Α.1. ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΡΓΟΥ Μ Ε Ρ Ο Σ Α Πρόγραμμα Δράση Αριθμός Πρωτοκόλλου Έργου Τίτλος Έργου Ανάδοχος Φορέας Συντονιστής Έργου ΑΚΟΛΟΥΘΙΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑ ΓΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΚΓΕΝ/1204/01 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΠΙΜΕΤΡΗΣΗΣΗ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΔΟΤΗΣΕΩΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΚΕΝΤΡΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΔΡ. ΣΥΜΕΩΝ ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΟΥ Ημερομηνία Έναρξης Έργου 01/11/2005 Ημερομηνία Λήξης Έργου 31/10/2007 Ημερομηνία Υποβολής Έκθεσης Εγκεκριμένη Επιχορήγηση: Ποσό που καταβλήθηκε από το ΙΠΕ: (μέχρι στιγμής) Ποσό που δαπανήθηκε: (μέχρι στιγμής) 52,800 ΛΚ 23,760 ΛΚ... ΛΚ Στοιχεία επικοινωνίας με τον Συντονιστή Έργου: Διεύθυνση: ΚΑΛΛΙΠΟΛΕΩΣ 75, ΤΑΧ. ΘΥΡ. 20537, 1678 ΛΕΥΚΩΣΙΑ Τηλέφωνα: 22892270 Τηλεομοιότυπο: 22892295 Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο: SCHRISTO@UCY.AC.CY
Α.2. «ΠΕΡΙΛΗΨΗ» (500 λέξεις - 2 σελίδες) Το παρόν ερευνητικό έργο στοχεύει στην επέκταση υπαρχόντων γνώσεων, την ανάπτυξη νέας έρευνας μέσω του συντονισμού των ενεργειών από ερευνητικά ιδρύματα και φορείς του δημοσίου και ιδιωτικού τομέα, την μεταφορά τεχνογνωσίας από το εξωτερικό μέσω της συνεργασίας με ερευνητές (μέλη της ερευνητικής ομάδας) που έχουν τύχει χρηματοδοτήσεως στον εν λόγω τομέα από ιδρύματα του εξωτερικού και προσαρμογή αποτελεσμάτων στην κυπριακή κοινωνία και οικονομία. Η συγκεκριμένη ερευνητική προσπάθεια προσβλέπει στην υλοποίηση ερευνητικού έργου υψηλής ποιότητας και την τεχνολογική ανάπτυξη στις ανάγκες Κυπριακών οργανισμών. Προς τον σκοπό τούτο, προβλέπεται η συνεργασία ερευνητικών φορέων της Κύπρου (με πρόσβαση και σε ερευνητικούς τομείς του εξωτερικού) και καταξιωμένων ερευνητών με ειδίκευση στο εν λόγω θέμα, η ανάπτυξη και μεσοπρόθεσμη εφαρμογή της έρευνας από τελικό χρήστη (μέλος της έρευνας) προς όφελος μεγάλου αστικού κέντρου του νησιού, και η μεταφορά τεχνογνωσίας για μακροπρόθεσμη εφαρμογή της έρευνας από άλλα κοινωνικά σύνολα. Κύριοι στόχοι της έρευνας: η πιο ορθολογιστική διαχείριση υδάτινων πόρων μέσω ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης δεδομένων, γεωγραφικών πληροφοριών και αναλυτικών μεθόδων πρόβλεψης καταστροφών βάση προϊστορίας διαρροών στο δίκτυο υδατοπρομήθειας, και η βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας του δικτύου διά της κατάρτισης προτεραιοτήτων επισκευής σ αυτό, η ανάπτυξη επιστημονικών εργαλείων/λογισμικών για χρήση από τους συνεργαζόμενους φορείς προς όφελος του ευρύτερου κοινωνικού συνόλου, η ενίσχυση της αποτελεσματικότητας και ανταγωνιστικότητας κυπριακών οργανισμών μέσα από την αξιοποίηση ερευνητικών αποτελεσμάτων από έργα που εκπονήθηκαν με προηγούμενη χρηματοδότηση από το εξωτερικό, η τεχνολογική ανάπτυξη και προσαρμογή αποτελεσμάτων προηγούμενων ερευνητικών έργων τα οποία ο Επιστημονικός Υπεύθυνος (ΕΥ) και Συντονιστής Έργου (ΣΕ) διεκπεραίωσε στο εξωτερικό και την εξειδικευμένη προσαρμογή τους στις ανάγκες συγκεκριμένων κυπριακών οργανισμών και της κυπριακής κοινωνίας γενικότερα, η ανάπτυξη ολοκληρωμένου λογισμικού βασισμένο σε Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS) για την καλύτερη πρόληψη διαρροών/καταστροφών σωλήνων και την καλύτερη διαχείριση των υδάτινων πόρων σε αστικά κέντρα ( integrated GIS-based decision-support system for the operations and maintenance of water distribution systems ), σε συνθήκες πολυάριθμων πηγών αβεβαιότητας ( multi-factored risk assessment & management ), και η δημιουργία μηχανισμού κατάρτισης προτεραιοτήτων επισκευής/αντικατάστασης υδροσωλήνων
για πιο αποτελεσματική και οικονομικά συμφέρουσα διαχείριση δικτύων υδατοπρομήθειας. Με το πέρας του πρώτου έτους του έργου, η ερευνητική ομάδα έχει προχωρήσει σε: κατανόηση του δικτύου ενδιαφέροντος, αλληλοενημέρωση και μεταφορά γνώσεων ώς προς τις παραμέτρους ενδιαφέροντος, αναγραφή πιθανών παραγόντων ρίσκου διαρροών, συλλογή ιστορικών δεδομένων περί διαρροών, επιλογή περιοχών ενδιαφέροντος και εφαρμογής της μελέτης, χαρτογράφηση του δικτύου, δημιουργία προτεινόμενης βάσης δεδομένων διαχείρισης δεδομένων περιστατικών διαρροών, αρχική ανάλυση δεδομένων με τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, προκαταρκτική μετατροπή δεδομένων σε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών, επιστημονικές δημοσιεύσεις προκαταρκτικών αποτελεσμάτων, δημιουργία ιστοσελίδας διάχυσης αποτελεσμάτων του ερευνητικού προγράμματος.
