Μείωση πραγματικών απωλειών νερού δικτύων ύδρευσης μέσω διαχείρισης πίεσης και προσδιορισμός του σημείου ισορροπίας αποδοτικής και ανταποδοτικής χρήσης νερού

Abstract

Framework Directive (WFD) 60/2000/EC and finding ways of Water Distribution System’s (WDS’s) Full Water Cost (FWC) calculation, was the trigger for the preparation of this thesis. An increase in water price is expected to follow the full water costing, so the general objective of the thesis was the documented alleviating of consumers impact by implementing Non-Revenue Water (NRW) strategies. A series of methodologies and tools were developed in order to find the equilibrium level of efficient (in terms of water volume) and reciprocating (in terms of revenue) water uses or otherwise the sustainability level of urban water uses, while a) applying full water costing and b) implementing operating pressure management within the limits of Economic Annual Real losses (EARL). It is demonstrated through the proposed methodology that application of pressure management within the EARL limits can absorb large increases in the water price and lead simultaneously to sustainable levels the various system’s demands. The main tools required for completing this thesis (both for shaping the methodology and for the implementation in a real water network), was the FWC calculation method, the formulation of the residential water demand equation and the price elasticity of residential water demand, the method of calculating the economic level of leakage (ELL - Economic Level of Leakage), the pressure management techniques and the full hydraulic model of the Water Distribution System (WDS). The thesis is divided into the basic methodology and four distinct pillars. The first pillar is the analysis of the water balance terms and strategies to reduce real water losses and in particular the analysis of the operating pressure implementation due to network’s segmentation in hydraulically isolated areas, called District Metered Areas (DMAs) and Pressure Reducing Valves (PRVs) installation. The second pillar is the search for ways of calculating the FWC components (Direct Cost – DC, Environmental Cost – EC, Resource Cost – RC) defined by the WFD. The other two pillars are the calculation of the consumers’ response to water price change and the calculation of water price elasticity of residential demand and the proper hydraulic simulation of WDSs through the use of suitable software.The basic methodology analyzes how to approach the problem and the connection of the four pillars with the broader objective of finding the system's sustainability level by increasing the FWC and by implementing simultaneously pressure management in the limits of EARL. The concerns and the theoretical background of the methodology are initially analyzed. In particular, the reaction (due to elasticity of demand) and the system’s balance achievement by increasing the water price because of FWC implementation was investigated. Subsequently, before the detailed