JP2019523515A - 多数の水資源の管理ツール - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つの相互接続されている水生産事業体（Ｕ）であってそれぞれが最大生産流量により規定される水生産設備と、生産事業体（Ｕ）の少なくとも１つに結び付けられている少なくとも１つの水資源（Ｓ）であってそれぞれが最大取出流量により規定される水資源（Ｓ）と、時間の関数として予め決められた生産水に対する需要の時間曲線により規定される、生産水を要求する少なくとも１つの要求者要素（Ｄ）、という構成要素を備える定量的水管理システムに関し、生産事業体（Ｕ）、水資源（Ｓ）、及び要求者要素（Ｄ）の間のつながりのそれぞれは既定の最大流量を持つ移送作業（Ｃ）により確保され、移送作業（Ｃ）は相互接続することができて、各生産事業体（Ｕ）及び各水資源（Ｓ）がさらに重み関数Ｐに関連付けられており、システムは、システムの様々な構成要素の最大流量に適合するという制約の下で、予め決められた各要求者要素（Ｄ）の生産水に対する需要の時間曲線へ適合することを保証しながら、システムのグローバルな重み関数Ｐｇ、すなわちシステムの様々な構成要素のすべての重み関数の和を最小化するよう構成されている計算機をさらに備えることを特徴とする。本発明の主題は、前述のシステムの定量的水管理の方法でもある。

Description

本発明は、数個の水資源の配分方法を最適化して少なくとも２つの相互接続されている水生産設備により生産される水に対する需要を満たしてエネルギー消費を削減するとともに水道システムの自律性を強化するシステム及び方法に関する。

今日、水に対する緊迫性が、特に局所的水資源に応じて、異なる地域において様々な激しさで存在する。これは水資源の定量的管理ツールに対する必要性を裏付ける。

したがって、本発明は、相互接続されている水生産システム、すなわち、
・それぞれが１つ以上の複数の資源により供給される数個の生産設備と、
・水のユーザと、
・水資源と、
を含むシステムに特化した定量的管理ツール又は運用支援ツールに関する。

生産設備は、原水又は処理水をお互いへ移送する目的で相互接続されている。この運用支援ツールは、水ストレスの期間の間の水生産サービスの継続性を保証し、あるいはそうでなければ、特に水道システムの運用に関連するエネルギー消費を抑えることで資源と需要の最良のバランスの維持、及び水道システムを使ってシステムの自律性を最大限強化することを保証する。

本出願において、処理水は配送の前、特に水のユーザへ送られる前に処理を受けた任意の水を意味すると理解されることに留意されたい。処理水は飲むことができる、又は飲むことができず、農業用途、工業用途、又は地域社会での使用を目的としている。

本出願において、原水は、天然又は人工であるかに関わらず水資源から汲み上げされた任意の水を意味すると理解されることに留意されたい。原水又は水資源は、河川、水塊、地下水などの任意の種類のものであってよい。

本出願において、水ストレスは、統計的平均より低い水資源の水位を意味すると理解される。

本出願において、自律性は、本発明に係るシステム外部の要素、装置、システムから水を取り込むことなく、水需要の少なくとも一部を満たすことのできるシステムであると理解される。

今日、水資源の定量的管理のための多くのソフトウェアツールが使用され、４つの大きなカテゴリ、すなわち意思決定支援ツール（ＤＳＴ）、汎用インタフェース及びデータ管理プラットフォーム、特定のライブラリに関連付けられた開発環境、そしてセルフモデリングソフトウェア、へ分類することができる。

しかし、現在使用されているシステムのいずれも、すべての期待を満たすことはできない。実際、これらのいずれもが、たとえば、将来の水ストレス期間又はすべてのユーザへ水を配分するための複数の配送システムの間での新しい相互接続のシミュレーションを行うことができない。本発明では、配送システムは、配送システムの生産設備の少なくとも１つに接続されているすべての水資源、生産設備及びユーザを意味すると理解される。また、現在使用されているシステムは、水の生産に関連するエネルギー消費基準によって（単一目的の最適化）移送の優先度及び水の配分を決定し、水生産用のエネルギー消費基準及び水資源と需要の間のバランスによって（多目的の最適化）決定することはないことにも留意されたい。さらに、現在、地下水（又は帯水層）は、複雑なシミュレーションモデルが実装される場合のみ（帯水層の２Ｄ又は３Ｄモデル化）、現在使用されているシステムで考慮されるソースになりうる。

それゆえ、先行技術のこれらの欠陥、不利益、及び障害を克服する、水資源の定量的管理システムを提供する必要がある。特に、水資源と需要の間のバランスに応じて最適化され、エネルギー消費を最適化し、システムの相互接続されている構成要素間での原水及び／又は処理水の移送を効率化する水生産戦略のシミュレーションを行うためのシステムを提供する必要があり、これは、できる限り最小のエネルギー消費でユーザに水を供給するように大量の水生産設備の移送に関連するエネルギー消費を削減することを目的としている。

本発明に関連する戦略とは、それぞれがシステムの複数の構成要素を規定し、特に生産設備及びシステムの水資源のそれぞれを規定する状態のセットであると理解される。

前述の欠点の１つ又は複数を解決するため、本発明は、
・直接又は間接的に相互接続されている少なくとも２つの水生産設備であって、それぞれが最大生産速度により規定される水生産設備と、
・少なくとも１つの生産設備に供給する少なくとも１つの水資源であって、それぞれが最大汲み上げ速度により規定される水資源と、
・時間の関数として予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により規定される少なくとも１つの生産水のユーザ、
という構成要素を備える定量的水管理システムに関し、生産設備、水資源、及びユーザの間のつながりのそれぞれは最大移送率及び／又は予め設定された最小移送率を持つ移送構造物により提供され、移送構造物は相互接続することができて、各生産設備及び各水資源がさらに重み関数Ｐに関連付けられている。

本発明によれば、水資源は、河川、水塊、地下水などの任意の種類であってよい。

水生産設備は、お互いへ直接相互接続することができる、又は共通の構成要素に接続されていることによってお互いへ間接的に接続することができるので、直接又は間接的に相互接続されている、とみなされていることに留意されたい。

この目的を考慮し、本発明に係るシステム、さらに上記の前文に係るシステムは、予め設定された各ユーザの生産水に対する需要の時間曲線へ適合することを保証しながら、かつシステムの異なる複数の構成要素の最大流量及び／又は最小流量に適合しながら、システムの様々な構成要素のすべての重み関数の和である、システムの全体の重み関数Ｐｇを最小化する第１コンピュータを備えることを特徴とする。

本発明におけるシステムの構成要素の重み関数Ｐは、その構成要素を通って流れる水流の乗率として定義される数学的重み関数であると理解される。この乗率は、任意に設定できる値として定義される、又はその構成要素に関連するエネルギー消費に基づいて設定することができる値として定義される。乗率の値は、一定値及び変数値に依存する。

