ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΕΓΓΕΙΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΕΩΝ,ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΕΓΓΕΙΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΕΩΝ,ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Μεταπτυχιακή Διατριβή ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΡΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΔΕΙΚΤΩΝ, ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΥΣΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΘΕΩΡΙΑΣ ΑΣΑΦΩΝ ΣΥΝΟΛΩΝ Μεταπτυχιακός Φοιτητής: Ντάντος Πασχάλης Επιβλέπων: Καρπούζος Δημήτριος, Λέκτορας Θεσσαλονίκη, 2012

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΕΓΓΕΙΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΕΩΝ,ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΡΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΔΕΙΚΤΩΝ, ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΥΣΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΘΕΩΡΙΑΣ ΑΣΑΦΩΝ ΣΥΝΟΛΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Ντάντος Πασχάλης Γεωπόνος, Α.Π.Θ. Εξεταστική Επιτροπή: Λέκτορας Καρπούζος Δημήτριος, Επιβλέπων Καθηγητής Μπαμπατζιμόπουλος Χρήστος, Μέλος Εξεταστικής Επιτροπής Καθηγητής Παπαμιχαήλ Δημήτριος, Μέλος Εξεταστικής Επιτροπής

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γενικά Εισαγωγή στην αξιολόγηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων Σκοπός διατριβής Δομή διατριβής ΑΡΔΕΥΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Εισαγωγή Πεδιάδα Θεσσαλονίκης Κλιματολογικά στοιχεία Πηγές υδροδότησης Ποταμός Αξιός Ποταμός Αλιάκμονας Στραγγιστική τάφρος Λουδία Ποταμός Γαλλικός Χείμαρροι λίμνης Γιαννιτσών Αντιπλημμυρικά και Αποστραγγιστικά έργα Αποστράγγιση λιμνών Αρτζάν και Αματόβου Έργα Αξιού Αποξήρανση λίμνης Γιαννιτσών Διώρυγα Λουδία Περιφερειακή διώρυγα Έργα Αλιάκμονα και Γαλλικού Αρδευτικά έργα πεδιάδας Θεσσαλονίκης Φράγματα εκτροπής Αξιού και Αλιάκμονα (Α Φάση ) Αναδασμός I

4 2.6.3 Ισοπεδώσεις Συστηματοποιήσεις Συμπληρωματικά έργα Α Φάσης Αρδευτικά έργα Β Φάσης Γενικά χαρακτηριστικά αρδευτικών δικτύων Τεχνικά χαρακτηριστικά κατασκευής και λειτουργίας αρδευτικών δικτύων Οργανισμοί Διοίκησης Έργων Τοπικοί οργανισμοί πεδιάδας Θεσσαλονίκης Γενικός οργανισμός πεδιάδας Θεσσαλονίκης (Γ.Ο.Ε.Β) ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΜΕΣΩ ΔΕΙΚΤΩΝ Εισαγωγή Οριοθέτηση του σκοπού Σκοπιά αντίληψης και φορείς εκτέλεσης του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας Τύποι αξιολόγησης της αποδοτικότητας Μέγεθος και Όρια αξιολόγησης Κριτήρια αποδοτικότητας Δείκτες αποδοτικότητας Γενικά χαρακτηριστικά ιδιότητες δεικτών αποδοτικότητας Εσωτερικοί δείκτες αποδοτικότητας Εξωτερικοί (συγκριτικοί) δείκτες αποδοτικότητας Προτεινόμενο σύνολο συγκριτικών δεικτών αποδοτικότητας Δείκτες της αρδευόμενης γεωργικής παραγωγής Υδατικοί και Οικονομικοί δείκτες ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΥΣΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (D.E.A.) Εισαγωγή Συναρτήσεις Παραγωγής Μοντέλο προσανατολισμένο στις εισροές Μοντέλο προσανατολισμένο στις εκροές II

5 4.4. Μοντέλο σταθερών οικονομιών κλίμακας (CRS) Μεταβλητές περιθωρίου - (Slacks Variables) Μοντέλο μεταβλητών οικονομιών κλίμακας (VRS) Αποδοτικότητες κλίμακας Μαθηματική περιγραφή μοντέλου εκροών ΘΕΩΡΙΑ ΑΣΑΦΩΝ ΣΥΝΟΛΩΝ (FUZZY SET THEORY) Εισαγωγή Πραγματικά - Διακριτά σύνολα (Crisp sets) Ασαφή σύνολα (Fuzzy sets) Ιδιότητες Ασαφών Συνόλων Ασαφές συμπλήρωμα Ασαφής ένωση Ασαφής τομή Διμερείς Σχέσεις (Binary relations) Διμερείς σχέσεις ενός απλού συνόλου Διατάξεις Σχέσεις Αντιστοιχίας (Ισοδυναμίας) και Ομοιότητας - (Equivalence and Similarity Relations) Ασαφής Κυριαρχία και Ομοιότητα (Fuzzy dominance and resemblance) Κατάταξη αρδευτικής αποδοτικότητας Ασαφής υπεροχή (Fuzzy dominance) Ομαδοποίηση αρδευτικής αποδοτικότητας Ασαφής ομοιότητα (Fuzzy resemblance) ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΤΗΣ ΠΕΔΙΑΔΑΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Εισαγωγή Συλλογή δεδομένων Εφαρμογή συγκριτικών δεικτών αποδοτικότητας Ανάλυση συγκριτικών δεικτών III

6 6.4 Εφαρμογή Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων Εφαρμογή Θεωρίας Ασαφών Συνόλων Εφαρμογή ασαφούς κυριαρχίας Σχολιασμός αποτελεσμάτων ιεραρχίας Εφαρμογή ασαφούς ομοιότητας Σχολιασμός αποτελεσμάτων ομαδοποίησης Παρουσίαση ενδεικτικού δείγματος αρδευτικών δικτύων ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ - ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Γενικά συμπεράσματα Προτάσεις ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ IV

7 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2.1. Μέσες ετήσιες και μέσες μηνιαίες παροχές του ποταμού Αξιού 20 Πίνακας 2.2. Μέσες ετήσιες και μέσες μηνιαίες παροχές του ποταμού Αλιάκμονα 21 Πίνακας 2.3. Χαρακτηριστικά παράκτιων αντλιοστασίων αρδευτικών δικτύων 29 Πίνακας 2.4. Χαρακτηριστικά αντλιοστασίου Σχοινά 29 Πίνακας 2.5. Χαρακτηριστικά στοιχεία φραγμάτων και ταμιευτήρων στον 29 π. Αλιάκμονα Πίνακας 2.6. Μέσες μηνιαίες παροχές του ποταμού Αξιού 32 Πίνακας 2.7. Όγκος αναρρυθμιστικών δεξαμενών σε κλειστά δίκτυα 35 Πίνακας 2.8. Όγκος συναρρυθμιστικών δεξαμενών σε κλειστά δίκτυα 35 Πίνακας 2.9. Χαρακτηριστικά αντλιοστασίων στράγγισης και άρδευσης 36 Πίνακας Χαρακτηριστικά των αντλιοστασίων άρδευσης 37 Πινάκας Στοιχεία αρδευτικών δικτύων πεδιάδας Θεσσαλονίκης 38 Πίνακας 3.1. Παράδειγμα επιπέδων στόχων ενός προγράμματος αξιολόγησης 48 της αποδοτικότητας Πίνακας 3.2. Κύρια χαρακτηριστικά των συστημάτων άρδευσης και στράγγισης 50 Πίνακας 3.3. Παράδειγμα της σχέσης στόχων, κριτηρίων και δεικτών 54 αποδοτικότητας Πίνακας 3.4. Παραδείγματα της σχέσης μεταξύ των κριτηρίων αποδοτικότητας 55 και των δεικτών αποδοτικότητας στα συσχετισμένα συστήματα Πίνακας 3.5. Κριτήρια για καλή απόδοση του συστήματος σύμφωνα με τον 56 τύπο του ενδιαφερομένου Πίνακας 3.6. Ορολογία (εσωτερικοί δείκτες) 60 Πίνακας 3.7. Κατηγορίες διατύπωσης δεικτών αποδοτικότητας 62 Πίνακας 6.1. Διαδικασία υπολογισμού τυποποιημένης μεικτής τιμής παραγωγής 131 (S.G.V.P.) το έτος Πίνακας 6.2. Διαδικασία υπολογισμού τυποποιημένης μεικτής τιμής παραγωγής 132 (S.G.V.P.) το έτος V

8 Πίνακας 6.3. Τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά αρδευτικών συστημάτων 135 πεδιάδας Θεσσαλονίκης Πίνακας 6.4. Στοιχεία υπολογισμού δεικτών αποδοτικότητας έτους Πίνακας 6.5. Στοιχεία υπολογισμού δεικτών αποδοτικότητας έτους Πίνακας 6.6. Ιεραρχία αποδοτικότητας αρδευτικών συστημάτων το έτος Πίνακας 6.7. Ιεραρχία αποδοτικότητας αρδευτικών συστημάτων το έτος Πίνακας 6.8. Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Βραχιάς για όλη 174 την περίοδο μελέτης Πίνακας 6.9. Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Βέροιας για 177 όλη την περίοδο μελέτης Πίνακας Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Μπαλίτσας 181 για όλη την περίοδο μελέτης Πίνακας Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Νησελίου 185 για όλη την περίοδο μελέτης VI

9 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 2.1. Εξέλιξη αρδευόμενης γεωργικής έκτασης στην Ελλάδα, τα έτη ( ) 13 Σχήμα 2.2. Εξέλιξη αρδευόμενης γεωργικής έκτασης, σε συλλογικά δίκτυα στην Ελλάδα, 14 τα έτη ( ) Σχήμα 2.3. Όγκος απολήψεων ανά τομέα χρήσης νερού στην Ελλάδα 14 Σχήμα 2.4. Προσφορά και ζήτηση νερού σε υδατικά διαμερίσματα της Ελλάδας 15 Σχήμα 2.5. Εξέλιξη των μεθόδων άρδευσης σε συλλογικά έργα στην Ελλάδα 16 τα έτη ( ) Σχήμα 2.6. Αρδευτικά δίκτυα πεδιάδας Θεσσαλονίκης 26 Σχήμα 2.7. Τυπική σχηματική διάταξη επιφανειακών δικτύων άρδευσης 42 Σχήμα 3.1. Η αποδοτικότητα άρδευσης στο ευρύτερο θεσμικό πλαίσιο 53 Σχήμα 3.2. Ορολογία χρήσης των αδιάστατων δεικτών αποδοτικότητας 59 Σχήμα 3.3. Η αλλαγή στο χρόνο μιας παραμέτρου (βάθος υπόγειου νερού) 60 και σύγκριση της με το σχετικό κρίσιμο επίπεδο (για να αποφευχθεί η αλατότητα). Σχήμα 4.1. Τεχνική και διανεμητική αποδοτικότητα 78 Σχήμα 4.2. Ισοδυναμμική κυρτή γραμμή 79 Σχήμα 4.3. Τεχνικά μέτρα αποδοτικότητας προσανατολισμένα στις εισροές 80 και εκροές και οικονομίες κλίμακας. Σχήμα 4.4. Τεχνική και διανεμητική αποδοτικότητα σε μοντέλο προσανατολισμένο 81 στις εκροές. Σχήμα 4.5. Μέτρα αποδοτικότητας και μεταβλητές περιθωρίου των εισροών 85 Σχήμα 4.6. Υπολογισμός των οικονομιών κλίμακας 89 Σχήμα 4.7. Μοντέλο προσανατολισμένο στις εκροές 92 Σχήμα 5.1. Διάγραμμα διαχωρισμού της σχέσης ομοιότητας 118 Σχήμα 5.2. Μητρώο δεδομένων 120 Σχήμα 6.1. Παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης το έτος Σχήμα 6.2. Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης το έτος Σχήμα 6.3. Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού το έτος Σχήμα 6.4. Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού το έτος Σχήμα 6.5. Σχετική προμήθεια νερού (RWS) το έτος VII

10 Σχήμα 6.6. Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) το έτος Σχήμα 6.7. Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού το έτος Σχήμα 6.8. Παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης το έτος Σχήμα 6.9. Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης το έτος Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού το έτος Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού το έτος Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) το έτος Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) το έτος Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού το έτος Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών 149 συστημάτων σε μια ομάδα (2004) Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων 149 σε δύο ομάδες (2004): 1 η (1-6,11) και 2 η (7 29) Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων 150 σε μια ομάδα (2007) Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων 150 σε δύο ομάδες (2007): 1 η (1-6,11) και 2 η (7-29) Σχήμα Διάγραμμα διαχωρισμού-λ το έτος Σχήμα Διάγραμμα διαχωρισμού-λ το έτος Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου Βραχιάς 172 για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου Βραχιάς για την 172 περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου 172 Βραχιάς για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου Βραχιάς για 173 την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο 173 μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου Βραχιάς 173 για την περίοδο μελέτης VIII

11 Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου Βραχιάς 174 για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου 175 Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου Βέροιας 175 για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου 176 Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου Βέροιας 176 για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Βέροιας για 176 την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου 177 Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου 177 Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου 179 Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου 179 Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου 179 Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου 180 Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Μπαλίτσα 180 για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου 180 Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης IX

12 Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου 181 Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου 182 Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου 183 Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου 183 Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου 183 Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου 184 Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου 184 Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου 184 Νησελίου για την περίοδο μελέτης X

13 Πρόλογος - Περίληψη ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τις τελευταίες δεκαετίες έχει παρατηρηθεί ότι οι υδατικοί πόροι υφίστανται έντονη πίεση λόγω της ολοένα και αυξανόμενης ζήτησης τους η οποία σταδιακά οδηγεί στον περιορισμό των διαθέσιμων υδατικών αποθεμάτων. Είναι γνωστό ότι ο μεγαλύτερος καταναλωτής του διαθέσιμου νερού τόσο σε διεθνές όσο και σε εγχώριο επίπεδο είναι η γεωργία που καταναλώνει περίπου το 80% με μια συνεχώς αυξητική τάση. Τα τελευταία έτη η αύξηση του πληθυσμού, η αλλαγή των συνθηκών διαβίωσης, η τεχνολογική ανάπτυξη και πρόοδο, και η γενικότερη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου συντέλεσαν στην αύξηση της ζήτησης των υδατικών πόρων για αστική και βιομηχανική χρήση με αποτέλεσμα τον περιορισμό του ποσοστού που διοχετεύεται στον αγροτικό τομέα. Κατά συνέπεια, η κάλυψη των αναγκών του αγροτικού τομέα πραγματοποιείται μέσω νερού χαμηλής ποιότητας που προέρχεται από επεξεργασμένα απόβλητα και λύματα. Η μείωση των διαθέσιμων αποθεμάτων σε νερό οφείλεται κυρίως σε φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες οι οποίοι είναι κυρίως η κλιματική αλλαγή, η άνιση και αναξιόπιστη χωρική και χρονική κατανομή του νερού αλλά κυρίως η ελλιπής διαχείριση των υδατικών πόρων και η μη αποτελεσματική εφαρμογή μιας ενιαίας υδατικής πολιτικής. Υπό αυτό το πλαίσιο της περιγραφόμενης κατάστασης, η ορθολογική διαχείριση και χρήση του αρδευτικού νερού κρίνεται υψίστης σημασίας ώστε ο αγροτικός τομέας να μπορέσει να ανταπεξέλθει στις απαιτήσεις της σύγχρονης κοινωνίας για την ικανοποίηση της αυξανόμενης ζήτησης σε τρόφιμα. Βασικός προσανατολισμός του αγροτικού τομέα στο εγγύς μέλλον θα πρέπει είναι η βελτίωση της διαχείρισης και η ορθολογικότερη χρήση των διαθέσιμων υδατικών πόρων λόγω των ανταγωνιστικών χρήσεων του νερού, με στόχο την εξασφάλιση της επάρκειας και της ισότητας προς όλους τους παραγωγούς. Το γεγονός αυτό θα πρέπει να συντελέσει στην αύξηση της γεωργικής παράγωγης μέσω της βελτίωσης των τεχνικών - ποικιλιών και τον εκσυγχρονισμό καλλιεργητικών πρακτικών και των μεθόδων άρδευσης τα οποία συνολικά θα πρέπει να συμβάλλουν στην αύξηση των γεωργικών εισοδημάτων υπό το πλαίσιο της διασφάλισης της αειφορίας των φυσικών πόρων. Η παρούσα διατριβή εκπονήθηκε στο πλαίσιο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος σπουδών Γεωργικής Μηχανικής και Υδατικών Πόρων της Γεωπονικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου. Στο σημείο αυτό θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον επιβλέποντα καθηγητή μου κ. Δημήτριο Καρπούζο, Λέκτορα Α.Π.Θ. για τη δυνατότητα που μου έδωσε να ασχοληθώ με ένα τόσο επίκαιρο και σημαντικό θέμα, αλλά και για την πολύτιμη βοήθεια, επίβλεψη και επιστημονική καθοδήγηση κατά τη διάρκεια εκπόνησης της διατριβής

14 Πρόλογος - Περίληψη Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή κ. Χρήστο Μπαμπατζιμόπουλο, μέλος της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής, για την ουσιαστική συνεργασία και συμπαράσταση όλα αυτά τα χρόνια, καθώς και τον καθηγητή κ. Δημήτριο Παπαμιχαήλ, μέλος της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής, για τις πολύτιμες συμβουλές του και τις εποικοδομητικές παρατηρήσεις του. Επιπλέον, ευχαριστώ τους Δρ. Ευάγγελο Χατζηγιαννάκη και Δρ. Αθανάσιο Πανώρα του Ινστιτούτου Έγγειων Βελτιώσεων για τις πολύτιμες συμβουλές και υποδείξεις τους και τους γεωπόνους και επιστημονικούς συνεργάτες του ΓΟΕΒ και ιδιαιτέρως την Κ. Μαρία Μπαντή καθώς και το προσωπικό των υπό μελέτη ΤΟΕΒ για τη διάθεση των απαραίτητων στοιχείων σχετικά με τα αρδευτικά συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης

15 Πρόλογος - Περίληψη ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τη σημερινή εποχή η αυξανόμενη ζήτηση των υδατικών πόρων για την κάλυψη των διαφόρων ανταγωνιστικών χρήσεων αλλά και ιδιαιτέρως για την ικανοποίηση των αναγκών του αγροτικού τομέα θέτει σε κίνδυνο τα μελλοντικά αποθέματά τους. Συνεπώς, ένα από τα προβλήματα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη κοινωνία είναι η εξασφάλιση της επάρκειας και της ασφάλειας σε τρόφιμα λόγω του περιορισμού της διαθεσιμότητας των υδατικών πόρων. Παρόλο που η αρδευόμενη γεωργία αποσπά το μεγαλύτερο ποσοστό των διαθέσιμων αποθεμάτων νερού, ένα μεγάλο μέρος αυτού δεν αξιοποιείται ορθά και καταλήγει σε σπατάλη λόγω της ελλιπούς διαχείρισής του. Το γεγονός αυτό επισημαίνει την ανάγκη βελτίωσης της χαμηλής αποδοτικότητας και της πολιτικής διαχείρισης των αρδευτικών συστημάτων τόσο σε διεθνές όσο και σε εθνικό επίπεδο ώστε να ανταπεξέλθουν στις νέες απαιτήσεις και να αυξήσουν την παραγωγή τροφίμων ανά μονάδα διαθέσιμου νερού. Στο πλαίσιο αυτό κινείται και η παρούσα εργασία, η οποία παρουσιάζει και αναπτύσσει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο συγκριτικής αξιολόγησης της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων, το οποίο εφαρμόζεται σε αρδευτικά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με τρεις διαφορετικές μεθόδους. Το μεθοδολογικό πλαίσιο βασίζεται στις μεθόδους των δεικτών αποδοτικότητας, της περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων και της πολυκριτηριακής ανάλυσης βάσει της θεωρίας ασαφών συνόλων. Οι τρεις μεθοδολογίες αυτές αποσκοπούν στη εκτίμηση της αποδοτικότητας των συστημάτων μέσω συγκριτικής ανάλυσης ως προς την παραγωγικότητα των καλλιεργειών και την ορθολογική χρήση του αρδευτικού νερού. Επίσης, οι μέθοδοι αυτές συμβάλλουν στον προσδιορισμό της ιεραρχίας καθώς και στον καταρτισμό ομοιογενών ομάδων δικτύων συναρτήσει της αποδοτικότητας τους και των τεχνικών τους χαρακτηριστικών. Οι τρεις παραπάνω μέθοδοι συγκριτικής αξιολόγησης εφαρμόζονται σε 29 αρδευτικά συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με περίοδο μελέτης οκτώ έτη. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των εφαρμοζόμενων μεθοδολογιών παρατηρείται διαφοροποίηση και ετερογένεια στην τεχνική αποδοτικότητα των εξεταζόμενων αρδευτικών συστημάτων. Η ετερογένεια αυτή εντοπίζεται κυρίως στη διάρθρωση των καλλιεργειών και στην επιλογή της βασικής καλλιέργειας, στη χορηγούμενη αρδευτική παροχή, στις μεθόδους άρδευσης και στην γενικότερη πολιτική διαχείρισης των υδατικών πόρων. Επίσης, προσδιοριστήκαν για την περίοδο μελέτης η κατάταξη και οι βασικές συστάδες αρδευτικών συστημάτων όπως προέκυψαν κατά την εφαρμογή των μεθόδων συγκριτικής αξιολόγησης. Τέλος, αναγνωρίστηκαν τα αρδευτικά συστήματα τα οποία απαιτούν περαιτέρω εκσυγχρονισμό λόγω της μη ορθολογικής χρήσης του νερού. Συμπερασματικά, η συνδυαστική εφαρμογή των τριών μεθόδων συγκριτικής αξιολόγησης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο συγκριτικής αξιολόγησης από τους αρμόδιους διαχειριστές των - 3 -

