Βελτιστοποίηση του συστήματος ύδρευσης στη Σύρο με τη βοήθεια Μαθηματικού Προγραμματισμού

Abstract

Σε περιοχές με έλλειψη σημαντικών πόρων γλυκού νερού είναι αναγκαία η χρήση εναλλακτικών τρόπων κάλυψης των αναγκών σε πόσιμο και μη πόσιμο νερό όπως αφαλάτωση και καθαρισμός νερού λυμάτων. Τα παραπάνω καθιστούν βιώσιμες εναλλακτικές μεθόδους. Η παρούσα εργασία αποτελεί προσέγγιση βελτιστοποίησης ολοκληρωμένης διαχείρισης πόρων νερού , συμπεριλαμβανομένων αφαλατωμένου νερού, νερού λυμάτων και ανακτώμενου νερού σε νησιωτικές περιοχές που πάσχουν από λειψυδρία. Το μοντέλο μικτού ακεραίου γραμμικού προγραμματισμού (MILPMixedIntegerLinearProgramming) λαμβάνει υπόψη του τις υποπεριοχές του νησιού, τις κατά υποπεριοχήτοπικές ανάγκες νερού (συμπεριλαμβανομένης της ποιότητας του νερού), την παραγωγή νερού λυμάτων καθώς και γεωγραφικά στοιχεία. Επιπλέον λαμβάνονται υπόψη τα ξεχωριστά συστήματα πόσιμου και μη πόσιμου νερού. Οι βελτιστοποιημένες αποφάσεις διαχείρισης υδάτων, που περιλαμβάνουν την τοποθεσία των εγκαταστάσεων αφαλάτωσης, καθαρισμού λυμάτων και ανάκτησης νερού καθώς και τις υποδομές μεταφοράς αφαλατωμένου νερού, νερού λυμάτων και ανακτώμενου νερού, λαμβάνονται ελαχιστοποιώντας το ετησιοποιημένο κεφαλαιουχικό και λειτουργικό κόστος (ATC). Τέλος η προτεινόμενη προσέγγιση εφαρμόζεται στο νησί της Σύρου.

In areas lacking substantial freshwater resources, the utilisation of alternative water sources, such as desalinated seawater and reclaimed water, is a sustainable alternative option. Thepreviously mentioned methods can be viablealternativesolutions. This paper presents an optimisation approach for the integrated management of water resources, including desalinated seawater, wastewater and reclaimed water, for insular water deficient areas.The proposed mixed integer linear programming (MILP) model takes into account the subdivided regions on the island, the sub- sequent localised needs for water use (including water quality) and wastewater production, as well as geographical aspects.In addition, the integration of potable and non-potable water systems is considered. The optimal water management decisions, including the location of desalination, wastewater treatment, and reclamation plants, as well as the conveyance infrastructure for desalinated water, wastewater and reclaimed water, are obtained by minimising the annualised total capital and operating costs.Finally, the proposed approach is applied to a Greek island Syros, for case study and scenario analysis.