本発明における一定値は、システムの複数の構成要素における水の配分の優先順位を示す、ユーザにより規定される任意の値であると理解される。一定値はシステムを拘束する制約を表し、システムの様々な構成要素の間の水の移送を制限する。これらの一定値は、システムの構成要素のそれぞれ、又はシステムの構成要素のセットの特性である。

本発明における制約は、システムの構成要素間の移送の最小限度及び／又は最大限度、生産設備及び水資源の水生産能力、ならびに生産設備の貯蔵能力及び水資源の水資源貯蔵能力、又はさらに水資源の下流での排出流量であると理解される。これらの制約は技術的なもの、又は規制によるものでありうる。

本発明において変化する値は、システム内の水流の配分に基づく値であると理解される。

本発明における移送構造物は、２つの比較的離れた場所の間で水を移送するよう構成されている任意の構造物であると理解される。

本発明によれば、重み関数Ｐはシステムの生産設備のそれぞれ、及びシステムの水資源のそれぞれに関連付けられる。所与の戦略に対して、水資源のそれぞれ、及びシステムの生産設備のそれぞれが重み関数である。

本発明の目的のため、用語「全体の重み関数Ｐｇ」は、様々な生産設備及びシステムの水資源の異なる複数の重み関数Ｐの和である。

本発明によれば、全体の重み関数Ｐｇは水資源の入手性を考慮して最小化されるべきである。

したがって、水資源のそれぞれ及びシステムの生産設備のそれぞれの重み関数Ｐを最小化するために、ひいては全体の重み関数Ｐｇを最小化するために、重み関数のそれぞれを規定する変数値を最小化する必要がある。

第１コンピュータの目的は、水資源のそれぞれ及びシステムの生産設備のそれぞれの重み関数Ｐを最小化するという目的に基づいて、需要を１００％満たす生産戦略を生成することである。第１コンピュータは、生産水に対する需要を満たすためにシステム内の水の配分及び水流の配送を拘束する、単一目的の最適化を行う。単一目的の最適化アルゴリズムは、生産戦略を規定する結果を生成する。

本発明における単一目的の最適化アルゴリズムは、システムにより結集される水文地質学的資源を考慮しながら、システムの制約の範囲内で、生産水に対する需要を満たすという目的を達成する最善の戦略を有限個のステップで決定するために、システムの複数の構成要素の有限個のデータを用いて特定の順番で適用される一連の運用ルールであると理解される。

有利なことに、予め設定された各生産水ユーザの生産水に対する需要の時間曲線を満たすことは、水資源から汲み上げされる水の量、生産設備により生産される水の量、及びシステム制約を遵守するようにさらに拘束される。

有利なことに、異なる複数の移送構造物は、システムがシステムの制約を遵守しながら全体の重み関数Ｐｇを最小化する予め設定された時間曲線に従ってリアルタイムでユーザへ生産水を与えるように第１コンピュータにより制御されるバルブを備える。

有利なことに、最も小さい重み関数Ｐに関連付けられた生産設備は、最大のＰ重み関数に関連付けられた、水を生産するための設備に優先的に生産水を送る、及び／又は最大の重み関数Ｐに関連付けられたユーザに優先的に生産水を送る。

有利なことに、数個の水資源に接続されている生産設備は、最も小さい重み関数Ｐに関連付けられたソースから多量の水を汲み上げすることを優先する。

有利なことに、本発明に係るシステムは、エネルギー消費を最小化しながら需要を満たすために、それぞれがユーザの予め設定された時間曲線の割合に対応する生産戦略を規定するよう構成されている第２コンピュータをさらに備え、前記第２コンピュータは第１コンピュータが各生産戦略に対する全体の重み関数Ｐｇの最小値を生成するように前記第１コンピュータに接続され、前記第２コンピュータはさらに、全体の重み関数Ｐｇの変動と最小化された需要の変動の比率に対して最大の需要達成割合を与える戦略として規定される最良の戦略を決定するよう構成される。第２コンピュータは、生産水に対する需要を満たし、エネルギー消費を最小化するためにシステム内の水の配分及び水流の配送を拘束する、多目的の最適化を行う。多目的の最適化アルゴリズムは、複数の生産戦略を規定する複数の結果を生成する。

本発明における多目的の最適化アルゴリズムは、システムにより結集される水文地質学的資源を考慮しながら、システムの制約の範囲内で、需要を満たすという目的及びシステムのエネルギー消費を最小化するという目的を達成するすべての戦略を有限個の段階で決定するために、システムの複数の構成要素の有限個のデータを用いて特定の順番で適用される一連の運用ルールであると理解される。

第２コンピュータは、異なる複数の需要達成割合を規定する、異なる複数のシナリオを生成することを意図している。この第２コンピュータもまた、第１コンピュータとともに、全体の重み関数Ｐｇを需要達成割合のそれぞれに関連付けることを狙いとしている。この全体の重み関数Ｐｇは、選択されたシナリオには申し分のない、より小さな全体の重み関数Ｐｇに対応する。このより小さな全体の重み関数Ｐｇは、生産設備の重み関数Ｐと水資源の重み関数Ｐの和により定義され、全体の重み関数Ｐｇは特定のシナリオを満たす最良の戦略を表している。

有利なことに、本発明に係るシステムはさらに、統計アルゴリズムによって解析された過去データに基づいて、資源の水文地質学及び予め設定されたユーザの生産水に対する需要の時間曲線を規定するよう構成されている第３コンピュータを備える。

この第３コンピュータは、システムの資源の状況を特徴づける、及び／又はユーザの水に対する需要の状況を特徴づける多数のシナリオを生成することを狙いとしている。これらのシナリオは生成することができて、操作者によって入力された生の過去データに統計的に基づくことができる。

第３コンピュータは、その使用は随意であるが、最初の２つのコンピュータにより使用される入力データを生成する一連の統計アルゴリズムを含む。これらの入力データは、水資源に関する水文地質学的シナリオ、又は予め設定された生産水に対する需要の時間曲線のいずれかに関する。

本出願におけるシナリオは、水資源の水文地質学及び／又はシミュレーションが行われたユーザの水需要に基づく状況の予め設定された、予測された進捗度であると理解される。シナリオは、第１及び第２コンピュータの単一目的又は多目的の最適化アルゴリズムへデータを入力するのに使用される。

それゆえ、この第３コンピュータによって、たとえば、操作者が資源の水文地質学についてのデータ及び／又は予め設定された水需要の時間曲線を、統計的モデル化を用いる／用いないに関わらず直接取り込むことが可能となる。