16 Πρόλογος - Περίληψη δικτύων, παρέχοντας σημαντικές πληροφορίες για την αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων και υποδεικνύοντας τις βέλτιστες πρακτικές διαχείρισης και ορθολογικής χρήσης του αρδευτικού νερού. ABSTRACT Nowadays, the increasing trend of demand for water resources with purpose to cover the different rival uses and particularly to meet the needs of agricultural sector will set at risk the future water supplies. Consequently, one of the most important problems faces the modern society is the ensuring of adequacy and security of food, due to the restriction of availability of water resources. Although the irrigated agriculture receives the highest percentage of water availability, one part of it doesn t manage efficiently and directs to waste on account of insufficient management. This fact highlights the necessity for improvement of low irrigation efficiency and the management policy of international and national irrigation systems. They should also satisfy the new requirements and augment the production of food per irrigation water available unit. The aim of the present thesis is to present a benchmarking methodological framework for performance assessment of irrigation systems, which is applied in Thessaloniki plain. The methodology is based on performance indicators, data envelopment analysis and multicriteria method using fuzzy set theory. These three methods aim at evaluating the performance of irrigation systems through comparative analysis and simultaneously examine the productivity and the efficient use of irrigation water. Moreover, the methods determine the ranking and the clustering of irrigation systems, in relation to their performance and technical characteristics. The above mentioned methods of performance assessment were applied to twenty nine irrigation systems of Thessaloniki plain for study period of eight years. According to the results of the implemented methods, were observed significant heterogeneity of technical efficiency of irrigation systems. The main factors of this heterogeneity were the crop pattern and the selection of basic crop, the water volume supplied, the irrigation techniques and the general policy of water resources management. Moreover, the ranking and the basic clusters of irrigation systems are determined based on the benchmarking methods. Finally, the irrigation systems that need modernization of irrigation methods are pointed out in order to restrict the uncontrolled water use. To conclude, the combined use of these comparative assessment methods could be applied as a tool for comparative assessment by irrigation managers, providing important information for the performance of irrigation systems and indicating the optimal practices of management and the techniques of efficient use of irrigation water

17 Κεφάλαιο 1 0 : Εισαγωγή 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Γενικά Το νερό αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες εξέλιξης του πλανήτη αλλά και ένα από τα σημαντικότερα αγαθά στη ζωή του ανθρώπου η οποία βασίζεται στους φυσικούς πόρους. Παρόλο, που τις τελευταίες δεκαετίες έχουν παρατηρηθεί προβλήματα ως προς τη διαθεσιμότητα και την επάρκεια των πόρων, το νερό παραμένει ένας από τους σημαντικότερους φυσικούς πόρους και αυτό αιτιολογείται από το γεγονός ότι είναι ανανεώσιμος. Η ποσότητα του νερού στον πλανήτη μας δεν είναι σταθερή διότι μεταβάλλεται τόσο χρονικά όσο και χωρικά ειδικότερα τις τελευταίες δεκαετίες λόγω των έντονων κλιματικών αλλαγών. Παράλληλα, έχει παρατηρηθεί ότι η ποσότητα του νερού μεταβάλλεται τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά. Η μεγαλύτερη ποσότητα του νερού συναντάται στις θάλασσες και στους ωκεανούς, ενώ μια μικρότερη ποσότητα βρίσκεται σε λίμνες, ποτάμια και υπόγειους υδροφορείς. Η ποσότητα του νερού που βρίσκεται στα ποτάμια και στις λίμνες αποτελεί μια μικρή ποσότητα επί του συνόλου, αλλά η συγκεκριμένη μικρή ποσότητα αποτελεί το γλυκό νερό το οποίο χρησιμοποιείται για καταναλωτικούς σκοπούς και πιο συγκεκριμένα για γεωργική, αστική και βιομηχανική χρήση. Τα αποθέματα του νερού που βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους είναι σημαντικά σε ποσότητα, αλλά το μεγαλύτερο μέρος αυτών δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί διότι περιέχει μεγάλες ποσότητες διαλυμένων ουσιών (Τσακίρης, 2004). Τη σημερινή εποχή, παρόλο τον πλούσιο υδάτινο πλούτο που υπάρχει παγκοσμίως στον πλανήτη γη, το νερό δεν επαρκεί για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών, τη διατήρηση των οικοσυστημάτων και την ισορροπία της χλωρίδας και της πανίδας (Ορφανίδου, 2008). Οι μεγαλύτερες ποσότητες του νερού διοχετεύονται στις γεωργικές δραστηριότητες (άρδευση), στη βιομηχανία και στις ανάγκες των αστικών κέντρων. Πέρα από την ποσότητα του νερού που χρησιμοποιείται, της οποίας η εξασφάλιση είναι σημαντική, λόγω των αυξημένων αναγκών ιδιαίτερη έμφαση και προσοχή θα πρέπει να δοθεί και στα ζητήματα της διατήρησης της υψηλής ποιότητας του νερού αλλά και της προστασίας του περιβάλλοντος. Το νερό μπορεί να θεωρηθεί ως φυσικός πόρος, ως οικονομικό αγαθό και ως περιβαλλοντικό στοιχείο, ανάλογα με το κύριο κριτήριο και το είδος της διαχείρισης. Σε σχέση πάντως με άλλους φυσικούς πόρους και με άλλα οικονομικά αγαθά έχει μία ιδιαιτερότητα: είναι μοναδικό και αναντικατάστατο. Για το λόγο αυτό η εφαρμογή των κατάλληλων τιμολογιακών πολιτικών θα πρέπει να αποτελέσει ένα αποτελεσματικό μέσο για τον περιορισμό της κατασπατάλησής αυτού του πόρου. Η ορθολογική διαχείριση των υδατικών πόρων επιτάσσει την κατάρτιση και την εφαρμογή ενός συντονισμένου και πλήρους νομοθετικού πλαισίου με στόχο την κάλυψη περιβαλλοντικών, κοινωνικών και οικονομικών κριτηρίων. Τέτοιο πλαίσιο αποτελεί η οδηγία 2000/60 της Ευρωπαϊκής - 5 -

18 Κεφάλαιο 1 0 : Εισαγωγή Ένωσης η οποία στοχεύει στην προστασία των επιφανειακών υδάτων, των υπόγειων υδάτων και των παράκτιων υδάτων. Επίσης, κύριος στόχος της κοινοτικής οδηγίας είναι η εξασφάλιση των απαραίτητων ποσοτήτων νερού για την κάλυψη των τρεχουσών αναγκών με επίκεντρο την αειφορία των υδατικών πόρων χωρίς την περαιτέρω υποβάθμιση του περιβάλλοντος καθώς και η ταυτόχρονη πρόληψη και αντιμετώπιση ακραίων καιρικών φαινομένων όπως πλημμύρες και ανομβρία. Οι βασικές άξονες της νέας Οδηγίας Πλαίσιο για τους υδατικούς πόρους είναι (Τσακίρης, 2004): Η οργάνωση για τη διαχείριση των υδατικών πόρων που ξεκινά από την λεκάνη απορροής. Τα αυστηρά περιβαλλοντικά πρότυπα. Η κοστολόγηση του νερού με βάση το πραγματικό κόστος. Η διαμόρφωση αρχών στα διασυνοριακά ποτάμια. Η έμφαση στα χερσαία και υδατικά οικοσυστήματα. Η βιώσιμη διαχείριση και προστασία των διαθέσιμων υδατικών πόρων με ενέργειες και δράσεις μακράς πνοής. Ο περιορισμός των επιπτώσεων της ξηρασίας και των πλημμύρων. Τέλος, δύο από τις βασικές αρχές της οδηγίας είναι η αρχή της ανάκτησης κόστους στην τιμολόγηση του νερού και η αρχή του «ο ρυπαίνων πληρώνει». 1.2 Εισαγωγή στην αξιολόγηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων Ένας από τους επίσημους ορισμούς της αποδοτικότητας του συστήματος που έχει δοθεί σχετίζεται τόσο με τον τρόπο με τον οποίο το σύστημα εκτελεί συγκεκριμένες δραστηριότητες αλλά και το βαθμό στον οποίο αυτό έχει εκπληρώσει συγκεκριμένες απαιτήσεις. Διευρύνοντας αυτόν τον όρο η αποδοτικότητα ενός συστήματος μπορεί να οριστεί ως μέτρο τόσο του βαθμού ικανοποίησης των στόχων των αποτελεσμάτων (ικανοποίηση πελατών) αλλά και της διαχείρισης των διαθέσιμων πόρων (αποδοτικότητα) (Abernethy, 1989). Η χαμηλή αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων μπορεί να παρατηρηθεί είτε σε επίπεδο κατανομής του νερού είτε σε επίπεδο συστήματος σύμφωνα με μελέτες πεδίου που έχουν πραγματοποιηθεί από τον παγκόσμιο οργανισμό τροφίμων και από το διεθνές ινστιτούτο διαχείρισης των αρδεύσεων (IIMI,1995; FAO,2003). Το θέμα της χαμηλής αποδοτικότητας στην άρδευση έχει προκαλέσει το ενδιαφέρον των επενδυτών, διαχειριστών και χρηστών νερού παγκοσμίως. Καθώς ο πληθυσμός αυξάνει σε ένα πεπερασμένο κόσμο, η ανάγκη για πιο αποτελεσματική και αποδοτική χρήση των πόρων (έδαφος, νερό) πρέπει να επιτευχθεί άμεσα

19 Κεφάλαιο 1 0 : Εισαγωγή Εξαιτίας του παραπάνω προβλήματος έχει καταστεί αναγκαία η δημιουργία ενός γενικού πλαισίου αξιολόγησης της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων με σκοπό τη βελτίωση τους ως προς τον τρόπο λειτουργίας και διαχείρισής τους. Γενικότερα, η αξιολόγηση της αποδοτικότητας θα μπορούσε να οριστεί ως η συστηματική παρατήρηση, τεκμηρίωση και ερμηνεία των σχετικών δραστηριοτήτων της αρδευόμενης γεωργίας με σκοπό τη διαρκή βελτίωση (Malano & Burton, 2001). Ένας γενικός ορισμός που θα μπορούσε να δοθεί στη συγκριτική αξιολόγηση (Benchmarking) είναι μια συστηματική διαδικασία με σκοπό την επίτευξη της συνεχόμενης βελτίωσης στον αρδευτικό τομέα μέσω της σύγκρισης με σχετικούς και επιτεύξιμους εσωτερικούς ή εξωτερικούς στόχους, κανόνων και προτύπων (Malano et al., 2004). Η συγκριτική αξιολόγηση μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω διαφορετικών μεθόδων όπως είναι οι δείκτες αποδοτικότητας, η Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων και η Θεωρία Ασαφών Συνόλων. Η κάθε μια από αυτές τις μεθοδολογίες ακολουθεί μια διαφορετική διαδικασία προσέγγισης της αποδοτικότητας λόγω της θεώρησης διαφορετικών παραμέτρων και της ξεχωριστής προσέγγισης των διαχειριστικών στόχων. Αρχικά, οι δείκτες αποδοτικότητας αποτελούν κύριο εργαλείο για τη μέτρηση και την περιγραφή της αποδοτικότητας. Οι δείκτες παρέχουν ένα μέτρο της ποιότητας και της ποσότητας των στόχων οι οποίοι πρέπει να συνοδεύονται ταυτόχρονα από τα κατάλληλα πρότυπα εσωτερικά ή εξωτερικά. Ο προσδιορισμός των δεικτών πραγματοποιείται μέσω της μέτρησης του βαθμού ικανοποίησης των καθορισμένων μέτρων κριτηρίων όπως (ισότητα, επάρκεια, αξιοπιστία, αποδοτικότητα, παραγωγικότητα, βιωσιμότητα). Οι εσωτερικοί δείκτες αποδοτικότητας εξετάζουν κυρίως τις εσωτερικές διαδικασίες των αρδευτικών συστημάτων οι οποίες σχετίζουν την αποδοτικότητα με τους λειτουργικούς εσωτερικούς στόχους όπως είναι ο χρόνος, η διάρκεια, το ποσοστό της αρδευτικής παροχής, ενώ οι εξωτερικοί (συγκριτικοί) δείκτες χρησιμοποιούνται για να συσχετίσουν τις εκροές και τις εισροές ενός συστήματος εντός ενός συνόλου συστημάτων. Πολλοί δείκτες που σχετίζονται με αυτά τα μέτρα έχουν προταθεί από διάφορους ερευνητές (Abernethy,1986; Seckler et al., 1988; Mao Zhi, 1988; Molden & Gates, 1990; Perry 1996; Molden 1998; Sakthivadivel,1999). Μια άλλη μέθοδος που χρησιμοποιείται ευρέως για τη μέτρηση της τεχνικής αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων είναι η Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων που αναπτύχθηκε από τους (Charnes et al., 1978) γύρω από την ιδέα ότι η αποδοτικότητα μιας μονάδας λήψης απόφασης (Decision Making Unit) καθορίζεται από την ικανότητα της να μετατρέψει τις εισροές σε ένα επιθυμητό επίπεδο εκροών βάσει της σχέσης (εκροή/εισροή 1.0). Η Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων αποσκοπεί στην αξιολόγηση της σχετικής αποδοτικότητας συγκρίσιμων ομοιογενών μονάδων με την ταυτόχρονη θεώρηση πολλαπλών εισροών και εκροών. Ο προσδιορισμός της αποδοτικότητας της κάθε μονάδας πραγματοποιείται μέσω της επίλυσης ενός μοντέλου γραμμικού προγραμματισμού με σκοπό τον προσδιορισμό του συνόρου αποδοτικότητας

20 Κεφάλαιο 1 0 : Εισαγωγή Επιπλέον, μια άλλη μέθοδος συγκριτικής αξιολόγησης είναι η πολυκριτηριακή ανάλυση που συμβάλλει στην επίλυση σύνθετων προβλημάτων απόφασης παρέχοντας τη δυνατότητα επιμερισμού των προβλημάτων σε απλούστερα ώστε να επιλεχθεί το βέλτιστο εναλλακτικό σενάριο κατάσταση με τη στάθμιση πολλαπλών και κατά κανόνα αντικρουόμενων κριτήριων (Zoints, 1992). Η μεθοδολογία αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμη διότι περιλαμβάνει την αβεβαιότητα κατά τη μέτρηση των επιδόσεων των εναλλακτικών λύσεων (αρδευτικών συστημάτων) σε κάθε κριτήριο- δείκτη. Μια χαρακτηριστική πολυκριτηριακή μέθοδο ανάλυσης αποφάσεων είναι η Θεωρία Ασαφών Συνόλων η οποία βασίζεται σε μια διμερή (ανά ζεύγη) σύγκριση των εναλλακτικών καθώς και στην εκτίμηση του βαθμού στον οποίο οι τιμές των κριτηρίων και των συσχετιζόμενων βαρών επιβεβαιώνουν ή αναιρούν την κυριαρχία. Η μέθοδος αυτή επιλύει προβλήματα που χαρακτηρίζονται από ασάφεια στον ορισμό συγκεκριμένων μεταβλητών καθώς και είναι κατάλληλη στην αναπαράσταση της ελλιπούς γνώσης για το τύπο που επικρατεί στην ανθρώπινη αντίληψη, διατύπωση και δικαιολόγηση. Στη παρούσα εφαρμογή θεωρείται η διαδικασία της ασαφούς ομαδοποίησης (Clustering) οποία εφαρμόζει τις αρχές των ασαφών σχέσεων αντιστοιχίας - ομοιότητας καθώς και η διαδικασία της ασαφούς κατάταξης (Ranking) που βασίζεται στις αρχές των ασαφών σχέσεων υπεροχής κυριαρχίας με τη θεώρηση πολυδιάστατων ασαφών στόχων και κριτηρίων. 1.3 Σκοπός διατριβής Ο βασικός σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παρουσίαση και εφαρμογή μεθοδολογιών που επιδιώκουν τη συγκριτική αξιολόγηση και διερεύνηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων και στοχεύουν στην καταγραφή των γενικών τάσεων και σχέσεων μεταξύ των εξεταζόμενων αρδευτικών συστημάτων. Οι μεθοδολογίες αυτές αφορούν τη συγκριτική αξιολόγηση των αρδευτικών συστημάτων μέσω των δεικτών αποδοτικότητας που έχουν προταθεί από το Διεθνές Ινστιτούτο Διαχείρισης του Νερού (IWMI), της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων και της Θεωρίας Ασαφών Συνόλων. Οι συγκεκριμένες μεθοδολογίες αποτελούν σημαντικό εργαλείο βέλτιστης διαχείρισης διότι συμβάλλουν στην εξέταση και περιγραφή του λειτουργικού πλαισίου των αρδευτικών συστημάτων και παράλληλα δίνουν έμφαση στο κομμάτι της διαχείρισης των υδατικών πόρων που εφαρμόζει το κάθε σύστημα. Η εφαρμογή των παραπάνω μεθοδολογιών πραγματοποιήθηκε σε ένα ευρύ σύνολο αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με περίοδο μελέτης την οκταετία Βασικός προσανατολισμός της παρούσας εφαρμογής αποτέλεσε η μέτρηση της τεχνικής αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων με σκοπό τη σύγκρισή τους αλλά και ο προσδιορισμός των βέλτιστων

21 Κεφάλαιο 1 0 : Εισαγωγή πρότυπων μονάδων βάσει της διαμορφούμενης ιεραρχίας (ranking). Επίσης, πραγματοποιήθηκε ομαδοποίηση (clustering) των αρδευτικών συστημάτων για τη συγκρότηση ομοειδών ομάδων (groups) βάσει της απόδοσής τους αλλά και των τεχνικών και λειτουργικών τους χαρακτηριστικών. Οι εφαρμοζόμενες μεθοδολογίες συντέλεσαν στον προσδιορισμό των βέλτιστων πρακτικών και τεχνικών διαχείρισης ενώ ταυτόχρονα αναγνωρίστηκε το έλλειμμα αποδοτικότητας στα πλημμελώς λειτουργούντα αρδευτικά συστήματα με σκοπό την πρόταση των κατάλληλων μέτρων αποκατάστασης και βελτίωσης. 1.4 Δομή διατριβής Η διατριβή αποτελείται από εφτά κεφάλαια, η διάρθρωση των οποίων παρουσιάζεται στη συνέχεια: Στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια σύντομη εισαγωγή στους υδατικούς πόρους καθώς και στις αρχές της οδηγίας 2000/60. Επίσης, παρουσιάζονται οι εισαγωγικές έννοιες της αξιολόγησης της αποδοτικότητας και πραγματοποιείται συνοπτική αναφορά στις εφαρμοζόμενες μεθοδολογίες των δεικτών αποδοτικότητας, της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων και της Θεωρίας Ασαφών Συνόλων. Το πρώτο κεφάλαιο περιλαμβάνει το σκοπό και τη δομή της διατριβής. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η σημασία του νερού στον αγροτικό τομέα καθώς και η εξέλιξη των αρδεύσεων στην Ελλάδα και οι χρησιμοποιούμενες μέθοδοι άρδευσης. Στη συνέχεια πραγματοποιείται εκτενής περιγραφή της περιοχής μελέτης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με τις πηγές υδροδότησης καθώς και όλα τα απαραίτητα εγγειοβελτιωτικά έργα που πραγματοποιήθηκαν με σκοπό την τελική διαμόρφωση και αξιοποίηση της πεδιάδας για την κατασκευή των αρδευτικών δικτύων. Επίσης, παρουσιάζονται τα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των αρδευτικών συστημάτων καθώς οι οργανισμοί διοίκησης και επίβλεψης (Τ.Ο.Ε.Β, Γ.Ο.Ε.Β) των συστημάτων και των αντίστοιχων έργων. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο πλαίσιο αξιολόγησης της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων. Επίσης, παρουσιάζονται οι διαφορετικοί τύποι αξιολόγησης της αποδοτικότητας και σχολιάζονται οι μεταξύ τους διαφορές ενώ δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη συγκριτική αξιολόγηση η οποία εφαρμόζεται στη παρούσα διατριβή. Τέλος, παρουσιάζονται οι δύο τύποι δεικτών αποδοτικότητας με τα γενικά τους χαρακτηριστικά ενώ πραγματοποιείται εκτενής αναφορά στο προτεινόμενο σύνολο των συγκριτικών δεικτών. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεθοδολογία της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων (Π.Α.Δ) η οποία βασίζεται στις αρχές του γραμμικού προγραμματισμού με σκοπό τον προσδιορισμό του συνόρου αποδοτικότητας. Εισάγεται η έννοια της συνάρτησης παραγωγής ενώ γίνεται περιγραφή - 9 -

22 Κεφάλαιο 1 0 : Εισαγωγή των μέτρων της τεχνικής αποδοτικότητας και της διανεμητικής αποδοτικότητας ανάλογα με τον προσανατολισμό του μοντέλου (εισροές ή εκροές). Επίσης παρουσιάζονται τα μοντέλα με σταθερή και μεταβλητή οικονομία κλίμακας και τονίζονται οι σχετικές τους διαφορές ενώ παρουσιάζεται και το μοντέλο με την εισαγωγή των μεταβλητών περιθωρίου. Τέλος γίνεται μια σύντομη περιγραφή της αποδοτικότητας κλίμακας με το αντίστοιχο μοντέλο. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεθοδολογία της Θεωρίας των Ασαφών Συνόλων με την περιγραφή των μαθηματικών μοντέλων που βασίζονται στην ασαφή λογική. Επίσης, παρουσιάζονται οι ιδιότητες των ασαφών συνόλων, οι αλγεβρικές πράξεις και οι αρχές που διέπουν τα ασαφή σύνολα. Ακόμα, περιγράφονται οι σχέσεις που ισχύουν μεταξύ δύο συνόλων ή δύο διαφορετικών στοιχειών του ίδιου συνόλου. Ιδιαίτερη ανάλυση πραγματοποιείται στις σχέσεις της ασαφούς κυριαρχίας και ασαφούς ομοιότητας οι οποίες θεωρήθηκαν στην παρούσα διατριβή για την ιεραρχία και ομαδοποίηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση των απαραιτήτων δεδομένων που απαιτούνται για τον υπολογισμό των μεθοδολογιών της συγκριτικής αξιολόγησης, ενώ παρατίθενται παραδείγματα υπολογισμού της τυποποιημένης μεικτής τιμής της παραγωγής, Επίσης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την εφαρμογή των περιγραφόμενων τριών μεθοδολογιών κατά τη μέτρηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης κατά τη σύγκρισή τους ενώ στο τέλος γίνεται εκτενής ανάλυση και σχολιασμός των αντίστοιχων αποτελεσμάτων. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των τριών εφαρμοζόμενων μεθοδολογιών για όλη την περίοδο μελέτης για ένα ενδεικτικό δείγμα από τέσσερα αρδευτικά δίκτυα βάσει της προκύπτουσας ομαδοποίησης. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα γενικά συμπεράσματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα των εφαρμοζόμενων μεθοδολογιών ενώ κατατίθενται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα και βελτίωση των περιγραφόμενων μεθοδολογιών

