Κριτήρια και μεθοδολογία για τη βέλτιστη αξιοποίηση αστικών ρεμάτων

Abstract

Τhe absence of a comprehensive method of optimal evaluation of environmental goods, makes the complex issue of development of urban streams more difficult. Moreover, computational tools which take into account construction cost parameters and environmental benefits need further improvement. This Thesis aims at contributing to these demanding scientific areas. The primary objective of the dissertation was to construct a methodology for optimal development of urban streams, taking into account capital cost restrictions and satisfying the desire to preserve the natural environment and to avoid flood damage. Construction and environmental criteria have been taken into account, noting opposite trends in society between them. The evaluation process has been as objective as possible. First, many parameters linked to the construction costs of the project, and to the environmental costs or benefits were investigated. Emphasis has been placed on the assessment of intangible costs and benefits. To solve the optimization problem, a computational code has been created, which was named GENALOUS (an acronym for: Genetic Algorithms Optimization of Urban Streams). The code is based on the method of Genetic Algorithms and enables the user to indicate preference to some of the evaluation factors and to introduce weight coefficients for some of them. The Genetic Algorithms have performed quite well in all test cases, approaching the optimal solutions accurately and within a reasonable period of time. Moreover, they offer the possibility of expansion and cooperation with other computational tools. Besides the test cases, the proposed code has been applied to an urban stream of the greater Thessaloniki area, with very good results. These results have verified that the proposed methodology can be applied to any urbanized or non-urbanized stream area, probably with some modifications of the objective function.

Η διαπίστωση της απουσίας μιας ολοκληρωμένης μεθόδου βέλτιστης αξιολόγησης των περιβαλλοντικών αγαθών, η οποία καθιστά το ήδη πολύπλοκο ζήτημα της αξιοποίησης των αστικών ρεμάτων ακόμα πιο δύσκολο, και η ταυτόχρονη έλλειψη ενός υπολογιστικού εργαλείου το οποίο θα συμπεριλαμβάνει παραμέτρους κατασκευαστικού κόστους και περιβαλλοντικού οφέλους έδωσαν το έναυσμα για την παρούσα έρευνα. Πρωταρχικός στόχος της διατριβής είναι η εύρεση μεθοδολογίας για τη βέλτιστη αξιοποίηση αστικών ρεμάτων, με ταυτόχρονη ικανοποίηση της επιθυμίας διατήρησης του φυσικού περιβάλλοντος, της αποφυγής πλημμυρικών ζημιών και της διάθεσης του μικρότερου δυνατού κεφαλαίου για τα έργα αξιοποίησης. Προσεγγίζοντας την πραγματικότητα χρησιμοποιήθηκαν κατασκευαστικά και περιβαλλοντικά κριτήρια, αναδεικνύοντας τις αντίρροπες τάσεις που επικρατούν στην κοινωνία μεταξύ αυτών. Κατά τη αξιολόγηση των κριτηρίων έγινε αποτίμηση παραγόντων με όσο το δυνατόν πιο αντικειμενικό τρόπο. Διερευνήθηκαν αρχικά όλες οι παράμετροι οι οποίες συνδέονται με το κόστος κατασκευής του έργου, καθώς και το περιβαλλοντικό κόστος ή όφελος. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην εκτίμηση των μη ευθέως αποτιμήσιμων παραγόντων κόστους και οφέλους. Για την επίλυση του προβλήματος βελτιστοποίησης δημιουργήθηκε ένας κώδικας ο οποίος ονομάστηκε GENALOUS από τα αρχικά των λέξεων Genetic Algorithms Οptimization of Urban Streams. Ο κώδικας είναι βασισμένος στη μέθοδο των Γενετικών Αλγορίθμων και δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να υποδηλώσει την προτίμησή του σε κάποιους από τους παράγοντες αποτίμησης καθώς και να εισαγάγει συντελεστές βαρύτητας σε ορισμένους από αυτούς. Οι Γενετικοί αλγόριθμοι, εξαιτίας της μεγάλης αποδοτικότητάς τους και της ασφαλούς προσέγγισης στη βέλτιστη λύση επιλύουν το πρόβλημα βελτιστοποίησης παρέχοντας εξαιρετικά αποτελέσματα, σε εύλογο χρονικό διάστημα, με μεγάλη αξιοπιστία, δίνοντας τη δυνατότητα επέκτασης και συνεργασίας με άλλα εργαλεία. Η επιτυχής εφαρμογή του κώδικα σε αστική παραρεμάτια περιοχή της Θεσσαλονίκης έδειξε ότι η προτεινόμενη μεθοδολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε αστικοποιημένη ή μη παραρεμάτια περιοχή, με κατάλληλη προσαρμογή της αντικειμενικής συνάρτησης.