なお、最初の２つのコンピュータ、又は前述の３つのコンピュータは、持ち運ぶことが可能で前述の最初の２つ、若しくは３つのコンピュータのあらゆる特徴を有する単一のコンピュータ集合体の一部であってもよい。

本発明の特定の実施形態では、少なくとも１つの水資源は帯水層であり、その汲み上げ可能な水の量は地下水面に基づいて決定される。

また本発明は、
・直接又は間接的に相互接続されている少なくとも２つの水生産設備であって、それぞれが最大生産速度により規定される水生産設備と、
・生産設備の少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの水資源であって、それぞれが最大汲み上げ速度により規定される水資源と、
・時間の関数として予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により規定される少なくとも１つの生産水のユーザと、
を備えるシステムにおいて水を管理する定量的方法にも関し、
生産設備、水資源、及びユーザの間の接続のそれぞれは、予め設定された最大移送流量を有する移送構造物により提供され、これらの移送構造物は相互接続することができて、
各生産設備及び各水資源もまた重み関数Ｐに関連付けられている。

この目的を考慮し、本発明に係る方法、さらに上記の前文に係る方法は、
・すべてのグローバルな重み関数Ｐｇを決定するステップと、
・最も小さい全体の重み関数Ｐｇを選択するステップと、
を含むことで本質的に特徴づけられる。

決定されたすべてのグローバルな重み関数Ｐｇは、生産設備及び水資源の流量の要件を満たすことに留意されたい。

本発明の特定の実施形態では、本発明の方法は、地下水面に基づいてシステムの水資源から入手可能な量及び／又は汲み上げ可能な量を決定するステップをさらに含む。

地下水面に基づいてシステムの水資源から入手可能な量及び／又は汲み上げ可能な量を決定する前記ステップは、本発明のシステムと無関係の任意のシステムに適用することができる。このステップを本発明とは関係なく使用して、臨界作動水位の定義及び汲み上げ可能な地下水の量の決定を通じて地下水貯水池の操業慣行を改善することができる。

好ましくは、地下水面水位に基づいて水資源から入手可能な量及び／又は汲み上げ可能な量を決定するステップは、
予め設定された時刻に水資源の見掛け静的地下水面水位を測定することで、汲み上げ場所における帯水層の過去の時系列を決定するステップと、
見掛け静的地下水面水位と汲み上げ場所での透水量係数との間の関係を決定するステップと、
汲み上げ場所での臨界作動水位を決定するステップと、
地域の基準地下水面水位を選択するステップと、
地域の基準地下水面水位の月平均と汲み上げ場所での見掛け静的地下水面水位の月平均との間の経験的関係を決定するステップと、
を含む。

有利なことに、地下水面水位に基づいて水資源から入手可能な水の量及び／又は汲み上げ可能な水の量を決定するステップは、
経験的関係を適用することで毎月測定された地域の基準地下水面水位の平均を汲み上げ場所での見掛け静的地下水面水位の月平均に変換するステップと、
許容される最大の水位低下を線形補間により絶えず算出するステップと、
汲み上げ可能な水の最大量を算出するステップと、
をさらに含む。

本発明は、単に例として与えられている以下の説明を読み、本発明に係るシステムの例を示す添付の図を参照することでより良く理解されるであろう。

本発明の目的は、まず、制約を満たしながらも可能な限り最少のエネルギー消費でできるだけ独立したシステムを得るために、定量的水管理システムの全体の重み関数Ｐｇを最小化することである。具体的には、本発明は特に、
ａ）少なくとも２つの相互接続されている水生産設備Ｕであって、それぞれが最大生産速度により規定される水生産設備と、
ｂ）生産設備Ｕの少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの水資源Ｓであって、それぞれが最大汲み上げ流量により規定される水資源Ｓと、
ｃ）時間の関数として予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により規定される少なくとも１つの生産水のユーザと、
を備える定量的水管理システムを記述している。

（相互接続されている水生産設備）
本発明の目的のため、用語「水生産設備Ｕ」は、携帯型の、又はそうではなければ、水を生産するための任意の設備であって、接続されている任意の要素へ水を移送するよう構成されている任意の設備であると理解され、水は必ずしも処理水ではない。

したがって、本発明における生産水、処理水、及び移送された水は、本発明に係る生産システム設備Ｕのうちの１つからの水のすべての量であると理解される。

本発明において、水生産設備Ｕは、水生産設備Ｕへ導入される多量の水を加工及び／又は処理することなく水を生産する、又は水生産設備Ｕが接続されているシステム内の別の設備に多量の水を移送する役割を果たすことに留意されたい。

（水資源）
システムの水資源Ｓは、貯水池を備えた地下の原水資源（湧水、帯水層、カルストなど）でありうる。また、水資源Ｓは地表水貯水池（湖、河川など）を備えることもありうる。

本発明の一変形実施形態によれば、少なくとも１つの生産設備Ｕが接続されるシステムＳの少なくとも１つの水資源は帯水層であり、汲み上げ可能な水の量は地下水面に基づいて決定される。

水資源Ｓは本発明に係るシステムの１つ又は複数の生産設備Ｕに接続されることがあることに留意されたい。

（生産水要素探求者）
生産水のユーザＤは、地域社会、産業事業体、農業事業体、又は処理済み若しくは未処理の水を供給されることを希望する任意の他のユーザでありうる。

ユーザＤは一般的には単一の生産設備Ｕに接続されている。しかし、本発明によれば、ユーザＤは異なる複数の生産設備Ｕに接続されうる。本発明によるこの構成では、ユーザＤは最も小さい重み関数Ｐに関連付けられた生産設備Ｕから水を供給される。また、給水塔タイプの要素は１つ又は複数の生産設備Ｐと１つ又は複数のユーザＤの間にありうることに留意されたい。

ユーザＤは本発明に係るシステムの１つ又は数個の生産設備Ｕに接続されることがあることに留意されたい。

（予め設定された水需要の時間曲線）
ユーザＤの水に対する需要は瞬間的であり、時間曲線上で辿ることができる。しかし、既定の期間にわたり汲み上げされる水の量及び生産される水の量を水需要に応じて計画するために、シミュレーションされた需要に基づいて需要を予測する、又は差異を観察するため、シミュレーションにより水需要曲線を作ることもできる。それゆえ、予め設定された水需要の曲線は、第３コンピュータ（下記参照）を使い、システムに関連し、かつ過去の状況に関連する過去データの使用に従って、又は将来の需要を予測するためのデータを使うことで、シミュレーションにより得ることができる。

（各設備間の接続）
システムの様々な構成要素がそれらの間で水を交換するために、予め設定された最大移送流量を有し、それゆえシステムの異なる複数の構成要素の間の交換速度を制限する移送構造物Ｃを介して、生産設備Ｕ、水資源Ｓ及びユーザＤの間の接続のそれぞれがなされることが必要である。

