project

Sim City: agent- gebaseerd watervraagmodel

Expert(s):

  • Startdatum
    15 nov 2019
  • Einddatum
    31 dec 2020
  • Opdrachtgever
    Bedrijfstakonderzoek
  • samenwerkingspartner(s)
    Evides, TU Delft

Een van de grootste en invloedrijkste onzekerheden bij het ontwerp van streefstructuren is de toekomstige watervraag. Maar aan deze onzekerheid wordt in het huidige ontwerpproces – zowel in de praktijk als in onderzoek – juist beperkt of met onvoldoende detail aandacht geschonken. Het doel van dit project is de toepasbaarheid van agent-gebaseerde modellen voor de drinkwatersector te onderzoeken bij het modelleren van voorzieningsgebieden en de toekomstige watervraag die daarbij hoort.

Kennis over agent-gebaseerde modellen

In het huidige ontwerpproces worden watervraagscenario’s gebaseerd op metingen van waterverbruik over de afgelopen jaren. Wat hierin ontbreekt zijn goed onderbouwde en concrete scenario’s voor de toekomst. Om zulke voorspellingen betrouwbaar te kunnen doen, is kennis nodig over de ontwikkeling van de watervraag per persoon, maar ook over de ontwikkeling van steden en gebieden in zijn geheel, zoals waar mensen gaan werken en wonen.

Microsimulaties, of agent-gebaseerde modellen, werken op het niveau waarop allerlei factoren die de beslissingen beïnvloeden het beste kunnen worden ingebouwd: het gedrag van individuen, zoals een persoon, een gezin of een bedrijf. Uit de wisselwerking tussen alle individuen – persoon A maakt bij bepaalde randvoorwaarden en mogelijkheden keuze A, persoon B maakt keuze B – komt een gedrag voort dat geldt voor de stad of het gebied in zijn geheel: het macro-niveau. Zulke agent-gebaseerde modellen worden al in uiteenlopende gevallen toegepast, zoals in het verkeer of bij het modelleren van het huishoudelijke energieverbruik. Vanuit deze achtergrond is het interessant om te onderzoeken of de modellen ook waardevol zijn voor de drinkwatersector bij het modelleren van de toekomstige watervraag.

Naar verwachting leveren agent-gebaseerde modellen inzicht in uiteenlopende factoren, die tussen regio’s en/of wijken kunnen verschillen: de richting en omvang in veranderingen van de drinkwatervraag door de tijd heen, de onzekerheid in deze waarden en of de grootse verandering aan het begin of juist aan het eind van de levensduur van een leidingnet valt te verwachten. Een agent-gebaseerd model kan zowel verschillen als samenhang tussen regio’s en wijken gelijktijdig in beeld brengen. Zo kan de watervraag in regio A toenemen en in regio B juist afnemen, of in wijk C wonen early-adopters (bv. personen die sneller een waterbesparende toilet installeren) terwijl dat in wijk D anders is. Daarnaast is de basis voor een dergelijk vraagmodel reeds in het BTO van de afgelopen 10 jaar gelegd: in SIMDEUM is alle basisinformatie samengebracht waarmee de watervraag van individuele agenten gemodelleerd kan worden.

Overzicht en functioneel ontwerp

Primair wordt in het project een overzicht gemaakt van bestaande agent-gebaseerde modellen en toepassingen, zowel in Nederland als internationaal. Daarnaast wordt geïnventariseerd wat de mogelijke toepassingen zijn voor de drinkwaterdistributie.

Als tweede stap volgt een functioneel ontwerp waarin de volgende aspecten duidelijk worden gemaakt:

  • benodigde data en datastromen voor de opzet van een agent-gebaseerd model;
  • structuur voor het modelleren van de demografische-, stedelijke- en gebiedsontwikkeling;
  • opzet van een structuur om de watervraag te voorspellen op basis van de demografische, stedelijk en gebiedsontwikkeling, met de mogelijke optie om de informatie uit het agent-gebaseerde model onder te brengen in SIMDEUM.

Het voorgestelde onderwerp biedt tevens aanknopingspunten voor samenwerking met de TU Delft. Tussen november 2019 en februari 2020 ontwikkelen studenten een agent-gebaseerd model om de toekomstige ontwikkeling en bijhorende watervraag voor de stad Delft te simuleren. Naar verwachting leveren de uitkomsten van de samenwerking met de TU Delft een mooie illustratie die laat zien hoe een agent-gebaseerd model voor de drinkwatersector zou kunnen werken.

Mogelijkheden voor de drinkwatersector

Als resultaat van dit onderzoeksproject is duidelijk wat de mogelijkheden zijn van agent-gebaseerde modellen voor het simuleren van toekomstige watervraagscenario’s en wat ervoor nodig is om dergelijke modellen te bouwen middels een stappenplan voor implementatie. Daarmee komen nieuwe mogelijkheden binnen bereik voor het ontwerpen van toekomstbestendige en robuuste streefstructuren en scenariostudies. Voor waterbedrijven betekent dit dat zij meer zicht krijgen op de mate van toekomstbestendigheid van hun huidige leidingnetwerken, evenals die van de reeds ontworpen streefstructuren en hoe deze eventueel moeten worden aangepast.