Che cos'è Pywr?

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description: Per creare un «gemello digitale» (un simulatore al computer) del tuo sistema idrico, WaterStrategy usa Pywr («Python Water Resources»).

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Che cos'è Pywr?

Pywr è una libreria software in linguaggio Python gratuita e open source che consente di creare modelli di simulazione di alta qualità (dettagliati e accurati) dei sistemi di risorse idriche.

I modelli Pywr vengono eseguiti rapidamente sul tuo computer o, nel caso di WaterStrategy, sul cloud. Possono rappresentare piccoli sistemi di risorse idriche, come l'approvvigionamento idrico di una città, o molto grandi, come bacini fluviali che attraversano diversi paesi con centinaia di utenti idrici e risorse infrastrutturali. Pywr può simulare periodi brevi (ad esempio alcuni mesi) o più lunghi (come 100 anni) in una serie di intervalli di tempo (da giornalieri a mensili).

Ecco un riepilogo del processo di modellazione Pywr:

1. Configura il modello

Innanzitutto sono necessari una mappa spaziale del sistema idrico e i relativi dati idrologici e sulla domanda di acqua. WaterStrategy ti aiuta a creare questa mappa di rete di tutte le posizioni («nodi») in cui l'acqua entra nel sistema («afflussi»), dove viene utilizzata («richieste idriche») e dove viene gestita l'acqua (sedi delle infrastrutture). Questi nodi formano una rete connessa da fiumi, canali o oleodotti (Pywr li chiama «collegamenti» o «bordi»). Una volta impostata la mappa della rete, fornisci i dati sulla domanda e sull'approvvigionamento idrico (in genere sotto forma di serie temporali).

2. Esegui una simulazione

Una volta inseriti tutti i dati, compresi la fase temporale e l'orizzonte temporale, il modello è pronto per la simulazione (cioè, fa un passo nel tempo ed esegue la contabilità dell'acqua in tutto il sistema). All'inizio di ogni fase temporale, il computer inizia iniettando acqua in tutti i punti di afflusso, quindi quest'acqua viene instradata lungo la rete e allocata alle diverse ubicazioni della domanda idrica e delle infrastrutture. Questo processo di allocazione viene eseguito con una tecnica informatica chiamata programmazione lineare. Al termine di una fase temporale, il modello aggiorna i magazzini, registra da quali località è stata raccolta quanta acqua, quindi passa alla fase temporale successiva fino alla fine dell'orizzonte temporale simulato.

A ciascun nodo di domanda idrica viene assegnata una priorità per rappresentare l'allocazione idrica nel modello. A ogni nodo è associata una penalità e l'algoritmo di allocazione distribuisce l'acqua in tutta la rete per ridurre al minimo la penalità complessiva. Questo approccio semplice consente simulazioni rapide e gestibili che hanno la flessibilità di rappresentare regole di gestione dell'acqua dettagliate e realistiche.

3. Rivedi i risultati

I risultati del modello includono quanta acqua entra in ogni posizione (nodo) e quanta viene immagazzinata, consumata o attraversa in ogni fase temporale. Ciò consente di monitorare come viene utilizzata l'infrastruttura e se le città, gli ecosistemi, le aree di irrigazione, le centrali elettriche, ecc. ricevono abbastanza acqua. I risultati creano un quadro dettagliato di come funziona il sistema di gestione dell'acqua e di come vengono distribuiti i benefici idrici.

Inizialmente i modelli sono mal parametrizzati e producono previsioni imprecise (la fase «garbage in, garbage out»). Nel tempo, tuttavia, man mano che il modello viene migliorato («calibrato»), può diventare un prezioso gemello digitale per aiutare a gestire o pianificare un sistema idrico. Lo strumento aiuta l'organizzazione a valutare in modo rapido ed economico gli impatti dei potenziali cambiamenti e interventi idrici futuri e a prendere buone decisioni.

Buona fortuna!