本発明によれば、複数の構成要素のそれぞれを接続するシステム移送構造物Ｃは、本発明に係るシステムの異なる複数の構成要素間での水の交換を制御するためにバルブＶを含むことがあることに留意されたい。

本発明によれば、使用することのできる移送構造物Ｃは、たとえば送水路、地下通路、用水路、導管、及び架空又は地下の水移送装置である。

（重み関数）
本発明によれば、生産設備Ｕのそれぞれ、及びシステムの水資源Ｓのそれぞれは重み関数Ｐに関連付けられる。この重み関数Ｐは多くの変数及び一定の技術基準を考慮しており、変数値と一定値の和として定義される。

たとえば、一定値は操作者により設定され、かつシステムの複数の構成要素内での水の配分の優先順位を示す任意の値でありうる。

そして、変数値は、たとえば
−システム内の流量配分を管理するユーザＤに関して操作者によって設定される優先度
に基づくようにすることができて、したがって最高の優先度であるユーザＤへ最初に供給されて、また、
−システムの移送構造物Ｃであってそれぞれが係数により特徴づけられるシステムの移送構造物Ｃに基づくようにすることもできる。この係数が大きいほど、水の移送を実現するために当該移送構造物Ｃにより消費されるエネルギーが大きくなる。

これらの係数は、予め設定された生産水に対する需要の時間曲線を満たすために、各水資源Ｓ及び各生産設備Ｕの重み関数Ｐに組み込まれる。このように、たとえば、多量のエネルギーを消費する移送構造物Ｃによりシステムの生産設備Ｕに接続されているシステムの水資源Ｓの重み関数Ｐは、少量のエネルギーを消費する移送構造物Ｃに関連する関数よりも大きい。

本発明によれば、システムの構成要素の重み関数Ｐが大きいほど、その構成要素が配送する水がより多くのエネルギー消費を必要とし、及び／又はシステムの当該構成要素に適用する水文学的制約、水力学制約、規制による制約がより制限的になる。なお、目標は、本発明のシステムのエネルギー自律性をできるだけ確保しつつ、水資源Ｓ及び生産設備Ｕに対する既存の制約を遵守し、同様にその制約に基づいて、可能な限り少なく消費する水を少なくとも１つのユーザＤへ配送することである。したがって好ましくは、数個の水資源Ｓに接続されている生産設備Ｕは、重み関数を最小化するように、最も小さい重み関数Ｐに関連付けられた資源から多量の水をくみ上げることを優先する。

特定の戦略に対して、すなわちシステムＳの資源を特徴づける状況、及び／又はユーザＤの水に対する需要を特徴づける状況に対して、それぞれの水生産設備Ｕ及びシステムの水資源Ｓのそれぞれが、ユーザへの水の配分及び水需要を満たす水の移送に関する数個の重み関数に関連付けられる。したがって、特定の戦略は所与の期間に対して、水資源Ｓの水文地質学（河川の流量、帯水層の地下水面）及びユーザＤの水に対する需要により決定される。

いくつかの戦略は、特定のシナリオの結果でありうるということに留意されたい。実際、特定のシナリオに対してシステムは、それぞれの生産設備Ｕ及びシステムの水資源Ｓに割り当てられる重み関数Ｐのセットにより定義される。しかし、所与のシナリオに対して異なる戦略を取り得て、そのため重み関数Ｐの異なるセットが考え得る。

したがって全体の重み関数Ｐｇは各戦略を規定し、特定のシナリオに対するシステムの複数の構成要素のそれぞれのすべての重み関数Ｐの和に対応する。

特定のシナリオに対する最良の戦略は、最も小さい全体の重み関数Ｐｇに対応することに留意されたい。

（第１コンピュータ）
本発明のシステムは、第１ステップにおいてユーザＤの水に対する需要を１００％満たす特定の戦略に対してシステムの複数の構成要素のそれぞれの重み関数Ｐのセットを決定、算出するよう構成されている第１コンピュータを含む。第２ステップにおいて第１コンピュータは、システムの複数の構成要素のそれぞれの重み関数の和であり、かつユーザＤの水に対する需要を１００％満たすことができる、最も小さい全体の重み関数Ｐｇを算出し、決定するよう構成されている。

本発明の好ましい実施形態によれば、異なる複数の移送構造物ＣのバルブＶは、全体の重み関数Ｐｇを最小化する予め設定された時間曲線に従って、システムがリアルタイムでユーザＤへ生産水を与えるように第１コンピュータにより制御されることに留意されたい。

また、本発明によれば、数個の生産設備Ｕが一緒に接続される。したがって、本発明の好ましい実施形態では、最も小さい重み関数Ｐに関連付けられた生産設備Ｕが、最も大きな重み関数Ｐに関連付けられた水生産設備Ｕに優先的に生産水を送る。このように、ユーザＤが単一の生産設備Ｕのみに接続されている場合は、可能な限り少ないエネルギー消費でのユーザＤへの水の移送を可能にするため、この生産設備Ｕに接続されている１つ又は複数の他のシステム生産設備Ｕと水を交換した後に、この生産設備Ｕの重み関数Ｐを調整することができる。この水の交換が移送構造物ＣのバルブＶを作動させることができる、又は作動させないことができる第１コンピュータにより制御されることで、相互接続されているシステムの異なる複数の生産設備Ｕの間で水の交換ができる。

また、数個の水生産設備がお互いに接続されている場合は、本発明によれば、最も大きな重み関数Ｐにより規定される生産設備Ｕが最も小さい重み関数により規定される生産設備Ｕに水を送る。順に、大きな重み関数により規定される生産設備Ｕがより小さな重み関数により規定される生産設備Ｕへ水を送ることができる。このように、システムの複数の構成要素の重み関数は、可能な限り、最も少ないエネルギーを消費するユーザＤへ水を送るように調整される傾向がある。

この構成では、重み関数Ｐ及び水資源Ｓと水需要の間のバランスが、需要を１００％満たすという単一目的の最適化を実現するために考慮される。

（第２コンピュータ）
好ましくは、第２コンピュータもまた、需要を満たすための異なる複数の戦略を規定するように使用、構成することができる。第２コンピュータは、需要を異なる割合で満たすために、シナリオに応じて生産戦略を生成するよう構成される。この異なる達成割合は、たとえば、水需要の７０％、８０％、８５％、９２％でありうる。それぞれの達成割合に対して、前記第２コンピュータは、第１コンピュータと協力して、生産戦略においてグローバルな重み関数Ｐｇを関連付けるよう構成される。第２コンピュータはさらに、特定の需要達成割合に対してシステム全体の最も小さい重み関数Ｐｇを強調するよう構成される。