development of the remaining pillars of work, the methodologies that connect the various procedures are presented. EARL calculation mechanisms are developed due to pressure management application. The FWC, the elasticity of water demand, the terms of the water balance and finding of EARL levels were combined, so any increase in the actual FWC to cause implementation of pressure management in the EARL limits and finally all water balance components will balance to the sustainability levels. Major general concerns were finding the variation’s equations of the System Input Volume (SIV) components when the water price varies or when variation of the “water losses”, “illegal use” and “invoiced consumption” water volumes takes place. The application of the proposed methodologies was successfully implemented in Kozani WDS.The main conclusions were the beneficial effect of pressure management, when the water price increases, in all components of the water consumed, the operating pressure and the UARL (Unavoidable Annual Real Losses) and CARL (Current Annual Real Losses) indicators. The real losses water volume decreases rapidly when applying the “increasing water price with simultaneous pressure management (in the levels of EARL) implementation” scenario, while in the “increasing water price without NRW reduction measures” scenario the “real losses” water volume increases slightly. When applying pressure management measures at the level of EARL, there is less decrease of invoiced consumption. In the case of applying pressure management measures (in the EARL limits), the water price is not only increased at a slower rate, but for an initial increase of water price by 100%, the system balances at a reduced water price level compared to the initial. The average network’s pressure and the UARL indicator are increased with little pace water price increases without pressure management measures, while in the case of pressure management are reduced dramatically.

Ως έναυσμα για την εκπόνηση της παρούσας διδακτορικής διατριβής λειτούργησε η Οδηγία Πλαίσιο για τα Ύδατα (ΟΠΥ) 60/2000/ΕΚ και η εύρεση τρόπων υπολογισμού του πλήρους κόστους του νερού και ειδικότερα του νερού που καταναλώνεται στα δίκτυα ύδρευσης. Ως γενικότερος στόχος της διατριβής τέθηκε η τεκμηριωμένη ελάφρυνση των επιπτώσεων των καταναλωτών, μέσω εφαρμογής στρατηγικών μείωσης του μη ανταποδοτικού νερού (Non-Revenue Water – NRW), από την αύξηση της τιμής του νερού που αναμένεται να ακολουθήσει την πλήρη κοστολόγηση του. Αναπτύχθηκε μια σειρά μεθοδολογιών και εργαλείων με σκοπό την εύρεση του επιπέδου ισορροπίας των αποδοτικών (σε όγκο νερού) και ανταποδοτικών (σε έσοδα πώλησης νερού) χρήσεων ή αλλιώς του επιπέδου βιωσιμότητας των χρήσεων του αστικού νερού, με ταυτόχρονη εφαρμογή της πλήρους κοστολόγησής του και της εφαρμογής διαχείρισης της πίεσης στα όρια των οικονομικά επιτεύξιμων πραγματικών απωλειών (EARL – Economic Annual Real Losses). Καταδείχθηκε μέσω της προτεινόμενης μεθοδολογίας ότι η εφαρμογή της διαχείρισης της