιβλιογραφία) σχέσεις μεταξύ των διαφόρων μεταβλητών του συστήματος. Όπου αυτό δεν ήταν δυνατόν επιστρατεύτηκαν λογικές παραδοχές των οποίων το σκεπτικό περιγράφτηκε στα προηγούμενα τεύχη. Τα αποτελέσματα των δύο μοντέλων έδωσαν λογικοφανείς προβλέψεις για την εξέλιξη της ζήτησης και του ρυθμού εγκατάστασης των τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού για τα διάφορα κοινωνικοοικονομικά σενάρια. Θεωρείται λοιπόν ότι όχι μόνο συνεισφέρουν στον περιορισμό της αβεβαιότητας που θα εισαγόταν αν αντί για μοντέλα ΔΣ χρησιμοποιόταν διάφορες αυθαίρετες παραδοχές αλλά επιπλέον επιτυγχάνεται μια εκτίμηση του μεγέθους αυτής. Παραδοτέο 6.2.5 Σελίδα 8