したがって、異なる需要達成レベルに応じて、システムの異なる複数の構成要素の間での水の交換及び水資源から汲み上げられる水の量のシミュレーションを行うことができる。

また、第２コンピュータはさらに、特に生産設備Ｕに対してパレート前線（パレートフロント）を形成する最善の戦略を決定するよう構成されることに留意されたい。これらの最善の戦略は、需要の変動に対する、特定の生産設備の重み関数Ｐが依存するエネルギー消費の変動として定義される最小化された比率に最大の割合を与える戦略として規定される。したがって、シミュレーションにより、本発明に係るシステムの特定の生産設備Ｕのエネルギー消費に応じて、（％での）需要達成割合の曲線を作ることができる。この曲線を使って、生産設備Ｕの全体の重み関数Ｐｇが、たとえば９９％近くの達成度まで需要を満たすのに基づいて、増加することが観察できる。そして、傾きの変わり目が観測出来て（傾きが減少する）、これは傾きの変わり目の後でエネルギー消費が需要の達成よりも早く増加することを意味する。２番目の傾きの減少は、たとえば需要を９９．６％満たすところに位置することがある。

それゆえ、最も興味深い結果、つまりそのような需要に対する曲線を考慮しエネルギー消費が最も小さい場合が、傾きの最初の変化に対応する。実際、需要の達成率は重み関数Ｘに対して９９％であり、前記重み関数Ｘは９９％より大きな需要達成よりも早く増加する。したがって、第２コンピュータにより生成されたこの曲線を使って、需要を１００％満たすために、システムの外部の別の生産設備Ｕから水を取り込むのがより良いであろうことは特筆すべきである。

すなわち、９９％の需要達成から、当該生産設備Ｕの電力消費が増加する。その結果、本発明によれば、我々の例でこの生産設備Ｕが９９％の達成度を達成した場合には、この生産設備Ｕはそのエネルギー消費が増加しないように、ひいてはシステム全体の重み関数Ｐｇを増加させないように、別の設備から水を受けることができるので、第１コンピュータはこの生産設備Ｕを別の設備に接続するバルブＶを開けることができる。

したがって、第２コンピュータを使って、適切な場合、たとえばシステムの複数の構成要素間で水を交換するよう決定することができる。この構成では、重み関数Ｐ及び水資源Ｓと水のユーザＤの間のバランスが、多目的の最適化を実現するために、すなわち水の生産に関連するエネルギー消費を最小化しつつ可能な限り小さな全体の重み関数Ｐｇに対して最大限需要を満たすために考慮される。したがって、２つの相反する目標、すなわち予め設定された時間曲線により規定される需要達成及び関連するエネルギー消費とにより決定される生産水生産戦略を提供することは可能である。

（第３コンピュータ）
本発明の好ましい実施形態では、第３コンピュータは、第１コンピュータの入力データと第２コンピュータ、すなわち資源Ｓの水文地質学的シナリオ（水路の流量、帯水層の地下水面）及び水需要設備Ｄに関連する生産水に対する需要の時間曲線のシナリオ、を規定するのにも使用することができる。したがって、この第３コンピュータは、資源Ｓの水文地質学的シナリオ、及び操作者により入力された過去データに基づくユーザＤに関連する水需要のシミュレーションを行う。

しかし、入力データは第３コンピュータでシミュレーションを行わなくてもよく、操作者が生データから作成することができる。

この第３コンピュータは、たとえば、観測された事象の確率的再実行時間を定量化する、各資源Ｓの過去の時系列データ及びユーザＤの統計的頻度分析に基づいて異なる対象期間（１か月、３か月、６か月）に対する一連の予測データを生成するように構成される。

水資源Ｓの状況（流量、地下水面）に関し、第３コンピュータは、たとえば３つの典型的なシナリオ、すなわち降水年（２．５年、５年、１０年の再現期間）、平均的年、渇水年（２．５年、５年、１０年の再現期間）を提示することができる。

水需要に関して、第３コンピュータは最小の需要、平均的需要、ピークの需要、操作者による分位数のセット、というシナリオを提案することができる。

（３つのコンピュータ間のつながり）
前述の３つのコンピュータは、異なる期待を満たし、かつ３つのコンピュータと同じ機能性を提供するよう構成されている、たった１つ（又は２つ）のコンピュータでありうる、ということは特筆に値する。

３つのコンピュータを使用することで、たとえば既定の期間に対する１つ又は複数の水資源Ｓの水文地質学のシミュレーションを行い、１つ又はいくつかのユーザＤが希望する水量値のシミュレーションを行って、水資源Ｓから汲み上げることが必要となる水の量と、水需要を満たすためにシステムの生産設備Ｕにより生産される水の量を最もよく予測することができる。この予測により、生産することができる水の量、及び／又は汲み上げることができる水の量を考慮しながら、水需要が高すぎない範囲でシステムの全体の重み関数Ｐｇを最小化することができて、システムの相互接続されている異なる生産設備Ｕの間での水の交換を予測することができる。

あるいは、３つのコンピュータを、既定の期間にわたり少なくとも１つの水資源Ｓから汲み上げられる水の量、及び少なくとも１つのユーザＤに対する予め設定された時間需要曲線に基づいて生産されるべき水の量を計画するのに使うことができる。

この３つのコンピュータの組はさらに、将来の状況をよりよく理解するために、過去の状況を再現して、システムの複数の構成要素の重み関数Ｐを最小化することでシステムを強化及び／又は改善するように構成される。

この３つのコンピュータの組はまた、本発明のシステムにおける変更、すなわち、生産設備Ｕの除去又は追加、水資源Ｓの除去又は追加、生産設備Ｕをシステムの任意の構成要素に接続する移送構造物Ｃの除去又は追加、及び制約の追加、修正、又は除去、の効果をシミュレーションすることができる。したがって、システム調整のシミュレーションを行って、適用されるシナリオに基づいて、全体の重み関数Ｐｇを含むシステムの複数の構成要素の重み関数Ｐの変動を制御することができる。

この３つのコンピュータのセットは、週間及び月間の汲み上げ・生産計画に対する「運用管理」に使うことができる、又は将来の状況をより良く管理する、若しくは新しい開発の影響を査定するために、過去の状況を再現する「研究開発」方式で使うことができる。

（汲み上げ可能量モジュール）
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの生産設備Ｕが接続されるシステムの少なくとも１つの水資源Ｓは帯水層であり、その汲み上げ可能な水の量は地下水面水位に基づいて決定される。本発明のこの構成では、地下水位を決定する方法により、帯水層の水文地質学的条件及び帯水層の定量的状態に影響を及ぼす自然現象及び人間現象を間接的に考慮に入れることが可能となる。この方法は単純で安定しており、湧水貯水池以外の汲みあげの複数の形態（掘削孔、集合井、井戸区域）のための連続した（非カルストで、破断していない）帯水層に適用可能である。