πίεσης στα όρια του EARL μπορεί να απορροφήσει μεγάλες αυξήσεις της τιμής του νερού και να οδηγήσει ταυτόχρονα σε βιώσιμα επίπεδα τις επιμέρους καταναλώσεις του συστήματος. Τα κυριότερα εργαλεία που απαιτήθηκαν για την ολοκλήρωση της διατριβής (τόσο για την διαμόρφωση της μεθοδολογίας όσο και για την εφαρμογή της σε πραγματικό δίκτυο ύδρευσης), ήταν η μέθοδος υπολογισμού του πλήρους κόστους του νερού, η διαμόρφωση της εξίσωσης της οικιακής ζήτησης του νερού και η ελαστικότητα της σε σχέση με την μεταβολή της τιμής του νερού, η μέθοδος υπολογισμού του οικονομικού επιπέδου διαρροών (ELL - Economic Level of Leakage), οι τεχνικές διαχείρισης της πίεσης και το πλήρες υδραυλικό μοντέλο του δικτύου ύδρευσης. Η διατριβή χωρίζεται σε βασική μεθοδολογία και τέσσερις διακριτούς πυλώνες, των οποίων τα βασικά θέματα, οι προβληματισμοί και τα βήματα που ακολουθήθηκαν για την επίλυση τους, οι μεθοδολογίες που εφαρμόστηκαν και τα βασικά αποτελέσματα και συμπεράσματα καταγράφονται παρακάτω.Η βασική μεθοδολογία αναλύει τον τρόπο προσέγγισης του προβλήματος και την σύνδεση των τεσσάρων πυλώνων σε ένα γενικότερο στόχο, της εύρεσης του επιπέδου βιωσιμότητας του συστήματος κατά την αύξηση του πλήρους κόστους του νερού και την ταυτόχρονη εφαρμογή διαχείρισης της πίεσης στα όρια του EARL. Στην αρχή αναπτύσσονται οι προβληματισμοί και το θεωρητικό υπόβαθρο της μεθοδολογίας (που αναπτύχθηκε αρχικά σε θεωρητικό επίπεδο από τον επιβλέποντα της διατριβής Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Β. Κανακούδη). Ειδικότερα μελετήθηκε η αντίδραση (λόγω ελαστικότητας της ζήτησης) και η επίτευξη ισορροπίας του συστήματος κατά την αύξηση της τιμής του νερού λόγω της πλήρους κοστολόγησης του. Στη συνέχεια και μετά την λεπτομερή ανάπτυξη των υπολοίπων πυλώνων της εργασίας, παρουσιάστηκαν οι μεθοδολογίες που συνδέουν τις διάφορες διαδικασίες. Αναπτύχθηκαν αρχεία υπολογισμού του EARL λόγω εφαρμογής διαχείρισης της πίεσης. Συνδυάστηκαν όλα τα στοιχεία, και ειδικότερα το πλήρες κόστος του νερού, η ελαστικότητα της ζήτησης, τα τμήματα του υδατικού ισοζυγίου και η εύρεση του EARL, ώστε με κάθε αύξηση του υπάρχοντος πλήρους κόστους να εφαρμόζεται διαχείριση της πίεσης στα όρια του EARL και όλα τα συστατικά του υδατικού ισοζυγίου να ισορροπούν σε ένα βιώσιμο επίπεδο. Κύριοι γενικοί προβληματισμοί αποτέλεσαν η εύρεση των εξισώσεων της μεταβολής των επιμέρους συστατικών του Συνολικού Εισερχόμενου Όγκου Νερού στο δίκτυο (SIV-System Input Volume) όταν μεταβάλεται η τιμή του νερού και ειδικότερα μεγεθών όπως ο όγκος των πραγματικών απωλειών νερού, ο όγκος κλοπής νερού, η τιμολογούμενη κατανάλωση.Αναπτύχθηκαν δύο τύποι αρχείων (σε MS Excel), α) τα αρχεία τύπου Α, που υπολογίζουν την ισορροπία του συστήματος (όγκοι συστατικών υδατικού ισοζυγίου, τιμή νερού, πλήρες κόστος νερού, πίεση κ.λ.