Βελτιστοποίηση του κόστους των αγωγών αρδευτικών δικτύων υπό πίεση, με εφαρμογή της ασυνεχούς μεθόδου του Labye και χρήση του προγράμματος Copam: εφαρμογή στο αρδευτικό δίκτυο Καβασίλων Ημαθίας
Creators: name: Κατσίμπα, Ζαχαρούλα Νικόλαου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Βελτιστοποίηση αρδευτικού δικτύου
Ασυνεχής μέθοδος Labye
Πρόγραμμα Copam
Αρδευτικό δίκτυο
Optimization
Labye method
Copam program
Irrigation pressurized system

description: Με τον όρο βελτιστοποίηση δικτύου νοείται η εύρεση του βέλτιστου οικονομοτεχνικά συνδυασμού των διαμέτρων των αγωγών και των ειδικών συσκευών (π.χ. αντλιών) του δικτύου, που ικανοποιούν τις απαιτήσεις λειτουργίας, οι οποίες έχουν τεθεί εκ των προτέρων. Το πρόβλημα του προσδιορισμού του βέλτιστου συνδυασμού των διαμέτρων, για την ελαχιστοποίηση του κόστους ενός αρδευτικού δικτύου, απασχόλησε για πολλά χρόνια τους Μηχανικούς μελετητές υδραυλικών έργων. Η γνώση της υπολογιστικής διαδικασίας, για την ελαχιστοποίηση του κόστους, αποτελεί καθοριστικό παράγοντα στο σχεδιασμό των αρδευτικών δικτύων και στη διαχείριση των υδατικών πόρων μιας περιοχής. Γενικά, ως προς το θέμα της ελαχιστοποίησης του κόστους των αρδευτικών δικτύων, έχουν αναπτυχθεί οι εξής κυρίως μέθοδοι (Θεοχάρης, 2004): α. Ο γραμμικός προγραμματισμός, β. Ο μη γραμμικός προγραμματισμός, γ. Ο δυναμικός προγραμματισμός, δ. Η μέθοδος του Labye. Στην Ελλάδα, όπως ορίζεται από τις τεχνικές προδιαγραφές εκπόνησης μελετών αρδευτικών δικτύων (ΠΔ 696/1974) οι οποίες ισχύουν μέχρι και σήμερα(άρθρο 199, §132), ορίζεται ότι η αναζήτηση και οι σχετικοί υπολογισμοί της βέλτιστης τεχνικοοικονομικής λύσης, για την επιλογή των διαμέτρων του δικτύου διανομής, του τυχόν καταθλιπτικού αγωγού, του μανομετρικού ύψους, και των εν γένει εγκαταστάσεων καταθλίψεως, εφαρμόζεται η ασυνεχής μέθοδος Labye. Όμως οι προδιαγραφές αυτές δίνουν τη δυνατότητα αντί της μεθόδου Labye να εφαρμοσθεί οποιαδήποτε άλλη μέθοδος, εφόσον, όμως η μέθοδος αυτή έχει εγκριθεί ή ζητηθεί του Εργοδότη (Αρμόδια Αρχή). Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η βελτιστοποίηση του κόστους των αγωγών αρδευτικών δικτύων υπό πίεση με εφαρμογή της ασυνεχούς μεθόδου βελτιστοποίησης του Labye με τη χρήση του λογισμικού COPAM (Combined Optimization and Performance Analysis Model) με εφαρμογή στο αρδευτικό δίκτυο Καβασίλων Ημαθίας. Σημειώνεται ότι το αρδευτικό δίκτυο Καβασίλων, που ανήκει στην περιοχή της τέως λίμνης Γιαννιτσών, μελετήθηκε και κατασκευάστηκε υπό την επίβλεψη του Υπουργείου Δημοσίων Έργων (Ε.Υ.Υ.Ε.Κ.Δ.Μ.). Το δίκτυο αυτό εκτείνεται σε ακαθάριστη έκταση 11.800 στρεμμάτων και καθαρή αρδεύσιμη έκταση 10.750 στρεμμάτων. Η ασυνεχής μέθοδος του Labye, στην οποία βασίζεται το πρόγραμμα Copam, αποτελεί μία μέθοδο δυναμικού προγραμματισμού που αναπτύχθηκε από το Γάλλο μηχανικό Y. Labye της Genie Rural, σε ερευνητική εργασία που υπέβαλε ως διδακτορική διατριβή στο Πολυτεχνείο της Τουλούζης το έτος 1964. Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε ακτινωτά δίκτυα, σε αντίθεση με τη μέθοδο του γραμμικού προγραμματισμού που μπορεί να εφαρμοστεί και σε βροχοειδούς μορφής δίκτυα και επειδή εξετάζονται μόνο οι εμπορικές διάμετροι η μέθοδος αυτή καλείται ασυνεχής. Η μέθοδος Labye διακρίνεται για την ταχύτητα των πράξεων της, την απλότητα και την ευφυή σύλληψη της. Η μέθοδος επιτρέπει την εύρεση του ελάχιστου κόστους των σωληνώσεων ενός δικτύου συναρτήσει των απαιτούμενων δαπανών αυτών με διαμέτρους του εμπορίου. Το λογισμικό Copam (Combined Optimization and Performance