Ολοκληρωμένο μοντέλο προσομοίωσης επαναχρησιμοποίησης λυμάτων αν. Αττικής υπό καθεστώς αβεβαιότητας - σεναρίων & διαχείρησης

Κούντρας, Κωνσταντίνος; Kountras, Konstantinos

dc.contributor.author	Κούντρας, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Kountras, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2022-06-28T10:50:36Z
dc.date.available	2022-06-28T10:50:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55344
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23042
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Επαναχρησιμοποίηση	el
dc.subject	Reuse	en
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Λύματα	el
dc.subject	Μοντέλο	el
dc.subject	Αβεβαιότητα	el
dc.subject	Σενάρια	el
dc.subject	Αττική	el
dc.subject	Sewage	en
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Scenarios	en
dc.subject	Uncertainty	en
dc.subject	Attica	en
dc.subject	Circular economy	en
dc.subject	Κυκλική οικονομία	el
dc.title	Ολοκληρωμένο μοντέλο προσομοίωσης επαναχρησιμοποίησης λυμάτων αν. Αττικής υπό καθεστώς αβεβαιότητας - σεναρίων & διαχείρησης	el
dc.title	Integrated sewage reuse simulation model in east Attica under uncertainty - scenarios & management	en
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Διπλωματική Εργασία - Κούντρας Κωνσταντίνος	el
heal.classification	Environmental engineering	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-03-03
heal.abstract	Η περιοχή της Αττικής καλύπτει έκταση 3.808 km2 , στην οποία ρέουν δύο κύριοι ποταμοί ,ο Ιλισσός και ο Κηφισός, που στις αστικοποιημένες περιοχές έχουν μετατραπεί σε εγκιβωτισμένους αγωγούς όμβριων υδάτων και αποχετεύονται στον Σαρωνικό κόλπο. Η Αττική έχει περίπου 3.742.000 κατοίκους (2019) και περιλαμβάνει την πρωτεύουσα της χώρας, την Αθήνα. Η Αττική είναι μια τυπική μεσογειακή περιοχή που υπόκειται σε ισχυρές και αυξανόμενες επιπτώσεις που προκαλούνται από την κλιματική κρίση αλλαγή και άλλους παράγοντες των περιβαλλοντικών κοινωνικοοικονομικών και τεχνολογικών αλλαγών. Η περιοχή πλήττεται από διάφορες πιέσεις που προκύπτουν από τον αυξανόμενο πληθυσμό, τις διάφορες ανθρωπογενείς δραστηριότητες και τις -συχνά ανταγωνιστικές- χρήσεις γης μέσω της έλλειψης σωστής και βιώσιμης διαχείρισης και προστασίας του φυσικού περιβάλλοντος. Ιδιαίτερα, η μεγάλη αύξηση των ακραίων θερμοκρασιών και του κινδύνου ξηρασίας και η μείωση των βροχοπτώσεων έχει επηρεάσει την ανθρώπινη ζωή και το περιβάλλον. Επιπλέον, η αυξανόμενη ζήτηση νερού για τη γεωργία και το περιβαλλοντικό (αστικό – περιαστικό) πράσινο έχει οδηγήσει σε ανταγωνισμό μεταξύ διαφορετικών χρήσεων γης και χρηστών. Αυτό το φαινόμενο εντείνεται από την αύξηση του όγκου των τουριστικών και ψυχαγωγικών δραστηριοτήτων. Σε αρκετές περιπτώσεις η αύξηση της διείσδυσης θαλασσινού νερού λόγω της υπερβολικής άντλησης υπόγειων υδάτων έχει οδηγήσει σε μείωση της απόδοσης των καλλιεργειών, με επιπτώσεις στην οικονομική βιωσιμότητα της περιοχής. Η άνοδος της θερμοκρασίας έχει επίσης οδηγήσει σε αύξηση της ενεργειακής ζήτησης για ψύξη, εντατικοποίηση των ξαφνικών πλημμυρών και κακή ποιότητα του αέρα. Αυτή η κατάσταση θα υποβάλει αυτήν την περιοχή σε ένα πλαίσιο αυξανόμενης κοινωνικής και οικονομικής σύγκρουσης που απαιτεί μετασχηματιστικές λύσεις προσαρμογής για την αύξηση της ανθεκτικότητας (resilience) της κοινότητας. Απαιτείται μια νέα κοινωνική και εδαφική συμφωνία στην περιοχή για να καταστεί δυνατή η ταχεία και εκτεταμένη αλλαγή για την επίτευξη μίας βιώσιμης μετάβασης. Η ευκαιρία: Νέο Σύστημα Λυμάτων Ανατολικής