π.) μετά από δεδομένη μεταβολή της τιμής του νερού, και β) τα αρχεία τύπου Β, που υπολογίζουν τα επίπεδα του EARL λόγω εφαρμογής της διαχείρισης της πίεσης με δεδομένα την τιμή του νερού και το πλήρες κόστος του. Τα αρχεία τύπου Β, στο τέλος παρουσιάζουν την νέα ισορροπία για τα συστατικά του υδατικού ισοζυγίου. Αυτοί οι δύο τύποι αρχείων εναλλάσσουν τα δεδομένα τους μέσω ενός κεντρικού αρχείου Μ, μέχρι την τελική ισορροπία όλων των μεγεθών του συστήματος. Η εφαρμογή της μεθοδολογίας έλαβε χώρα για το δίκτυο ύδρευσης της πόλης της Κοζάνης. Εφαρμόστηκαν διάφορα σενάρια αύξησης της τιμής του νερού και υπολογίστηκαν και συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα για τις περιπτώσεις εφαρμογής διαχείρισης της πίεσης στα όρια του EARL και για μη εφαρμογή της.Στα συμπεράσματα καταγράφονται η ωφέλιμη δράση της διαχείρισης της πίεσης, όταν αυξάνεται η τιμή του νερού, σε όλες τις συνιστώσες του καταναλισκομένου νερού, την πίεση λειτουργίας και τους δείκτες UARL (Unavoidable Annual Real Losses) και CARL (Current Annual Real Losses). Ο όγκος των πραγματικών απωλειών μειώνεται ραγδαία κατά την εφαρμογή του σεναρίου διαχείρισης της αύξησης της τιμής του νερού με ταυτόχρονη εφαρμογή διαχείρισης της πίεσης στα επίπεδα του EARL, ενώ στην μη εφαρμογή της αυξάνεται ελαφρώς. Κατά την εφαρμογή μέτρων διαχείρισης της πίεσης στα επίπεδα του EARL, παρατηρείται μικρότερη μείωση της τιμολογούμενης κατανάλωσης. Η τιμή του νερού στην οποία ισορροπεί το σύστημα κατά την εκδοχή της μεμονωμένης αύξησης της τιμής του νερού αυξάνεται για κάθε μεγαλύτερη αρχική αύξηση της τιμής του νερού. Στην περίπτωση της εφαρμογής μέτρων διαχείρισης της πίεσης στα όρια του EARL η τιμή του νερού όχι μόνο αυξάνεται με μικρότερο ρυθμό αλλά για αρχική αύξηση της τιμής του νερού κατά 100% το σύστημα ισορροπεί σε μειωμένη τιμή σε σχέση με την αρχική. Η μέση πίεση του δικτύου και ο δείκτης UARL αυξάνονται με μικρό ρυθμό κατά την εκδοχή της μεμονωμένης αύξησης της τιμής του νερού, ενώ στην περίπτωση της διαχείρισης της πίεσης, μειώνονται δραματικά. Ο πρώτος πυλώνας της διατριβής ασχολείται με την ανάλυση των όρων του υδατικού ισοζυγίου και των στρατηγικών μείωσης των πραγματικών απωλειών νερού και ειδικότερα της εφαρμογής διαχείρισης της πίεσης λειτουργίας του δικτύου με ανάλυση της τμηματοποίησης του δικτύου σε υδραυλικά στεγανές περιοχές/υποζώνες (District Metered Areas) – DMAs) και της εφαρμογής συσκευών μείωσης πίεσης (Pressure Reducing Valves – PRVs). Μελετήθηκαν οι επιδράσεις της διαχείρισης πίεσης στην κατανάλωση του νερού του δικτύου και συγκεκριμένα σε όλα τα συστατικά των πραγματικών απωλειών (διαρροές υποβάθρου, εμφανείς διαρροές, αφανείς διαρροές) και των φαινόμενων απωλειών (κλοπή, υπομέτρηση, λάθη ανάγνωσης και διαχείρισης) και η εύρεση του οικονομικού επιπέδου διαρροών τόσο για την μακροπρόθεσμη στρατηγική της διαχείρισης της πίεσης όσο και για τις βραχυπρόθεσμες στρατηγικές του ενεργού ελέγχου των διαρροών (Active Leakage Control - ALC) και της ταχύτητας και ποιότητας των επισκευών (Speed & Quality of Repairs). Κύριοι προβληματισμοί για τον υπολογισμό του ELL (Economic Level of Leakage) αποτέλεσαν ο προσδιορισμός και η ποσοτικοποίηση της απώλειας εσόδων από την μείωση της πίεσης και της επίδρασης της στην συχνότητα θραύσεων και των οφελών που προκύπτουν από την μείωση του NRW.