FORMULAZIONE DEL MODELLO:
Chiamiamo R (miliardi di metri cubi) la quantità
d’acqua erogata annualmente dalla diga con l’andamento previsto. Questa
quantità differisce ovviamente dall’afflusso totale A, a
causa dell'evaporazione e per i vincoli fisici sulla capacità del
serbatoio, cioè il volume minimo e massimo che vi possono essere
invasati, che possono richiedere un andamento delle erogazioni diverso
da quello desiderato. L’obiettivo sarà quindi rappresentato dalla
massimizzazione di R.
Le variabili di decisione del problema sano ovviamente
le 12 erogazioni mensili da effettuare dal serbatoio che indicheremo cori
ri, i=1,...,12. Tuttavia non tutto il volume di afflusso
può essere erogato a causa dell’evaporazione, sarà quindi
necessario tener conto del volume di acqua presente in ciascun mese nel
serbatoio attraverso la classica equazione di continuità che quindi
costituirà un vincolo per il nostro problema. Detto pertanto xi
il volume del serbatoio all’inizio del mese i avremo che in ciascun mese
la variazione di volume invasato nel serbatoio è pari alla differenza
tra l’afflusso ai e la somma di erogazione ed evaporazione,
cioè
xi+1=xi
+ ai
— ri
— 0.1 xi
i=1,...,12
Per quanto riguarda le erogazioni, esse devono essere
maggiori o uguali a quelle previste per ciascun mese e ciò può
essere scritto facilmente imponendo
ri
< ai R
Concludendo il problema si può formulare come
segue:
max R
(ri)
coi vincoli (i=1,…,12)
ri < ai
R
xi+1=
xi + ai
— ri
— 0.1 xi
m £ xi
£ M
(l’invaso del serbatoio deve essere compreso tra il minimo m e il
massimo M)
ri
³ 0
Essendo lineare la funzione obiettivo e tutti i 48 (4
vincoli per ciascun mese per 12 mesi) vincoli del problema, si tratta evidentemente
di un problema di programmazione matematica lineare e pertanto risolubile
assai rapidamente con l’algoritmo del simplesso.
ALCUNI
ASPETTI CRITICI:
La soluzione di questo
problema porta tuttavia e mantenere il Lago Nasser ai livelli più
bassi possibili per evitare al massimo le perdite per evaporazione e quindi
l’invaso coinciderà invariabilmente col minimo alla fine dell’anno
considerato. Non è per nulla detto che tale invaso consenta le stesse
erogazioni anche nel caso gli afflussi si ripetessero esattamente. Una
formulazione più ragionevole è quindi quella di introdurre
come ulteriore variabile di decisione l’invaso iniziale del serbatoio (x1)
e vincolare la situazione a fine anno ad essere non minore di quella dell’inizio,
cioè
. x13³x1.
Anche questa formulazione tende
comunque a mantenere il lago a livelli decisamente bassi e quindi non è
stata adottata per mantenere una certa scorta di acqua per gli anni più
deficitari e garantire una maggiore elasticità nelle forniture.
Tuttavia è presumibile che, man mano che l’acqua diventerà
più preziosa nel bacino del fiume, si dovranno evitare sempre più
attentamente le perdite per evaporazione e quindi ci si avvicinerà
alla soluzione ottima del problema sopra formulato.
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