Forecasting Urban Water Demand Using Cellular Automata
Abstract
:1. Introduction
2. Water Demand Prediction
3. Study Area
4. Data and Methods
4.1. Input Data for the Simulation Model
4.2. Model Calibration and Validation
4.3. Estimation and Validation of Future Water Demands
5. Results
6. Conclusions
Author Contributions
Funding
Conflicts of Interest
References
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Year | Consumer Category | Total | |||
---|---|---|---|---|---|
Residential | Commercial | Industrial | Public | ||
2009 | 106,478,863 | 6,835,526 | 3,476,270 | 4,346,633 | 121,137,292 |
87.9% | 5.6% | 2.9% | 3.6% | 100.0% | |
2010 | 115,284,964 | 7,569,662 | 3,809,749 | 4,731,477 | 131,395,852 |
87.7% | 5.8% | 2.9% | 3.6% | 100.0% | |
2011 | 113,630,513 | 7,820,580 | 3,905,774 | 4,565,486 | 129,922,353 |
87.5% | 6.0% | 3.0% | 3.5% | 100.0% | |
2012 | 116,080,193 | 8,304,057 | 4,893,166 | 4,974,884 | 134,252,300 |
86.5% | 6.2% | 3.6% | 3.7% | 100.0% | |
2013 | 125,176,439 | 9,297,287 | 4,860,388 | 5,061,548 | 144,395,662 |
86.7% | 6.4% | 3.4% | 3.5% | 100.0% | |
2014 | 119,355,633 | 8,429,656 | 4,401,631 | 5,039,227 | 137,226,147 |
87.0% | 6.1% | 3.2% | 3.7% | 100.0% | |
2015 | 112,524,506 | 8,039,630 | 4,024,938 | 4,890,770 | 129,479,844 |
86.9% | 6.2% | 3.1% | 3.8% | 100.0% | |
2016 | 104,562,627 | 7,056,524 | 4,730,244 | 4,573,362 | 120,922,757 |
86.5% | 5.8% | 3.9% | 3.8% | 100.0% | |
2017 | 90,209,543 | 6,409,223 | 3,954,204 | 5,742,885 | 106,315,855 |
84.9% | 6.0% | 3.7% | 5.4% | 100.0% |
Demand/Pixel Rate (2010) | |||
---|---|---|---|
Water Demand Classes | Number of Pixels | Water Demand (L/day) | Rate (L/day) |
1 | 19,061 | 2,284,771 | 119.87 |
2 | 283,244 | 245,652,412.1 | 867.28 |
3 | 23,023 | 284,515.54 | 1235.79 |
4 | 1036 | 155,493.1 | 1500.90 |
5 | 0 | 0 | 0 |
6 | 37 | 145,776.2 | 3939.90 |
Class in 2009 | Class in 2013 | Change Percentage |
---|---|---|
1 | 2 | 24.27% |
1 | 3 | 0.10% |
2 | 1 | 0.23% |
2 | 3 | 9.63% |
2 | 4 | 0.04% |
2 | 6 | 0.70% |
3 | 2 | 7.83% |
3 | 4 | 14.01% |
4 | 3 | 33.14% |
Water Volume (m3) | Difference | |
---|---|---|
2017 real | 2017 simulated | 2.76% |
285,810,829.3 | 293,700,133.9 |
Class in 2009 | Class in 2013 | Average Patch Size (ha) | Variance (ha) | Isometry |
---|---|---|---|---|
1 | 2 | 14.64522059 | 23.46246257 | 1.328104457 |
1 | 3 | 2.1875 | 0 | 1.354679803 |
2 | 1 | 4.629807692 | 4.357588981 | 1.226899778 |
2 | 3 | 35.65357143 | 83.71615399 | 1.363150969 |
2 | 4 | 4.78125 | 0.044194174 | 1.301474326 |
2 | 6 | 45.515625 | 80.89871778 | 1.386848548 |
3 | 2 | 6.279411765 | 4.821274349 | 1.257982941 |
3 | 4 | 16.95454545 | 37.1232648 | 1.361264205 |
4 | 3 | 4.895833333 | 5.091480834 | 1.327692808 |
Validation for 2015 (m3) | Difference | |
---|---|---|
Simulated | Observed | 2.38% |
288,422,145.4 | 281,706,099.5 |
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Marques de Oliveira, L.; Maria Oliveira da Silva, S.; de Assis de Souza Filho, F.; Maria Nunes Carvalho, T.; Locarno Frota, R. Forecasting Urban Water Demand Using Cellular Automata. Water 2020, 12, 2038. https://doi.org/10.3390/w12072038
Marques de Oliveira L, Maria Oliveira da Silva S, de Assis de Souza Filho F, Maria Nunes Carvalho T, Locarno Frota R. Forecasting Urban Water Demand Using Cellular Automata. Water. 2020; 12(7):2038. https://doi.org/10.3390/w12072038
Chicago/Turabian StyleMarques de Oliveira, Laís, Samíria Maria Oliveira da Silva, Francisco de Assis de Souza Filho, Taís Maria Nunes Carvalho, and Renata Locarno Frota. 2020. "Forecasting Urban Water Demand Using Cellular Automata" Water 12, no. 7: 2038. https://doi.org/10.3390/w12072038
APA StyleMarques de Oliveira, L., Maria Oliveira da Silva, S., de Assis de Souza Filho, F., Maria Nunes Carvalho, T., & Locarno Frota, R. (2020). Forecasting Urban Water Demand Using Cellular Automata. Water, 12(7), 2038. https://doi.org/10.3390/w12072038