scholarly journals Agent based modelling of domestic water demand for adaptive urban water management

2015 ◽  
Author(s):  
Ιφιγένεια Κουτίβα
Keyword(s):  
Water Management ◽  
Water Demand ◽  
Social Impact ◽  
Urban Water ◽  
Urban Water Management ◽  
Domestic Water ◽  
Agent Based ◽  
Domestic Water Demand ◽  
Agent Based Modelling ◽  
Impact Theory

Αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι η δημιουργία μιας νέας μεθόδου προσομοίωσης της συμπεριφοράς της ζήτησης νερού των αστικών νοικοκυριών, χρησιμοποιώντας μοντέλα παραγόντων –ευφυών πρακτόρων (Agent Based Modelling - ΑΒΜ). Μέχρι τώρα, η πιο κοινή προσέγγιση ήταν να συμπεριλαμβάνονται στα εργαλεία διαχείρισης των υδατικών πόρων, χρονοσειρές οικιακής ζήτησης νερού παραγόμενες είτε ακολουθώντας τις ιστορικές τάσεις ή προβάλλοντας μελλοντικές απαιτήσεις.Ωστόσο, σε αυτή την έρευνα, προτείνεται μια εναλλακτική μέθοδος για τη παραγωγή χρονοσειρών οικιακής ζήτησης νερού, προσομοιώνοντας τη συμπεριφορά των νοικοκυριών όπως αυτή διαμορφώνεται από τις κοινωνικές, πολιτικές, οικονομικές και τεχνολογικές συνθήκες.Το βασικό κίνητρο της έρευνας αυτής, ήταν η ανάγκη για τη δημιουργία κανόνων που προσομοιώνουν τη συμπεριφορά των νοικοκυριών. Προς την κατεύθυνση αυτή, αναπτύχθηκε ένα εργαλείο ΑΒΜ, που ονομάζεται Urban Water Agents’ Behaviour (UWAB), το οποίο προσομοιώνει τη συμπεριφορά της ζήτησης νερού ενός νοικοκυριού με βάση: (α) τη θεωρία σύνθετων δικτύων (Albert and Barabasi, 2000)που αντιπροσωπεύει τους κοινωνικούς δεσμούς που δύναται να επηρεάσουν την οικιακή ζήτηση νερού, (β) τη θεωρία της κοινωνικής επιρροής (social impact theory) (Latane, 1981) για την προσομοίωση της επιρροής που ασκούν πολιτικές και άλλοι εξωτερικοί παράγοντες στη συμπεριφορά των οικιακών χρηστών νερού, (γ) τη θεωρία της σχεδιασμένης συμπεριφοράς (theory of plannedbehaviour) (Ajzen, 1991) η οποία εξυπηρετεί την αποδόμηση της συμπεριφοράς του οικιακού χρήστη νερού στα συστατικά της με σκοπό τη μοντελοποίηση της πρόθεσης του και (δ) τη στατιστική μηχανική(Shell, 2014) η οποία χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της στοχαστικής φύσης της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Η συμπεριφορά της ζήτησης νερού των νοικοκυριών και η επιρροή της από τις πολιτικές διαχείρισης και από τις περιβαλλοντικές πιέσεις προσομοιώνεται στο μοντέλο UWAB. Στη συνέχεια, η συμπεριφορά αυτή μεταφράζεται σε συγκεκριμένο όγκο νερού μέσω της προσομοίωσης των συσκευών κατανάλωσης νερού ενός νοικοκυριού χρησιμοποιώντας το εργαλείο Urban Water Optionneering Tool(UWOT) (Makropoulos et al., 2008). Η υλοποίηση της παραπάνω προτεινόμενης μεθοδολογίας πραγματοποιήθηκε με τη σύνδεση του μοντέλου UWAB με το εργαλείο UWOT, δημιουργώντας την πλατφόρμα μοντελοποίησης UWAB-UWOT. Για την επαλήθευση της προτεινόμενης μεθοδολογίας χρησιμοποιήθηκε το αστικό σύστημα ύδρευσης της Αθήνας, το οποίο και προσομοιώθηκε στην πλατφόρμα UWAB-UWAT. Πιο συγκεκριμένα,μελετήθηκε η εξέλιξη της οικιακής ζήτησης νερού κατά την περίοδο εκτεταμένης ξηρασίας που σημειώθηκε στην Αθήνα, κατά την περίοδο 1988 – 1994. Αρχικά, το μοντέλο βαθμονομήθηκε και επαληθεύτηκε χρησιμοποιώντας μηνιαία δεδομένα οικιακής ζήτησης νερού για την παραπάνω περίοδο.Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν και μελετήθηκαν εναλλακτικές στρατηγικές διαχείρισης της ζήτησης νερού βάσει των εναλλακτικών μελλοντικών σεναρίων ζήτησης. Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι η σύνδεση ενός μοντέλου ABM, για την προσομοίωση της συμπεριφοράς των νοικοκυριών, με ένα μοντέλο προσομοίωσης του αστικού κύκλου νερού, δίνει τη δυνατότητα σύνθεσης υπολογιστικών πειραμάτων με στόχο την αξιολόγηση εναλλακτικών στρατηγικών διαχείρισης της οικιακής ζήτησης νερού από τις ρυθμιστικές αρχές.