Α.3. «ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΕΚΘΕΣΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΡΓΟΥ» (15-20 σελίδες) Περιγράφονται αναλυτικά οι δραστηριότητες που υλοποιήθηκαν στα πλαίσια του ερευνητικού έργου, η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε και τα κύρια αποτελέσματα που προέκυψαν μέχρι στιγμής. Κατά την διάρκεια του πρώτου έτους ζωής του ερευνητικού έργου ΕΔΡΙΣΥΣ οι συνεργαζόμενοι φορείς προέβησαν σε μια σειρά απο ενέργειες μέ βάση τις Δέσμες Εργασίας (ΔΕ) που δομούν το συγκεκριμένο ερευνητικό έργο, ώς ακολούθως: ΔΕ1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΠΑΡΧΟΝΤΟΣ ΔΙΚΤΥΟΥ ΥΔΑΤΟΠΡΟΜΗΘΕΙΑΣ Οι συνεργαζόμενοι φορείς, μέσα απο μία σειρά συναντήσεων, προέβησαν σε αλληνοενημέρωση για την παρούσα κατάσταση των συστημάτων υδατοπρομήθειας σε Λάρνακα και Λεμεσό, και για τους τρόπους διαχείρισης τους απο τις Τεχνικές Υπηρεσίες των αρμόδιων Συμβουλίων Υδατοπρομήθειας. Ο Συντονιστής Έργου ενημερώθηκε για το είδος και την ποιότητα των υπάρχοντων ιστορικών δεδομένων διαχείρισης του δικτύου, και ενημέρωσε τους σενεργάτες ερευνητές για πιθανή χρησιμότητα των δεδομέων τούτων στη συγκεκριμένη ερευνητική προσπάθεια. Καθορίσθηκαν οι στόχοι και επιδιώξεις της παρούσας προσπάθειας και αποφασίσθηκαν τα πρώτα βήματα. Κάποια προβλήματα που παρουσιάστηκαν στην αρχή της ΔΕ, όπως το ακατάλληλο χρονικό πλαίσιο έναρξης της έρευνας (τέλος έτους, και περίοδος διακοπών Χριστουγέννων) και η ανυπαρξία βοήθειας από μεταπτυχιακούς φοιτητές λόγω έλλειψης κατάλληλων φοιτητών στο Πανεπιστήμιο Κύπρου, αντιμετωπίσθηκαν επιτυχώς απο την ερευνητική ομάδα μέσω συνεργασιών με μεταπτυχιακούς φοιτητές απο Αμερική και Ελλάδα (συνεργαζόμενους με τον Συντονιστή Έργου). Επίσης, η έλλειψη κατάλληλου ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού (υπολογιστές και εξειδικευμένο λογισμικό) καθυστέρησε τα αρχικά στάδια έρευνας. Η συνέχεια όμως ήταν αρκετά αποδοτική. Μεγάλο μέρος της ΔΕ1 αποτέλεσε η μεταφορά γνώσεων απο τα Συμβούλια Υδατοπρομήθειας Λεμεσού (ΣΦ1) και Λάρνακας (ΣΦ2) προς το Πανεπιστήμιο Κύπρου (ΑΦ) όσο αφορά το τρόπο δικτύωσης του συστήματος υδατοπρομήθειας και η μεθοδολογία ανίχνευσης και διαχείρισης διαρροών σε αυτό. Το δίκτυο το οποίο έχει επιλεγεί για την έρευνα (Συμβούλιο Υδατοπρομήθειας Λεμεσού) είναι ηλικίας άνω των 50 ετών και εξυπηρετεί 150,000 κατοίκους μέσω 57,000 περίπου καταναλωτικών μονάδων σε μια έκταση 70km 2. Ο ετήσιος όγκος πόσιμου νερού που διακινείται στο δίκτυο μήκους 720km είναι περίπου 12x106 m 3, και αξίας 7 εκατομμυρίων. Το δίκτυο, στην παρούσα μορφή του, διαθέτει κάποιας μορφής αυτόματης επιμέτρησης μέσω ενός συστήματος SCADA, και μετρητές κατανάλωσης υπάρχουν σε όλους τους καταναλωτές (η καταμέτρηση κατανάλωσης γίνεται από προσωπικό κάθε 4 μήνες, ενώ ετησίως 3000 4000 μετρητές κατανάλωσης επισκευάζονται). Μεταξύ 1986-1990 το δίκτυο επεκτάθηκε, και αναπτύχθηκαν ζώνες πιέσεως και 27 DMAs, ενώ τα αμέσως επόμενα χρόνια εκπονήθηκε έρευνα μείωσης