23 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης 2. ΑΡΔΕΥΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζεται αρχικά η σημασία του νερού στη γεωργία και η εξέλιξη των αρδεύσεων στον Ελλαδικό χώρο. Στη συνέχεια, περιγράφονται τα εγγειοβελτιωτικά και τα έργα διευθετήσεως της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με σκοπό την τελική διαμόρφωση και αξιοποίησής της από τους τοπικούς παραγωγούς για την ανάπτυξη και την παραγωγή των αρδευόμενων καλλιεργειών. Παράλληλα πραγματοποιείται εκτενής περιγραφή στα τεχνικά χαρακτηριστικά των εξεταζόμενων αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας. 2.1 Εισαγωγή Η συνεισφορά του νερού στη γεωργία θεωρείται εξέχουσας σημασίας καθώς συμβάλλει ουσιαστικά στη βιωσιμότητα και στην προστασία της εκάστοτε περιοχής προσδίδοντάς της μια οικονομική ενίσχυση με την ταυτόχρονη διατήρηση της αξίας του φυσικού περιβάλλοντος. Από την αρχαιότητα ακόμη είναι γνωστό ότι η εφαρμογή των αρδεύσεων είχε ως σκοπό την αύξηση της γεωργικής παραγωγικότητας και κατ επέκταση την ενίσχυση του γεωργικού εισοδήματος (Bos et al., 1994, Hussain and Hanjra, 2003, 2004; Namara et al., 2010). Στην Ελλάδα συγκριμένα η αύξηση των αρδευόμενων εκτάσεων ήταν ραγδαία την τελευταία πεντηκονταετία. Οι επενδύσεις που έχουν πραγματοποιηθεί κυρίως στα αρδευτικά συστήματα με την κατασκευή των εγγειοβελτιωτικών έργων, προσβλέπουν στην αύξηση της αποδοτικότητας των αρδευόμενων καλλιεργειών και του γεωργικού εισοδήματος αλλά και συγχρόνως αποτελούν σημαντικό παράγοντα οικονομικής ανάπτυξης. Η συμβολή της άρδευσης στη διαμόρφωση της συνολικής παραγωγής ως εισροή είναι εξόχως σημαντική αλλά δεν θα πρέπει να υποτιμάται η συμβολή των υπόλοιπων εισροών όπως έδαφος, κεφάλαιο, εργασία καθώς και των απαραίτητων λιπασμάτων, φυτοφάρμακων και εδαφοβελτιωτικών. Επίσης, το αρδευτικό νερό ως εισροή θεωρείται υψίστης σημασίας ιδιαίτερα σε περιπτώσεις όπου η καλλιεργήσιμη έκταση αποτελεί περιοριστικό παράγοντα. Έτσι, τόσο σε εθνικό όσο και σε διεθνές επίπεδο η ανάπτυξη των αρδεύσεων επιδιώκει την εξασφάλιση της επάρκειας των γεωργικών προϊόντων με κεντρικό προσανατολισμό την κάλυψης της ζήτησης ενός ολοένα αυξανόμενου πληθυσμού. Η διασφάλιση της αναγκαίας ποσότητας νερού οδηγεί ουσιαστικά και στη διασφάλιση της γεωργικής αποδοτικότητας διότι δεν επηρεάζεται άμεσα από την άνιση κατανομή και ορθολογική αξιοποίηση των βροχοπτώσεων το όποιο συμβαίνει τόσο σε τοπικό όσο και σε διεθνές επίπεδο. Σύμφωνα με μελέτες πεδίου που έχουν πραγματοποιηθεί (Τζιμόπουλος, 2002) προκύπτει μια ανισοκατανομή της

24 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης βροχόπτωσης μεταξύ δυτικής και ανατολικής Ελλάδας, βάσει της οποίας το δυτικό τμήμα που καλύπτει το 37% της συνολικής έκτασης δέχεται περίπου το 48,3% της συνολικής βροχόπτωσης της χώρας. Όπως προκύπτει, η αποδοτικότητα των καλλιεργειών εξαρτάται τόσο από τις κλιματικές συνθήκες όσο και από το υδατικό δυναμικό της εκάστοτε αγροτικής περιοχής. Έτσι σε περιοχές με υψηλό υδατικό δυναμικό η παραγωγικότητα των αρδευόμενων καλλιεργειών μπορεί να είναι διπλάσια ή τριπλάσια σε σύγκριση με τις αποδόσεις των ξηρικών καλλιεργειών. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την ανάδειξη της επιτακτικής ανάγκης εφαρμογής των αρδεύσεων σε περιοχές με ξηρό ή ημίξηρο κλίμα και την αντικατάσταση των ξηρικών καλλιεργειών με αρδευόμενων. Η γεωργία όπως είναι παγκοσμίως γνωστό αποτελεί το μεγαλύτερο καταναλωτή νερού σε σχέση με τις άλλες χρήσεις νερού όπως αστική και βιομηχανική. Το ποσοστό που απορροφά συγκεκριμένα η αρδευόμενη γεωργία κυμαίνεται μεταξύ του 70 80% για την κάλυψη των αναγκών των καλλιεργειών σε νερό. Επίσης, το ποσοστό των αρδευόμενων εκτάσεων διεθνώς αντιστοιχεί στο 18% της συνολικής καλλιεργούμενης έκτασης, οι οποίες καταναλώνουν το 70% των παγκόσμιων αποθεμάτων νερού, αλλά ταυτόχρονα καλύπτουν το 33% της συνολικής παραγωγής τροφίμων (Johansson, 2000). Έχει παρατηρηθεί ότι το μεγαλύτερο τμήμα των αρδευόμενων εκτάσεων συναντάται κυρίως σε αναπτυσσόμενες χώρες όπου η γεωργία αποτελεί τη βασική μορφή απασχόλησης του πληθυσμού. Η συνεχόμενη αύξηση του πληθυσμού οδηγεί ταυτόχρονα και στην αύξηση της ζήτησης σε τρόφιμα η οποία με τη σειρά της θα προκαλέσει μια αυξητική τάση στη ζήτηση σε αρδευτικό νερό τις επόμενες δεκαετίες. Σύμφωνα με έρευνα του παγκόσμιου οργανισμού τροφίμων (FAO, Faures 2002) η ζήτηση του νερού διεθνώς σε μια τριακονταετία θα αυξηθεί περίπου κατά 14% σε σχέση με την προηγούμενη δεκαετία και έτσι θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην εξισορρόπηση του υδατικού ισοζυγίου ώστε να υπάρξει μια αρμονία μεταξύ της προσφοράς και της ζήτησης του νερού. Ταυτοχρόνως, το ποσοστό των αρδευόμενων εκτάσεων θα παρουσιάσει μια αύξηση κατά 17% σε εκτάρια την ίδια χρονική περίοδο. Ο αγροτικός τομέας στην Ελλάδα κατέχει σημαντική θέση ως προς την συμβολή του στην οικονομία. Ειδικότερα η συνεισφορά της γεωργίας στο Ακαθάριστο Εθνικό Προϊόν (ΑΕΠ) ανέρχεται περίπου στο 7% το οποίο είναι ένα ιδιαίτερο υψηλό ποσοστό σε σχέση με άλλες Ευρωπαϊκές χώρες σύμφωνα με το Διεθνή Οργανισμό Οικονομικής Συνεργασίας και Ανάπτυξης (ΟΟΣΑ). Ένα ακόμη στοιχείο που τονίζει τη σημαντικότητα του αγροτικού τομέα είναι ότι απασχολεί το 20% του οικονομικώς ενεργού πληθυσμού της χώρας. Σύμφωνα με στατιστικά δεδομένα την δεκαετία του 1940 οι αρδευόμενες εκτάσεις είχαν εκτιμηθεί μεταξύ 2 έως 2,5 εκατομμυρίων στρεμμάτων ενώ τη σημερινή εποχή ξεπερνούν τα 13 εκατομμύρια στρέμματα (Παπαμιχαήλ, 2006). Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να σημειωθεί μια σημαντική αύξηση της γεωργικής παραγωγής η οποία αρχικώς συνέβαλλε στην

25 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης κάλυψη των αναγκών της χώρας σε βασικά γεωργικά προϊόντα και στη συνέχεια οδήγησε σε ένα σημαντικό αριθμό εξαγωγών. Η πολιτική που ακολουθήθηκε τα τελευταία χρόνια στον αγροτικό τομέα είχε ως στόχο τη γενικότερη επέκταση των αρδεύσεων με την ταυτόχρονη εντατικοποίηση της γεωργικής παραγωγής. Σύμφωνα με στοιχεία του Υπουργείου Γεωργίας το ποσοστό των αρδευόμενων εκτάσεων στην Ελλάδα το έτος 1961 ήταν περίπου το 13,3% της καλλιεργήσιμης γης ενώ το έτος 1998 το ποσοστό αυτό σχεδόν τριπλασιάστηκε και έφτασε το 36,3% (Λατινόπουλος, 2006). Επίσης, η συνολική αρδευόμενη έκταση στην Ελλάδα υπολογίζεται στο 40% της καλλιεργούμενης έκτασης και στο 10% της συνολικής έκτασης της χώρας (Latinopoulos, 2005). Στο παρακάτω σχήμα (2.1) παρουσιάζεται η μεταβολή (αυξητική τάση) των αρδευόμενων γεωργικών εκτάσεων στην Ελλάδα κατά τα έτη 1929 έως 2010 σύμφωνα με την Εθνική Στατιστική Υπηρεσία. Τα συλλογικά αρδευτικά έργα αντιστοιχούν περίπου στο 40% της αρδευόμενης έκτασης ενώ τα ιδιωτικά έργα στο 56%. Στο σχήμα 2.2 απεικονίζεται η μεταβολή των αρδευόμενων γεωργικών εκτάσεων σε συλλογικά δίκτυα της Ελλάδας, για τα έτη 1974 έως 1998 βάσει στατιστικών δεδομένων. Πηγή: Εθνική Στατιστική Υπηρεσία (2011) Σχήμα 2.1. Εξέλιξη αρδευόμενης γεωργικής έκτασης στην Ελλάδα, τα έτη ( ) Η συνολική ποσότητα νερού που καταναλώνει η γεωργία για την κάλυψη των αναγκών των καλλιεργειών ανέρχεται στο 80% των συνολικών απολήψεων. Από τη ποσότητα αυτή το 60% προέρχεται από επιφανειακούς υδατικούς πόρους ενώ το υπόλοιπο 40% από υπόγειους υδροφορείς. Ένα ποσοστό κοντά στο 10% καταναλώνεται για αστική χρήση, σημαντικό υψηλό, στα μεγάλα κέντρα κυρίως ενώ μόλις το 3% διοχετεύεται για βιομηχανική χρήση (Σχήμα 2.3)

26 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Πηγή : Υπουργείο Γεωργίας (2008) Σχήμα 2.2. Εξέλιξη αρδευόμενης γεωργικής έκτασης, σε συλλογικά δίκτυα στην Ελλάδα, τα έτη ( ) Οι συνολικές απολήψεις, οι οποίες χρησιμοποιούνται για αρδευτικούς σκοπούς, τόσο οι επιφανειακές όσο και οι υπόγειες, διπλασιάστηκαν τα τελευταία είκοσι χρόνια με έναν παρόμοιο ρυθμό με τις αρδευόμενες εκτάσεις. Όπως έχει καταγραφεί τα τελευταία χρόνια, η μεταβολή της κατανάλωσης σε αρδευτικό νερό στην Ελλάδα ήταν αξιοσημείωτη σε σύγκριση με άλλα Ευρωπαϊκά κράτη χωρίς όμως να συνοδεύεται και από μια αναλογική αύξηση της αγροτικής παραγωγικότητας. Οι βασικές αιτίες που οδήγησαν στην αυξημένη κατανάλωση σε αρδευτικό νερό οφείλονται κυρίως στο μη ακριβό προσδιορισμό των αναγκών των καλλιεργειών, στη μη ορθή και δίκαιη τιμολόγηση του νερού, στη μη καταγραφή και μέτρηση του νερού που χορηγείται στα αρδευτικά συστήματα καθώς και στην έλλειψη υποδομών για την αξιολόγηση της εφαρμογής του αρδευτικού νερού στον αγρό (Πανώρας, 2007). Πηγή : ΟΟΣΑ (2008) Σχήμα 2.3. Όγκος απολήψεων ανά τομέα χρήσης νερού στην Ελλάδα

27 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Η ζήτηση σε αρδευτικό νερό διαφοροποιείται από περιοχή σε περιοχή στον ελλαδικό χώρο λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών (κλίμα, έδαφος, μορφολογία, κατανομή πληθυσμού). Στο παρακάτω σχήμα (2.4) παρουσιάζεται η σχέση μεταξύ προσφοράς και ζήτησης του αρδευτικού νερού στα μεγάλα υδατικά διαμερίσματα της Ελλάδας. Όπως παρατηρείται, η μεγαλύτερη κατανάλωση σημειώνεται στη Μακεδονία με την ταυτόχρονη υψηλή προσφορά νερού, ενώ ακολουθούν η Στ. Ελλάδα και η Θράκη. Πηγή : Μαραγκού Π.(2005) Σχήμα 2.4. Προσφορά και ζήτηση νερού σε υδατικά διαμερίσματα της Ελλάδας Ένας άλλος παράγοντας που σχετίζεται άμεσα με τις αρδεύσεις και τη διαθεσιμότητα των υδατικών πόρων είναι το σύστημα άρδευσης που εφαρμόζεται σε κάθε καλλιέργεια. Τα βασικά συστήματα άρδευσης που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα είναι οι επιφανειακές μέθοδοι άρδευσης με βαρύτητα καθώς και συστήματα καταιονισμού. Στη πλειοψηφία των αρδευόμενων εκτάσεων εφαρμόζονται τα παραπάνω συστήματα και πρακτικές που οδηγούν σε απώλειες μεγαλύτερες του 50% (Καλλία, 2008). Κύριο χαρακτηριστικό αυτών των συστημάτων είναι οι αυξημένες απώλειες που παρατηρούνται τόσο κατά τη μεταφορά του νερού όσο και κατά την εφαρμογή του νερού λόγω παλαιότητας των δικτύων. Το ποσοστό των απωλειών στα ανοιχτά δίκτυα κατά την μεταφορά του νερού κυμαίνεται από 25% έως και 80% και είναι σχετικά υψηλό σε σύγκριση με τα κλειστά υπό πίεση δίκτυα που φτάνουν μόλις το 5% - 20% (Παπαμιχαήλ, 2006). Οι απώλειες που σχετίζονται με την εφαρμογή του νερού συνδέονται άμεσα με το επιλεγόμενο σύστημα άρδευσης που εφαρμόζεται στις καλλιέργειες. Όπως προκύπτει από παρατηρήσεις, τα συστήματα στάγδην άρδευσης έχουν τη μεγαλύτερη αποδοτικότητα εφαρμογής 80-95%, ακολουθούν τα συστήματα καταιονισμού από 60-80% και τέλος οι επιφανειακές μέθοδοι από 50-80%

28 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Στην Ελλάδα η ποσοστιαία αναλογία εφαρμογής των συστημάτων άρδευσης στα αρδευτικά δίκτυα είναι 36,8% στα συστήματα επιφανειακής άρδευσης, 53% στα συστήματα καταιονισμού και μόνο 10% στα συστήματα στάγδην άρδευσης ή άλλα παρόμοια συστήματα μικροάρδευσης (Σχήμα 2.5). Όπως έχει παρατηρηθεί τα τελευταία έτη, τα συστήματα καταιονισμού και στάγδην άρδευσης βρίσκουν μεγαλύτερη εφαρμογή και τείνουν να αντικαταστήσουν τα επιφανειακά συστήματα άρδευσης. Πηγή : Υπουργείο Γεωργίας (2008) Σχήμα 2.5. Εξέλιξη των μεθόδων άρδευσης σε συλλογικά έργα στην Ελλάδα τα έτη ( ) Επίσης, οι περιοχές όπου συναντώνται συστήματα στάγδην άρδευσης είναι κυρίως ξηρές και θερμές και κατά βάση παρουσιάζουν χαμηλή διαθεσιμότητα σε υδατικούς πόρους. Συμπερασματικά, συγκρίνοντας την αποδοτικότητα και αποτελεσματικότητα των επιφανειακών συστημάτων και του καταιονισμού στον Ελλαδικό χώρο προκύπτει ότι οι διαφορές τους δεν είναι ουσιαστικά σημαντικές αλλά εξαρτώνται και από άλλους παράγοντες όπως είναι η διαχειριστική πολιτική, οι πρακτικές των παραγωγών, ο τρόπος τιμολόγησης του νερού και η λειτουργία και συντήρηση των συστημάτων (Zalidis et al., 1997). 2.2 Πεδιάδα Θεσσαλονίκης Αρχικά ως πεδιάδα Θεσσαλονίκης ορίζεται η περιοχή δυτικά της πόλης Θεσ/νίκης, κάτω από την υψομετρική καμπύλη των 50 μέτρων που διαρρέεται από τους ποταμούς Γαλλικό, Αξιό, Λουδία και Αλιάκμονα και μέχρις τις εκβολές τους στο Θερμαϊκό κόλπο. Ο ορισμός αυτός της πεδιάδας προέκυψε από τη σύμβαση που υπογράφτηκε το έτος 1925 στην Αθήνα μεταξύ της Ελληνικής Κυβερνήσεως και της Αμερικάνικης Εταιρίας The Foundation Company

29 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Η πεδιάδα Θεσσαλονίκης είναι μια από τις μεγάλες ελληνικές πεδιάδες, με ακαθάριστη έκταση στρέμματα περίπου και έχει συντεταγμένες έως βόρειο γεωγραφικό πλάτος και έως δυτικά της πόλης των Αθηνών. Έχει μήκος 60 χιλιόμετρα (από την πόλη Βέροια, μέχρι τον ποταμό Γαλλικό) και πλάτος 50 χιλιόμετρα. Οι κλίσεις σε γενικές γραμμές είναι ομαλές και σχετικά μικρές της τάξης 1,5 2,5 0 / 00 (Θεοχαρίδης, 1980). Η πεδιάδα Θεσσαλονίκης περικλείεται από το σημερινό κόλπο της Θεσ/νίκης, την οροσειρά Πάϊκου, το υψίπεδο της Έδεσσας, το Βέρμιο και τα Πιέρια όρη και συνολικά περιλαμβάνει στην έκτασής της τμήματα των Νομών Θεσ/νίκης, Κιλκίς, Πέλλας, Ημαθίας και Πιερίας. Η περιοχή στη οποία πραγματοποιήθηκαν τα εγγειοβελτιωτικά έργα είχε συνολική έκταση στρέμματα. Από γεωλογικής άποψης η πεδιάδα σχηματίστηκε από την πλήρωση τεκτονικού βυθίσματος πάχους άνω των μέτρων με αποθέσεις τριτογενούς και τεταρτογενούς, θαλάσσιας και ηπειρωτικής προέλευσης. Οι πρόσφατες ποτάμιες αποθέσεις ανάγκασαν τη θάλασσα να υποχωρήσει στη σημερινή της θέση. Σύμφωνα με χάρτες αρχαίων συγγραφέων κατά τον 5 0 π.χ. αιώνα ο Θερμαϊκός κόλπος εκτεινόταν δυτικά καταλαμβάνοντας όλη σχεδόν τη σημερινή πεδιάδα της Κεντρικής Μακεδονίας μέχρι την Πέλλα και τη Σκύδρα. Οι ποταμοί που διαρρέουν την περιοχή είναι οι εξής: Γαλλικός, Αξιός, Αλιάκμονας, Τριπόταμος, Αραπίτσα, Εδεσσαίος, Αλμωπαίος καθώς και οι διάφοροι χείμαρροι οι οποίοι κατέρχονται από τους ορεινούς όγκους και προσχώνουν στην πεδιάδα με τα φερτά υλικά τους με αποτέλεσμα την απώθηση της δυτικής όχθης του Θερμαϊκού προς τα Ανατολικά. Η λίμνη του Λουδία, με τη συνεχή δράση των ποταμών, μετατράπηκε σιγά -σιγά στη γνωστή μας από τον Μακεδονικό Αγώνα, λίμνη Γιαννιτσών, που περιβάλλονταν από βάλτους και έλη. Βάσει υπολογισμών προκύπτει ότι σήμερα οι ποταμοί και χείμαρροι, που αναφέρθηκαν, μεταφέρουν στο Θερμαϊκό κόλπο περίπου 16 εκατομμύρια κυβικά μέτρα φερτών υλικών το χρόνο. Λόγω των προβλημάτων που ταλάνιζαν την περιοχή εξαιτίας της Μικρασιατικής καταστροφής και της έλλειψης όλων των απαραίτητων έργων για την διευθέτηση των ποταμών και την προστασία των εκτάσεων, το Υπουργείο Γεωργίας αποφάσισε την εκτέλεση των παρακάτω σημαντικών έργων με ανάδοχο εταιρεία την Foundation Company την περίοδο (Κωνσταντινίδης, 1989). Τα έργα περιλάμβαναν τα εξής: Την αποστράγγιση των λιμνών Αρτζάν Αματόβου περιοχής Ν.Κιλκίς έκτασης στρ. Τον εγκιβωτισμό του Αξιού μεταξύ προστατευτικών αναχωμάτων για την αποφυγή πλημμυρών καθώς και την εκτροπή του σε νέα κοίτη δυτικότερα της Θεσ/νίκης για να αποφευχθεί η αποκοπή του λιμένα της Θεσ/νίκης από τη θάλασσα