Για την εύρεση του ELL της διαχείρισης της πίεσης, απαιτείται να βρεθεί το επίπεδο των πραγματικών απωλειών, πέρα από το οποίο οποιαδήποτε δαπάνη για περαιτέρω μείωση τους είναι οικονομικά επιζήμια με όρους κόστους-οφέλους. Εξήχθησαν εξισώσεις που υπολογίζουν τις οικονομικές εισροές από τις παρεμβάσεις της διαχείρισης της πίεσης α) λόγω μείωσης του εισερχόμενου νερού (μειωμένα κόστη ενέργειας και επεξεργασίας), και β) λόγω μείωσης του ρυθμού νέων θραύσεων ως άμεσο όφελος (μειωμένα κόστη συντήρησης) και ως έμμεσο/δυνητικό (μειωμένα κόστη προσωπικού, ασφάλειας και λειτουργίας μεταφορικών μέσων). Αναπτύχθηκαν εξισώσεις οι οποίες υπολογίζουν την απώλεια εισοδήματος λόγω της εφαρμογής διαχείρισης της πίεσης και συσχετίζουν την απώλεια εσόδων με το ποσοστό της τιμολογούμενης κατανάλωσης που εξαρτάται από την πίεση. Τέλος αναπτύχθηκε μεθοδολογία εύρεσης της δαπάνης εφαρμογής διαχείρισης της πίεσης για την οποία μηδενίζεται η Καθαρή Παρούσα Αξία (Net Present Value – NPV) των παρεμβάσεων (Νεκρό Σημείο).Η εφαρμογή πραγματοποιήθηκε στο δίκτυο ύδρευσης της πόλης της Κοζάνης, που το διαχειρίζεται η τοπική Δημοτική Επιχείρηση Ύδρευσης Αποχέτευσης (ΔΕΥΑΚ), μέσω της χρήσης του υδραυλικού μοντέλου του δικτύου και την πιλοτική διαμόρφωση στο πεδίο μίας DMA και εγκατάσταση μίας PRV. Υπολογίστηκε το υδατικό ισοζύγιο του δικτύου σύμφωνα με το πρότυπο της IWA (International Water Association). Οι ετήσιες πραγματικές απώλειες (CARL) για το 2011 ήταν ίσες με 3.902.727 m3 και οι ετήσιες αναπόφευκτες πραγματικές απώλειες (UARL) για την δεδομένη μέση πίεση λειτουργίας ίσες με 570.528 m3. Το δίκτυο χωρίσθηκε σε 24 DMAs και εφαρμόστηκαν 6 σενάρια εφαρμογής PRVs. Υπολογίστηκαν οι οικονομικές εκροές και εισροές από την διαχείριση της πίεσης και η NPV των παρεμβάσεων σε βάθος 5ετίας, 10ετίας και 15ετίας. Η υλοποίηση της πιλοτικής DMA με εφαρμογή PRV επιβεβαίωσε τόσο την μεγάλη μείωση του εισερχόμενου νερού όσο και την μικρή μείωση του τιμολογούμενου νερού, όπως υπολογίστηκαν από τις εξισώσεις.Ως συμπεράσματα καταγράφονται η μεγάλη μείωση του εισερχόμενου νερού λόγω της διαχείρισης της πίεσης στα επίπεδα του EARL. Ο όγκος του εισερχόμενου νερού (System Input Volume – SIV) από 6.921.387 m3 αρχικά μειώνεται σε 4.270.684 m3, 4.105.520 m3, 4.039.684 m3 για θεώρηση NPV 5ετίας, 10ετίας και 15ετίας αντίστοιχα. Αυτό ισχύει γιατί ο υπολογισμός της NPV για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, επιφέρει μεγαλύτερα κέρδη με αποτέλεσμα την περαιτέρω μείωση των πραγματικών απωλειών. Η μεγάλη μείωση του εισερχόμενου νερού έρχεται σε αντίθεση με την μικρότερη μείωση του τιμολογούμενου νερού που είναι και το ζητούμενο για τις εταιρείες ύδρευσης. Συγκεκριμένα ο αρχικός όγκος του τιμολογούμενου νερού από 2.555.472 m3 μειώνεται σε 2.191.231 m3, 2.168.536 m3, 2.159.489 m3 για θεώρηση NPV 5ετίας, 10ετίας και 15ετίας αντίστοιχα. Σε περίπτωση που εταιρεία δεν συνεχίσει την εφαρμογή της διαχείρισης της πίεσης μέχρι τα επίπεδα του EARL, αλλά υλοποιήσει μόνο τις προτεινόμενες 6 παρεμβάσεις, η NPV των 6 παρεμβάσεων στο 15ο έτος ισούται με 6.864.564€, το SIV ισούται με 4.645.439 m3 και η τιμολογούμενη κατανάλωση με 2.175.665 m3.