scholarly journals Exploring the effects of domestic water management measures to water conservation attitudes using agent based modelling

2016 ◽  
Vol 17 (2) ◽  
pp. 552-560 ◽  
Author(s):  
Ifigeneia Koutiva ◽  
Christos Makropoulos
Keyword(s):  
Water Conservation ◽  
Water Demand ◽  
Social Impact ◽  
Water Cycle ◽  
Urban Water ◽  
Domestic Water ◽  
Agent Based ◽  
Agent Based Modelling ◽  
Conservation Attitudes ◽  
Policy Measures

The urban water system's sustainable evolution requires managing both water supply and water demand within a complete urban water cycle framework. Such an approach, however, requires tools to analyse and simulate the complete system including both physical and cultural environments. One of the main challenges, in this regard, is the design and development of tools able to simulate the society's water demand behaviour and the way policy measures affect it. The effects of these policy measures are a function of personal attitudes that subsequently lead to the formation of people's behaviours. This work focuses on the exploration of social impact theory on water conservation attitudes of urban households. A model is designed and implemented using agent based modelling. The developed model's ability to represent social structure and mechanisms of social influences is tested against historical data from the 1988–1994 drought of Athens, Greece as a case study.

scholarly journals Urban water management challenges and achievements in Windhoek, Namibia

2019 ◽  
Vol 14 (3) ◽  
pp. 703-713 ◽  
Author(s):  
Earl W. Lewis ◽  
Chad Staddon ◽  
Johannes Sirunda
Keyword(s):  
Water Management ◽  
Water Supply ◽  
Water Demand ◽  
Demand Management ◽  
Urban Water ◽  
Urban Water Management ◽  
Water Demand Management

Abstract This paper gives an overview of the main challenges and achievements faced by Windhoek's water management sector. The paper highlights pertinent issues arising from increased water demand, and also explores current and future water supply augmentation options. Water planners experience management challenges as a result of a combination of factors, mainly, lack of funds and staff, limited expertise, poor communication between stakeholders, and weak regulation and enforcement. In order to meet these challenges water managers need to develop more robust and resilient strategies, including greater focus on water demand management.

scholarly journals Water and the city: exploring links between urban growth and water demand management

2014 ◽  
Vol 17 (2) ◽  
pp. 176-192 ◽  
Author(s):  
Dimitrios Bouziotas ◽  
Evangelos Rozos ◽  
Christos Makropoulos
Keyword(s):  
Water Management ◽  
Growth Model ◽  
Urban Growth ◽  
Water Demand ◽  
Water Cycle ◽  
Demand Management ◽  
Urban Water ◽  
Urban Water Management ◽  
Urban Growth Model ◽  
Urban Water Cycle

Urban water management is currently understood as a socio-technical problem, including both technologies and engineering interventions as well as socioeconomic dimensions and contexts vis-à-vis both end users and institutions. In this framework, perhaps the most important driver of urban water demand, at the intersection between engineering, social and economic domains, is urban growth. This paper examines aspects of the interplay between the dynamics of urban growth and the urban water cycle. Specifically, a cellular automata urban growth model is re-engineered to provide growth patterns at the level of detail needed by an urban water cycle model. The resulting toolkit is able to simulate spatial changes in urban areas while simultaneously estimating their water demand impact under different water demand management scenarios, with an emphasis on distributed technologies whose applicability depends on urban form. The method and tools are tested in the case study of Mesogeia, Greece, and conclusions are drawn, regarding both the performance of the urban growth model and the effectiveness of different urban water management practices.