30 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Την αποξήρανση της λίμνης Γιαννιτσών και των ελών της με την οποία αποδόθηκαν για καλλιέργεια στρέμματα. Συγκεκριμένα περιλαμβάνονταν: α) η κατασκευή περιφερειακής συλλεκτήριας τάφρου στη δυτική πλευρά της πεδιάδας από τον ποταμό Μογλένιτσα ως τον Αλιάκμονα και β) η διευθέτηση των υδατορευμάτων στη βόρεια πλευρά της λίμνης Η κατασκευή του αριστερού προστατευτικού αναχώματος του Αλιάκμονα στην πεδινή κοίτη για να προστατευθεί η πεδιάδα από τις πλημμύρες. Ο εγκιβωτισμός της πεδινής κοίτης του Γαλλικού ποταμού μεταξύ προστατευτικών αναχωμάτων. Συναφή έργα για συγκοινωνιακή εξυπηρέτηση (οδικές και σιδηροδρομικές γέφυρες). Με τα έργα αυτά αποστραγγίστηκαν ή προστατεύθηκαν από πλημμύρες εκτάσεις άνω του στρεμμάτων. Τα προαναφερθέντα έργα συμπληρώθηκαν στη συνέχεια με έργα εκχερσώσεων, μεταπλάσεως, εγκατάστασης ακτημόνων, σύνταξης κτηματολογίου, στραγγιστικών-αποχετευτικών δικτύων και μετά το έτος 1953 κατασκευάστηκαν τα λειτουργούντα σήμερα αρδευτικά έργα που αποτελούνται κυρίως από: Τα φράγματα εκτροπής Αξιού και Αλιάκμονα ( ) Τα συλλογικά αρδευτικά δίκτυα συνολικής έκτασης στρεμμάτων ( στρ. επιφανειακής άρδευσης και στρ. υπό πίεση). Τα αρδευτικά δίκτυα περιλαμβάνουν δίκτυο διωρύγων και παράλληλα δίκτυο στραγγιστικών τάφρων και αγροτικό οδικό δίκτυο. Η νότια πλευρά των δικτύων της πεδιάδας, λόγω των χαμηλών υψομέτρων της προστατεύεται από τη θάλασσα με παράκτια αναχώματα. Τα στραγγιστικά νερά παροχετεύονται στη θάλασσα μέσω παράκτιων αντλιοστασίων. Σε περιόδους υψηλής στάθμης και πλημμυρικών παροχών του Λουδία, η παροχέτευση των νερών του στη θάλασσα υποβοηθείται μηχανικά (αντλιοστάσια στις χαμηλές περιοχές). 2.3 Κλιματολογικά στοιχεία Το κλίμα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης έχει βασικά χαρακτηριστικά του Μεσογειακού κλίματος. Στην ανατολική περιοχή η οποία διαρρέεται από την κοιλάδα του Αξιού έχει παρατηρηθεί σε όλη τη διάρκεια του έτους η επίδραση του ηπειρωτικού κλίματος. Αντιθέτως, η κεντρική και η δυτική

31 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης περιοχή περιβάλλεται από βορρά από τις οροσειρές του Πάϊκου, Τζένας και Βόρα (Καϊμακτσαλάν) με έντονη την επίδραση του Μεσογειακού κλίματος. Σύμφωνα με μετρήσεις από τους δύο μετεωρολογικούς σταθμούς (Γαλλικού, Τρικάλων Ημαθίας) η μέση θερμοκρασία για την καλλιεργητική περίοδο (Απρίλιος - Οκτώβριος) υπολογίστηκε σε 20,6 0 C και 21,4 0 C αντίστοιχα για την οκταετία Η μέση μηνιαία μέγιστη για την καλλιεργητική περίοδο ήταν 38 0 C για το σταθμό του Γαλλικού και 37,6 0 C για το σταθμό των Τρικάλων, οι οποίες παρουσιάστηκαν το μήνα Ιούλιο. Η μέση μηνιαία ελάχιστη για την καλλιεργητική περίοδο ήταν 3,2 0 C για το σταθμό του Γαλλικού και 5,2 0 C για το σταθμό των Τρικάλων, οι οποίες παρουσιάστηκαν το μήνα Απρίλιο. Οι μέγιστες και οι ελάχιστες τιμές της θερμοκρασίας κυμαίνονται σε ένα εύρος από 41,8 0,6 0 C και από 40,6 1,8 0 C για το σταθμό του Γαλλικού και των Τρικάλων αντίστοιχα. Σύμφωνα με τα βροχομετρικά δεδομένα από τους δύο μετεωρολογικούς σταθμούς προκύπτει ότι το μέσο ύψος βροχής για τη καλλιεργητική περίοδο παρουσιάζει ένα εύρος από 111,6 297,2 mm για τον σταθμό του Γαλλικού και από 78,8-278 στον σταθμό των Τρικάλων. Οι κυριότεροι άνεμοι που επικρατούν στην πεδιάδα Θεσσαλονίκης είναι κυρίως Βόρειοι, Νότιοι και Νοτιοανατολικοί. Οι βόρειοι άνεμοι είναι επικρατέστεροι και συγκεκριμένα είναι ο Βαρδάρης και ο Καρατζοβίτης. Οι μέγιστες ημερήσιες ταχύτητες κυμαίνονται μεταξύ m/sec και μπορεί να φτάσουν τα m/sec ενώ η μέση ταχύτητα του Βαρδάρη είναι m/sec ο οποίος προκαλεί πτώση της θερμοκρασίας κατά C και διαρκεί από 24 έως 48 ώρες. Κατά τους θερινούς μήνες επικρατέστερος άνεμος είναι η θαλάσσια αύρα (μπάτης) και σημειώνεται τις μεσημεριανές ώρες. Η μέση ταχύτητα της είναι 3 m/sec ενώ η μέγιστη φτάνει τα 6 7 m/sec (Κωνσταντινίδης, 1989). Η μηνιαία συνολική ηλιοφάνεια είναι αρκετά υψηλή ιδίως κατά τη θερινή περίοδο και η μέση ετήσια τιμής της ξεπερνά τις ώρες με τη μέση μέγιστη να σημειώνεται τον Ιούλιο με 365 ώρες και τη μέση ελάχιστη το Δεκέμβριο με 112 ώρες. 2.4 Πηγές υδροδότησης Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται οι πηγές υδροδότησης που διαρρέουν την πεδιάδα Θεσσαλονίκης με την περιγραφή των κύριων ποταμών και σημαντικών χειμάρρων με τις λεκάνες απορροής τους και τελικό αποδέκτη τον Θερμαϊκό κόλπο Ποταμός Αξιός Είναι το μεγαλύτερο από τα ποτάμια της Μακεδονίας με συνολικό μήκος που φτάνει τα 380 χιλιόμετρα περίπου, εκ των οποίων τα 74 χιλιόμετρα βρίσκονται στο Ελληνικό έδαφος. Έτσι από πλευράς μήκους το 80,5 % βρίσκεται σε Γιουγκοσλαβικό έδαφος ενώ το υπόλοιπο 19,5 % ανήκει

32 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης στην Ελλάδα. Η λεκάνη απορροής του ποταμού Αξιού είναι Κm και κατανέμεται ως εξής (FYROM 91%, Φλώρινα 4% και πεδιάδα Θεσσαλονίκης 5%). Επομένως, η συμμετοχή του ελληνικού τμήματος της λεκάνης απορροής (5-9%) είναι κατ ουσία ασήμαντη. Το γεγονός αυτό έχει μεγάλη σημασία για την Ελλάδα, διότι πρακτικά ο ποταμός Αξιός βρίσκεται έξω από τα όρια του ελληνικού κράτους με αποτέλεσμα να μην καθίσταται εφικτή η διαχείριση της συνολικής παροχής με την κατασκευή των ανάλογων έργων. Συνεπώς απαιτείται συμφωνία μεταξύ της Ελλάδας και της FYROM για την τελική ρύθμιση των θεμάτων του ποταμού Αξιού με διαπραγματεύσεις που άρχισαν το 1970 με την παρουσία του ΟΗΕ και δεν κατέληξαν ακόμη σε οριστική συμφωνία. Οι μέσες παροχές που ενδεικτικά μετρήθηκαν από την εταιρεία Foundation και ΕΤΥΕΜ στη γέφυρα Πολυκάστρου παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 2.1. Μέσες ετήσιες και μέσες μηνιαίες παροχές του ποταμού Αξιού (Κωνσταντινίδης, 1989) Χρονικές περίοδοι μετρήσεων ( ) ( ) Μέση ετήσια παροχή 129,6 m 3 /sec 95 m 3 /sec Μέση μηνιαία Ελάχιστη (Αύγουστος) 35 m 3 /sec 18,5 m 3 /sec Μέση μηνιαία Μέγιστη (Απρίλιος) 280 m 3 /sec 154 m 3 /sec 1907: με 3480 m 3 /sec 1963: με 1550 m 3 /sec Μέγιστη πλημμυρική παροχή 1979: με 1070 m 3 /sec 1980: με 1000 m 3 /sec 1981: με 1100 m 3 /sec Ο Αξιός πριν γίνουν τα εγγειοβελτιωτικά έργα ακολουθούσε την ανατολική πλευρά της Καμπανίας πεδιάδας μέσα σε μια κοίτη βάθους 1,5-4,0 m και πλάτους m και πλημμύριζε το βαθύπεδο των λιμνών Αρτζάν και Αματόβου περίπου στρ. όταν η παροχή έφτανε στο 11% της μέγιστης πλημμυρικής. Στις αρχές του 20 ου πραγματοποιήθηκε η εκτροπή της κοίτης του ποταμού Αξιού στο ύψος της σιδηροδρομικής γραμμής Θεσ/νίκης Αθηνών, ανατολικά του ύψους στο χωριό Ανατολικό με τελική εκβολή 6,5 Κm δυτικά του λιμανιού της Θεσ/νίκης

33 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Ποταμός Αλιάκμονας Είναι ο δεύτερος σε μέγεθος ποταμός της λεκάνης απορροής του Θερμαϊκού κόλπου. Είναι το μεγαλύτερο ελληνικό ποτάμι. Πηγάζει από τα όρη Γράμμος και ενός τμήματος της Πίνδου. Συγκεντρώνει τα νερά των περιοχών Καστοριάς, Γρεβενών και Κοζάνης και μετά από διαδρομή 42 Km εκβάλλει στο Θερμαϊκό κόλπο. Το συνολικό του μήκος ανέρχεται στα 315Km και η λεκάνη απορροής φθάνει τα 7.312Κm 2 ενώ εάν συνυπολογισθούν και τα νερά της λεκάνης απορροής της περιφερειακής τάφρου η έκταση της συνολικής λεκάνης είναι 9.425Κm 2 με δυνατότητες εναποθήκευσης σε ταμιευτήρες. Η μέση μέγιστη παροχή του Αλιάκμονα είναι 174 m 3 /sec και παρατηρείται το μήνα Μάρτιο ενώ η μέση ελάχιστη παροχή παρατηρείται το μήνα Σεπτέμβριο και είναι της τάξης των 23 m 3 /sec ενώ μπορεί να φθάσει τα 5,9 m 3 /sec. Η πεδινή κοίτη του ποταμού έχει πλάτος m και μέσο βάθος 1,5 m. Η μέγιστη πλημμυρική παροχή σημειώθηκε το έτος 1935 και έφθασε τα m 3 /sec ενώ οι μέσες παροχές που ενδεικτικά μετρήθηκαν από την εταιρεία Foundation και το ΕΤΥΕΜ στη γέφυρα Κόκκοβας παρουσιάζονται στον πίνακα 2.2. Πίνακας 2.2. Μέσες ετήσιες και μέσες μηνιαίες παροχές του ποταμού Αλιάκμονα (Κωνσταντινίδης, 1989) Χρονικές περίοδοι μετρήσεων ( ) ( ) Μέση ετήσια παροχή 96 m 3 /sec 49,8 m 3 /sec Μέση μηνιαία Ελάχιστη (Σεπτ.) 23 m 3 /sec 5,9 m 3 /sec Μέση μηνιαία Μέγιστη (Μάρτιος) 174 m 3 /sec 137,7 m 3 /sec Μέγιστη πλημμυρική παροχή 3600 m 3 /sec Στραγγιστική τάφρος Λουδία Αποτελεί τη χαμηλή γραμμή της πεδιάδας Θεσσαλονίκης και ταυτόχρονα είναι ο κύριος αποδέκτης όλων των νερών που εισρέουν στην πεδιάδα. Έχει μήκος 39 Κm, και αρχίζει από το υψόμετρο μηδέν των Γιαννιτσών όπου συμβάλουν η κύρια στραγγιστική τάφρος της λίμνης Γιαννιτσών, ο ποταμός Μπαλίτσα και οι χείμαρροι Γιαννιτσών, Τσεκρέ και Τσιναρλή. Έχει βάθος νερού 5m, κλίση ροής 0, m και πλάτος κοίτης 50 m. Η στάθμη του νερού κυμαίνεται από το - 20 έως + 40 m και η

34 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης μέση παροχή του είναι 10 m 3 /sec και φτάνει τα 25 m 3 /sec ενώ η πλημμυρική παροχή είναι της τάξης των m 3 /sec Ποταμός Γαλλικός Πηγάζει από τα Κρούσια όρη και μετά από διαδρομή 65Km εκβάλλει στον κόλπο της Θεσ/νίκης. Ο Γαλλικός θεωρείται μάλλον χείμαρρος με λεκάνη απορροής 930 Κm 2 και μέγιστη παροχή 700 l/sec ενώ η ελάχιστη φτάνει τα l/sec. O μεγαλύτερος όγκος της παροχής αναλίσκεται στον εμπλουτισμό των υπόγειων στρώσεων Χείμαρροι λίμνης Γιαννιτσών Οι ποταμοί και οι χείμαρροι που καταλήγουν στη λίμνη Γιαννιτσών έχουν συνολική έκταση λεκάνης απορροής Κm 2 και είναι οι παρακάτω: Μογλένιτσα: χαρακτηρίζεται ως χείμαρρος παρά ως ποταμός με μέση θερινή παροχή 7 m 3 /sec. Βόδας (Εδεσσαίος): είναι ποταμός και πηγάζει από την λίμνη Βεγορίτιδα και τις πηγές Νησίου. Σύμφωνα με μετρήσεις της Foundation και του ΕΤΥΕΜ η ελάχιστη παροχή ήταν 3,2 m 3 /sec, η μέση 4,45 m 3 /sec και η μέγιστη 5,0 m 3 /sec. Την περίοδο η ΔΕΗ κατασκεύασε Υδροηλεκτρικό σταθμό (ΥΗΣ) με υδατόπτωση 158 m και ισχύος 46 ΜW και αργότερα δεύτερο (ΥΗΣ) με υδατόπτωση 130 m και ισχύος 28 ΜW. Αράπιτσα: Υδροδοτείται από τις πηγές του Αγ. Νικολάου που προέρχονται από το όρος Βέρμιο με υψόμετρο 500 m. Σύμφωνα με μετρήσεις της Foundation και του ΕΤΥΕΜ η ελάχιστη παροχή ήταν 3 m 3 /sec, η μέση 3,53 m 3 /sec και η μέγιστη 7,0 m 3 /sec. Η λεκάνη απορροής είναι 168 Κm 2. Η πλημμυρική παροχή βρέθηκε 348 m 3 /sec. Κούτιχας : Χείμαρρος με λεκάνη απορροής 125 Κm 2 και πλημμυρική παροχή 310 m 3 /sec. Τριπόταμος : Πηγάζει από το Βέρμιο με μέση παροχή 2,05 m 3 /sec και πλημμυρική παροχή 636 m 3 /sec ενώ η λεκάνη απορροής του είναι 165 Κm 2. Μπάλιτσα: πηγάζει από τις πηγές Αραβησσού μέσης ετήσιας παροχής 2,50 m 3 /sec, με πλημμυρική παροχή 107 m 3 /sec και λεκάνη απορροής 114 Κm 2. Τσιναρλή : χείμαρρος με λεκάνη απορροής 53 Κm 2 και πλημμυρική παροχή 77 m 3 /sec. Τσεκρέ : χείμαρρος με λεκάνη απορροής 39,2 Κm 2 και πλημμυρική παροχή 51 m 3 /sec

35 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης 2.5 Αντιπλημμυρικά και Αποστραγγιστικά έργα Ο σχεδιασμός για την κατασκευή των αποστραγγιστικών έργων στην πεδιάδα Θεσ/νίκης προέβλεπε την εκτροπή του ποταμού Αξιού και τον εγκιβωτισμό του με αναχώματα στην κοίτη του, την αποστραγγιστική τάφρο της λίμνης Γιαννιτσών, το προστατευτικό ανάχωμα στην αριστερή όχθη του ποταμού και τη μερική αποστράγγιση των λιμνών Αρτζάν και Αματόβου (Θεοχαρίδης, 1980). Οι κύριοι στόχοι που θα επιτύγχανε η κατασκευή των παραπάνω έργων ήταν οι εξής: Απόδοση νέων εκτάσεων για καλλιέργεια με σκοπό την αύξηση του ανεπαρκούς γεωργικού κλήρου. Περιορισμός των πλημμυρών και προστασία των κατακλυζόμενων εκτάσεων Εξυγίανση ελωδών εκτάσεων που αποτελούσε πηγή νοσηρότητας του πληθυσμού. Αύξηση του γεωργικού εισοδήματος και ελάττωση του παθητικού εμπορικού ισοζυγίου. Διάσωση του λιμανιού της Θεσ/νίκης από τις προσχώσεις των ποταμών. Η σύμβαση για την εκτέλεση των έργων: αντιπλημμυρικών, αποστραγγιστικών, ρυθμιστικών των ποταμών καθώς και βελτίωσης των συγκοινωνιών και άρδευσης υπογράφτηκε το έτος 1925 μεταξύ κυβέρνησης και της εταιρείας Foundation Company Αποστράγγιση λιμνών Αρτζάν και Αματόβου Η χειμερινή στάθμη του ποταμού Αξιού κοντά στο Λιμνότοπο βρισκόταν 90 cm υψηλότερα από την κανονική στάθμη των λιμνών αυτών και κατά 5,20 cm από το βαθύτερο σημείο του πυθμένα των λιμνών. Η αποστράγγιση επιτεύχθηκε με την κατασκευή κύριας αποχετευτικής τάφρου μήκους 13 Km από το σημείο συμβολής των δύο λιμνών ακολουθώντας τη ροή του ποταμού με μικρότερη κλίση. Επίσης, κατασκευάστηκαν δύο ρυθμιστικά φράγματα, ένα στην εκροή για την εμπόδιση των πλημμυρών του Αξιού και ένα δεύτερο για τη ρύθμιση της εαρινής απορροής με σκοπό την ικανοποίηση των αναγκών των καλλιεργειών. Παράλληλα, κατασκευάστηκαν κύριοι στραγγιστικοί τάφροι στη μεν λίμνη Αρτζάν ΒΑ, ενώ στη λίμνη Αματόβου Ν προς Β. Κάθετα στις κύριες τάφρους και από τις δύο πλευρές αυτών συμβάλλουν ανά 1000 m δευτερεύουσες στραγγιστικές τάφροι Έργα Αξιού Για την εξεύρεση της μέγιστης πλημμυρικής παροχής του Αξιού ερευνήθηκαν τα ίχνη των πλημμυρών και η κλίση της επιφάνειας της πλημμύρας το έτος 1907, η οποία υπολογίστηκε κοντά στα m 3 /sec. Η κοίτη των πλημμυρών καθορίστηκε στα m με μέσο ύψος αναχωμάτων 3.60 m. Η κύρια κοίτη του ποταμού στην εκτροπή του είχε πλάτος 300 m ενώ η κοίτη των πλημμυρών ανάντη της εκροής φτάνει τα m

36 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Το αριστερό ανάχωμα αρχίζει από τα στενά της Τσιγγάνας και μετά από διαδρομή 17,6 Km συναντά τα υψώματα του Λιμνότοπου με σκοπό την αποκοπή της εισροής των νερών από τον Αξιό στις δύο λίμνες. Το δεξιό προστατευτικό ανάχωμα αρχίζει από το χείμαρρο Γοργόπης και συνεχίζει έως στη θάλασσα διασχίζοντας 59 Κm. Συγχρόνως, αποφασίστηκε η κατασκευή αποχετευτικής τάφρου της κοιλάδας του Αξιού Βαρδαρόβασι με κλίση μικρότερη του Αξιού ακολουθώντας τη χαμηλή γραμμή, η οποία θα εκβάλλει στον Αξιό ποταμό κατάντη της σιδηροδρομικής γέφυρας Θεσ/νίκης Αθηνών. Την ίδια χρονική περίοδο κατασκευάστηκαν σιδηροδρομικές και οδικές γέφυρες κατά πλάτους του ποταμού. Η περάτωση των εργασιών εκτροπής του Αξιού πραγματοποιήθηκε το έτος 1934 με ροή 170 m 3 /sec Αποξήρανση λίμνης Γιαννιτσών Διώρυγα Λουδία Η προστασία της λίμνης Γιαννιτσών από τις πλημμυρικές παροχές των ποταμών και των χειμάρρων απαιτούσε την κατασκευή περιφερειακής συλλεκτηρίου τάφρου στη δυτική πλευρά της πεδιάδας με σκοπό την συγκέντρωση όλων των νερών έξω από τη λίμνη και την αποχέτευσή τους προς τη θάλασσα. Η αποχετευτική λίμνη και η συλλεκτήριος τάφρος των νερών τελικά ονομάστηκε διώρυγα - τάφρος Λουδία η οποία εκβάλλει στο Θερμαϊκό κόλπο ανάμεσα από τις εκβολές Αξιού και Αλιάκμονα. Η διώρυγα Λουδία είχε συνολικό μήκος 39 Km με πλάτος πυθμένα 11,60 m και μέση παροχή 150 m 3 /sec. Το βάθος του νερού έφτανε τα 7,40 m με κλίση ροής 0, m. Η ανώτατη πλημμυρική παροχή υπολογίστηκε στα 335 m 3 /sec. Η εκσκαφή των πρωτευουσών και δευτερευουσών στραγγιστικών τάφρων έγινε με πλωτά εσκαπτικά μηχανήματα με ολοκλήρωση το έτος Τέλος, η αποξήρανση τη λίμνης απέδωσε καλλιεργήσιμα στρέμματα Περιφερειακή διώρυγα Η περιφερειακή διώρυγα αρχίζει από τον ποταμό Μογλένιτσα και εκβάλλει στον ποταμό Αλιάκμονα στο ύψος της Κουλούρας. Η κατασκευή του άνω ρυθμιστικού φράγματος στο ύψος της εθνικής οδού Θεσ/νίκης Εδέσσης, χωριό Λιποχώρι, είχε ως σκοπό την αυτόματη ομαλή μετατροπή της αβαθούς ροής της λεκάνης σε βαθιά ήρεμη μέσα στην κοίτη της διώρυγας με παροχή πρόβλεψης 240 m 3 /sec. Το κάτω ρυθμιστικό φράγμα κατασκευάστηκε στην εκβολή της διώρυγας προς τον Αλιάκμονα και 700 m ανάντη με κύριο σκοπό την μετατροπή της βαθιάς ήρεμης ροής σε αβαθή στην κοίτη του ποταμού με την τήρηση δύο συνθηκών: 1. Μέγιστη πλημμυρική παροχή 1550 m 3 /sec 2. Θερινή πλημμυρική παροχή 390 m 3 /sec

