הנדסת מים

תקצירי כנס הידרו-אינפורמטיקה במים AI יישומי דאטה ו- 48 143 | מגזין המים הישראלי הנדסת מים | מודל סימולציה – אופטימיזציה לתכנון וניהול משק המים מיקי זיידה, דניס גמזין, לאה קרונבטר מיליון מ”ק מים באיכויות 2,560- משק המים סיפק כ 2022 בשנת מיליון (בית, 9.7 שונות לכלל צרכי האוכלוסייה בישראל של 1,620- תעשייה, חקלאות, טבע) ולרש”פ, עזה וממלכת ירדן. כ מיליון מ”ק 630- מיליון מ”ק מים סופקו באיכות מים שפירים. כ שפכים ביתיים ותעשייתיים נאספו, טופלו וברובם סופקו כמי קולחים להשקיה בחקלאות. תכנון ארוך טווח של משק המים הינו תהליך מורכב עקב רמה גבוהה של אי וודאות לגבי פרמטרים שונים אשר משפיעים על הביקוש והיצע המים העתידיים, כמו קצב גידול אוכלוסייה, צריכת מים לנפש, צריכת מים בחקלאות, הסכמי מים אזוריים, משקעים והיצע המים הטבעי, השפעות של שינוי אקלים ועוד. בשני העשורים האחרונים, הפער בין סה”כ ביקושים וסה”כ היצע המים הטבעי במשק המים הישראלי נסגר באמצעות מקורות המים חלופיים\מלאכותיים: התפלת מי היום באיכות מי שתייה וטיהור שפכים ושימושם לצרכי השקיה בחקלאות. כיום, מקורם של מסה”כ הוא במי המים המותפלים. עם גידול אוכלוסייה 70%- כ ועם הפחיתה החזויה בהיצע המים הטבעיים, הצורך בכמויות מים 2,800- ו 1,800- מלמ”ש היום לכ 600- מותפלים צפוי לגדול מכ , בהתאמה. נדרשות השקעות 2075- ו 2050 מלמ”ק בשנים עצומות לייצור, קליטה והולכת מים מותפלים ואחרים עד לצרכנים, במועד, בכמות ובאיכות הנדרשים. משום שמשק המים הינו משק כלכלי סגור, וכל השקעה מעלה את תעריפי המים לצרכני הקצה, ניהול משק המים חייב להתבצע באופן מיטבי תוך עמידה בשלל אילוצים ויעיל מבחינה כלכלית (“אופטימלי”). ניתוח תרחישי מאזן המים העתידי מתבצע באמצעות מודל אשר פותח במכון (Water Evaluation and Planning) WEAP לחקר הסביבה בסטוקהולם, מותאם למשק המים הישראלי (באגף בכיר תכנון רשות המים) ונמצא בשימוש ככלי תומך החלטות תכנוניות כ שני עשורים. המודל מאפשר סימולציה של אספקת מים חודשית ושנתית לכלל צרכני משק המים השפירים, אזורי צריכה (ראה איור בהמשך). 40- המיוצגים באופן אגרגטיבי כ . את התוצאות 2075 אופק התכנון של המודל הוא שנת החודשיות ניתן להדמות לרמה שעתית ולבחון סוגיות תכן שונות כגון כושרי הובלה, הפקה נדרשים ברמה שעתית. המודל מאפשר סימולציה של אספקת מים בשגרה ו/או בחרום וגם בחינת עמידות מערכת האספקה בתקלות ממושכות בכלי הפקה, במתני התפלה או בקטעים שונים של קווי אספקת המים הראשיים. נתוני קלט למודל הם סיכומים היסטורים של כלל פעילות משק המים בתחום המים המים השפירים ולכן מדובר במערכת של הידרו אינפורמטיקה המתארת פריסה מערכתית מפושטת בזמן ובמרחב של כלל משק המים הישראלי אך גם אומדנים לצרכי חיזוי פעולת המערכת קדימה. הנתונים כוללים את נתוני צריכה בפועל של אלפי צרכנים גדולים, נתוני הפקה ממאות קידוחים, מפלסי מים במקורות הטבעיים, תחזיות של שימושי מים שונים בכל אזור, תחזית היצע מים טבעי בכל מקור ועוד. במשוואות המודל מוטמעים מדיניות וכללי תפעול משק המים אשר מנהלים את ניצול אוגר המים במקורות הטבעיים באופן בר קיימה. חישוב כמויות ההפקה השנתיות של המים הטבעיים מתבצע באמצעות מנגנון אופטימיזציה אשר מבטיח סטייה אחידה של מפלסי המים בסוף שנה לקוי התפעול האופטימליים, לכל אחד ממקורות המים הטבעיים. פלט של המודל מצביע על צרכי תכנון של משק המים על ציר הזמן, כולל כושר ההתפלה הנדרש וכושר ההולכה בקווים הראשיים של מערכת אספקת המים הארצית. נתוני הפלט של המודל מתייחס למפלסים תוצאתיים באוגר, מחסורים באזורי אספקה, כושר ייצור נדרש במתקני התפלה השונים, ספיקות במובלים ראשיים, הפקות באגנים ועוד. כלל הנתונים מנותחים סטטיסטית לכל תרחיש ולכל שנה על ציר הזמן. בנוסף לצרכי תכנון, המודל משמש לבדיקת השלכות קצרות וארוכות טווח של תוכנית הפיתוח של משק המים והחלטות אסטרטגיות (והחלטות ממשלה) על משק המים, לדוגמה: הסכמי מים אזוריים (עם ממלכת ירדן ורש”פ), חלופות תכנון מערכות אספקת מים אזוריות (חיבור אזורים מנותקים למערכת הארצית), פיתוח המערכת הארצית על ציר הזמן ועוד. WEAP מערכת אספקת המים הארצית על המפה ובסכמה במודל