της πίεσης στο δίκτυο. Τα έτη 1997-1998 ο διαχειριστής του δικτύου (ΣΦ1/ΤΧ1) εκπόνησε μελέτη για περιορισμό την απωλειών του δικτύου από διαρροές ( water leaks ) και πρότεινε την δημιουργία πολιτικής για διαχείριση των διαρροών ( leakage management policy ) και την κατά-προτεραιότητα συντήρηση/επισκευή και αλλαγή των αγωγών βάση ρίσκου, κοινωνικών και οικονομικών παραγόντων. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι κατά το έτος 2000, ο όγκος νερού που καταναλώθηκε (δηλαδή που καταμετρήθηκε από τους μετρητές) είναι κατά 20% περίπου μικρότερος από την ποσότητα νερού που παράχθηκε και εισάχθηκε στο δίκτυο (Σχεδιάγραμμα 1), υποδηλώνοντας το μέγεθος των απωλειών στο δίκτυο. Ετησίως, γύρω στις 35-40 διαρροές ανακαλύπτονται και επισκευάζονται από τον ΣΦ1/ΤΧ1 εκτός από τις διαρροές που οι δημότες αναφέρουν (Πίνακες 1 & 2). Ο ΣΦ1/ΤΧ1 αναφέρει επί σχετικού ότι τον ίδιο χρόνο 2,100 περίπου υδροσωλήνες είχαν επισκευασθεί, εκ των οποίων 11% ήταν στο γενικό δίκτυο και 89% ήταν στα υποδίχτυα σύνδεσης με τις καταναλωτικές μονάδες. Σχεδιάγραμμα 1. Ποσοστό Μή-Χρεώσιμης Ποσότητας Νερού (διαφορά μεταξύ εισαχθείσας και χρεώσιμης ποσότητας στο δίκτυο) Πίνακας 1. Μή Αναφερθείσες Διαρροές (ανευρεθείσες και επιδιορθωθείσες) Description 1999 2002 %Total 20mm MDPE 7 7 39% 1999 32mm MDPE 9 8 44% 2002 100mm main 10 10 150mm main 12 9 61% 1999 200mm main 3 0 56% 2002 TOTAL 41 34 Water Saved 140.000 m 3 110.000 m 3 Money Saved US$45.000 US$35.000 Η ανάπτυξη του δικτύου έγινε σε οργανωμένη βάση, με γνώμονα υψομετρικές διαφορές ανά γεωγραφική περιοχή και διαφορές πίεσης στους αγωγούς λόγω διαφορετικών υξομέτρων, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η όσο το δυνατόν πιο σταθερή πίεση ανά περιοχή. Κάθε ζώνη πίεσης υποδιαιρείται σε περιοχές (District Metered Areas, DMAs), έχοντες συγκεκριμένη πηγή υδροδότησης και διαφορετική γεωγραφική έκταση (από 50 μέχρι 7000 καταναλωτικές μονάδες, με μέσο όρο περίπου 3000). Οι κύριοι αγωγοί σε κάθε DMAs έχουν διάμετρο απο 100mm μέχρι 250mm, με συνδετικούς αγωγούς όπου είναι δυνατόν για σκοπούς μείωσης της διαφοράς πίεσης μέσα στα DMAs. Το Συμβούλιο Υδατοπρομήθειας Λεμεσού διατηρεί ιστορικό αρχείο δεδομένων σχετικών με τη λειτουργία