Ο δεύτερος πυλώνας της διατριβής ασχολείται με την αναζήτηση τρόπων υπολογισμού των συνιστωσών του πλήρους κόστους που ορίζει η ΟΠΥ και είναι το Άμεσο ή Χρηματοοικονομικό Κόστος (ΧΚ), το Περιβαλλοντικό Κόστος (ΠΚ) και το Κόστος Φυσικού Πόρου (ΚΦΠ). Μελετήθηκαν οι τρόποι με τους οποίους μειώνεται η ποιότητα και η ποσότητα των υδατικών πόρων και γενικότερα του περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια και των 7 διεργασιών του κύκλου της αστικής ύδρευσης που συμπεριλαμβάνει την υδροληψία, την μεταφορά, την επεξεργασία, την αποθήκευση, την διανομή, την διοίκηση και την αποχέτευση του νερού. Κύριοι προβληματισμοί για τον καθορισμό του υπολογισμού της κάθε συνιστώσας του πλήρους κόστους αποτέλεσαν τα συχνά δυσδιάκριτα όρια μεταξύ ποσοτικής και ποιοτικής επιβάρυνσης των υδατικών πόρων, ο καθορισμός της επιβάρυνσης των υδατικών πόρων υδροληψίας του αστικού νερού από μη χρήστες του (γεωργία), η οικονομική αποτίμηση των περιβαλλοντικών επιβαρύνσεων και η σύνδεση των αιτιών της εξέλιξης της (υφιστάμενης) επέκτασης των πηγών υδροληψίας με ποιοτικά και ποσοτικά προβλήματα των υδατικών πόρων.Για το ΚΦΠ, το οποίο σχετίζεται τόσο με την υδροληψία των υδατικών πόρων με ρυθμό μεγαλύτερο της φυσικής ανανέωσης των αποθεμάτων τους όσο και με την μη βέλτιστη κατανομή του νερού μεταξύ των χρήσεων του σε συνθήκες λειψυδρίας, προτάθηκαν μέθοδοι υπολογισμού του. Μελετήθηκαν όλοι οι πιθανοί συσχετισμοί μεταξύ της κατανάλωσης και του ρυθμού ανανέωσης των υδατικών πόρων ξεχωριστά, η βέλτιστη ζήτηση όλων των χρηστών, η ικανοποίηση ή όχι της ζήτησης, τα πλήρη κόστη υδροληψίας υπαρχόντων και δυνητικών υδατικών πόρων και η βέλτιστη κατανομή των χρηστών σε συνθήκες λειψυδρίας. Αναλύθηκε το κόστος οριακής τροφοδοτικής ικανότητας και ο βαθμός στον οποίο αν ενσωματωθεί στην τιμή του νερού καθυστερεί τις δαπάνες αύξησης της τροφοδοτικής ικανότητας του δικτύου. Τεκμηριώθηκε η ανάγκη μελέτης των παρελθοντικών επεκτάσεων των πηγών υδροληψίας των δικτύων, από την οποία ενδέχεται να προκύπτουν κρυφά ΚΦΠ και ΠΚ, τα οποία θεωρούνται σήμερα ΧΚ. Η τελική μέθοδος υπολογισμού του πλήρους κόστους του νερού είναι ένας συνδυασμός των νέων ορισμών υπολογισμού των συνιστωσών του και της αποδόμησης του αναλυτικού ισολογισμού των εταιρειών ύδρευσης. Αρχικά ο ισολογισμός αποδομείται σε 11 υποκόστη λειτουργίας και συντήρησης και σε 3 κεφαλαιουχικά υποκόστη, το καθένα εκ των οποίων στη συνέχεια αποδομείται στις 7 διεργασίες του αστικού νερού και περαιτέρω στις διάφορες πηγές υδροληψίας, στα διάφορα υδραγωγεία κ.λπ. Στο τέλος ελέγχεται το κάθε ελάχιστο τμήμα κόστους που προέκυψε από την ανάλυση σε τι βαθμό αποτελεί ΧΚ, ΚΦΠ και ΠΚ.