Modelling domestic water demand: An agent based approach

2016 ◽  
Vol 79 ◽  
pp. 35-54 ◽  
Author(s):  
Ifigeneia Koutiva ◽  
Christos Makropoulos
Keyword(s):  
Water Demand ◽  
Domestic Water ◽  
Agent Based ◽  
Domestic Water Demand

A coupled agent-based risk-based optimization model for integrated urban water management

2020 ◽  
Vol 53 ◽  
pp. 101922 ◽  
Author(s):  
Parnian Hashempour Bakhtiari ◽  
Mohammad Reza Nikoo ◽  
Azizallah Izady ◽  
Nasser Talebbeydokhti
Keyword(s):  
Water Management ◽  
Optimization Model ◽  
Urban Water ◽  
Urban Water Management ◽  
Agent Based ◽  
Integrated Urban Water Management

scholarly journals Analysis of domestic water demand variables of a residential colony in Ajmer, Rajasthan (India)

2017 ◽  
Vol 7 (4) ◽  
pp. 568-575
Author(s):  
Ganpat Singh ◽  
Arun Goel ◽  
Mahender Choudhary
Keyword(s):  
Linear Regression ◽  
Water Demand ◽  
Family Income ◽  
Regression Coefficient ◽  
Demand Forecasting ◽  
Principal Component ◽  
Urban Water ◽  
Domestic Water ◽  
Domestic Water Demand ◽  
Demand Models

Abstract In this paper, significant variables of domestic urban water demand required for the purpose of estimation of urban water supply in five planned colonies of the City of Ajmer, Rajasthan, India, are identified. The data for these 16 variables are entered in the multiple linear regression (MLR) (stepwise) models in SPSS software, and domestic water demand models are developed. Based on these models, the six most significant variables, namely temperature (T), rainfall (RF), family size (FS), family income (FI), number of bathrooms (NB), and age of house (AH), are identified. The data of 16 variables are further utilized in principal component analysis (PCA), and five factors/variables are extracted, comprising combinations of these 16 variables. A regression coefficient of 0.76 is obtained in the PCA model. These six significant variables are further fed into a multilayer perceptron neural network (NN) model for water demand forecasting. The linear regression coefficient of NN is 0.90, very close to the MLR (stepwise) coefficient of 0.89, and verifying the dependence of water demand on these six variables. The outcome of the study suggests that the six variables are significant for estimation of water demand for Ajmer.

scholarly journals Water demand management – shifting urban water management towards sustainability

2007 ◽  
Vol 7 (4) ◽  
pp. 49-56 ◽  
Author(s):  
S. Kayaga ◽  
I. Smout ◽  
H. Al-Maskati
Keyword(s):  
Water Management ◽  
Water Resources ◽  
Water Demand ◽  
Urban Areas ◽  
Demand Management ◽  
High Rate ◽  
World Population ◽  
Urban Water ◽  
Urban Water Management ◽  
Water Demand Management

Whereas the world population is increasing at a high rate, especially in urban areas, water resources have not only remained constant, but are being polluted at a high rate, which inevitably results in fresh water scarcity. Current urban water management concepts and practices cannot adequately respond to these changes. There is need for water professionals to change the way they manage water resources in urban areas if we are to ensure economic and environmental sustainability. In addition to consideration of supply-side options, we need to apply water demand management (WDM) tools both on the utility and end-user sides. This paper describes the basic concepts of WDM, provides a case study of their application in Bahrain, and briefly introduces the five-year EU-funded SWTCH Project that aims at creating a paradigm shift in urban water management practices.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document