37 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Η περιφερειακή διώρυγα στη διαδρομή της των 35,5 Κm μέχρι τον π. Αλιάκμονα δέχεται τα νερά της Μογλένιτσας, Βόδα, Αραπίτσας, Κουτιχά, Τριποτάμου κ.α. Η διατομή της προβλέφθηκε να είναι διπλό τραπέζιο με εκατέρωθεν αναχώματα 6,5 m, κλίση πρανών 1:1,5 και μικρή κοίτη μεταβαλλόμενης διατομής m. To βάθος κυμαίνεται από 3,0 3,5 m και η διώρυγα χαράχτηκε με κλίση πυθμένα 0,0002 m. Το κατώφλι του φράγματος είχε πλάτος 23,2 m και η λεκάνη απορροής υπολογίζεται στα Κm 2 με μέση παροχή 35 m 3 /sec Έργα Αλιάκμονα και Γαλλικού Η αντιπλημμυρική προστασία των εκτάσεων της Θεσσαλονίκης από τον Αλιάκμονα ποταμό επιτεύχθηκε με την κατασκευή αριστερού προστατευτικού αναχώματος μήκους 38,5 Κm με έναρξη του κοντά στη Βέροια μέχρι τις εκβολές στη θάλασσα. Η κατασκευή δεξιού αναχώματος δεν κρίθηκε οικονομικώς συμφέρουσα λόγω ότι η προς προστασία έκταση ήταν μικρή (Τζιμόπουλος, 1967). Η εκτροπή της κοίτης του ποταμού έγινε προς την ανατολική πλευρά με αύξηση της κλίσης σε 0,00044 m με μέγιστη πλημμυρική παροχή 1830 m 3 /sec. Η ολοκλήρωση των έργων πραγματοποιήθηκε το έτος Για την αντιπλημμυρική προστασία των εκμεταλλεύσιμων εκτάσεων ο Γαλλικός ποταμός εγκιβωτίστηκε στην πεδινή του κοίτη μεταξύ προστατευτικών αναχωμάτων. Το πλάτος της κοίτης των πλημμυρών του ποταμού ανέρχεται κατά μέσο όρο στα 780 m με ελάχιστο πλάτος 180 m. 2.6 Αρδευτικά έργα πεδιάδας Θεσσαλονίκης Τα αρδευτικά έργα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης χωρίστηκαν σε δύο φάσεις εκτέλεσης. Κατά την πρώτη φάση (1953) εκτελέστηκαν τα απαραίτητα έργα που αφορούσαν τα ανοιχτά αρδευτικά συστήματα που υδροδοτούσαν ολόκληρη τη ζώνη του Αξιού και του Αλιάκμονα με την κατασκευή των αντίστοιχων φραγμάτων και αντλιοστασίων. Στη δεύτερη φάση (1976) εκτέλεσης προγραμματίστηκε η κατασκευή έργων με απώτερο σκοπό την εξασφάλιση της υδροδότησης των νέων αρδευτικών δικτύων αλλά και την ενίσχυση της παροχέτευσης νερού στα είδη λειτουργούντα δίκτυα τα οποία παρουσίαζαν ελλειμματική παροχή κατά τους θερινούς μήνες. Στα αρδευτικά δίκτυα της δεύτερης φάσης περιλαμβάνονταν κυρίως η κατασκευή των κλειστών υπό πίεση δικτύων στην περιοχή περιμετρικά της πρώην λίμνης Γιαννιτσών και της κατασκευής ανοιχτών δικτύων στην περιοχή του Ανατολικού Βερμίου. Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζονται συνολικά τα αρδευτικά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης που ανήκουν στη περιοχή δικαιοδοσίας του ΓΟΕΒ

38 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα 2.6. Αρδευτικά δίκτυα πεδιάδας Θεσσαλονίκης Φράγματα εκτροπής Αξιού και Αλιάκμονα (Α Φάση ) Η κατασκευή των φραγμάτων των ποταμών Αξιού και Αλιάκμονα ανατέθηκε στην Εταιρεία Knappen, Tippets, Abbett το έτος Αυτήν προέβλεπε δύο βασικά σημεία α) Άρδευση στρ. ανατολικά και δυτικά του ποταμού Αξιού μέχρι το Γαλλικό με μέση θερινή παροχή 35 m 3 /sec και μέση θεωρητική παροχή 0,1 lit/sec/στρ και β) Άρδευση στρ. της πεδινής περιοχής δυτικά του Αλιάκμονα με μέση θερινή παροχή 40 m 3 /sec και μέση θεωρητική παροχή 0,11 lit/sec/στρ Φράγμα εκτροπής Αξιού Κατασκευάστηκε το έτος 1958 με σε συνολικό μήκος 2,8 Km ανάντη της οδικής γέφυρας Έλλης και περίπου 28 Km από την εκβολή του ποταμού στη θάλασσα. Είναι καθολικό φράγμα, που αποτελείται από υπερχειλιστή ασφαλείας μήκους 980m και δύο συμμετρικούς ρυθμιστές παροχής με θυροφράγματα κοντά στις όχθες του ποταμού, οπότε το συνολικό μήκος έφτανε 1200 m. Στη δεξιά όχθη από τα θυροφράγματα με 8 ανοίγματα Χ 3,0 m ξεκινά η ΔΠΔΑ (δυτική προσαγωγός διώρυγα Αξιού) με παροχή 20 m 3 /sec με σίφωνα κάτω από την τάφρο Βαρδαρόβαση. Στην αριστερή όχθη με

39 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης ανοίγματα Χ 3,0 m ξεκινά η ΑΠΔΑ (Ανατολική προσαγωγός διώρυγα Αξιού) συνολικής παροχής 15 m 3 /sec. Η λειτουργία του φράγματος κατά την περίοδο των αρδεύσεων ρυθμίζεται μέσω των θυροφραγμάτων με την ανάντη στάθμη να διατηρείται σε απόλυτο υψόμετρο +12,80 m δηλαδή 20 cm χαμηλότερα από την στέψη του υπερχειλιστή ασφαλείας. Η μέγιστη πλημμυρική παροχή υπολογίστηκε στα m 3 /sec με κατάντη στάθμη νερού +14,10 m και ανάντη στάθμη του υπερχειλιστή + 14,40 m Φράγμα εκτροπής Αλιάκμονα Κατασκευάστηκε το έτος 1959 στην αρχή της πεδινής κοίτης του ποταμού περίπου 45Km από την εκβολή του στη θάλασσα, κοντά στο χωριό Βαρβάρες και 5Km Ν.Α της Βέροιας. Είναι καθολικό φράγμα εκτροπής και αποτελείται από έναν υπερχειλιστή μήκους 320 m πάνω στον οποίο εδράζεται οδική γέφυρα πλάτους 5,5m με στέψη στα +36,0m. Στην αριστερή όχθη βρίσκεται διώρυγα καθαρισμού με δύο θυρίδες ανοίγματος 9,2m και ανάντη αυτής βρίσκεται η υδροληψία της προσαγωγού διώρυγας με έξι κατακόρυφες ρυθμιστικές θυρίδες. Το συνολικό μήκος του έργου είναι 400m. Η μέγιστη πλημμυρική παροχή υπολογίστηκε στα 5600 m 3 /sec. Τέλος, με την κατασκευή των φραγμάτων Αξιού και Αλιάκμονα προβλεπόταν η κατασκευή της προσαγωγού διώρυγας Αλιάκμονα (ΑΟ) συνολικού μήκους 10 Km η οποία διέρχεται με σίφωνα κάτω από τη περιφερειακή διώρυγα με τέσσερα ανοίγματα. Τα τρία ανοίγματα επιτρέπουν τη διέλευση παροχής 80m 3 /sec ενώ το τέταρτο χρησιμοποιείται για στράγγιση στρ. δεξιά της περιφερειακής διώρυγας. Στην προσαγωγό διώρυγα (Α0) και στο ύψος του χωριού Διαβατά εγκαταστάθηκε Υδροηλεκτρικός σταθμός ισχύος 3Χ3,6 ΚW για την λειτουργία των αντλιοστασίων άρδευσης και αποστράγγισης της πεδιάδας. Στο τέλος της προσαγωγού διώρυγας του Αλιάκμονα και κάτω από την περιφερειακή διώρυγα βρίσκεται ο κεντρικός μεριστής Ε Αναδασμός Η τοπογραφική διαμόρφωση της περιοχής αποτέλεσε σημαντικό κριτήριο για την ορθή χάραξη των αρδευτικών δικτύων. Η χάραξη αυτή δεν ήταν δυνατό να προσαρμοστεί στους ήδη υπάρχοντες άξονες διανομής των κλήρων λόγω του πολυτεμαχισμού της γεωργικής γης (Κωνσταντινίδης, 1989). Για λόγους κυρίως οικονομικούς, τεχνικούς, και κοινωνικούς επιβλήθηκε ο αναγκαστικός αναδασμός της γης κατά αγροκτήματα. Ο κλήρος του κάθε παραγωγού συγκεντρώθηκε σε ένα ή δύο το πολύ αγροτεμάχια τα οποία ήταν ορθογωνισμένα και προσαρμοσμένα στη διάταξη των δικτύων. Βάσει της νέας διαμόρφωσης τα αγροτεμάχια είχαν μέτωπο εφαπτόμενο στην τριτεύουσα διώρυγα εφαρμογής αλλά και την αντίστοιχη επαφή με την τριτεύουσα στραγγιστική τάφρο για την διευκόλυνση της

40 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης άρδευσης και στράγγισης αντίστοιχα. Η μεγιστοποίηση των αγροτεμαχίων συντέλεσε στην εκμηχάνιση και στην εντατικοποίηση της γεωργίας με αποτέλεσμα τη μείωση των καλλιεργητικών δαπανών Ισοπεδώσεις Συστηματοποιήσεις Απαραίτητη προϋπόθεση για την ομοιόμορφη κατανομή του αρδευτικού νερού στην επιφάνεια του εδάφους και γενικά την όσο δυνατό καλύτερη εφαρμογή των επιφανειακών αρδεύσεων, είναι η συστηματοποίηση, δηλαδή η λεπτομερής ισοπέδωση του εδάφους. Για την συστηματοποίηση των αγροτεμαχίων συστάθηκε ειδικευμένη ομάδα γεωπόνων και σε συνεργασία με τον Γ.Ο.Ε.Β αναλήφθηκε η μελέτη του έργου. Η διαδικασία της συστηματοποίησης άρχιζε με την χωροστάθμηση κάθε χωραφιού με ισοδιάσταση 20 m, λαμβάνοντας υπόψη το υψόμετρο της στάθμης του νερού στην αντίστοιχη τριτεύουσα διώρυγα εφαρμογής. Επίσης μελετήθηκε το επίπεδο αρίστης προσαρμογής με τις κατά μήκος και πλάτος κλίσεις. Σε κάποιες περιπτώσεις διορθώθηκαν οι εγκάρσιες κλίσεις ώστε να είναι μικρότερες από την κατά μήκος κλίση και το υψηλότερο τμήμα του χωραφιού να είναι 10-20cm χαμηλότερο από τη στάθμη του νερού στη διώρυγα. Η συνολική έκταση που συστηματοποιήθηκε ανερχόταν στα στρέμματα το έτος Τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια οι ισοπεδώσεις των χωραφιών γίνονται με την εφαρμογή της τεχνολογίας laser με αποτέλεσμα να εξοικονομούνται υδατικοί πόροι και να αυξάνει ποσοτικά και ποιοτικά η απόδοση των γεωργικών προϊόντων της πεδιάδας και ιδιαίτερα της ρυζοκαλλιέργειας (Πανώρας κ.α, 1993). Βασικά πλεονέκτημα της μεθόδου είναι η μη απαίτηση για προκαταρτική μελέτη, η υψομετρική αποτύπωση και πασσάλωση διότι οι επιθυμητές κλίσεις δίνονται από τον πομπό του laser με απλούς χειρισμούς. (Χατζηγιαννάκης και Θεοδώρου,1991) Συμπληρωματικά έργα Α Φάσης Κατά τη φάση αυτή κατασκευάστηκαν αναχώματα και αντλιοστάσια με σκοπό την προστασία των χαμηλών παράκτιων αρδευόμενων εκτάσεων της πεδιάδας. Έτσι τα παράκτια αναχώματα που κατασκευάστηκαν είχαν μήκος 22 Κm και ύψους 2,5 m για την προστασία των αρδευτικών δικτύων Χαλάστρας, Μαλγάρων και Κλειδιού. Η έκταση που προσβαλλόταν από τη δημιουργουμένη παλίρροια κατά μέσο όρο ήταν στρ. στο δίκτυο της Χαλάστρας, στρ. στο δίκτυο των Μαλγάρων και στρ. στο δίκτυο του Κλειδιού. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των αντλιοστασίων των παραπάνω δικτύων παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον παρακάτω πίνακα:

41 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Πίνακας 2.3. Χαρακτηριστικά παράκτιων αντλιοστασίων αρδευτικών δικτύων (Κωνσταντινίδης, 1989) Ονομασία Αντλίες Μανομετρικό Παροχή Ισχύς (KW) 1. Χαλάστρας Χαλάστρας 2. Μαλγάρων Μαλγάρων 3. Κλειδιού Κλειδιού Στράγγισης 5 m m 3 /hr 132 Αποχέτευσης 4 m m 3 /hr 340 Στράγγισης 4,6 m m 3 /hr 112 Αποχέτευσης 4 m m 3 /hr 270 Στράγγισης 2 m m 3 /hr 150 Αποχέτευσης 4 m m 3 /hr 600 Κατά την ολοκλήρωση της 1 η Φάσης των αρδευτικών έργων προγραμματίστηκε η διάνοιξη της κοίτης του ποταμού Λουδία την περίοδο Το πλάτος του ποταμού διευρύνθηκε κατά πενήντα μέτρα με μέσο βάθος 5m όλο αρνητικό και διακύμανση στάθμης από -20 έως +40 cm. Τέλος, κατασκευάστηκε το αντλιοστάσιο του Σχοινά ανάντη από το μηδέν των Γιαννιτσών και σε απόσταση 800m κοντά στις εκβολές των χειμάρρων Γιαννιτσών και Μπάλιτσας πάνω στη στραγγιστική τάφρο. Το αντλιοστάσιο Σχοινά είναι πολλαπλού σκοπού με συνεχόμενο ρουφράκτη επί της Κ.Σ.Τ της λίμνης. Οι κύριοι σκοποί του αντλιοστασίου ήταν: 1. Να απάγει τα νερά στράγγισης της χαμηλής περιοχής Σχοινά στρ. στον ποταμό Λουδία. 2. Να απάγει στον ποταμό Λουδία τα νερά της Κ.Σ.Τ της λίμνης με κλειστά τα θυροφράγματα, ώστε να αποφεύγεται η κατάκλυση της χαμηλής περιοχής της πρώην λίμνης Γιαννιτσών σε περιπτώσεις πλημμυρών. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του αντλιοστασίου παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 2.4. Χαρακτηριστικά αντλιοστασίου Σχοινά (Κωνσταντινίδης, 1989) Ονομασία Αντλίες Μανομετρικό Παροχή Ισχύς (KW) 1. Σχοινά Σχοινά Στράγγισης 3,05 m m 3 /hr 90 Αποχέτευσης 2,6 m m 3 /hr Λίμνης Αποχέτευσης 2,2 m m 3 /hr

42 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Αρδευτικά έργα Β Φάσης Στην Β φάση ( ) αυτή εκτελέστηκαν σημαντικά έργα για την εξασφάλιση της υδροδότησης των αρδευτικών δικτύων. Η εξασφάλιση της παροχής των νέων δικτύων αλλά και η ενίσχυση των ήδη λειτουργούντων δικτύων θα στηριζόταν κυρίως στην κατασκευή ταμιευτήρων νερού στον ποταμό Αλιάκμονα από τη ΔΕΗ για υδροηλεκτρικούς σκοπούς. Η παροχή του Αξιού ποταμού δεν μπορούσε να ρυθμιστεί από την Ελλάδα διότι μόνο το 5% ανήκει σε αυτήν και για το λόγο αυτό έγιναν προσπάθειες με τη γείτονα χώρα υπό την αιγίδα του ΟΗΕ για την πλήρη ανάπτυξη της λεκάνης με συμφωνία το Υδροηλεκτρικά έργα ποταμού Αλιάκμονα Στα πλαίσια του προγράμματος εξηλεκτρισμού της χώρας η ΔΕΗ το 1971 άρχισε την κατασκευή του φράγματος Πολυφύτου και κατάντη αυτού τον υδροηλεκτρικό σταθμό. Η θέση του φράγματος είναι 30 Κm ανάντη από το φράγμα υδροληψίας των αρδευτικών έργων. Το ύψος του φράγματος ήταν 100 m με τη δημιουργία τεχνητής λίμνης επιφάνειας στρ. Στον υδροηλεκτρικό σταθμό Πολυφύτου εγκαταστάθηκαν τρεις ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες. Η λειτουργία τους ξεκίνησε το έτος 1975 και η μέγιστη παροχή της κάθε μονάδας είναι 90 m 3 /sec με συνολική παροχή 270 m 3 /sec. Στη συνέχεια κατασκευάστηκαν δύο άλλα φράγματα με ταμιευτήρες κατάντη του φράγματος Πολυφύτου, της Σφηκιάς και των Ασωμάτων. Ένα από τα προβλήματα που παρουσιάστηκε στην άρδευση της περιοχής ήταν η εξασφάλιση σταθερής και συνεχούς παροχής κατά τους θερινούς μήνες εξαιτίας της ημερήσιας διακύμανσης της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε εν μέρη με την κατασκευή αναρρυθμιστικής δεξαμενής μικρής σχετικά χωρητικότητας στο χωριό Αγ. Βαρβάρα. Πρόκειται για φράγμα υπερχειλιστή ύψους 3m το οποίο όμως δεν επέλυσε συνολικά το πρόβλημα λόγω του περιορισμένου αποταμιευόμενου όγκου σε συνδυασμό με τις αυξημένες ανάγκες σε νερό της πεδιάδας. Τα χαρακτηρίστηκα στοιχεία των περιγραφόμενων φραγμάτων δίνονται στον πίνακα

43 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Πίνακας 2.5. Χαρακτηριστικά στοιχεία φραγμάτων και ταμιευτήρων στον π. Αλιάκμονα (Κωνσταντινίδης, 1989) Ταμιευτήρες Ενδείξεις Πολύφυτος Σφηκιά Ασώματα Αγ.Βαρβάρα Λεκάνη απορροής Κm Μέγιστη επιφάνεια λίμνης Κm ,3 2,6 0,4 Ανώτατη στάθμη λειτουργίας Κατώτατη στάθμη λειτουργίας , Μέγιστη στάθμη πλημμύρας Χρήσιμος όγκος αποθήκευσης m X X X ,4 X 10 6 Συνολική χωρητικότητα λίμνης m X X X ,4 X 10 6 Μήκος στέψης φράγματος m Στάθμη στέψης φράγματος Μέγιστο ύψος από την κοίτη m ,0 Είδος φράγματος Χωμάτινο Λιθόρριπτο Χωμάτινο Σκυρόδεμα Όγκος φράγματος m 3 3,50 X ,6 X ,45 X Παραγόμενη ενέργεια GWH Εγκατάσταση ισχύς ΜW 3Χ120=360 3Χ105=315 2Χ54= Συμφωνία Ελλάδας - Γιουγκοσλαβίας για τον ποταμό Αξιό Το 1970 υπογράφτηκε η συμφωνία μεταξύ της Ελλάδας και της Γιουγκοσλαβίας βάσει της οποίας η Γιουγκοσλαβική πλευρά αναλάμβανε να ικανοποιήσει τις ανάγκες σε αρδευτικό νερό της Ελληνικής πλευράς με την ταυτόχρονη κατασκευή των απαραίτητων έργων (Κωνσταντινίδης, 1989). Οι συμφωνηθέντες όροι παρουσιάζονται στον πίνακα

44 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Πίνακας 2.6. Μέσες μηνιαίες παροχές του ποταμού Αξιού (Κωνσταντινίδης, 1989) Μάιος συνεχής παροχή 8,30 m 3 /sec Ιούνιος»» 17,30 m 3 /sec Ιούλιος»» 29,50 m 3 /sec Αύγουστος»» 25,35 m 3 /sec Σεπτέμβριος»» 1,65 m 3 /sec Η θεωρητική παροχή που αντιστοιχεί στη μέγιστη παροχή 29,50 m 3 /sec για την αρδευόμενη έκταση των στρ. είναι της τάξεως των 0,106 l/se/στρ. Την κατασκευή των αναπτυξιακών έργων της λεκάνης του ποταμού Αξιού θα αναλάμβαναν οι χώρες FYROM και Ελλάδα με το αντίστοιχο ποσοστό συμμετοχής στις δαπάνες καθώς και ο ΟΗΕ. Στα πλαίσια της συμφωνίας η μελέτη εκτέλεσης των έργων ανατέθηκε σε κοινοπραξία τεσσάρων Αμερικάνικων εταιρειών (Tippetts, Abbett, Mac Carthy, Stratton και Τ.Ι.Μ) με προοπτική ολοκλήρωσης μέσω μαθηματικού μοντέλου τις χρονιές (1985, 2000, 2025). Η συμφωνία προέβλεπε τα εξής : Την άρδευση επί πλέον στρ. της πεδιάδας Θεσ/νίκης ανάντη του φράγματος του Αξιού η οποία θα απαιτούσε μεγαλύτερη παροχή. Την κατασκευή φραγμάτων με ταμιευτήρες χωρητικότητας μέχρι 2,8Χ 10 9 m 3, υδροηλεκτρικών έργων και αρδευτικών δικτύων στο έδαφος της Γιουγκοσλαβίας Ενωτική διώρυγα 9 Α Η κατασκευή της Ενωτικής διώρυγας 9Α ξεκίνησε μετά την λειτουργία του ταμιευτήρα Πολυφύτου το έτος 1976 και αποσκοπούσε στη διασύνδεση των δικτύων Αξιού και Αλιάκμονα προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες της ελλειμματικής παροχής του ποταμού Αξιού την κρίσιμη θερινή αρδευτική περίοδο. Η 9Α αρχίζει από την 6Α στο ύψος του χωριού Νησέλι Ημαθίας και μετά από διαδρομή 12,6 Κm φτάνει στο Λουδία. Η διώρυγα είναι τραπεζοειδούς διατομής με πλάτος 4,0 m και βάθος 4,0 m, κλίση πρανών 1:1,5 και παροχή 30 m 3 /sec. Η ενωτική διώρυγα μετά τη διάβαση του Λουδία χωρίζεται στα εξής μέρη: i. Στον κλάδο Παρθενίου μήκους 4,1 Κm με κατάληξη τη διώρυγα Παρθενίου και αφού προηγούμενα υδροδοτεί την 2Δ Πέλλας. Η διατομής της είναι τραπεζοειδής με πλάτος πυθμένα 1,60 m, βάθος 2,40 m, κλίση πρανών 1:1,5 και παροχή 10 m 3 /sec