汲み上げ可能な水の量が地下水面水位の値ではなく水資源Ｓの流量により決定される場合にこの構成が存在しうることに留意されたい。

この方法は本発明で説明されるシステムにかかわらず任意のシステムに適用することができることに留意されたい。

この方法により、帯水層から汲み上げ可能な水の量を見積もることが可能となり、したがってそのような水資源Ｓの重み関数Ｐを査定するのに不可欠なデータを決定することができる。このデータはその後、リアルタイムでシステムの全体の重み関数Ｐｇを算出して関数を最小化するために第１コンピュータがそのような水資源Ｓを規定する変数値及びそのようなソースＳの重み関数Ｐを算出するために第１コンピュータへ送信される。

地下水の定量的管理及び帯水層又は帯水層系内で汲み上げ可能な量の規定には、まずすべての空間的境界を定義することが必要になることに留意されたい。これらの境界は、局所的な地質学的特徴及び水文地質学的特徴により規定される。

また、帯水層又は帯水層系内で汲み上げ可能な地下水の量の規定には、水資源Ｓの状況について熟知していること、システム内のすべての（天然又は人工の）入力及び出口についての正確な水力学的な報告書、及び固有の貯蔵能力を評価することが必要になる。これらの境界は、使用される貯水池の一般的特徴に基づき規定される。

それゆえ、定量的地下水管理には水資源Ｓの状況、水の汲み上げ、及び水への要求の知識が必要とされる。

したがって、本発明によれば、第１コンピュータへ送信される運用データはそれゆえ、
− 貯水池の一般的特徴、たとえば垂直断面上の一連の地質学的な層の概略表現であり関連する等級を示す地質断面図、又は垂直断面上の地下構造物内の機材の特徴及び寸法の概略表現である技術的断面図（例：裸孔、ケーシングを被せる前の特徴、及びケーシング、砂利の濾過、セメント結合、頭部の保護）と、
− 地質学的及び水文地質学的データ、たとえば地域の地下水面、透水量係数又は貯留係数と、
− 運転データ、たとえば水位測定及び基準地下水面水位、汲み上げ量、１つ又は複数のポンプの流量と、
に関連するデータを含む。

１日あたりにポンピングする時間数や所与の時間における１日あたりの平均流量などの他の運転データは随意である。

さらに、この方法論は、定量的水文地質学で一般に用いられている、Ｊａｃｏｂ Ｃｏｏｐｅｒ（Cooper, H.H. and C.E. Jacob, 1946. A generalized graphical method for evaluating formation constants and summarizing well field history, Am. Geophys. Union Trans., vol. 27, pp. 526- 534）の解析解の使用に基づいている。この解析解は、それ自体が帯水層の静的地下水面水位に左右される水位低下に応じて汲み上げ可能な地下水の最大量の推定値を与える。

この方法は以下の較正ステップ、すなわち
・既定の期間の水資源Ｓの見掛け静的地下水面水位を測定することで汲み上げ場所における帯水層の過去の時系列を決定するステップと、
・見掛け静的地下水面水位と汲み上げ場所での透水量係数との間の関係を決定するステップと、
・汲み上げ場所での臨界使用水位を決定するステップと、
・地域の基準地下水面水位を選択するステップと、
・地域の基準地下水面水位の月平均と汲み上げ場所での見掛け静的地下水面水位の月平均との間の経験的関係を決定するステップと、
を含む。

たとえば、時系列は最小で２年間分を分析することができる。

見掛け静的地下水面水位と汲み上げ場所での透水量係数との間の関係は、Ｃｏｏｐｅｒ−Ｊａｃｏｂの解析的関係を用いて帯水層の運用データを使って決定することができる。

井戸又は掘削孔の臨界作動水位は、
・ケーシングの遮蔽された部分の上部高度地下水面水位と、
・帯水層の地下水面の局所的使用限度であって、
・帯水層の状況を維持するための地下水面水位と、
・塩水くさびへ侵入しないための地下水面水位と、
・生産的な地域の排水のための地下水面水位と、
・規制のための地下水面水位（目標地下水面水位、警報しきい値など）、又は
・ポンプの吸い込みストレーナの地下水面水位若しくはポンプの電源をオフにする安全地下水面水位、でありうる局所的使用限度と、によって制限されうることに留意されたい。

最も高い地下水面水位はそれゆえ最も悪い地下水面水位であり、構造物に対する臨界作動水位として保持され、ｚ_NCと記される。それゆえ臨界水位を決定するには、構造物の技術的断面図及び地質断面図ならびに帯水層管理のため、規制用地下水面の存在可能性を有することが必要とされる。

井戸区域の場合は、最も好ましくない臨界水位が選択されて、概念的貯水池へ適用されることになる。地域の基準地下水面を選択するには、研究されている地下水塊をまとめるすべての地下水面水位の一覧を作ることが必要となることに留意されたい。これらの地下水面水位は、たとえばフランスではＡＤＥＳデータベース（www.ades.eaufrance.fr）を閲覧して水塊用の水位監視所を検索することで容易に特定可能である。これらの地下水面水位の中で、活動中で充分な歴史（理想的には１０年超）を有するもののみが考慮されることになる。

地域の基準地下水面水位は、貯水池での疑似静的地下水面の月平均と日常的な観測期間にピエゾメーターを用いて測定された静的地下水面水位の月平均の移動量との間のＲＭＳＥを最小化するという方法で保持されることになる。

この移動量（ｈ_Sptと表記する）は、ピエゾメーターの静的月間列の各値（ｈ_Sp）に、貯水池での見掛け静的月間地下水面水位の平均（ｈ_Sc）と静的確率月間ピエゾメーターの平均（h_Sp）との間の相対的な差を加算することで得られる。
ｈ_Spt（ｔ）＝ｈ_Sp（ｔ）＋（ｈ_Sc−ｈ_Sp）

同様のＲＭＳＥを持つ数個のピエゾメーターの場合は、最も長い歴史を持つものが保持されることになる。

通常は線形の、又は複数の線形セグメントからなる経験的関係は保持されて、貯水池でのピエゾメーターでの理論的疑似静的地下水面の月平均を基準ピエゾメーターでの地下水面の月平均の関数として表すであろう。この経験的関係は、散布図グラフに対する１つ又は複数の線形回帰を使うことで、又は他の相関関数を有するグラフを使うことで得ることができる。

この方法論はさらに以下のシミュレーションステップ、すなわち
経験的関係を適用することで所与の時刻における地域の基準地下水面水位の月平均を汲み上げ場所での見掛け静的地下水面水位の月平均へと変換するステップと、
各瞬間での許容される最大の水位低下を線形補間により算出するステップと、
Ｃｏｏｐｅｒ−Ｊａｃｏｂの関係を使い、許容される最大の水位低下と、疑似静的ピエゾ水頭と収集への透水量係数の間の関係とに応じて、汲み上げ可能な水の最大量をその都度計算するステップと、
を含むことがある。