Αττικής (ΣΛΑΑ) Μια μοναδική ευκαιρία για την Περιφέρεια έρχεται από την κατασκευή του νέου Συστήματος Λυμάτων Ανατολικής Αττικής (ΣΛAA) με τη φιλοδοξία να γίνει σημαντικός κόμβος κυκλικής οικονομίας για αυτήν. Η ΕΥΔΑΠ και η Ελληνική Κυβέρνηση επενδύουν πάνω από 1 δισεκατομμύριο ευρώ (υποστηρίζονται και από τα διαρθρωτικά ταμεία της ΕΕ) σε νέες υποδομές λυμάτων. Η επένδυση αυτή περιλαμβάνει νέα δίκτυα λυμάτων, αντλιοστάσια, αλλά και τρεις (3) νέες εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ). Αυτά τα Κέντρα Επεξεργασίας Λυμάτων (ΚΕΛ) έχουν σχεδιαστεί για να είναι κόμβοι κυκλικής οικονομίας για την ευρύτερη περιοχή, παρέχοντας επεξεργασμένο νερό για μη πόσιμες χρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της γεωργικής άρδευσης, αλλά και παροχή ενέργειας μέσω βιοαερίου και ανάκτησης υλικών. Επιπλέον, το σύστημα αναμένεται να εκτρέπει τα υψηλής ποιότητας επεξεργασμένα λύματα, όταν οι άλλες απαιτήσεις είναι χαμηλές, σε τροφοδοσία υδροφορέων για τους ταλαιπωρημένους παράκτιους υδροφορείς της Περιφέρειας Αττικής. Οι ενεργειακές απαιτήσεις του συστήματος είναι επίσης σημαντικές και λαμβάνονται υπόψη (συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης ανύψωσης ακατέργαστων λυμάτων σε σημαντικά ύψη λόγω της επιβολής περιορισμών για ορισμένες από τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας). Ως εκ τούτου, η ΕΥΔΑΠ διερευνά επιλογές ενεργειακής βελτιστοποίησης και Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Αν και η ευκαιρία (και η κύρια επένδυση) υπάρχει, απαιτούνται περαιτέρω βήματα για να μετατραπεί αυτή η ευκαιρία σε πραγματικό αντίκτυπο για πολυτομεακή, πολυεπίπεδη κλιματική ανθεκτικότητα π.χ. νερό, ενέργεια, τρόφιμα, Natural Based Solutions, αντιμετώπιση πλημμύρων, εισβολή αλατιού στα Υπόγεια Υδατικά Συστήματα (ΥΥΣ) και πιθανώς αντιμετώπιση δασικών πυρκαγιών. Το σχέδιο έρευνας Η έρευνα θα περιλαμβάνει δύο αλληλένδετες δραστηριότητες: (i) την ανάπτυξη ενός «βασικού σχεδίου» για το επαναχρησιμοποιούμενο νερό στην περιοχή (ως βάση για την ανάπτυξη σεναρίου ζητήσεων) και (ii) την ανάπτυξη του αντίστοιχου μοντέλου προσομοίωσης νερού ενέργειας για το σύστημα αποχέτευσης, για τη διασφάλιση της βέλτιστης ικανοποίησηης των απαιτήσεων σε συνθήκες αβεβαιότητας. Δραστηριότητα 1: Γενικό Σχέδιο Νερού – Ενέργειας και Επιχειρησιακό Σχέδιο για αυτόνομες κλιματολογικές περιοχές. Θα εκπονηθεί γενικό σχέδιο για την Περιφέρεια για επαναχρησιμοποιούμενο νερό που εξάγεται από τα λύματα του ολοκληρωμένου συστήματος λυμάτων Ανατολικής Αττικής (τόσο από μονάδες ΚΕΛ όσο και από μονάδες εξόρυξης υπονόμων – Sewer Mining) προς όφελος (i) των τοπικών κοινοτήτων αγροτών (ii) των ευαίσθητων συστημάτων υπόγειων υδάτων υπό σοβαρή καταπόνηση, με χρήση περίσσειας νερού για τη βελτίωση των παράκτιων υδροφόρων οριζόντων και την ανάσχεση της αλατούχας εισβολής (iii) της αποκατάστασης ευαίσθητων οικοσυστημάτων για τη διατήρηση περιβαλλοντικών υπηρεσιών (iv) της πυρόσβεσης και υποστήριξης αναδασωτικών δραστηριοτήτων στην περιοχή που πλήττεται από δασικές πυρκαγιές. Τέτοιες προσπάθειες προς το παρόν αναγκάζονται να χρησιμοποιούν τόσο το αναντικατάστατο πόσιμο νερό όσο και το θαλασσινό νερό, με δυσμενείς επιπτώσεις που επιδεινώνονται από την κλιματική αλλαγή. Δραστηριότητα 2: Μοντέλο προσομοίωσης Νερού – Ενέργειας για συστήματα λυμάτων που λειτουργούν ως κόμβοι περιφερειακής κυκλικής οικονομίας και κλιματικής ανθεκτικότητας. Για την υλοποίηση των νέων απαιτήσεων και στόχων κυκλικής οικονομίας για επεξεργασμένα λύματα, παραγωγή