45 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης ii. Στον κλάδο Αδένδρου μήκους 6,7 Κm, τραπεζοειδούς διατομής με πλάτος πυθμένα 4,0 m, βάθος 3,0 m, κλίση πρανών 1:1,5 και παροχή 20 m 3 /sec εκ των οποίων τα 7 m 3 /sec προορίζονται για τις ανάγκες ύδρευσης της Θεσσαλονίκης. Η παραπάνω διώρυγα κατέληγε στην Ανατολική όχθη του Αξιού μέσω σίφωνα με όμοιους αγωγούς διαδρομής συνολικού μήκους 1,5 Κm. Στην έξοδο του σίφωνα έχει κατασκευασθεί ηλεκτροκίνητο αντλιοστάσιο παροχής 6 m 3 /sec για άντληση του νερού στην ΑΠΔΑ (Ανατολική προσαγωγός διώρυγα) τις περιόδους ελλειμματικής παροχής του ποταμού Αξιού Γενικά χαρακτηριστικά αρδευτικών δικτύων Όπως έχει προαναφερθεί τα αρδευτικά δίκτυα κατασκευάστηκαν σε δύο φάσεις. Κατά την πρώτη φάση χαράχτηκαν τα ανοιχτά αρδευτικά δίκτυα της ζώνης Αξιού και Αλιάκμονα ενώ στην δεύτερη φάση χαράχτηκαν τα κλειστά αρδευτικά δίκτυα της πρώην λίμνης Γιαννιτσών, του μεικτού δικτύου της περιοχής του Ανατολικού Βερμίου καθώς και το κλειστό δίκτυο της Μαγνησίας. Η συνολική έκταση η οποία θα μπορούσε να αρδευτεί βάσει της προμελέτης της Εταιρείας ΟΣΥΜ (1955) ήταν στρέμματα ενώ με την ορθή επέκταση έφτανε τα στρέμματα. Στην εν λόγω μελέτη προβλεπόταν ο χωρισμός της περιοχής άρδευσης σε δύο κύριες ζώνες με διαχωριστική γραμμή τη διώρυγα του Λουδία. Η ζώνη του ποταμού Αξιού περιελάμβανε συνολική αρδευόμενη έκταση στρ. με θερινή παροχή Q ΑΞ = 35 έως 8 m 3 /sec και θεωρητική ειδική παροχή q=0,090 lit/sec/στρ. για τις συνήθεις καλλιέργειες ενώ για την περίπτωση των ορυζώνων προβλέφθηκε ειδική παροχή 0,15 lit/sec/στρ (Δέλλιος, 1987). Στη ζώνη του ποταμού Αλιάκμονα με συνολική αρδευόμενη έκταση στρ. και θερινή παροχή Q AΛ = 20 έως 12 m 3 /sec, ορίστηκε θεωρητική ειδική παροχή ίση με q = 0,080 lit/sec/στρ και για καταιόνηση q = 0,065 lit/sec/στρ ενώ υπήρχε η προοπτική ενίσχυσής της μετά την κατασκευή των ταμιευτηρίων των υδροηλεκτρικών έργων Περιγραφή δικτύων ζώνης Αξιού Αλιάκμονα Αρχικά η ζώνη του Αξιού διαχωρίζεται σε δύο μεγάλα τμήματα: α) στην αρδευόμενη περιοχή μεταξύ του Αξιού και του Αλιάκμονα η οποία υδροδοτείται από την ΑΠΔΑ με συνολική παροχή 25m 3 /sec και υδροδοτεί τα δίκτυα της Γεφύρας και της Χαλάστρας Καλοχωρίου καθαρής αρδευόμενης έκτασης στρέμματα και β) στην αρδευόμενη περιοχή μεταξύ του Αξιού και του Λουδία ποταμού η οποία υδροδοτείται από τη ΔΠΔΑ με συνολική παροχή 20 m 3 /sec. Η ΔΠΔΑ έχει μήκος περίπου 2 Κm και αμέσως κατάντη της

46 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Εθνικής Οδού Θεσ/νίκης- Χαλκηδόνας χωρίζεται στην Κύρια διώρυγα Κυμήνων και στις διώρυγες 1Δ και 2Δ Πέλλης. Η δυτική προσαγωγός διώρυγα τροφοδοτεί τα δίκτυα Χαληδόνας, Πέλλης, Βραχίας- Κυμήνων, Μαλγάρων καθαρής αρδευόμενης έκτασης στρεμμάτων. Η ζώνη του Αλιάκμονα υδροδοτείται από την προσαγωγό διώρυγα (ΑΟ) παροχής 80 m 3 /sec και συνολικού μήκους περίπου 9,5 Κm η οποία αμέσως κατάντη της περιφερειακής διώρυγας καταλήγει στον τριμεριστή Ε1 και διαχωρίζεται στις παρακάτω κύριες διώρυγες: α) Στην 1Α παροχής 18 m 3 /sec η οποία κατευθύνεται στη δυτική περιοχή της πρώην λίμνης Γιαννιτσών και υδροδοτεί τα εξής δίκτυα Τριποτάμου πεδιάδας, Αραπίτσας πεδιάδας και Αγιού Λουκά συνολικής καθαρής αρδευόμενης έκτασης στρέμματα. Παράλληλα προβλέφθηκε η υδροδότηση της διώρυγας 2Α παροχής 4,2 m 3 /sec μέσω της 1Α η οποία απέβλεπε στην υδροδότηση του υπαρδευτικού δικτύου της Κρύας Βρύσης καθαρής έκτασης στρεμμάτων καθώς και των κλειστών δικτύων Καρυώτισσας και Γιαννιτσών. β) Στην 5Α παροχής 4,3 m 3 /sec η οποία κατευθύνεται βόρεια και υδροδοτεί τα παρακάτω δίκτυα Σταυρού, Κουλούρας και Καβάσιλων συνολικής καθαρής έκτασης στρέμματα. Ορισμένα τμήματα του δικτύου Σταυρού αρδεύονται από την 1Α, τμήματα του δικτύου Κουλούρας αρδεύονται από την 4Α και τέλος το «υποδειγματικό δίκτυο Καβάσιλων» κατασκευάστηκε για άρδευση με καταιόνηση (τεχνητή βροχή). γ) Στην 4Α η οποία κατευθύνεται παράλληλα προς την περιφερειακή διώρυγα και το αριστερό προστατευτικό ανάχωμα του Αλιάκμονα και καταλήγει στο τεχνικό Ε8. Το τεχνικό αυτό Ε8 έχει δύο θυροφράγματα για την εκτόνωση της διώρυγας προς τον Αλιάκμονα. δ) Στην 6Α παροχής 40 m 3 /sec η οποία ξεκινά από το τεχνικό Ε8 και κατευθύνεται παράλληλα προς το αριστερό προστατευτικό ανάχωμα του Αλιάκμονα και καταλήγει στο δίκτυο του Κλειδίου. ε) Στην 7Α παροχής 10,1 m 3 /sec που αρχίζει από την 6Α στο χωριό Καψόχωρα και καταλήγει στην έκταση της πρώην λίμνης Γιαννιτσών. Η διώρυγα αυτή υδροδοτεί τα δίκτυα Λουτρού, Νησίου, Υψηλή Σχοινά καθαρής αρδευόμενης έκτασης στρεμμάτων και επίσης προβλέπεται η άρδευση των κλειστών δικτύων των Γιαννιτσών. στ) Στην 9Α ενωτική διώρυγα παροχής 30 m 3 /sec η οποία θα ενισχύσει τα δίκτυα του Αξιού και του Αλιάκμονα αλλά και την ύδρευση της Θεσσαλονίκης μελλοντικά. Η 6Α με κάποιες πρωτεύουσες διώρυγες παροχετεύουν τα δίκτυα Αλεξάνδρειας, Νησελίου και Μυλόβου καθαρής έκτασης στρεμμάτων. ζ) Στην 10Α παροχής 3,2 m 3 /sec η οποία υδροδοτείται από την 6Α και παροχετεύει τα δίκτυα Κλειδίου και Πλατεώς συνολικής καθαρής εκτάσεως στρεμμάτων

47 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Περιγραφή αρδευτικού δικτύου πρώην λίμνης Γιαννιτσών Η περιοχή της λίμνης Γιαννιτσών περιλαμβάνει καθαρή αρδευόμενη έκταση περίπου στρεμμάτων. Ο προγραμματισμός για την άρδευση της εν λόγω περιοχής με τεχνητή βροχή οφειλόταν στην οργανική σύσταση των εδαφών η οποία συντελούσε σε μεγάλη διηθητικότητα του νερού (>32 cm/ώρα) λόγω της τύρφης και σύμφωνα με πειραματικές μετρήσεις όπου εφαρμόστηκαν επιφανειακά συστήματα άρδευσης το μήκος της διαδρομής του νερού έφτασε τα 32m μόνο. Η έναρξη των έργων πραγματοποιήθηκε το έτος Το δίκτυο διανομής είναι υπόγειο κλειστό από αμιαντοσωλήνες με τυπικές μονάδες άρδευσης 30 στρεμμάτων στην οποία αντιστοιχεί υδροληψία παροχής 6 l/sec πίεσης 3atm και το σύστημα λειτουργεί με ελεύθερη ζήτηση. Η περιοχή χωρίστηκε σε εννέα υποπεριοχές όπου σε κάθε μια λειτουργούν αντλιοστάσια άρδευσης παροχής l/sec και στράγγισης παροχής l/sec κατά μονάδα. Ο βαθμός χρησιμοποίησης του αρδευτικού δικτύου υπολογίστηκε σε 18/24 ώρες δηλαδή θεωρητικά 6 ώρες το δίκτυο δεν θα λειτουργεί. Το νερό των 6 ωρών θα αποθηκεύεται σε δεξαμενές εξίσωσης για να ανταποκρίνονται στις αυξημένες ζητήσεις των 18 ωρών. Τα δύο είδη δεξαμενών περιγράφονται παρακάτω: 1. Αναρρυθμιστικές δεξαμενές που κατασκευάστηκαν στις κεφαλές έξι δικτύων Κρύας Βρύσης, Καρυώτισσας, Γιαννιτσών, Ζορμπά, Νιχωρίου, Χαμηλή Σχοινά με χωρητικότητα που παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 2.7. Όγκος αναρρυθμιστικών δεξαμενών σε κλειστά δίκτυα (Κωνσταντινίδης, 1989) Κρύα Βρύση V= m 3 Ζορμπά V= m 3 Μπαλίτσα V= m 3 Νιχώρι V= m 3 Γιαννιτσά V= m 3 Χαμ.Σχοινά V= m 3 2. Συναρρυθμιστικές δεξαμενές στην αναρρόφηση των αντλιοστασίων σε τρία δίκτυα Νησίου Β, Καβάσιλων, Τσεκρέ λόγω της υψομετρικής τοποθέτησης των προσαγωγών διωρύγων. Η χωρητικότητά τους για κάθε δίκτυο αντίστοιχα φαίνεται παρακάτω: Πίνακας 2.8. Όγκος συναρρυθμιστικών δεξαμενών σε κλειστά δίκτυα (Κωνσταντινίδης, 1989) Νησίου (3Ν) : V= m 3 Καβάσιλα (2Κ): V= m 3 Τσεκρέ (5Τ): V= m

48 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Τα χαρακτηριστικά των αντλιών των έξι αντλιοστασίων στράγγισης και των σαράντα έξι αντλιοστασίων άρδευσης των κλειστών δικτύων παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον παρακάτω πίνακα Πίνακας 2.9. Χαρακτηριστικά αντλιοστασίων στράγγισης και άρδευσης (Κωνσταντινίδης, 1989) Ονομασία Παροχή Άρδευσης l/sec Παροχή Στράγγισης l/sec Ισχύς Άρδευσης ΚW Ισχύς Στράγγισης ΚW Καθαρή έκταση στρ. 1.Νησίου Καβάσιλα Χαμ.Σχοινά Νιχωρίου Κρ.Βρύσης Καρυώτισσα Γιαννιτσών Ζορμπά Τρεκρέ Περιγραφή αρδευτικού δικτύου Ανατολικού Βερμίου Η μελέτη του έργου περιελάβανε την έκταση δυτικά της περιφερειακής διώρυγας από την εταιρεία Foundation το έτος Η περίμετρος των έργων εκτέλεσης ανέρχεται στα στρέμματα εκ των οποίων τα αντιστοιχούν στην καθαρή αρδευόμενη έκταση. Το μεγαλύτερο μέρος των καθαρών αρδευόμενων εκτάσεων της περιοχής στηριζόταν στη λειτουργία αντλιοστασίων άρδευσης. Τα έργα χωριστήκαν σε τρεις υποπεριοχές Τριποτάμου, Αραπίτσας οι οποίες περιγράφονται αναλυτικά στη συνέχεια. i. Περιοχή Τριποτάμου Η έναρξη του έργου πραγματοποιήθηκε το έτος 1978 και συγκεκριμένα περιελάβανε την κατασκευή εννέα κύριων διωρύγων. Οι κύριες πηγές υδροδότησης των πρωτευουσών διωρύγων είναι το φράγμα υδροληψίας του Τριποτάμου, το αντλιοστάσιο Α1 κατασκευασμένο στην προσαγωγό διώρυγα (ΑΟ) και το αντλιοστάσιο Α2 τροφοδοτούμενο από δεξαμενή αποθήκευσης ενώ ορισμένες διώρυγες

49 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης υδροδοτούνται με βαρύτητα από την (ΑΟ). Η θεωρητική ειδική παροχή υπολογίστηκε σε 0,070 l/sec/στρ. και η παροχή δεκαοχταώρου σε 0,093 l/sec/στρ. και ο συντελεστής k του Manning 66,6. ii. Περιοχή Αραπίτσας Το έργο αυτό ουσιαστικά ξεκίνησε το έτος 1984 και περιελάβανε την κατασκευή δώδεκα διωρύγων. Οι κύριες διώρυγες 1Δ και 2Δ υδροδοτούνται από τις πηγές του Αγ. Νικολάου παροχής 2 m 3 /sec με φυσική πίεση και δίπλα σε αυτές έχουν κατασκευαστεί δεξαμενές αναρρύθμισης χωρητικότητας m 3 και m 3 αντίστοιχα. Για την ενίσχυση της παροχής της Αραπίτσας χρησιμοποιείται νερό από τον Αλιάκμονα με δεξαμενή εξισορρόπησης χωρητικότητας m 3. Ακόμα κατασκευάστηκαν δύο αντλιοστάσια Α1 Μονόσπιτων και Α2 Λευκαδίων για την υδροδότηση των κύριων διωρύγων (7Δ, 8Δ) καθώς και των (5Δ, 6Δ) αντίστοιχα. Τέλος, οι υπόλοιπες διώρυγες υδροδοτούνται από τα δύο φράγματα εκτροπής της Αραπίτσας. Η θεωρητική ειδική παροχή υπολογίσθηκε σε 0,058 l/sec/στρ. και η παροχή δεκαοχταώρου ήταν 0,075 l/sec/στρ. ενώ ο συντελεστής k του Manning 70,0. Το έργο του Ανατολικού Βερμίου θεωρείται από τα δύσκολα έργα στην κατασκευή του. Λόγω του μεγάλου ποσοστού των μόνιμων φυτειών οι διώρυγες έπρεπε να ακολουθούν όσο ήταν δυνατό τα όρια της ιδιοκτησίας και να έχουν μικρές κλίσεις. Επίσης για την αποφυγή κατάληψης μεγάλης ζώνης έργων οι διώρυγες κατασκευάστηκαν ορθογωνικής διατομής. Μεγάλο πρόβλημα αποτέλεσε η διέλευση των διωρύγων μέσα από κατοικημένες περιοχές και για το λόγο αυτό κατασκευάστηκαν υπόγειοι σίφωνες και υδατογέφυρες σε διασταυρώσεις χειμάρρων και μικρορευμάτων. Τα χαρακτηριστικά των αντλιοστασίων άρδευσης για το αρδευτικό δίκτυο του Ανατολικού Βερμιού και για τις τρεις υποπεριοχές παρουσιάζονται στον πίνακα Πίνακας Χαρακτηριστικά των αντλιοστασίων άρδευσης (Κωνσταντινίδης, 1989) Λειτουργία Παροχή Ισχύς Καθαρή έκταση Αρδευτικό δίκτυο αντλιοστασίου ή βαρύτητα Άρδευσης (ΚW) στρ. (l/sec) 1. Τριποτάμου Α1 Άμμου Τριποτάμου Α2 Πατρίδος Τριποτάμου Α3 Ταγαροχωρίου Τριποτάμου Βαρύτητα Σύνολο

50 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης 1. Αραπίτσας Α1 Μονοσπίτων Αραπίτσας Α2 Λευκαδίων Αραπίτσας Βαρύτητα Σύνολο Γενικό Σύνολο Περιγραφή αρδευτικού δικτύου Νέας Μαγνησίας Το δίκτυο της νέας Μαγνησίας τοποθετείται ανατολικά του ποταμού Γαλλικού στο ύψος του Δήμου Ιωνίας. Η περίοδος έναρξης της κατασκευής του δικτύου ήταν το έτος 1978 το οποίο είχε ακαθάριστη έκταση στρ. και καθαρή στρ. Η υδροδότηση γίνεται μέσω της διώρυγας 2Δ Γεφύρας με πέντε αντλητικά ζεύγη παροχής 125 l/sec το καθένα και συνολικής παροχής 625 l/sec. Η εγκαταστημένη ισχύς ανέρχεται στα 550 ΚW και ο καταθλιπτικός αγωγός καταλήγει σε ρυθμιστική δεξαμενή μανομετρικού ύψους 56 m. H κατασκευή του περιγραφόμενου έργου κρίθηκε απαραίτητη μετά την ανόρυξη από τον Ο.Υ.Θ σειράς γεωτρήσεων περιμετρικά αυτού για την ύδρευση της Θεσ/νίκης. Πινάκας Στοιχεία αρδευτικών δικτύων πεδιάδας Θεσσαλονίκης (Κωνσταντινίδης, 1989) Τ.Ο.Ε.Β ΑΠΟΔΕΚΤΗΣ ΝΕΡΩΝ ΑΡΔΕΥΟΜΕΝΗ ΕΤΟΣ ΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΕΚΤΑΣΗ (στρ.) ΚΑΤΑΣΚΕΥΣΗΣ Ανοιχτά Δίκτυα Αξιού Αγ. Αθανασίου Αν. και Δυτ. Αντλ Χαλάστρας Αν. και Δυτ. Αντλ Μαλγάρων Αντ. Μαλγάρων Λουδίας Βραχιάς Λουδίας Πέλλας Λουδίας Χαλκηδόνας Λουδίας Ανοιχτά & Μεικτά Δίκτυα Αλιάκμονα

51 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Τριποτάμου Τάφρος Αραπίτσας Λουδίας Αγ. Λουκά Λουδίας Σταυρού Λουδίας Κουλούρας Λουδίας Πλατεώς Λουδίας Λουτρού Λουδίας Νησελίου Λουδίας Μυλόβου Απευθείας στη θάλασσα Κλειδίου Αντλ. Κλειδίου Αλεξάνδρεια Λουδίας Αραβησσού Λουδίας Νησίου Α Λουδίας Σχοινά Υψ. Λουδίας Βέροιας Απευθείας στη θάλασσα Νάουσας Απευθείας στη θάλασσα Κλειστά Δίκτυα Αλιάκμονα Καβάσιλων Λουδίας Κρύας Βρύσης Λουδίας Νησίου Β Λουδίας Σχοινά Χαμ. Λουδίας Καρυώτισσας Λουδίας Γιαννιτσών Λουδίας Νιχωρίου Λουδίας

52 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Ζορμπά Τσεκρέ Λουδίας Μαγνησίας Απευθείας στη θάλασσα Τεχνικά χαρακτηριστικά κατασκευής και λειτουργίας αρδευτικών δικτύων Όπως είναι γνωστό το αρδευτικό δίκτυο αποτελείται ουσιαστικά από τρία δίκτυα: δίκτυο αρδευτικών διωρύγων, δίκτυο αποχετευτικών τάφρων και αγροτικό οδικό δίκτυο. 1. Δίκτυο αρδευτικών διωρύγων: Αρχικά οι προσαγωγοί διώρυγες υδροδοτούν τις πρωτεύουσες διώρυγες, εν συνεχεία οι πρωτεύουσες τροφοδοτούν τις δευτερεύουσες και τέλος οι δευτερεύουσες υδροδοτούν τις τριτεύουσες μέσω των οποίων πραγματοποιείται η άρδευση. Έτσι οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες διώρυγες μαζί με την προσαγωγό διώρυγα αποτελούν το δίκτυο διανομής του νερού ενώ οι τριτεύουσες είναι οι διώρυγες εφαρμογής του νερού στις αρδευόμενες εκτάσεις. Σε κάποιες περιπτώσεις όπου λόγω ανομοιομορφίας των εδαφών είναι δυνατό η παράλειψη μίας ή δύο διωρύγων ανώτερου βαθμού δηλαδή η τριτεύουσα διώρυγα υδροδοτείται απευθείας από την πρωτεύουσα ή την προσαγωγό διώρυγα. Οι τριτεύουσες διώρυγες χαράσσονται κατά την ισοκλινή και οι δευτερεύουσες κατά την μέγιστη κλίση του εδάφους. Η απόσταση ανάμεσα στις δευτερεύουσες διώρυγες κυμαίνεται από m ανάλογα με την διαμόρφωση του εδάφους και του τρόπου διάταξης των τριτευουσών διωρύγων. Η ισαποχή στις τριτεύουσες διώρυγες κυμαίνεται από m ανάλογα με την σύσταση του εδάφους και την αρδευόμενη καλλιέργεια. Οι διώρυγες μεταφοράς και διανομής του νερού κατασκευάστηκαν τραπεζοειδούς διατομής με επενδυόμενο σκυροκονιάμα και κλίση πρανών 3:2. Οι τριτεύουσες διώρυγες εφαρμογής κατασκευάστηκαν από προκατασκευασμένα καναλέτα πολυκεντρικής διατομής μήκους 5,00 m. H υδροληψία των διωρύγων πραγματοποιείται μέσω ρυθμιστών υδροληψίας (Module) τύπου NEYRPIC με θυρίδες διαφορετικής διατομής. Η διατήρηση σταθερής στάθμης του νερού στις θυρίδες υδροληψίας πραγματοποιείται με ρουφράκτες AMIL για σταθερή ανάντη στάθμη ή εκχειλιστές ευρείας στέψης και AVIO ή ΑVIS για σταθερή κατάντη στάθμη αντίστοιχα. Επιπλέον τα όργανα αυτά είναι εφοδιασμένα με πλωτήρες και αντίβαρα για την αυξομείωση της ζητούμενης παροχής. Η παροχή κάθε τριτεύουσας διώρυγας υπολογίζεται βάσει της θεωρητικής ειδικής παροχής για εικοσιτετράωρη λειτουργία. Η θεωρητική ειδική παροχή επί τα στρέμματα που αρδεύει πολλαπλασιάζετε επί δύο ώστε οι τριτεύουσες να είναι περιοδικής λειτουργίας κατά την