この方法により、見掛け静的地下水面水位及び貯水池の臨界使用水位に基づいて理論的な最大汲み上げ可能量を算出することが可能となることに留意されたい。この理論的な最大汲み上げ可能量は、作動状態では必ずしも達成できない。

ピエゾメーターの静的地下水面水位を水資源Ｓにおける疑似静的地下水面水位へと変換するサブステップは、予測シミュレーションの場合にのみ実行されることになる。地下水面水位の一連の静的水位の月間予測値は、第３コンピュータを使って基準ピエゾメーターに対して生成されることになる。

経験的な線形の関係又は先のステップで得られる前記関係のすべては、貯水池での見掛け静的地下水面水位の理論的月間平均を基準ピエゾメーターでの地下水面水位の月間平均の関数として算出するために使用されることになる。

地域の監視ピエゾメーターで利用できる履歴の長さ、及び測定データの信頼性により、第３コンピュータをこの場所で使用した方が貯水池で直接使用するよりも信頼性が高くなり、このため、転置方法が使用される。

時間ｔとともに変動する、許容される最大の水位低下、ｓ_maxは、見掛け静的地下水面水位ｈ_psとｚ_ncと表記される臨界使用水位の間の差として定義される。
ｓ_max（ｔ）＝ｈ_ps（ｔ）−ｚ_nc

最大汲み上げ可能量Ｖｍａｘは、Ｃｏｏｐｅｒ−Ｊａｃｏｂ（１９４６）の関係及び先のステップで得られた関係式、Ｔ＝ｆ（ｈ_ps）を使ってシミュレーションの各瞬間で算出される。最大汲み上げ可能量は許容される最大水位低下ｓ_maxに依存する。

ここで、ｔ_expは最大使用時間である。

最大汲み上げ可能量を決定する際に、ｔ_expの値はデフォルトで２０時間／日に設定される。井戸区域の場合、最大汲み上げ可能量はその中にあるすべての貯水池で汲み上げ可能な量となる。

したがって、この方法論では間接的な水文地質学的状況、地下水の復水／減少の影響、及び貯水池で測定される疑似静的地下水面に影響を及ぼす自然現象を考慮している。また、この方法論では帯水層でのすべての汲み上げによる間接的な影響、及び貯水池で測定される見掛け静的地下水面水位に影響を及ぼす人間の活動も考慮している。

したがって、本発明のこの好ましい方法によれば、水資源Ｓの将来の入手可能性を
・日ごとに更新される水の動向と、
・気候変動を中期及び長期のシナリオに変数として統合すること、
とに基づいて予測することが可能となる。

地下水の定量的監視は、本発明の好ましい実施形態によれば、帯水層の地下水面内の変動を確認することで実証される。しかし、この定量的監視は排水場所（湧水）での速度を帯水層の種類に応じて測定することでも実証することができる。定量的な地下水管理は、通常は目標の地下水面水位を設定することを意味し、これは汲み上げ可能量を設定することである。

本発明は図面及び上記の記述において示され、詳細に説明された。これは例示的であって、例として与えられ、本発明をこの記述のみに限定するものではない、と考えられなければいけない。多くの変形が可能である。

本発明によれば、以下の構成要素（図を参照）、すなわち
−２つの生産設備Ｕ１及びＵ２であって、それぞれがバルブＶ１、Ｖ２を備える２つの移送構造物Ｃ１及びＣ２により相互接続されている第１水生産設備Ｕ１と第２水生産設備Ｕ２の２つの生産設備Ｕ１及びＵ２と、
−第１生産設備Ｕ１は２つの移送構造物Ｃ３及びＣ４により２つの水資源Ｓ１及びＳ１’に接続されており、第２生産設備Ｕ２はＣ５移送構造物により単一の水資源Ｓ２に接続されていて、
−移送構造物Ｃ６、Ｃ７及びＣ８により第１生産設備Ｕ１に接続されている３つのユーザＤ１、Ｄ１’及びＤ１”であって、単一のユーザＤ２が移送構造物Ｃ９により第２生産設備Ｕ２に接続されていて、それぞれのユーザが予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により特徴づけられる、ユーザＤ１、Ｄ１’及びＤ１”と、
を備える定量的水管理システムがありうる。

ユーザは、１００％達成されないといけない、予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により特徴づけられる。しかし、需要を１００％満たすことはできない可能性がある。しかし、コンピュータを使って、システムの全体の重み関数Ｐｇ’を最小化しながら需要達成を最大化することが可能である。

この構成では、各システム設備が重み関数Ｐに関連付けられる。すなわち、第１生産設備Ｕ１は重み関数ＰＵ１に関連付けられ、第２生産設備Ｕ２は重み関数ＰＵ２に関連付けられ、水資源Ｓ１、Ｓ１’及びＳ２はそれぞれ重み関数ＰＳ１、ＰＳ１’及びＰＳ２に関連付けられる。目標は、システムの複数の構成要素のすべての重み関数の和である全体の重み関数Ｐｇ’を最小化することである。

この目的のため、最適化アルゴリズムがグローバルな重み関数Ｐｇ’のセットを決定し、これによりシステムの異なる複数の構成要素の異なる重み関数Ｐに応じて予め設定された水需要の時間曲線を満たすことが可能となる。そして、アルゴリズムは最も小さい全体の重み関数Ｐｇ’を選択する。

本発明によれば、アルゴリズムのデータを集めることができる第１コンピュータが、生産設備Ｕ１及びＵ２がそれらの間で水を交換することで、前記全体の重み関数Ｐｇ’がアルゴリズムにより選択されたものに対応するようにシステムの最大の全体の重み関数Ｐｇを減少させるように、バルブＶ１及びＶ２を制御する。

たとえば、重み関数ＰＵ２がＰＵ１のそれよりも大きいと仮定することができる。これは、たとえば、資源Ｓ２の運用がＳ１の運用及び／又はＳ１’の運用よりもエネルギー集約型である、すなわち、重み関数ＰＳ２がＰＳ１又はＰＳ１’よりも大きいという事実のためでありうる。この状況では、第２生産設備Ｕ２が第１生産設備Ｕ１からユーザＤ２へ水を送るのが好ましい。実際、第１生産設備Ｕ１は第２設備Ｕ２により生産される水と比べてより小さい重みで水を生産する。したがって、第２生産設備Ｕ２の水の生産を停止する、又は少なくとも資源Ｓ２から汲み上げされる水を削減するのが賢明である。