του από το 1963, συμπεριλαμβανομένων πληροφοριών για την ποσότητα παραγόμενου νερού, μεταφοράς και κατανάλωσης του μέσω καταναλωτικών μονάδων και μετρητών. Μετρήσεις ανα περιοχή και πηγή ύδατος μεταφέρονται μέσω ενός συστήματος SCADA/telemetry σε κέντρο ελέγχου απο όπου και παρακολουθούνται επι 24ώρου βάσεως, δίδοντας συνεχή δεδομένα ώς προς την κατανάλωση, τις αναφερθείσες διαρροές, την πίεση στο σύστημα, κλπ., καταχωρώντας και αναλύοντας ουσιαστικά την συνολική «παραγωγή» νερού, την συνολική κατανάλωση, και την ποσότητα «μη-χρεώσιμου» νερού (nonrevenue water) 1 (Σχεδ. 2). Πέραν απο τις αναφερθείσες και επιδιορθείσες διαρροές, το Συμβούλιο Υδατοπρομήθειας έχει αναπτύξει πρόγραμμα ενεργού ελέγχου διαρροών και ανίχνευσης μη-αναφερθείσων διαρροών (Πίνακας 3) μέσω εφαρμογής τεχνολογίας ακουστικών αισθητήρων. Πίνακας 2. Σπασμένοι Σωλήνες (Δίκτυο ΣΦ1/ΤΧ1) ΜΗΝΑΣ ΠΛΑΣΤΙΚΟΣ ΣΩΛΗΝΑΣ ΓΑΛΒΑΝΙΖΕ ΣΩΛΗΝΑΣ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΣΥΝΟΛΟ 2001 2002 2001 2002 2001 2002 2001 2002 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 87 60 61 47 25 26 173 133 ΦΕΒΡΥΑΡΙΟΣ 92 65 63 36 23 15 178 116 ΜΑΡΤΙΟΣ 93 71 71 56 24 21 188 148 ΑΠΡΙΛΙΟΣ 67 85 53 45 15 31 135 161 ΜΑΙΟΣ 113 116 66 84 12 18 191 218 ΙΟΥΝΙΟΣ 108 128 39 92 22 13 169 233 ΙΟΥΛΙΟΣ 135 125 80 71 24 9 239 205 ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 122 93 55 50 21 9 198 152 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 104 96 62 40 13 13 179 149 ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 121 70 74 42 19 8 214 120 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 77 43 50 20 27 18 154 81 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 50 48 38 38 18 14 106 100 ΣΥΝΟΛΟ 1169 1000 712 621 243 195 2124 1816 Πίνακας 3. Μη-αναφερθείσες διαρροές ανιχνευθείσες και επιδιορθωθήσες Type of pipe Number of bursts Percentage per type 1999 2002 1999 2002 20mm MDPE 7 7 32mm MDPE 9 8 39% 44% 100mm AC mains 10 10 150mm AC mains 12 9 61% 56% 200mm AC mains 3 0 TOTAL 41 34 100% 100% Estimated water saved 140,000 m 3 110,000 m 3 Worth of water saved US$ 45,000 US$ 35,000 ΔΕ2 ΚΑΤΑΡΤΙΣΜΟΣ ΛΙΣΤΑΣ ΠΙΘΑΝΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΡΙΣΚΟΥ Η λίστα πιθανών παραγόντων ρίσκου διαρροών καταρτίσθηκε, σε πρώτο στάδιο, με βάση πρότερες γνώσεις του Επιστημονικού Υπευθύνου (ΕΥ) από παρόμειες μελέτες εκτίμησης ρίσκου τις οποίες είχε 1 Charalambous, B. (2005). Experiences in DMA redesign at the Water Board of Lemesos, Cyprus, Proceedings of the International Water Association s specialised conference on Leakage, Halifax, Nova Scotia, Canada, pp. 403-413. 2 Christodoulou, S., Aslani, P. and Vanrenterghem, A. (2003). A Risk Analysis Framework for Evaluating Structural Degradation of Water Mains in Urban Settings, Using Neurofuzzy Systems and Statistical Modeling Techniques. Proceedings of the 2003 ASCE EWRI 2003 World Water & Environmental Resources Congress, Jun.23-26, Pennsylvania, USA.