Analysis Model), αναπτύχθηκε από τον Lamaddalena (1997), διευκολύνει τον υπολογισμό των μεγάλων αρδευτικών δικτύων υπό πίεση με τη μέθοδο του Labye και δόθηκε στη δημοσιότητα από το FAO (Lamaddalena and Sagardoy, 2000). Με το λογισμικό Copam επιτυγχάνεται όχι μόνο η βελτιστοποίηση ενός αρδευτικού δικτύου, αλλά και ο υπολογισμός των παροχών με τη μέθοδο Clément, καθώς επίσης και η ανάλυση της απόδοσης αυτού. Στην περίπτωση, βέβαια, του αρδευτικού δικτύου των Καβασίλων Ημαθίας, όπως προαναφέρθηκε, είχε ήδη γίνει εφαρμογή της μεθόδου Clément (Τζιμόπουλος 1997). Σημειώνεται ότι η ανάλυση της απόδοσης του αρδευτικού δικτύου, καθώς επίσης και η μελέτη της αντιπληγματικής προστασίας αυτού ξεφεύγει από τα πλαίσια της παρούσας εργασίας, γι’ αυτό και εξετάστηκε μόνο η βελτιστοποίηση του αρδευτικού δικτύου. Από τη μεταπτυχιακή αυτή εργασία προέκυψαν τα ακόλουθα συμπεράσματα : o Το πρόγραμμα COPAM, που χορηγείται δωρεάν από την ιστοσελίδα του Διεθνή Οργανισμού Τροφίμων (FAO– Food and Agiculture Organization of the United Nations), είναι ένα άκρως αξιόλογο εργαλείο που είναι φιλικό στο χρήστη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ευχέρεια, με απαιτούμενες μόνο τις βασικές γνώσεις των Windows. Η βελτιστοποίηση του αρδευτικού δικτύου στα Καβάσιλα Ημαθίας με την ασυνεχή μέθοδο Labye επιταχύνθηκε χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα COPAM, καθώς τα δίκτυα ήταν σχετικά μεγάλα και πολύπλοκα από άποψη μορφής. Ωστόσο, το πρόγραμμα COPAM περιορίζει τις δυνατότητές του στον υπολογισμό των απωλειών φορτίου μόνο με βάση το συντελεστή τραχύτητας γ του Bazin και απαιτεί μεγάλη προσοχή στην εισαγωγή των δεδομένων, τόσο της μορφής του δικτύου, όσο και των στοιχείων των διαθέσιμων εμπορικών διαμέτρων. o Όσον αφορά στη σύγκριση των αποτελεσμάτων που εξήχθησαν από το πρόγραμμα Copam με τα αποτελέσματα που παρουσίασε ο Χονδρογιάννης με τη χρησιμοποίηση της απλοποιημένης μεθόδου βελτιστοποίησης στη μεταπτυχιακή του εργασία, (Χονδρογιάννης, 2005), παρατηρείται πως οι αποκλίσεις στις τιμές της συνολικής δαπάνης σωληνώσεων είναι μικρές (0,863 %– 9,86 %) και οφείλονται στη διαφορά κυρίως του υλικού των αγωγών, καθώς και στον τρόπο υπολογισμού των απωλειών φορτίου. o Όσον αφορά στη σύγκριση των αποτελεσμάτων που εξήχθησαν από το πρόγραμμα Copam με τα αποτελέσματα της οριστικής μελέτης που κατέθεσαν το 1965 οι Κωνσταντινίδης, Ευστρατιάδης και Αγγελάκης στο Υπουργείο Δημοσίων Έργων, παρατηρείται πως οι αποκλίσεις στις τιμές της συνολικής δαπάνης σωληνώσεων είναι αρκετά μεγάλες (14,98 % – 43,54 %) και οφείλονται a) στη διαφορά του υλικού των αγωγών, β) στη διαφορά των τιμών των διαμέτρων των τροφοδοτούμενων κλάδων του δικτύου και γ) στην επικαιροποίηση της δαπάνης. o Το πρόγραμμα Copam θα πρέπει στο μέλλον να τροποποιηθεί ελαφρώς ούτως ώστε να περιλάβει: α) τον υπολογισμό των απωλειών φορτίου με τη μέθοδο των Darcy-Weisbach, β) την αντιπληγματική προστασία ενός αρδευτικού δικτύου για μια ολοκληρωμένη μελέτη. o Αντικείμενο περαιτέρω έρευνας αποτελεί ο βέλτιστος σχεδιασμός και το κόστος ενός αρδευτικού συστήματος. Ο ακριβής υπολογισμός του κόστους κατασκευής των σωληνωτών αγωγών των αρδευτικών δικτύων καταιονισμού έχει πολύ μεγάλη σπουδαιότητα κατά την εφαρμογή των μεθόδων βελτιστοποίησης των δικτύων, αφού από αυτό εξαρτάται η ακρίβεια των μεθόδων και ο σωστός εντοπισμός της βέλτιστης λύσης.
description: Optimization of pipes' cost of irrigation pressurized system, using Labye's method via Copam program. Application in Kavasila's of Imathia irrigation system.