Resum
Davant d'un escenari on el recurs aigua es limitat i en una societat que la sol
licita cada vegada amb més garanties, l'enginyeria és exigida a desenvolupar
tècniques i metodologies eficients per assegurar que el vital líquid s'entregui en òptimes condicions de qualitat i quantitat als usuaris domèstics,
industrials i comercials que conformen el conjunt d'abonats d'una ciutat. Cada tipus d'usuari sol
licita l'aigua en diferents escales temporals i de quantitat,
però tots aquests consumint aigua conjuntament genera la demanda global d'una ciutat.
Els operadors dels sistemes d'abastiment i distribució d'aigua potable estan obligats a gestionar les seves operacions de tal forma que el conjunt
d'abonats pugui contar amb el servei en el moment que el sol
liciten. L'experiència que acumula el personal d'operació es fonamental per a que aquest objectiu
es compleixi ja que son capaços de preveure amb gran precisió les demandes futures.
En la recerca de prediccions amb un fonament matemàtic i estadístic sòlid, hem desenvolupat el següent treball en el qual s'han revisat les metodologies
més destacades que s'han vingut utilitzant al llarg de les últimes dècades per a modelar i preveure la demanda d'aigua urbana en àrees
densament poblades, trobant que els models estocàstics del tipus ARIMA son la base de les principals metodologies. No obstant, trobem també que els
models existents estan desenvolupats i pensats per a ciutats en les quals la demanda presenta un patró amb poca variabilitat al llarg del cicle anual
i que solament és alterat principalment per components climàtiques i meteorològiques.Aquest no és el cas de moltes ciutats europees, espanyoles i
mediterrànies, que presenten una gran variabilitat derivada de patrons sociològics i on les components climàtiques son poc rellevants. Aquesta variabilitat
es generada per esdeveniments puntuals que pertorben el procés de demanda i que quan ocorren alteren els patrons repetitius esperats. La ignorància
d'aquests tipus d' esdeveniments en un escenari de predicció a curt termini de la demanda per mitjà de models estocàstics, resulta primer, en
prediccions errònies per al moment de l'ocurrència d'un esdeveniments pertorbador puntual, i segon, en prediccions distorsionades fins a un determinat
ordre després de l'ocurrència del esdeveniment. Es d'esperar per tant, que la ignorància d'aquest tipus d'esdeveniments redueixi l'eficiència dels models
estocàstics.
Al llarg del següent treball, s'ha aplicat també la metodologia de les xarxes neuronals per a avaluar la seva eficiència per a modelar i preveure la
demanda d'aigua. El seu acompliment és comparat amb els models abans mencionats, trobant que és possible obtenir resultats molt similars amb ambdues
metodologies, fins i tot quan els seus postulats parteixen des de punts molt diferents.
En aquest treball de tesis es proposa una metodologia per a incorporar implícitament en un model estocàstic de predicció, el conjunt d'esdeveniments
sociològics pertorbadors del procés de demanda. La metodologia és comprovada en un cas real per a la ciutat de Valencia, Espanya, concloent que
s'aconsegueix millorar els resultats de les prediccions que s'obtenen tant amb els models ARIMA com en les xarxes neuronals. S'obtenen uns errors que estan
molt propers a un soroll blanc amb una menor variància residual, el qual ens indica que la metodologia proposta capta tant la variabilitat sistemàtica de
la sèrie com la variabilitat irregular generada pels patrons sociològics. L'esquema de predicció proposat ha mostrat ser un bona eina per a
realitzar prediccions de la demanda d'aigua a curt termini per al cas analitzat i que podria ser fàcilment implementat en un sistema que opera en temps
real.