53 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης διάρκεια της άρδευσης με αποτέλεσμα ο παραγωγός να έχει βαθμό ελευθερίας. Η αρδευτική κεφαλή σε κάθε τριτεύουσα διώρυγα καθορίζεται σε τρεις κλάσεις l/sec. Οι δευτερεύουσες διώρυγες υπολογίζονται κατά τον ίδιο τρόπο αλλά η παροχή πολλαπλασιάζετε με συντελεστή ενάμισι. Η μεταφορά του νερού από την τριτεύουσα διώρυγα στο χωράφι γίνεται με φορητά σιφώνια 2 1/2 ιντσών από αλουμίνιο ή πλαστικό. Έτσι οι παραγωγοί ανάλογα με τη διαθέσιμη παροχή μπορούν να αρδεύσουν ταυτόχρονα 1-2 λωρίδες του χωραφιού ή αυλάκια. 2. Αποστραγγιστικό Αποχετευτικό δίκτυο: Η χάραξη του αποστραγγιστικού δικτύου είναι παράλληλη προς το αρδευτικό δίκτυο. Η πλεονάζουσα ποσότητα νερού τόσο τη βροχής όσο και της άρδευσης καταλήγει στις στραγγιστικές τάφρους. Το τριτεύον στραγγιστικό δίκτυο κατασκευάστηκε με ελάχιστο βάθος 1,80m και μικρές κλίσεις 0,5-0,6 0 / 00. Η διατομή των στραγγιστικών τάφρων είναι τραπεζοειδής με κλίση πρανών 1:1 στα συνεκτικά εδάφη και 2:3 στα χαλαρότερα εδάφη. Το πλάτος του πυθμένα κυμαίνεται από 0,60 0,75 m. Οι ανωτέρου τάξεως τάφροι είναι τραπεζοειδής διατομής με κλίση πρανών 2:3 με πλάτος κυμαινόμενο. Το στραγγιστικό αποχετευτικό δίκτυο όπως προαναφέρθηκε καταλήγει στη τάφρο του Λουδία ο οποίος είναι ο κύριος αποδέκτης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης. Η στράγγιση των εδαφών γίνεται με ανοιχτές τάφρους χωρίς να έχει προβλεφθεί η κατασκευή υποστραγγιστικού δικτύου με συνέπεια ορισμένες περιοχές να υποφέρουν από υπερβολική υγρασία. Τέλος, η αποχέτευση των στραγγιστικών και αποχετευτικών νερών και η στράγγιση των παράκτιων αρδευτικών δικτύων γίνεται με τέσσερα αντλιοστάσια δύο στη Χαλάστρα, και από ένα στα Μάλγαρα και στο Κλειδί με τελικό αποδέκτη το Θερμαϊκό κόλπο. Για τον σκοπό αυτό κατασκευάστηκαν παράκτια αναχώματα με συνολικό μήκος 22 Km κατά μήκος του Θερμαϊκού κόλπου με στέψη +2,5m πάνω από τη μέση στάθμη του κόλπου. 3. Αγροτικό οδικό δίκτυο: Η εκτέλεση των καλλιεργητικών εργασιών προϋποθέτει την μετακίνηση των γεωργικών μηχανημάτων και μεταφορικών μέσων στα χωράφια αλλά ταυτόχρονα και η παρακολούθηση της εξέλιξης των έργων απαιτούσε την κατασκευή πλήρους οδικού αγροτικού δικτύου. Οι πρωτεύοντες δρόμοι κατασκευάστηκαν παράλληλα και δίπλα από τις πρωτεύουσες ή δευτερεύουσες διώρυγες του αρδευτικού δικτύου με πλάτος 6 m. Οι δευτερεύοντες δρόμοι κατά κανόνα κατασκευάζονται μεταξύ τριτεύουσας τάφρου και της κατάντη τριτεύουσας τάφρου μήκους 4 m με τυπική διάταξη (τάφρος- δρόμος - διώρυγα). Η τυπική σχηματική διάταξη των δικτύων επιφανειακής άρδευσης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

54 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Ρυθμιστής στάθμης Πρωτεύουσα διωρ. Πρωτεύουσα Οδός Τριτεύουσα Δευτερεύουσα Διωρ. Υδροληψία Τριτεύουσα τάφρος Δευτερεύουσα Δευτερεύουσα Σχήμα 2.7. Τυπική σχηματική διάταξη επιφανειακών δικτύων άρδευσης Συστήματα λειτουργίας αρδευτικών δικτύων Τα ανοιχτά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης σχεδιάστηκαν με σκοπό την εικοσιτετράωρη λειτουργία τους ενώ η αρδευτική παροχή μπορεί να μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η μεταβολή αυτή παρατηρείται κατά την αρχή και το τέλος της αρδευτικής περιόδου όταν η ζήτηση είναι περιορισμένη, οι αγρότες προτιμούν την άρδευση κατά τη διάρκεια της ημέρας ενώ κατά την διάρκεια της νύχτας είναι σχεδόν μηδενική. Στα ανοιχτά δίκτυα έχουν τοποθετηθεί συστήματα ασφαλείας σε περιπτώσεις όπου η χορηγούμενη παροχή ξεπερνά τη ζήτηση με αποτέλεσμα να μειώνεται ο κίνδυνος από υπερχειλίσεις. Οι εκχειλιστές αυτοί βρίσκονται σε σημεία κατά μήκος των πρωτευουσών και δευτερευουσών διωρύγων καθώς και στο τέλος των στραγγιστικών τάφρων. Οι διαφυγές μέσω των εκχειλιστών αποτελούν ίσως το σημαντικότερο ποσοστό απωλειών όχι μόνο των ανοιχτών αλλά και των κλειστών δικτύων (Δημητριάδης, 1995). Στα ανοιχτά δίκτυα της χαμηλής περιοχής η απαγωγή των στραγγιστικών υδάτων πραγματοποιείται με τη βοήθεια αντλιοστασίων στη θάλασσα, το οποίο σημαίνει ότι η αύξηση των απωλειών νερού σημαίνει αύξηση των δαπανών για την άντλησή τους. Στα ανοιχτά αρδευτικά δίκτυα η διανομή του νερού στα δίκτυα πραγματοποιείται με βάση τη ζήτηση εκ μέρους των παραγωγών. Το αίτημα για την παροχή νερού εκ μέρους των αγροτών υποβάλλεται στα αρμόδια όργανα του Τ.Ο.Ε.Β, τους υδρονομείς, και καθορίζεται σε συνεννόηση με τη διοίκηση του οργανισμού. Με βάση το αίτημα αυτό ο παραγωγός καθορίζει την παροχή και το χρονικό διάστημα που θα πρέπει αυτή να χορηγηθεί. Οι αιτήσεις ικανοποιούνται σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ο

55 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης συγκεκριμένος τρόπος διανομής δίνει αρκετή ελευθερία στον παραγωγό ως προς τη χρήση του νερού με αποτέλεσμα να εκτιμώνται σε ικανοποιητικό βαθμό οι συνολικές ανάγκες σε νερό. Το σύστημα αυτό διανομής εξαρτάται από την ικανότητα, την εμπειρία και τις πρακτικές γνώσεις των παραγωγών όσο αναφορά την ορθολογική χρήση του νερού. Ο τρόπος διανομής του νερού κατ αίτηση έχει σαν προϋπόθεση ότι οι κύριες και οι δευτερεύουσες διώρυγες λειτουργούν με το συνεχές σύστημα ενώ οι τριτεύουσες διώρυγες με το εναλλασσόμενο σύστημα (Παπαζαφειρίου,1984). Τα κλειστά υπό πίεση αρδευτικά δίκτυα λειτουργούν με το σύστημα της ελεύθερης ζήτησης. Με το σύστημα αυτό οι παραγωγοί δεν έχουν κάποιο περιορισμό ως προς την αρδευτική παροχή και μπορούν θεωρητικά να έχουν νερό οποιαδήποτε στιγμή το χρειάζονται. Οι κύριες διώρυγες έχει σχεδιαστεί με βάση την πιθανότητα να υπάρχει ένας αριθμός αγροτεμαχίων που να αρδεύεται ταυτοχρόνως κατά την περίοδο αιχμής της ζήτησης σε νερό. Το συγκεκριμένο σύστημα απαιτεί αυξημένες παροχές στους κύριους αγωγούς, με αποτέλεσμα τη συνολική επιβάρυνση του κατασκευαστικού κόστους του δικτύου (Παπαστάθης, 1996). Το σύστημα αυτό εφαρμόζεται σε υπόγεια υπό πίεση κλειστά δίκτυα διανομής και συνίσταται σε περιοχές με μικρές ιδιοκτησίες. Τα κλειστά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης λειτουργούν με το σύστημα της ελεύθερης ζήτησης και παροχετεύονται από αντλιοστάσια τα οποία υδροδοτούνται από ανοιχτές διώρυγες με το συνεχές σύστημα. 2.7 Οργανισμοί Διοίκησης Έργων Η διοίκηση των εγγειοβελτιωτικών έργων σύμφωνα με το Ν.Δ. 3881/58 μεταβιβάζεται από το δημόσιο στους ωφελούμενους παραγωγούς οι οποίοι θα πρέπει να οργανωθούν σε Οργανισμούς. Η πρωτοβάθμια οργάνωση ορίζει την ίδρυση Τοπικών Οργανισμών Εγγείων Βελτιώσεων (Τ.Ο.Ε.Β.) και αποτελείται από αυτοτελή αρδευτικά δίκτυα. Η δευτεροβάθμια οργάνωση ορίζει την ίδρυση του Γενικού Οργανισμού Εγγείων Βελτιώσεων (Γ.Ο.Ε.Β.) η οποία αποτελεί την ανώτερη αρχή διοίκησης, λειτουργίας και συντήρησης των έργων. Οι κλάδοι των αρδευτικών ή στραγγιστικών δικτύων χωρίζονται σε έργα Α τάξης και Β τάξης. Τα έργα Α τάξης και Β τάξης στα οποία δεν υπάρχουν Τ.Ο.Ε.Β. είναι γενικότερου ενδιαφέροντος και είναι αρμοδιότητας του Γ.Ο.Ε.Β, ενώ της Β και Γ τάξης είναι τοπικού ενδιαφέροντος και αρμοδιότητας των Τ.Ο.Ε.Β (Θεοχαρίδης, 1980). Το νομικό καθεστώς που διέπει γενικά τους Ο.Ε.Β. είναι Δημοσίου Δικαίου Νομικά πρόσωπα αλλά με το νομοθετικό διάταγμα μετατράπηκαν σε Ιδιωτικού Δικαίου για μεγαλύτερη ευλυγισία στις αποφάσεις τους και για την αποδέσμευση του Δημοσίου λογιστικού. Οι Τ.Ο.Ε.Β με συμπληρωματικό διάταγμα

56 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης αποτελούν συνεταιριστικές γεωργικές οργανώσεις αναγκαστικής μορφής και οι Γ.Ο.Ε.Β οργανισμούς κοινής ωφέλειας Τοπικοί οργανισμοί πεδιάδας Θεσσαλονίκης Στην πεδιάδα Θεσ/νίκης λειτουργούν σήμερα τριάντα δύο συλλογικά αρδευτικά δίκτυα (είκοσι τρία δια βαρύτητας και εννέα κλειστών αγωγών υπό πίεση) συνολικής έκτασης στρεμμάτων διοικούμενα από 28 αιρετά Δ.Σ των αντίστοιχων Τ.Ο.Ε.Β. Από το έτος 1960 και μετά αναπτύχθηκαν σταδιακά 28 Τ.Ο.Ε.Β. Από αυτούς οι 27 έχουν ως δευτεροβάθμια οργάνωση το Γενικό Οργανισμό Εγγείων Βελτιώσεων (Γ.Ο.Ε.Β.) πεδιάδων Θεσ/νίκης Λαγκαδά, επειδή υδροδοτούνται από τα έργα Α τάξης του Αξιού και του Αλιάκμονα ποταμού. Η διοίκηση των Τ.Ο.Ε.Β ασκείται από αιρετό διοικητικό συμβούλιο το οποίο ενεργεί έγκυρα κάθε νόμιμη πράξη μέσα στους σκοπούς του Οργανισμού και μέσα στα όρια της αρμοδιότητας που ορίζεται από το καταστατικό. Κυρίαρχο σώμα των Τ.Ο.Ε.Β είναι η Γενική Συνέλευση των αντιπροσώπων που εκλέγονται από τους εκλέκτορες κάθε χωριού οι οποίοι έχουν εκτάσεις στο αντίστοιχο αρδευτικό δίκτυο. Οι κύριοι πόροι των Τ.Ο.Ε.Β είναι οι στρεμματικές εισφορές των μελών του, επιδοτήσεις καθώς δάνεια και πρόστιμα. Οι υπάλληλοι των Τ.Ο.Ε.Β συνδέονται με τον Οργανισμό με έννομη σχέση ιδιωτικού δικαίου. Οι ευθύνες, τα καθήκοντα και οι αποδοχές τους ρυθμίζονται από τον Κανονισμό Εσωτερικής Υπηρεσίας του εκάστοτε Οργανισμού. Οι αρμοδιότητες και οι υποχρεώσεις της διοίκησης, συντήρησης και λειτουργίας των εγγειοβελτιωτικών έργων περιλαμβάνει συγκεκριμένα: Ρύθμιση της χρήσης και διανομή των υπό την διοίκηση του Οργανισμού υδάτων, διά της επιβολής κανονισμών αρδεύσεως και της λήψης λοιπών αναγκαιότατων μέτρων. Αστυνόμευση των υδάτων και των έργων. Τήρηση των ωρολογίων προγραμμάτων και κανονισμών αρδεύσεως. Κατάρτιση ετήσιων προγραμμάτων καλλιεργειών (ορυζοκαλλιέργεια). Μέριμνα για τη σύνταξη μελετών, την κατασκευή ή συμπλήρωση έργων καθώς και μέριμνα της διοίκησης, συντήρησης και λειτουργιάς που υφίστανται Γενικός οργανισμός πεδιάδας Θεσσαλονίκης (Γ.Ο.Ε.Β) Στην πεδιάδα Θεσ/νίκης παράλληλα με την ίδρυση των πρώτων Τ.Ο.Ε.Β ιδρύθηκε με το Β.Δ 622/60 ο Γενικός Οργανισμός Εγγείων Βελτιώσεων (Γ.Ο.Ε.Β) πεδιάδας Θεσσαλονίκης ως Νομικό πρόσωπο Δημοσίου Δικαίου. Το έτος 1976 πραγματοποιήθηκε συγχώνευση των Γ.Ο.Ε.Β Θεσσαλονίκης και Λαγκαδά συνολικής περιοχής δικαιοδοσίας στρ. Σήμερα ο Γ.Ο.Ε.Β έχει νομική μορφή

57 Κεφάλαιο 2 0 : Αρδευτικά συστήματα - περιγραφή πεδιάδας Θεσσαλονίκης Ν.Π.Ι.Δ αποτελεί Οργανισμό κοινής ωφέλειας και ανήκει στον Ευρύτερο Δημόσιο Τομέα (Κωνσταντινίδης,1989). Σκοπός και αρμοδιότητα του Γ.Ο.Ε.Β. είναι η διοίκηση, λειτουργία και συντήρηση των Α και των έργων Β τάξης σε περιοχές όπου ακόμη δεν ιδρύθηκαν Τ.Ο.Ε.Β, η μελέτη και η κατασκευή συμπληρωματικών έργων, ο προγραμματισμός και η εποπτεία των εργασιών συντήρησης και λειτουργίας των έργων δικαιοδοσίας Τ.Ο.Ε.Β της περιοχής του, καθώς επίσης η λήψη κάθε δυνατού μέτρου για την καλύτερη αξιοποίηση των εγγειοβελτιωτικών έργων και τη γεωργική ανάπτυξη στην περιοχή της δικαιοδοσίας του. Ομοίως είναι υπεύθυνος για τη λειτουργία των δικτύων κλειστών υπό πίεση αγωγών (43 συλλογικών αντλιοστασίων άρδευσης της πρώην λίμνης Γιαννιτσών μέσω του Πύργου Ελέγχου και Ηλεκτρονικού Υπολογιστή). Ο οργανισμός διοικείται από επταμελές Δ.Σ εκ των οποίων τα πέντε διορίζονται με κοινή απόφαση των αρμόδιων Νομαρχών και συνήθως είναι τέσσερις δημόσιοι υπάλληλοι και ένας υπάλληλος της ΑΤΕ. Τα άλλα μέλη εκλέγονται από τους αντιπροσώπους των Τ.Ο.Ε.Β. Τέλος διευθύνεται από διευθυντή γεωπόνο συνήθως αποσπασμένο από το Δημόσιο. Το προσωπικό που απασχολείται διακρίνεται σε τακτικό που κατέχει οργανικές θέσεις από τις εκατόν ένα που προβλέπονται από τον ΚΕΥ, αλλά και σε επί συμβάσει. Κατά την αρδευτική περίοδο προσλαμβάνεται εποχιακό προσωπικό για τη λειτουργία των αρδευτικών δικτύων (υδρονομείς και ηλεκτροτεχνίτες). Οι οικονομικοί πόροι του οργανισμού προέρχονται από τις στρεμματικές εισφορές που επιβάλλονται στους ωφελούμενους από τα έργα παραγωγούς σαν ανταποδοτικά τέλη και εισπράττονται μέσω των ΤΟΕΒ που είναι μέλη του ΓΟΕΒ. Επίσης, έσοδα προέρχονται από κρατικές επιδοτήσεις και επιχορηγήσεις για ορισμένες προωθούμενες δραστηριότητες ή σαν συμμετοχή στην λειτουργία των έργων που βρίσκονται στο πρώτο στάδιο της ανάπτυξής τους. Επίσης στον Γ.Ο.Ε.Β έχει παραχωρηθεί το δικαίωμα εκμετάλλευσης των ζωνών των έργων

58 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών 3. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΜΕΣΩ ΔΕΙΚΤΩΝ Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζεται το γενικό πλαίσιο του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας των συστημάτων άρδευσης το οποίο εφαρμόζεται σε διεθνές επίπεδο. Το πρόγραμμα απαιτεί τον καθορισμό των στόχων, των κριτηρίων και των χρονικών και χωρικών ορίων εφαρμογής του. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάλυση της συγκριτικής αξιολόγησης (Benchmarking) η οποία εφαρμόστηκε στη παρούσα διατριβή καθώς και στο προτεινόμενο σύνολο των συγκριτικών δεικτών αξιολόγησης. 3.1 Εισαγωγή Όλα τα προγράμματα αξιολόγησης που σχετίζονται με τη μέτρηση της αποδοτικότητας των συστημάτων άρδευσης προϋποθέτουν έναν αρχικό σχεδιασμό ο οποίος προσδιορίζει ολόκληρη την διαδικασία διεξαγωγής τους. Ο ορθός σχεδιασμός θα καθορίσει εξ αρχής τους γενικούς σκοπούς και τους ειδικούς - επιμέρους στόχους του κάθε προγράμματος, τα δεδομένα που θα απαιτηθούν αλλά και ταυτόχρονα θα αναλύσει τα αποτελέσματα της μεθοδολογίας αξιολόγησης της αποδοτικότητας στις διάφορες ομάδες ενδιαφερομένων. Ο μη κατάλληλος σχεδιασμός και η μη θεωρημένη εξέταση των στόχων θα έχει ως αποτέλεσμα την αναποτελεσματική εφαρμογή του προγράμματος λόγω της αποτυχημένης προσπάθειας συλλογής αξιόπιστων και έγκυρων δεδομένων. Στο στάδιο του σχεδιασμού των αρδευτικών προγραμμάτων οι προκαθορισμένοι σκοποί και στόχοι των αρδευτικών συστημάτων χρησιμοποιούνται για να αναπτύξουν ένα σχέδιο κατανομής με σκοπό την ορθή διανομή των εδαφικών και υδατικών πόρων σε διαφορετικές καλλιέργειες σε επίπεδο τριτευουσών διωρύγων. Επομένως η διανομή του νερού προγραμματίζεται υπό όρους χρονικούς και ποσοτικούς. Η απόδοση των αρδευτικών προγραμμάτων καθορίζεται από φυσικούς, θεσμικούς και διοικητικούς παράγοντες αλλά και από την μεταξύ τους αλληλεπίδραση. Το πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας εστιάζεται στη διαχείριση των λειτουργικών διαδικασιών και στη διαχείριση και αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων των αρδευτικών συστημάτων. Κυρίως, το πρόγραμμα αξιολόγησης εστιάζεται στις αιτίες που διαμορφώνουν το επίπεδο της αποδοτικότητας καθώς και στον τρόπο επίτευξής της χωρίς να εξετάζει τις ενέργειες και τις διαδικασίες που συμβάλλουν σε αυτό το επίπεδο. Επίσης το πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας εξετάζει ειδικούς τομείς της διαχείρισης των αρδευτικών συστημάτων όπως είναι η ορθή διανομή του νερού στους παραγωγούς αλλά ταυτόχρονα μελετά και τα αποτελέσματα της αγροτικής παραγωγής τα οποία μπορούν να επηρεάσουν και ολόκληρο το σύστημα της αγροτικής οικονομίας