生産設備Ｕ１と生産設備Ｕ２の間のこの交換を使用して、システムの全体の重み関数Ｐｇを、水資源Ｓ２の重み関数がもはやまったく考慮されるべきではないという程度まで最小化することができる。

したがって、第２生産設備Ｕ２はより小さい重みで水をユーザＤ２へ送り、第１生産設備Ｕ１は資源Ｓ１及びＳ１’から来る水をユーザＤ１、Ｄ１’及びＤ１”へ送る。重み関数ＰＳ１がＰＳ１’のそれよりも大きい場合、生産設備Ｕ１は資源Ｓ１’から水をくみ上げるのを優先することになることに留意されたい。

前述の指示は、バルブを制御できる場合に所与の瞬間における構成に対して有効であるが、シミュレーションの形態においても有効である。

請求の範囲において、「備える」及び「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は他の構成要素を排除せず、不定冠詞の「ａ」は複数を除外しない。

Claims (12)

1. 直接又は間接的に相互接続されている少なくとも２つの水生産設備（Ｕ）であって、それぞれが最大生産速度により規定される水生産設備（Ｕ）と、
   少なくとも１つの生産設備（Ｕ）に供給する少なくとも１つの水資源（Ｓ）であって、それぞれが最大汲み上げ流量により規定される水資源（Ｓ）と、
   時間の関数として予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により規定される少なくとも１つの生産水のユーザ（Ｄ）と、
   を備える定量的に水を管理するシステムであって、
   生産設備（Ｕ）、水資源（Ｓ）、及びユーザ（Ｄ）の間の接続のそれぞれは、予め設定された最大流量を有する移送構造物（Ｃ）により提供され、該移送構造物（Ｃ）は相互接続することができて、
   各生産設備（Ｕ）及び各水資源（Ｓ）はさらに重み関数Ｐに関連付けられている、システムにおいて、
   予め設定された各ユーザ（Ｄ）の生産水に対する需要の時間曲線に適合すること、及びシステムの異なる構成要素の最大流量及び／又は最小流量を遵守するという制約に適合することを保証しながら、前記システムの様々な構成要素のすべての重み関数Ｐの和である、前記システムの全体の重み関数Ｐｇを最小化するよう構成されている第１コンピュータを備えることを特徴とするシステム。
2. 予め設定された生産水の各ユーザ（Ｄ）の生産水に対する需要の時間曲線の達成が、前記水資源（Ｓ）から汲み上げ可能な水の量、前記生産設備（Ｕ）により生産される水の量、及びシステム制約を遵守するようにさらに拘束されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. ５つの異なる移送構造物（Ｃ）は、前記システムが該システムの制約を遵守しながら前記全体の重み関数Ｐｇを最小化する前記予め設定された時間曲線に従ってリアルタイムでユーザ（Ｄ）へ生産水を与えるように前記第１コンピュータにより制御されるバルブ（Ｖ）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 最も小さい重み関数Ｐに関連付けられた前記生産設備（Ｕ）は、最大の重み関数Ｐに関連付けられた、前記水生産設備（Ｕ）に優先的に生産水を送る、及び／又は最大の重み関数Ｐに関連付けられた前記ユーザ（Ｄ）に優先的に生産水を送ることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のシステム。
5. 多数の水資源（Ｓ）に接続されている生産設備（Ｕ）は、最も小さい重み関数Ｐに関連付けられたソースから多量の水をくみ上げることを優先することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のシステム。
6. エネルギー消費を最小化しながら需要を満たすために、それぞれが前記ユーザ（Ｄ）の前記予め設定された時間曲線の割合に対応する生産戦略を規定するよう構成されている第２コンピュータをさらに備え、該第２コンピュータは前記第１コンピュータが各生産戦略に対する前記全体の重み関数Ｐｇの最小値を生成するように前記第１コンピュータに接続され、前記第２コンピュータはさらに、前記最小化された需要の変動に対する前記全体の重み関数Ｐｇの変動比率に対して最大の需要達成割合を与える戦略として規定される最良の戦略を決定するよう構成されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載のシステム。
7. 統計アルゴリズムによって解析された過去データに基づいて、前記資源（Ｓ）の水文地質学及び前記予め設定された前記ユーザ（Ｄ）の生産水に対する需要の時間曲線を規定するよう構成されている第３コンピュータを備えることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のシステム。
8. 少なくとも１つの水資源（Ｓ）は帯水層であり、汲み上げ可能な水の量は地下水面水位に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のシステム。
9. 直接又は間接的に相互接続されている少なくとも２つの水生産設備（Ｕ）であって、それぞれが最大生産速度により規定される水生産設備（Ｕ）と、
   前記生産設備（Ｕ）の少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの水資源（Ｓ）であって、それぞれが最大汲み上げ流量により規定される水資源（Ｓ）と、
   時間の関数として予め設定された生産水に対する需要の時間曲線により規定される少なくとも１つの生産水のユーザ（Ｄ）と、
   を備えるシステムの定量的水管理の方法であって、
   生産設備（Ｕ）、水資源（Ｓ）、及びユーザ（Ｄ）の間の接続のそれぞれは、既定の最大流量を有する移送構造物（Ｃ）により確保され、前記移送構造物（Ｃ）は相互接続されていて、
   各生産設備（Ｕ）及び各水資源（Ｓ）はさらに重み関数Ｐに関連付けられ、
   前記方法が
   すべてのグローバルな重み関数Ｐｇを決定するステップと、
   前記最も小さい全体の重み関数Ｐｇを選択するステップと、
   を含むことを特徴とする、方法。
10. 地下水面水位に基づいてシステムの水資源から入手可能な、及び／又は汲み上げ可能な量を決定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記地下水面水位に基づいて水資源（Ｓ）から入手可能な、及び／又は汲み上げ可能な水の量を決定するステップは、
    所定の期間に前記水資源（Ｓ）の見掛け静的地下水面水位を測定することで、汲み上げ場所における帯水層の過去の時系列を決定するステップと、
    前記見掛け静的地下水面水位と前記汲み上げ場所での透水量係数との間の関係を決定するステップと、
    前記汲み上げ場所での臨界作動水位を決定するステップと、
    地域の基準地下水面水位を選択するステップと、
    前記地域の基準地下水面水位の月平均と前記汲み上げ場所での前記見掛け静的地下水面水位の月平均との間の経験的関係を決定するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記地下水面水位に基づいて水資源（Ｓ）から入手可能な、及び／又は汲み上げ可能な水の量を決定するステップは、
    前記経験的関係を適用することで毎月測定された地域の基準地下水面水位の平均を前記汲み上げ場所での前記見掛け静的地下水面水位の月平均に変換するステップと、
    許容される最大の水位低下を線形補間により各瞬間で算出するステップと、
    汲み上げ可能な水の最大量を算出するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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