εκπονήσει 2 ή επιμεληθεί 3,4, καθώς και ιστορικά δεδομένα απο τη Νέα Υόρκη. Η λίστα, με 10 περίπου αναμενόμενους παράγοντες ρίσκου συζητήθηκε μεταξύ των συνεργαζόμενων φορέων και ακολούθως συντμήθηκε σε μια μικρότερη λίστα με βάση τα υπάρχοντα ιστορικά στοιχεία του Συμβουλείου Υδατοπρομήθειας. Η λίστα τούτη περιλαμβάνει τους εξείς αναμενόμενους παράγοντες ρίσκου: Ενδογενείς Παράγοντες: Υλικία Αγωγού (Pipe Age, Age) Αναμένεται ότι μεγαλύτεροι σε ηλικία αγωγοί θα είναι πιο ευάλωτοι σε σπασίματα/διαρροές. Διάμετρος Αγωγού (Pipe Diameter, Diam) Μεγαλύτεροι σε διάμετρο αγωγοί αναμένεται ότι κάτω απο συγκεκριμένες συνθήκες θα είναι πιο ευάλωτοι σε σπασίματα/διαρροές (είτε διότι υπόκεινται σε μεγαλύτερες πιέσεις όταν ο όγκος νερού που τις διαπερνά είναι μεγάλος, είτε διότι όταν δεν τις διαπερνά ο όγκος χωρητικότητας τους ενεργούν σαν κούφιο κέλυφος υπό εξωτερικό φορτίο). Υλικό Αγωγού (Pipe Material, Mat) Το υλικό των αγωγών (πλαστικοί, γαλβανιζέ, κλπ.) επηρεάζει την ανθεκτικότητα τους σε εσωτερικά και εξωτερικά φορτία, και την διάβρωση τους σε βάθος χρόνου. Mήκος Αγωγού (Pipe Length, L) Το μήκος αγωγού αυξάνει τις πιθανότητες σπασίματος/διαρροών ενώ επίσης επηρεάζει την συμπεριφορά του αγωγού σαν «δοκό» ασκούμενο υπό εξωτερικό φορτίο. Αριθμός Προηγούμενα Παρατηρηθείσων Διαρροών στον Αγωγό (Number of Observed Previous Breaks, NOPB) Αυτός ο δείκτης είναι σημαντικός ώς προς την συχνότητα σπασίματος ενός αγωγού και την συμπεριφορά του στον χρόνο, καθώς και ενδεικτικός ώς προς το πόσο ευάλωτος είναι ο αγωγός σε μελλοντικές διαρροές. Όσο αυξάνει η τιμή του δείκτη τούτο τόσο πιο ευάλωτος είναι ο αγωγός (αυξάνεται το ρίσκο διαρροής σε αυτό). Επίσης, ο δείκτης τούτος χρησιμεύει για την επανέναρξη του χρόνου ζωής έκαστου αγωγού για σκοπούς στατιστικής ανάλυσης και ανάλυσης θνησιμότητας (survival analysis) του αγωγού. Εξωγενείς Παράγοντες: Εσωτερική Πίεση Αγωγού (Water Pressure, p) 3 Aslani, P. (2003). Hazard Rate Modeling and Risk Analysis of Water Mains. M.Sc. Thesis, Dept. of Civil Engrg., Polytechnic University, New York, NY, 86 pp. 4 Vanrenterghem, A. (2003). Modeling of the Structural Degradation of an Urban Water Distribution System. Ph.D. thesis, Department of Civil Engineering, Polytechnic University, New York. 5 Christodoulou, S., Aslani, P. and Deligianni, A. (2006). Integrated GIS-Based Management of Water Distribution Networks, Proceedings of the 2006 ASCE International Conference on Computing and Decision Making in Civil and Building Engineering, Montreal, Canada, June 14-16, 2006. 6 Christodoulou, S., Aslani, P. and Deligianni, A. (2006). Integrated Water Distribution Network Risk Assessment and Management, The Tenth East Asia Pacific Conference on Structural Engineering and Construction (EASEC-10), Bangkok, Thailand, Jul. 30 Aug. 06, 2006. 7 Δεληγιάννη, Αλεξάνδρα (2006), «Εκτίμηση Κινδύνου σε Συστήματα Υδατοπρομήθειας Πόλεως και Στρατηγικός Σχεδιασμός Επιδιόρθωσης/Αντικατάστασης», Μεταπτυχιακή Διατριβή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Ξάνθη.