θρεπτικών ουσιών και ενέργειας και προστασία του περιβάλλοντος, που προβλέπονται στο masterplan, θα σχεδιαστεί και θα αναπτυχθεί ένα συζευγμένο μοντέλο προσομοίωσης νερού-ενέργειας για το σύστημα λυμάτων Ανατολικής Αττικής. Ο τελικός χρήστης του μοντέλου θα είναι ο διαχειριστής συστήματος (ΕΥΔΑΠ) που θα αναπτύξει λειτουργικούς κανόνες για την ολοκληρωμένη λειτουργία των ΚΕΛ. Με παρόμοιο τρόπο η ΕΥΔΑΠ αναπτύσσει επί του παρόντος λειτουργικούς κανόνες για το εξωτερικό της σύστημα παροχής ακατέργαστου νερού για την Αθήνα. Το μοντέλο θα χρησιμοποιεί δεδομένα από το ίδιο το σύστημα (π.χ. SCADA της ΕΥΔΑΠ) αλλά και πρόσθετα ανοιχτά σύνολα δεδομένων (υδρολογία, υδρογεωλογία, μετρήσεις πεδίου, προβλέψεις, αντλήσεις, αγροτικές ανάγκες σε νερό, βιομηχανικές ανάγκες σε νερό κ.λπ.) και θα είναι μία βάση για τον μελλοντικό σχεδιασμό σεναρίων και την ανάλυση κόστους-οφέλους της περιοχής. Η προηγμένη στοχαστική ανάλυση θα επιτρέψει την αξιολόγηση των επιπτώσεων της αβεβαιότητας, ως επί το πλείστον από την άποψη των απαιτήσεων.	el
heal.abstract	The region of Attica covers an area of 3,808 km2 and includes two main rivers like Ilissos and Kifisos, which in the urbanized areas have been transformed into closed storm water conduits and discharges into Saronikos Gulf. Attica has about 3,742,000 inhabitants (2019) and includes the country’s capital district, Athens. Attica is a typical Mediterranean region subject to strong and increasing impacts caused by climate change and other global change drivers. The region is stressed by different factors arising from human overpopulation, various activities and often competitive land use through the lack of proper and sustainable management and protection of the natural environment. Particularly, the large increase in heat extremes and risk of droughts and the decrease of precipitation has impacted human life and the environment. Additionally, the increasing water demand for agriculture and environmental green has led to a competition between different uses & users. This is intensified by increasing volumes of tourism and recreational activities. In several cases the increase of sea water intrusion due to over abstraction of groundwater has led to a decrease in crop yield, with repercussions in the economic sustainability of the area. The rising temperatures have also led to an increase in energy demand for cooling, intensification of flash floods and poor air quality. This situation will put this region in a context of increasing social and economic conflict that requires transformative adaptation solutions to increase community resilience. A new social and territorial agreement is needed in the region to enable rapid and far-reaching change to carry out sustainable transition. The opportunity: a new East Attica Wastewater System (EAWS) A unique opportunity for the Region comes from the construction of the new East Attica Wastewater System (EAWS) with the ambition to become a major Circular Economy hub for the Region. EYDAP and the Greek Government are investing more than 1 Billion Euro (also supported by EU structural funds) into new wastewater infrastructure. This investment includes new wastewater networks, pumping stations, but also three (3) new Wastewater Treatment Plants (WWTP). These WWTP are designed to be circular economy hubs for the wider region, providing treated water for non-potable uses including agricultural irrigation, but also energy provision through biogas and material