Διαχείριση υδατικών πόρων σε περιβάλλον ασαφούς λογικής: η εφαρμογή του συμβιβαστικού προγραμματισμού με χρήση της ασαφούς λογικής για την επιλογή της βέλτιστης θέσης κατασκευής ενός φράγματος στον Αλιάκμονα ποταμό

Abstract

The objective of this research was to find the optimum position of a dam in the drainage basin of river Aliakmonas, using multi-criteria analysis methods such as Compromise Programming, with the assistance of Fuzzy Logic.Multi-Criteria Decision Analysis methods were deemed necessary to achieve the objective of the thesis, because many of the criteria are conflicting. Multi-Criteria Decision Analysis is considered to be a discipline of the Operations Research and is a valuable tool in decision making developed to reduce the confusion caused in cases of conflicting criteria.Fuzzy Compromise Programming is the selected method to solve the problem. Chen’s method was specially adapted, in order to “defuzzyfy” criteria and to evaluate alternatives for each criterion. Saaty’s method and, subsequently, Chen’s scale were employed in order to calculate weights associated with Fuzzy Compromise Programming.Fuzzy Compromise Planning was applied to six possible dam sites in Aliakmonas river (Pramoritsa, Almopaios, Sfikia, Asomata, Hilarion and Elafio). There are eight selected criteria:1) Construction cost2) Flood control3) Environment-landscape aesthetics,4) Energy efficiency5) Accessibility6) Irrigation,7) Economic performance 8) Watertight bottom and slopes.Having as basis the technical characteristics of the dams which were studied in a specific chapter of this dissertation, dams were graded according to each criterion and then the numbers were “defuzzyfied” under Chen's method. Weights of each criterion were calculated, defuzzyfied and, subsequently, fuzzy data was entered in a Compromize Programming computer program, compiled in Fortran language to achieve the best solution. The results showed a clear superiority of the Elafio dam.

O στόχος της έρευνας αυτής υπήρξε η εύρεση της βέλτιστης θέσης κατασκευής ενός φράγματος στην υδρολογική λεκάνη του Αλιάκμονα ποταμού με τη χρήση μεθόδων της πολυκριτηριακής ανάλυσης όπως είναι ο Συμβιβαστικός Προγραμματισμός, και με τη βοήθεια της Ασαφούς Λογικής. Η συνδρομή μεθόδων της πολυκριτηριακής ανάλυσης κρίθηκε αναγκαία για την επίτευξη του στόχου της Διατριβής, γιατί πολλά από τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται είναι συνήθως αλληλοσυγκρουόμενα. Η πολυκριτηριακή ανάλυση θεωρείται ότι είναι μια περιοχή της Eπιχειρησιακής Έρευνας και αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο λήψης αποφάσεων που αναπτύχθηκε, για να περιορίσει την σύγχυση που προκαλείται σε περιπτώσεις που εμπλέκονται μεταξύ τους πολλά και διαφορετικής φύσεως κριτήρια, τα οποία αφορούν συγκεκριμένες επιλογές. H μέθοδος που επιλέχθηκε για την επίλυση του προβλήματος είναι ο Ασαφής Συμβιβαστικός Προγραμματισμός, όπου προσαρμόστηκε η μέθοδος του Chen, ως προς την ασαφοποίηση των κριτηρίων και την αξιολόγηση των εναλλακτικών προτάσεων ανά έκαστο κριτήριο. Για τον υπολογισμό των βαρών στη μέθοδο του Ασαφούς Συμβιβαστικού Προγραμματισμού εφαρμόστηκε αφ ενός η μέθοδος του Saaty και στη συνέχεια η κλίμακα του Chen και προσδιορίστηκαν τα ασαφή βάρη.Η μέθοδος αυτή του Ασαφούς Συμβιβαστικού Προγραμματισμού εφαρμόστηκε σε έξι πιθανές θέσεις φραγμάτων στον ποταμό Αλιάκμονα (στον παραπόταμο Πραμόριτσα, στον ποταμό Αλμωπαίο, πλησίον του χωριού Σφηκιά Ημαθίας, πλησίον της μονής Ασωμάτων Ημαθίας, πλησίον της μονής Ιλαρίωνα Κοζάνης, και στην τοποθεσία Ελάφιο Γρεβενών) και τα κριτήρια που επιλέχθηκαν είναι οκτώ: 1)Κόστος κατασκευής, 2)Προστασία από πλημμύρες, 3)Περιβάλλον-Αισθητική τοπίου, 4)Ενεργειακή απόδοση φράγματος, 5)Προσβασιμότητα, 6)Άρδευση, 7)Οικονομική απόδοση φράγματος 8)Στεγανότητα πυθμένα και πρανών.Έχοντας σαν βάση τα τεχνικά χαρακτηριστικά των φραγμάτων που μελετήθηκαν σε συγκεκριμένο κεφάλαιο της διατριβής, βαθμολογήθηκαν τα φράγματα ως προς κάθε κριτήριο και στη συνέχεια οι αριθμοί ασαφοποιήθηκαν βάσει της θεωρίας του Chen. Ταυτόχρονα υπολογίστηκαν τα βάρη κάθε κριτηρίου τα οποία και ασαφοποιήθηκαν και στη συνέχεια τα ασαφή δεδομένα εισήχθησαν σε ένα πρόγραμμα Συμβιβαστικού Προγραμματισμού σε γλώσσα Fortran για την επίτευξη της καλύτερης λύσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν σαφή υπεροχή του φράγματος Ελαφίου Γρεβ