Η προτεινόμενη μεθοδολογία εφαρμόστηκε στο δίκτυο ύδρευσης της ΔΕΥΑ Κοζάνης, όπου έλαβε χώρα ο υπολογισμός των τριών συνιστωσών του πλήρους κόστους του νερού. Το πλήρες κόστος της ΔΕΥΑΚ (7.827.794€) καλύπτεται από την σημερινή κοστολόγηση της εταιρείας με την διαφορά ότι έγινε ανακατανομή μεταξύ των τριών συνιστωσών και βρέθηκε το ΚΦΠ να ισούται με 863.760€ για το έτος 2011. Το συγκεκριμένο κόστος οφείλεται στις εξορυκτικές δραστηριότητες της ΔΕΗ (Δημοτική Επιχείρηση ηλεκτρισμού), οι οποίες προκάλεσαν πτώση της στάθμης του υπόγειου υδροφορέα, δαπάνες εύρεσης νέων πηγών υδροληψίας και κατασκευής υδραγωγείων, τα οποία μέχρι σήμερα θεωρούνται ΧΚ. Στη συνέχεια συγκρίνεται ο προτεινόμενος τρόπος υπολογισμού του πλήρους κόστους του νερού με τον υπολογισμό του Σχεδίου Διαχείρισης του Υδατικού Διαμερίσματος Δυτικής Μακεδονίας και αναλύονται οι διαφορές. Ως συμπεράσματα καταγράφονται η συμβολή της ανάλυσης του ισολογισμού των εταιρειών ύδρευσης στην ανακατανομή των βαρών μεταξύ των τριών συνιστωσών του πλήρους κόστους, η εύρεση «κρυφών» ΚΦΠ ή ΠΚ εντός ειδών κόστους θεωρούμενων ως ΧΚ και η ακριβής αποτίμηση τους. Για την εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας απαιτείται λογιστική ανάλυση υψηλών απαιτήσεων από την Οικονομική Διεύθυνση των εταιρειών ύδρευσης, κάτι το οποίο υπήρξε δεδομένο για την ΔΕΥΑΚ.Ο τρίτος πυλώνας της διατριβής ασχολείται με τον υπολογισμό της απόκρισης των καταναλωτών στην μεταβολή της τιμής του νερού και τον υπολογισμό της ελαστικότητας της οικιακής ζήτησης νερού. Μέσω της συμπλήρωσης ερωτηματολογίου, χρήσης μετεωρολογικών δεδομένων και δεδομένων κατανάλωσης από επιλεγμένα νοικοκυριά, υπολογίστηκε η συνάρτηση της οικιακής κατανάλωσης (με τη χρήση μικροδεδομένων) και η ελαστικότητα της ζήτησης του νερού σε σχέση με την μεταβολή της τιμής του. Κύριοι προβληματισμοί για τον καθορισμό της καμπύλης οικιακής ζήτησης νερού αποτέλεσαν η εύρεση του κατάλληλου δείγματος καταναλωτών και η ορθή σύνταξη του ερωτηματολογίου. Στη συνέχεια έπρεπε να επιλεγεί η κατάλληλη συνάρτηση ζήτησης και ο καθορισμός των επεξηγηματικών μεταβλητών σε σχέση με τα υπάρχοντα δεδομένα, όπως και το κατάλληλο λογισμικό στατιστικής επεξεργασίας .Η εφαρμογή πραγματοποιήθηκε στην πόλη της Κοζάνης, όπου με βάση ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα, συμπληρώθηκαν 322 ερωτηματολόγια εκ των οποίων 302 ήταν πλήρως απαντημένα και χρησιμοποιήθηκαν για περαιτέρω επεξεργασία με τη χρήση του λογισμικού STATA. Το ερωτηματολόγιο συμπληρώθηκε με πληροφοριακά στοιχεία των ερωτώμενων, του νοικοκυριού, της κατοικίας, του τρόπου χρήσης και εξοικονόμησης νερού και επίγνωσης της τιμολόγησης του. Οι επεξηγηματικές μεταβλητές συλλέχθηκαν από τα ερωτηματολόγια (εκπαίδευση καταναλωτών, αριθμός μελών οικογενείας, εισόδημα, είδος κατοικίας, εμβαδό και ηλικία κατοικίας, εξωτερική χρήση νερού και βαθμός χρήσης υδροβόρων συσκευών), από την ΔΕΥΑΚ (κατανάλωση, μέση και οριακή τιμή νερού, μεταβλητή της διαφοράς, ψευδομεταβλητές αλλαγής τιμολογίου) και μετεωρολογικά στοιχεία (μέση θερμοκρασία, ένταση ανέμου και βροχόπτωση/υετός). Ως χρόνος μελέτης ορίσθηκε το χρονικό διάστημα 2005-2012 (8 έτη). Εφαρμόστηκαν οικονομετρικά μοντέλα OLS (Ordinary Least Squares) και LSDV (Least Squares Dummy Variables) και υπολογίστηκαν δύο διαφορετικές εξισώσεις οικιακής ζήτησης (μία με επεξηγηματική μεταβλητή την μέση τιμή του νερού και μια με την οριακή τιμή και της διαφορά). Πραγματοποιήθηκαν οι απαραίτητοι έλεγχοι εγκυρότητας των μοντέλων και εξήχθησαν δευτεροβάθμιες εξισώσεις της οικιακής ζήτησης. Τέλος υπολογίστηκαν οι ελαστικότητες και για τα δύο μοντέλα.