recovery. Furthermore, the system is expected to divert high quality treated wastewater, when other demands for it are low, into aquifer recharge for the stressed coastal aquifers of the Attica Region. Energy demands of the system are also considerable (incl. the need to lift raw sewage to considerable heights due to citing constrains for some of the treatment plants). As such EYDAP is exploring energy optimization and Renewable Energy options. Although the opportunity (and the main investment) is there, further steps are needed to turn this opportunity into real impact for multi-sectoral, multi-level climate resilience e.g. water, energy, food, NBS (as in SWS), flooding, saline intrusion and possibly forest fires. The research plan Research will comprise of two interlinked activities: (i) the development of a ‘masterplan’ for re used water in the region (as a basis for demand scenario development) and (ii) the development of a Water-Energy simulation model for the wastewater system to ensure optimal delivery of demands under uncertainty. Task 1: Water-Energy Masterplan and Business Plan for autonomous climate proof regions A masterplan will be developed for the Region for reused water extracted from the wastewater of the East Attica integrated wastewater system (both from WWTP and Sewer Mining units) for the benefit of (i) local farmer communities (ii) sensitive groundwater bodies under severe stress with excess water used through NBS (specifically Subsurface Water Solutions) to improve coastal aquifers and halt saline intrusion (iii) Sensitive ecosystems restoration to also sustain environmental services (iv) firefighting and support for reforestation activities in the Region devasted by forest fires. Such efforts at present are forced to use both irreplaceable drinkable water and sea water, with adverse impacts exacerbated by climate change. Task 2: Water-Energy simulation model for wastewater systems acting as regional circular economy and climate resilience hubs. To deliver the new demands and circular-economy objectives for treated wastewater, nutrient and energy production and environmental protection, foreseen in the masterplan, a coupled water-energy simulation model will be designed and deployed for the East Attica wastewater system. The final end-user of the model will be the system operator (EYDAP) to develop operational rules for integrated WWTP operation – in a similar way EYDAP currently develops operational rules for their external raw water supply system for Athens. The model will use both, data from the system itself (e.g., EYDAP’s SCADA) but also tap into additional open datasets (hydrology, hydrogeology, field measurements, forecasts, abstractions, agricultural water needs, industrial water needs etc.) and will be a basis for scenario planning and cost - benefit analysis within the region. Advanced stochastic analysis will allow assessing impacts of uncertainty (in terms mostly of demands) and uncertainty-aware optimization techniques will be embedded in the model to allow climate-proofing of the resulting operational rules under several vectors of uncertainty.	en
heal.advisorName	Μακρόπουλος, Χρήστος	el
heal.advisorName	Makropoulos, Christos	en
heal.committeeMemberName	Μακρόπουλος, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Ευστρατιάδης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μαμάσης, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	152 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false