Όσο αυξάνει η εσωτερική πίεση στα τοιχώματα του αγωγού, ή υπάρχουν απότομες αλλαγές σε αυτή, τόσο αυξάνει η πιθανότητα διαρροής. Επομένως είναι σημαντική η διατήρηση σταθερής πίεσης στους αγωγούς. Μέσος Όρος Θερμοκρασίας Περιόδου (Temperature, T) Η θερμοκρασία περιόδου ιστορικά φαίνεται να συντήνει στη συχνότητα διαρροών (αύξηση τους κατά τους καλοκαιρινούς μήνες). Κατηγορία Περιβάλλοντος Χώρου (District Area Type, DA) Η περιοχή (περιβάλλον χώρος) στην οποία βρίσκεται ο αγωγός επηρεάζει το ρίσκο διαρροής σε αυτόν. Αγωγοί σε βιομηχανικές περιοχές υπόκεινται καθημερινά σε διαφορετικά και αυξημένα φορτία συγκριτικά με αγωγούς σε οικιστικές ζώνες, και επομένως είναι πιο ευάλωτοι. Κυκλοφοριακός Φόρτος Περιοχής (Traffic Load, L T ) Αγωγοί σε περιοχές με αυξημένο κυκλοφοριακό φόρτο (κύριες οδικές αρτηρίες, οδικές αρτηρίες με βαριά φορτία, κλπ) υπόκεινται καθημερινά σε αυξημένα εξωτερικά φορτία και επομένως είναι πιο ευάλωτοι. Οικοδομικός Φόρτος Περιοχής (Construction Load, L C ) Αγωγοί σε περιοχές με αυξημένο οικοδομικό φορτίο (κτίρια, αποχετευτικό σύστημα, κλπ) υπόκεινται καθημερινά σε αυξημένα εξωτερικά φορτία και επομένως είναι πιο ευάλωτοι. Κατηγορία Εδάφους Περιοχής (Soil Type, ST) Η επίδραση του τύπου εδάφους στο οποίο βρίσκεται ένας αγωγός επηρεάζει την συμπεριφορά του (φορτία, υπόβαθρο/στήριξη, διάβρωση, κλπ). ΔΕ3 ΣΥΛΛΟΓΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΔΙΑΡΡΟΩΝ/ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΩΝ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΥΔΡΟΔΟΤΗΣΕΩΣ Τα δεδομένα που θα χρησιμοποιηθούν στην ανάλυση εκτείνονται χρονικά απο το 2001 μέχρι το 2005. Λόγω της μεγάλης γεωγραφικής έκτασης που καλύπτουν αποφασίσθηκε όπως, σύμφωνα και με την πρόταση και εύρος εργασίας της παρούσης ερευνητικής προσπάθειας, χρησιμοποιηθούν μόνο δύο γεωγραφικές ζώνες της πόλης που παρουσιάζουν αυξημένη συχνότητα διαρροών (μία κοντά στο νέο λιμάνι της πόλης, και μία κοντά στο Λανίτειο Γυμνάσιο). Η επιλογή των συγκεκριμένων περιοχών έγινε με βάση την αναγκαιότητα ύπαρξης αρκετά μεγάλου αριθμού περιστατικών έτσι ώστε να είναι δυνατή η στατιστική ανάλυση και εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη σχέση παραγόντων αβεβαιότητας και τελικού αποτελέσματος. Για αυτές τις δύο περιοχές συλλέχθηκαν και μηχανογραφήθηκαν 1655 περιστατικά διαρροών (έτη 2001-2005), για τα οποία καταχωρήθηκαν στοιχεία για τα πιο κάτω πεδία πληροφοριών (μετέπειτα μετατροπή τους σε βάση δεδομένων):
INCIDENT ID Πίνακας 4. Πεδία Αρχείου Ιστορικών Δεδομένων Διαρροών INCIDENT DATE/LOCATION PIPE CHARACTERISTICS CHARACTERIZATION PipeID IncidentDate NOPB IncidentFixDate IncidentAddress1 IncidentTime PipeDiameter IncidentFixType IncidentID IncidentType PipeDepth IncidentManpowerToRepair RecordID IncidentAction PipeDistance IncidentHoursToRepair WaterDistrictID IncidentAddressConsumerName IncidentCostToRepair ConsumerID IncidentAddressConsumerPhone Comments WaterMeterID IncidentAddress2 Category GuardsReportID IncidentAddressNumber apo IncidentAddressPostalCode IncidentAddressIntersectionWith WorkPerformedBy IncidentReportTransmittedBy IncidentReportTransmitionDate IncidentReportTransmitionTime PipeStatus IncidentReportedBy IncidentRespondedBy IncidentReason ΔΕ4 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ/ΚΑΤΑΡΤΙΣΜΟΣ ΒΑΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Τα προαναφερθέντα πεδία και η κατηγοροποίηση τους αποτέλεσαν το υπόβαθρο της αναπτυχθείσας βάσης δεδομένων διαχείρισης του δικτύου υδροδότησης (Σχεδ. 2). Τα πεδία πληροφοριών κατηγοροποίηθηκαν ανάλογα με την φύση τους (π.χ. φυσικές ιδιότητες αγωγών, τοποθεσία αγωγών, πληροφορίες περιστατικών διαρροών, κλπ.) και δομήθηκαν σε πίνακες βάσης δεδομένων (σε πλατφόρμα MS-Access). Η δομή της βάσης δεδομένων είναι εν δυνάμει ανανεώσιμη με νέα δεδομένα διαρροών και επιτρέπει, πέρα απο την καταχώρηση των δεδομένων τούτων, πληθώρα αναλύσεων τους υπό μορφή database queries. Σχεδιάγραμμα 2. Σχεσιακή βάση δεδομένων διαχείρισης δικτύου υδατοπρομήθειας