Ως συμπεράσματα καταγράφονται η στατιστική σημαντικότητα των μεταβλητών της τιμής, των κλιματολογικών μεταβλητών με τα αναμενόμενα πρόσημα και η στατιστική ασημαντότητα των υπολοίπων μεταβλητών και ψευδομεταβλητών. Η ελαστικότητα της οικιακής ζήτησης σε σχέση με την τιμή κυμαίνεται μεταξύ -1,33 και -1,47 για το μοντέλο οριακής τιμής και μεταξύ -1,49 και -1,59 για το μοντέλο της μέσης τιμής (προκύπτει σχέση ελαστική). Στη πράξη υπήρξε πτώση της κατανάλωσης το 2008 που ήταν και η μοναδική χρονιά κατά την οποία εφαρμόστηκε αύξηση στα τιμολόγια της ΔΕΥΑΚ. Από το 2008 και μετά δεν υπήρξε πτώση της κατανάλωσης αλλά ο ρυθμός αύξησης μειωνόταν κάθε χρόνο και περισσότερο, κάτι στο οποίο συνετέλεσε πιθανότατα και η οικονομική κρίση.Ο τέταρτος πυλώνας της διατριβής ασχολείται με την προσομοίωση της υδραυλικής λειτουργίας δικτύων ύδρευσης μέσω της χρήσης κατάλληλων «εμπορικών εργαλείων» software. Αναπτύχθηκαν μεθοδολογίες για την χωρική και χρονική κατανομή τόσο της πραγματικής κατανάλωσης όσο και των συστατικών του NRW. Κύριοι προβληματισμοί υπήρξαν η χρονική και χωρική ανάλυση των συστατικών του NRW και ο καθορισμός του ποσοστού εξάρτησης των καταναλώσεων από την πίεση. Στην πορεία της διατριβής αναπτύχθηκαν με την βοήθεια του λογισμικού WaterGEMS v8i της Bentley δύο υδραυλικά μοντέλα, της πολης της Κω και της πόλης της Κοζάνης. Στην Κω λόγω απουσίας γεωαναφερομένων υδρομέτρων, αναπτύχθηκε μια νέα μέθοδος χωρικής κατανομής, η SAWDSL (Street Allocation of Water Demand at Street Level), που λαμβάνει υπόψη την καταγραφή της οδού του υδρομέτρου και κατανέμει τις καταναλώσεις με βάση το ισοδύναμο μήκος οδού της επιρροής του κάθε κόμβου του μοντέλου. Το μη ανταποδοτικό νερό κατανεμήθηκε στους κόμβους του μοντέλου ως ξεχωριστή κατανάλωση. Στην Κοζάνη η κατανομή της κατανάλωσης των υδρομέτρων έγινε μέσω της λειτουργίας του υδραυλικού λογισμικού, δεδομένου ότι τα περίπου 28.000 υδρόμετρα του δικτύου είχαν γεωγραφική αναφορά σε σύστημα ΕΓΣΑ 87. Καθορίστηκε ποσοστό εξάρτησης της κατανάλωσης για την τιμολογούμενη κατανάλωση και για τις πραγματικές και φαινόμενες απώλειες, με αποτέλεσμα κατά την εφαρμογή PRVs και την μείωση της πίεσης να μειώνεται και η κατανάλωσή των κόμβων. Η συγκεκριμένη λειτουργία (που ονομάζεται PDD-Pressure Dependent Demand) βοήθησε στην ποσοτικοποίηση των αποτελεσμάτων των εφαρμογών μείωσης της πίεσης.Ως συμπεράσματα καταγράφονται η επιτυχία της μεθόδου SAWDSL σε σχέση με την προηγούμενη μέθοδο κατανομής του υδραυλικού μοντέλου της Κω, (μέσω διαγραμμάτων MW (Multi Weighted) Voronoi) και η χρησιμότητα του καθορισμού του ποσοστού PDD των καταναλώσεων και της χρήσης βαρυτικών συντελεστών κατά την κατανομή της «κατανάλωσης» του NRW.