ΔΕ5 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ & ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ Τα συλλεχθέντα ιστορικά δεδομένα πρόκειται να αναλυθούν για σκοπούς εξαγωγής συμπερασμάτων ώς προς τη συμπεριφορά των αγωγών και την ανάπτυξη συνθηκών διαρροών. Στατιστικά μέτρα ενδιαφέροντος είναι η μέση ηλικία αγωγών κατά την εμφάνιση διαρροών, η σχέση διαρροών με τις αναγνωρισθείσες παραμέτρους ρίσκου (ηλικία, υλικό, διάμετρο, αριθμό προηγούμενων περιστατικών, κλπ), και ο αριθμός διαρροών ανά μονάδα μήκους (π.χ. ανά οικοδομικό τετράγωνο, ή ανά χιλιόμετρο). Η ΔΕ5 είναι υπο εξέλιξη και θα αποτελέσει τη βάση ανάπτυξης μαθηματικών μοντέλων περιγραφής της συμπεριφοράς των αγωγών. ΔΕ6 ΑΝΑΠΤΥΞΗ «ΔΙΚΤΥΩΝ ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ» Η στατιστική ανάλυση συνδυάζεται με ανάπτυξη και χρήση δικτύων τεχνητής νοημοσύνης (ΑΝΝ) και ασαφούς λογικής (artificial neural networks, ΑΝΝ, and fuzzy logic) με σκοπό τη περαιτέρω κατανόηση της συμπεριφοράς των αγωγών και την εξαγωγή συμπερασμάτων απο τα ιστορικά δεδομένα διαρροών. Σχεδιάγραμμα 3. Ανάλυση δεδομένων με χρήση δικτύων τεχνητής νοημοσύνης Η ανάλυση τούτη έχει προχωρήσει σημαντικά και επι του σχετικού έχουν ήδη δημοσιευθεί δύο άρθρα 5,6 σε επιστημονικά συνέδρια. Η ανάλυση 7 έγινε απο συνεργάτη μεταπτυχιακή φοιτήτρια σαν μέρος της μεταπτυχιακής της εργασίας στο Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης (Ξάνθη) και μέσα απο αυτή εξάχθηκαν διάφορα χρήσιμα συμπεράσματα τόσο για τη συμπεριφορά των αγωγών όσο και για την συντονισμένη επίδραση των παραγόντων ρίσκου στο τελικό παρατηρούμενο αποτέλεσμα (διαρροές). Η ανάλυση με ΑΝΝ
(Σχεδ. 3) συνδέει σειρά παραμέτρων (πχ. αριθμό προηγούμενων περιστατικών, διάμετρο, μήκος, υλικό, κυκλοφοριακό φόρτο, κλπ) με το παρατηρηθέν αποτέλεσμα (διαρροή ή όχι) και το χρόνο μέχρι τούτο (κύκλο ζωής) δίδοντας τη βαρύτητα των παραγόντων ρίσκου στο συνολικό αποτέλεσμα (Σχεδ. 4). Η συγκρητική βαρύτητα δίδει και τη σειρά προτεραιότητας ώς προς την αντιμετώπιση των παραμέτρων ρίσκου που επηρεάζουν τη πιθανότητα διαρροών, και ταυτόχρονα καθορίζουν (με την βοήθεια συστημάτων ασαφούς λογικής) και ενδεικτικούς συνδυασμούς παραγόντων ρίσκου και τα αναμενόμενα αποτελέσματα τους (Πίνακας 5). Σχεδιάγραμμα 4. Συγκρητική βαρύτητα παραγόντων ρίσκου Πίνακας 5. Ενδεικτικοί συνδυασμοί παραγόντων ρίσκου και το αναμενόμενο αποτέλεσμα τους Fuzzy Rules If Then Diameter (D) Number of Observed Previous Breaks (NOPB) Length (L) Material (Mat) Traffic (Traf) Break (1) or Not (0) Small Small Small 2 1 0 Small Small Small 1 1 1 Large Large Small 4 2 1 Medium Small Small 4 2 0 Small Small Medium - 1 0 Small Small Large 1 0 0 Medium Medium Small 4 2 1 Large Large - 2-1 - Small - 1-0 S: 4 30 S: 0 2 S: 0.25 5.50 M: 20 48 M: 1 4 M: 4.50 14.0 L: 40 72 L: 3 9 L: 10.0 21.0 ΔΕ7 ΜΗΧΑΝΟΓΡΑΦΗΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΥΔΑΤΟΠΡΟΜΗΘΕΙΑΣ Εκ των βασικών σκοπών της παρούσης έρευνας είναι η μηχανογράφηση του δικτύου και ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης συστημάτων υδατοπρομήθειας, βασισμένο σε συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS), σχεσιακές βάσεις δεδομένων και αναλυτικά μοντέλα ανάλυσης ρίσκου.
Επομένως ήταν αναγκαίο όπως χαρτογραφηθεί η περιοχή ενδιαφέροντος και ακολουθως να μετατραπεί σε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών. Ξεκινώντας απο σχέδια της πόλης που το Συμβουλιο Υδατοπρομήθειας Λεμεσού είχε στη κατοχή του, οι ερευνητές προχώρησαν στη αξιολόγηση των διαθέσιμων πληροφοριών και της εφαρμοσιμότητας τους στο παρόν ερευνητικό έργο. Οι διαθέσιμοι χάρτες (σε μορφή CAD) ήταν δυστυχώς ανεπαρκείς λόγω της ανυπαρξίας πραγματικών συντεταγμένων σε αυτούς και επομένως δεν μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ώς ήταν. Αποτέλεσαν όμως τη βάση για τα μετέπειτα βήματα μετατροπής τους σε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών. Η χαρτογραφημένη πόλη (αρχεία CAD), χωρισμένη σε DMAs σύμφωνα με το δίκτυο υδατοπρομήθειας, αποκονίζει το οδικό δίκτυο, ονομασίες οδών, οικοδομικά τετράγωνα και το δίκτυο αγωγών (Σχεδ. 5). Σχεδιάγραμμα 5. Χαρτογραφημένη αποκόνιση δικτύου Συμβουλίου Υδατοπρομήθειας Λεμεσού ΔΕ8 ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS) Η διαδικασία μετατροπής του δικτύου σε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών έχει ξεκινήσει, όμως λόγω της πολυπλοκότητας του εγχειρήματος και της εξάρτησης του απο τη διαδικασία ανάλυσης των
παραμέτρων ρίσκου η μετατροπή αναμένεται να διαρκέσει αρκετό χρόνο. Έχουν ήδη αγορασθεί εξειδικευμένοι υπολογιστές (workstations) και λογισμικά (ArcGIS), ενώ συνεργάτης μεταπτυχιακός φοιτητής ασχολείται με την μετατροπή των αρχείων CAD σε GIS και την σύνδεση τους με τις σχετικές βάσεις δεδομένων. Η μετατροπή γίνεται με τέοιο τρόπο έτσι ώστε να επιτρέπει τη μετέπειτα ανάλυση τόσο σε επίπεδο οδών, όσο και σε επίπεδο αγωγών (μήκους περίπου 5μ έκαστος). ΔΙΑΧΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Έχει ήδη δημιουργηθεί αγγλόφωνη ιστοσελίδα ειδικά για το ερευνητικό έργο, με σκοπό την διάχυση αποτελεσμάτων του προγράμματος (Σχεδ. 6). Η ιστοσελίδα περιέχει πληροφορίες για τους σκοπούς και την πρόοδο της έρευνας, σχετικές δημοσιεύσεις των ερευνητών και άλλες συναφείς με το έργο πληροφορίες (www.eng.ucy.ac.cy/schristo/edrisys) Έχουν παρουσιασθεί δύο (2) δημοσιεύσεις σε διεθνή σεμινάρια (Montreal, Bangkok), με αρχικά αποτελέσματα της έρευνας. Έχουν υποβληθεί για μελέτη και δημοσίευση δύο ακόμη μελέτες (Χανιά, Βουκουρέστι). Έχει συμπληρωθεί μία μεταπτυχιακή εργασία (MS thesis) στα πλαίσια της παρούσης έρευνας ενώ μία άλλη είναι υπό εξέλιξη. Υπάρχει αρχική έγκριση για χρηματοδότηση απο την UNESCO συναφούς έρευνας και οργάνωσης διεθνούς σεμιναρίου στην Κύπρο για το συγκεκριμένο θέμα της έρευνας. Σχεδιάγραμμα 6. Ιστοσελίδα έργου (www.eng.ucy.ac.cy/schristo/edrisys)
Α.4. «ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΕΣΜΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ» Καταγράφονται οι ΔΕ, ο μήνας έναρξης και υλοποίησης και τα παραδοτέα που προέκυψαν μέχρι στιγμής. Αριθμός Δέσμης Εργασίας ΔΕ1 ΔΕ2 ΔΕ3 ΔΕ4 ΔΕ5 ΔΕ6 ΔΕ7 ΔΕ8 ΔΕ9 Τίτλος Δέσμης Εργασίας ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΠΑΡΧΟΝΤΟΣ ΔΙΚΤΥΟΥ ΥΔΑΤΟΠΡΟΜΗΘΕΙΑΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΜΟΣ ΛΙΣΤΑΣ ΠΙΘΑΝΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΡΙΣΚΟΥ ΣΥΛΛΟΓΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΔΙΑΡΡΟΩΝ/ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΩΝ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΥΔΡΟΔΟΤΗΣΕΩΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ/ΚΑΤΑΡΤΙΣΜΟΣ ΒΑΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ & ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ «ΔΙΚΤΥΩΝ ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ» ΜΗΧΑΝΟΓΡΑΦΗΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΥΔΑΤΟΠΡΟΜΗΘΕΙΑΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS) ΣΥΖΕΥΞΗ ΒΑΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΜΕ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Έναρξη (μήνας) Ολοκλήρωση (μήνας) Παραδοτέα 1 2 Π1 2 3 Π2 3 5 Π3 5 7 Π4 7 8 11 Π6 9 ΔΕ10 ΣΥΖΕΥΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΑ ΑΝΑΠΤΥΧΘΕΝΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΔΕ11 ΔΕ12 ΠΡΟΒΛΕΨΗ & ΓΡΑΦΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ (GIS) ΤΟΥ ΡΙΣΚΟΥ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΔΑΤΟΠΡΟΜΗΘΕΙΑΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΜΟΣ ΛΙΣΤΑΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΥΔΑΤΟΠΡΟΜΗΘΕΙΑΣ