59 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών Το πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας μπορεί να εφαρμοστεί σε τρία διαφορετικά επίπεδα τα οποία είναι επίπεδο συστήματος, φορέων και οργανισμών καθώς και διοικητικό. Η μέτρηση της αποδοτικότητας πραγματοποιείται με δείκτες οι οποίοι εξετάζουν το βαθμό ικανοποίησης διαφόρων καθορισμένων κριτηρίων όπως είναι η διασφάλιση της ισότητας κατά την προμήθεια νερού στους παραγωγούς. Οι δείκτες εκφράζονται μέσω αδιάστατων κλασμάτων και μπορούν να συσχετίσουν την πραγματική τιμή με την επιδιωκόμενη τιμή - στόχος μιας παραμέτρου όταν εφαρμόζονται στην εσωτερική αξιολόγηση η οποία ενδιαφέρεται για το επίπεδο των παρεχόμενων υπηρεσιών των συστημάτων άρδευσης. Αντιθέτως, κατά την εφαρμογή της εξωτερικής αξιολόγησης οι δείκτες συσχετίζουν τις εκροές ενός συστήματος με τις εισροές και συγκρίνουν τα αποτελέσματα των αρδευτικών παραμέτρων με άλλα συστήματα όπως είναι η παραγωγή ανά μονάδα νερού ή εδάφους. Η εξωτερική αξιολόγηση εστιάζεται στην αποδοτικότητα και παραγωγικότητα χρήσης των διαθέσιμων πόρων. Ο απώτερος σκοπός της αξιολόγησης της αποδοτικότητας είναι να επιτύχει τη διαμόρφωση αποδοτικών, παραγωγικών και αποτελεσματικών συστημάτων άρδευσης και στράγγισης, παρέχοντας σχετική πληροφόρηση για τη διαχείριση σε όλα τα επίπεδα. Υπό αυτήν τη μορφή, η εκτίμηση της αποδοτικότητας μπορεί να βοηθήσει τους διαχειριστές ή τους φορείς χάραξης πολιτικής στον καθορισμό για το κατά πόσο η απόδοση είναι ικανοποιητική και, σε περίπτωση που δεν είναι, να προσδιορίσει τις διορθωτικές ενέργειες. 3.2 Οριοθέτηση του σκοπού Σε όλα τα προγράμματα αξιολόγησης της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων απαιτείται αρχικά η οριοθέτηση του γενικού σκοπού και του αντικειμένου μελέτης της αξιολόγησης της αποδοτικότητας. Στο πλαίσιο κατάρτισης ενός προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας θα πρέπει να αναγνωριστούν και να καθοριστούν τρία διαφορετικά επίπεδα στόχων τα οποία έχουν άμεση σύνδεση μεταξύ τους (Bos et al., 2005). Κατά το πρώτο επίπεδο δηλώνεται η ορθολογική βάση του προγράμματος (rationale), μετέπειτα ακολουθεί η περιγραφή του γενικού (συνολικού) σκοπού και τέλος δηλώνονται οι επιμέρους ειδικοί στόχοι. Η ορθολογική βάση περιγράφει την αιτία για την οποία το πρόγραμμα εκτίμησης της αποδοτικότητας εφαρμόζεται. Ο συνολικός σκοπός παρέχει πληροφορίες για τον τρόπο επίτευξης του συνολικού σκοπού του προγράμματος εκτίμησης της αποδοτικότητας, ενώ οι ειδικοί στόχοι παρέχουν λεπτομέρειες για τον τρόπο με τον οποίο οι συνολικοί στόχοι θα επιτευχθούν (Πίνακας 3.1.)

60 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών Πίνακας 3.1. Παράδειγμα επιπέδων στόχων ενός προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας (Bos et al. 2005) Ορθολογική βάση : Γενικός στόχος : Ειδικοί στόχοι : Η αποτελεσματική διαχείριση του νερού απαιτείται ώστε όλοι οι γεωργοί μέσα στο σύστημα να βελτιώσουν το επίπεδο διαβίωσης. Ο καθορισμός πιθανών και βιώσιμων πρακτικών διαχείρισης του νερού, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν στη βελτιωμένη αποδοτικότητα της καλλιέργειας και συνεπώς στην αύξηση του εισοδήματος των γεωργών. Η παρακολούθηση της ζήτησης της καλλιέργειας σε νερό και των διανομών του νερού στα σημεία ελέγχου. Ανάλυση της τρέχουσας σχέσης μεταξύ της προμήθειας του νερού και της ζήτησης, και αναγνώριση περιοχών για βελτίωση. Διατύπωση στρατηγικών για βελτίωση. Εφαρμογή της στρατηγικής. Παρακολούθηση και αξιολόγηση Σκοπιά αντίληψης και φορείς εκτέλεσης του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας Πολλά από τα προγράμματα αξιολόγησης της αποδοτικότητας σχεδιάζονται και εφαρμόζονται με σκοπό την επίτευξη πολλαπλών στόχων οι οποίοι είναι συχνά αντικρουόμενοι ανταγωνιστικοί μεταξύ τους, οπότε απαιτείται η κατάλληλη σύνδεση τους (Gorantiwar & Smout, 2005). Η αποδοτικότητα θα πρέπει να αξιολογηθεί ως προς το συνδυασμό αυτών των στόχων καθώς και των συσχετιζόμενων προτύπων ανάλογα με τη σκοπιά εξέτασης ενός ή μίας ομάδας ενδιαφερομένων. Για παράδειγμα ο υπεύθυνος διαχείρισης ενός συστήματος ενδιαφέρεται για τη μέτρηση των στόχων ως προς τα αποτελέσματα εκροές ενός συστήματος άρδευσης, οι διευθυντές ενός οργανισμού ή μιας υπηρεσίας ενδιαφέρονται για τη μέτρηση των στόχων ως προς αρχικό σχεδιασμό και το επίπεδο των υπηρεσιών του συστήματος και τέλος οι φορείς χάραξης πολιτικής κυβερνήσεις ενδιαφέρονται για το βαθμό επίτευξης πιο διευρυμένων στόχων ως προς την αποδοτικότητα του αρδευτικού συστήματος σε σχέση με ανώτερης κλίμακας συστήματα όπως το γεωργο-οικονομικό (Bos et al., 1994). Συνοπτικά οι αρμόδιοι φορείς εκτέλεσης του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας είναι οι παρακάτω: α) Υπεύθυνος διαχείρισης του συστήματος και το προσωπικό β) Ερευνητικά ινστιτούτα και πανεπιστήμια γ) Κυβερνητική ρυθμιστική αρχή δ) Φορείς παροχής αρδευτικών υπηρεσιών ε) Ομάδες χρηστών νερού - παραγωγοί Ανάλογα με το φορέα εκτέλεσης της αξιολόγησης της αποδοτικότητας το πρόγραμμα μπορεί να λαμβάνει μια διαφορετική μορφή και να επικεντρώνεται σε διαφορετικά πεδία εξέτασης και μελέτης

61 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών 3.3 Τύποι αξιολόγησης της αποδοτικότητας Δύο βασικοί τύποι αξιολόγησης εφαρμόζονται σε διεθνές επίπεδο για τη μέτρησης της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων η εσωτερική και η εξωτερική. Η εσωτερική αξιολόγηση προσεγγίζει την αποτίμηση της αποδοτικότητας με ένα μοντέλο που προσανατολίζεται στους στόχους του συστήματος. Η εσωτερική αξιολόγηση εκτελείται με σκοπό την εκτίμηση της πραγματικής τρέχουσας αποδοτικότητας της άρδευσης συσχετιζόμενη με ειδικούς διαχειριστικούς σκοπούς και λειτουργικούς στόχους του κάθε εξεταζόμενου συστήματος (Small & Svendsen, 1990; 1992). Οι στόχοι αφορούν την εγκυρότητα και την αξιοπιστία εκτέλεσης του σχεδίου διανομής του νερού καθώς και τη χωρική κατανομή του νερού στις διώρυγες. Μέσω της εσωτερικής αξιολόγησης ο υπεύθυνος διαχείρισης του συστήματος έχει τη δυνατότητα να παρακολουθήσει την αποδοτικότητα σε μια βάση καθημερινή ή εποχική. Η εσωτερική αξιολόγηση μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε επίπεδο αρδευτικού συστήματος ή αρδευτικής κεφαλής, καθώς και σε επίπεδο διωρύγων μεταφοράς ή εφαρμογής και παρέχει σημαντικές πληροφορίες για τις διαδικασίες και τα χαρακτηριστικά της πολιτικής διαχείρισης. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της εσωτερικής αξιολόγησης μέσω των δεικτών των διαδικασιών είναι ότι παρέχει ένα πολύ καλό επίπεδο κατανόησης των χαρακτηριστικών λειτουργίας των θυροφραγμάτων και των ρυθμιστών υδροληψιών - modules (Kloezen and Restrepo, 1998). Η εξωτερική (συγκριτική) αξιολόγηση όπως έχει οριστεί από τους (Malano and Burton, 2001) είναι: Η συστηματική διαδικασία η οποία διασφαλίζει τη διαρκή βελτίωση ενός οργανισμού μέσω σύγκρισης με σχετικούς και επιτεύξιμους εξωτερικούς κανόνες και πρότυπα. Ο συνολικός στόχος της εξωτερικής (συγκριτικής) αξιολόγησης (Benchmarking) είναι να βελτιώσει την αποδοτικότητα ενός οργανισμού καθώς μετριέται ως προς την αποστολή και τους στόχους του και ταυτόχρονα συγκρίνεται με τους ανταγωνιστικούς-βέλτιστους οργανισμούς. Η συγκριτική αξιολόγηση υπονοεί ότι η σύγκριση πραγματοποιείται είτε ως προς παρόμοιους οργανισμούς ή οργανισμούς που εφαρμόζουν παρόμοιες λειτουργίες και διαδικασίες με σκοπό την υιοθέτηση των βέλτιστων πρακτικών διαχείρισης και εν τέλει τη βελτίωση της δικής τους αποδοτικότητας. Η εξωτερική αξιολόγηση στον τομέα των συστημάτων άρδευσης και στράγγισης εξετάζει συγκεκριμένα τις δραστηριότητες και τις διαδικασίες που εφαρμόζονται για να παρέχουν πολύτιμη εμβάθυνση για το πόσο καλά το σύστημα δραστηριοποιείται στα πεδία των υπηρεσιών διανομής και αξιοποίησης των πόρων. Επίσης, η εξωτερική αξιολόγηση της αποδοτικότητας πραγματοποιείτε με σκοπό τη σύγκριση των εκροών και των επιδράσεων μεταξύ των συστημάτων. Βασικός της σκοπός είναι η συσχέτιση των εκροών - αποτελεσμάτων που παράγονται σε ένα σύστημα με τις

62 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών χρησιμοποιούμενες εισροές του συστήματος καθώς και η αξιολόγηση των επιδράσεων ως προς τα αποτελέσματα που προκύπτουν από διάφορες παρεμβάσεις. Επίσης, συμβάλλει στην αποτίμηση της αποδοτικότητας ως προς τους στρατηγικούς μακροπρόθεσμους στόχους (Molden et al., 1998). Μέσω της εξωτερικής συγκριτικής αξιολόγησης παρέχεται πληροφόρηση για τη γενική κατάσταση και τη σχετική αποδοτικότητα του συστήματος χωρίς να δίνεται ενημέρωση για τις λειτουργικές διαδικασίες του κάθε συστήματος. Η συγκριτική αξιολόγηση επιδιώκει να συγκρίνει την αποδοτικότητα των συστημάτων στα οποία εφαρμόζονται "οι βέλτιστες πρακτικές" με αυτή των υπό αξιολόγηση συστημάτων, και συμβάλλει στην κατανόηση των αιτιών στις οποίες οφείλεται οι διαφορές της απόδοσης. Η εξωτερική αξιολόγηση μπορεί να εφαρμοστεί για σύγκριση μεταξύ διαφορετικών εξεταζόμενων περιοχών και χωρών, μεταξύ διαφορετικών τύπων συστημάτων και μεθόδων άρδευσης, μεταξύ διαφορετικών φορέων διαχείρισης και διαφορετικών κλιματικών συνθηκών. Παρόλο την πολυπλοκότητα που εμφανίζουν τα αρδευτικά συστήματα ως προς την κατηγοριοποίησή τους λόγω της ετερογένειά τους, η μεταξύ τους σύγκριση καθίσταται εφικτή μέσω της εφαρμογής της εξωτερικής αξιολόγησης. Ένας κατάλογος των κύριων χαρακτηριστικών των συστημάτων άρδευσης και στράγγισης δίνεται στον Πίνακα 3.2. Πίνακας 3.2. Κύρια χαρακτηριστικά των συστημάτων άρδευσης και στράγγισης (Bos et al. 2005) Περιγραφή Πιθανές επιλογές Επεξηγήσεις Αρδευόμενη περιοχή - Ορισμός για το κατά πόσο το σύστημα είναι μεγάλο, μεσαίο, ή μικρής κλίμακας Ετήσια αρδευόμενη περιοχή Κλίμα Περιοχή που αρδεύεται με επιφανειακό νερό, Περιοχή που αρδεύεται με υπόγειο νερό Ξηρό, ημίξηρο, υγρό τροπικό, Μεσογειακό Ένδειξη της εντατικοποίησης του χρησιμοποιούμενου εδάφους και εξισορρόπηση μεταξύ της επιφανειακής και της υπόγειας άρδευσης Καθορισμός των κλιματικών πλαισίων, Επίδραση στον τύπο των καλλιεργειών ο οποίος μπορεί να καλλιεργηθεί Μέση ετήσια βροχόπτωση Μέση ετήσια εξατμισοδιαπνοή αναφοράς της καλλιέργειας - Σχετίζεται με το κλίμα, καθορισμός των κλιματικών πλαισίων και της ανάγκης για άρδευση ή στράγγιση - Σχετίζεται με το κλίμα, καθορισμός των κλιματικών πλαισίων και της ανάγκης για άρδευση Πηγή διάθεσης νερού Ταμίευση επιφανειακού νερού, υπόγειο νερό, εκτροπή από τον ποταμό, Περιγραφή της διαθεσιμότητας και της αξιοπιστίας για την προμήθεια αρδευτικού νερού

63 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών συνδετική σχέση χρησιμοποίησης του επιφανειακού ή υπόγειου νερού Μέθοδος παροχής νερού Μέσα μεταφοράς για τη διανομή του νερού Τύπος διανομής νερού Επικρατέστερη πρακτική άρδευσης σε αγροκτήματα Άντληση, βαρύτητα Ανοικτή διώρυγα, σωληνώσεις με αντλίες, ευθύγραμμες, μη ευθύγραμμες Ανάλογα με τη ζήτηση ή τη δυνατότητα προμήθειας Επιφανειακή: αυλάκια, λεκάνες, λωρίδες, Υπό πίεση : καταιονισμός, στάγδην άρδευση, υπόγεια άρδευση με σταγόνες Επίδραση στην πρακτική της προμήθειας και του κόστους του νερού άρδευσης Επίδραση του πιθανού επιπέδου αποδοτικότητας Επίδραση του πιθανού επιπέδου αποδοτικότητας Επίδραση του πιθανού επιπέδου αποδοτικότητας Κύρια καλλιέργεια (με ποσοστά επί της συνολικής αρδευόμενης έκτασης) Μέση έκταση του χωραφιού - Καθορισμός των γεωργικών πλαισίων. Διαχωρισμός μεταξύ των συστημάτων που καλλιεργείται ρύζι και καλλιέργειες εκτός από ρύζι, μονοκαλλιέργεια κλπ - Σημαντικό για τη σύγκριση μεταξύ των συστημάτων, για τον έλεγχο εάν είναι μικρές ή μεγάλες ιδιοκτησίες Τύπος διοίκησης Κυβερνητικές αρχές, ιδιωτικές εταιρείες, συμπράξεις μεταξύ κυβερνητικών αρχών και παραγωγών, διαχείριση από τους παραγωγούς Επίδραση του πιθανού επιπέδου αποδοτικότητας Μέγεθος και Όρια αξιολόγησης Κατά την εφαρμογή του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας τόσο της εσωτερικής όσο και της εξωτερικής κρίνεται απαραίτητος ο προσδιορισμός του μεγέθους αξιολόγησης της αποδοτικότητας και ο καθορισμός των ορίων αξιολόγησης. Δύο βασικά όρια αναφέρονται στις χωρικές και χρονικές διαστάσεις. Το χωρικό όριο αφορά την περιοχή ή τον αριθμό των συστημάτων όπου εφαρμόζεται το πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας (π.χ. το πρόγραμμα μπορεί να εφαρμοστεί σε μια δευτερεύουσα διώρυγα ενός συστήματος, σε ένα σύστημα ή σε πολλά συστήματα), ενώ το χρονικό όριο αφορά τη χρονική διάρκεια του προγράμματος αξιολόγησης και το μέγεθος του χρόνου μέσα στο οποίο πραγματοποιείται (π.χ. κάθε χρόνο, κάθε μήνα). Υπάρχουν και άλλα όρια τα οποία είναι λιγότερο

64 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών σαφή και μπορεί να σχετίζονται με το κατά πόσο η αξιολόγηση της αποδοτικότητας στοχεύει να καλύψει μόνο τις τεχνικές πλευρές του συστήματος ή εάν πρέπει να συμπεριλάβει τις θεσμικές και οικονομικές πλευρές του. Η χρήση της θεωρίας προσέγγισης των συστημάτων που διατυπώνεται από τους (Small and Svendsen, 1992) μπορεί να βοηθήσει στον καθορισμό και στην κατανόηση των ορίων και του μεγέθους του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας. Η θεωρία προσέγγισης των συστημάτων εστιάζει σε δεδομένα, διαδικασίες, αποτελέσματα και επιδράσεις του συστήματος. Οι μετρήσεις των αποτελεσμάτων (π.χ. η διανομή νερού στις εισόδους των τριτευουσών διωρύγων) παρέχουν πληροφορίες για την αποτελεσματικότητα της χρήσης των δεδομένων (π.χ. νερό του ποταμού που εκτρέπεται σε διώρυγες), ενώ η σύγκριση των αποτελεσμάτων με τις εισροές παρέχει πληροφορίες για την αποδοτικότητα της διαδικασίας μετατροπής των εκροών στις εισροές (π.χ. ο σχεδιασμός μεταφοράς του νερού στις τριτεύουσες διώρυγες επιδρά στο επίπεδο παραγωγικότητας της καλλιέργειας που επιτυγχάνεται από τον παραγωγό). Οι μετρήσεις των εκτροπών του νερού στις διώρυγες παρέχουν πληροφορίες για το κατά πόσο καλά το αρδευτικό δίκτυο αποδίδει, αλλά όχι για την αποδοτικότητα του συστήματος άρδευσης συνολικά. Η απόκτηση αυτών των πληροφοριών απαιτεί τη συλλογή δεδομένων από διάφορα αρδευτικά γεωργικά συστήματα και γεωργικά οικονομικά συστήματα, ώστε να καθοριστεί η αποδοτικότητα του αρδευτικού συστήματος σε αυτό το πλαίσιο. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται εκεί όπου η αποδοτικότητα του αρδευτικού συστήματος (για παράδειγμα επαρκής και έγκαιρη προμήθεια νερού) σχετίζεται με το αγροτικό-οικονομικό σύστημα (για παράδειγμα το εισόδημα του παραγωγού). Σε αυτήν την περίπτωση πολλές μεταβλητές παρεμβαίνουν ανάμεσα στην προμήθεια του αρδευτικού νερού και το εισόδημα του παραγωγού ανάλογα με την απόδοση της καλλιέργειας. Εναλλακτικά συστήματα μπορούν να διακριθούν όπως, για παράδειγμα, φαίνεται στο σχήμα 3.3. συνδέοντας την άρδευση με το ευρύτερο θεσμικό πλαίσιο. Τέλος, αφού επιλεγούν τα κριτήρια και οι δείκτες αποδοτικότητας που θα χρησιμοποιηθούν στο πρόγραμμα, το μέγεθος και τα όρια της αξιολόγησης θα καθορίσουν σημαντικές αποφάσεις για το ποια συστήματα απαιτούνται να συμπεριληφθούν στο πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας και τις σχετικές συνιστώσες (δεδομένα, διαδικασίες, αποτελέσματα, επιδράσεις). Η αξιολόγηση του προγράμματος της αποδοτικότητας μπορεί να ενδιαφέρεται για τιμές των εκροών (παραγωγή της καλλιέργειας) και για την αποτελεσματικότητα των χρησιμοποιούμενων πόρων (παραγωγή ανά μονάδα εδάφους, νερού, εργασίας). Ένα άλλο στοιχείο, εξίσου σημαντικό, στην περίπτωση μελέτης των διαδικασιών είναι για παράδειγμα η αποδοτικότητα μεταφοράς του νερού στη διώρυγα. Η μελέτη των επιδράσεων μπορεί να σχετίζεται με τη συμμόρφωση σε θεσπισμένους κανονισμούς ή την προστασία

65 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών του περιβάλλοντος (για παράδειγμα η αλατότητα του νερού στράγγισης). Αν και κάτι τέτοιο δεν είναι απαραίτητο για όλα τα συστήματα ή τα στάδια των συστημάτων που ερευνώνται, είναι σημαντικό να υπάρχει ενημέρωση για το πλαίσιο μέσα στο οποίο ένα πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας ανατίθεται. Ινστιτούτα νερού Οριακές συνθήκες Πολιτικό σύστημα Νομικό σύστημα Δημογραφία Οικονομικό σύστημα Πόροι Περιβάλλον Πολιτική του νερού Νόμοι νερού Διαχείριση νερού Απόδοση της άρδευσης Υδατικό ισοζύγιο Περιβάλλον Λειτουργία και συντήρηση Οικονομικά Σχήμα 3.1. Η αποδοτικότητα άρδευσης στο ευρύτερο θεσμικό πλαίσιο (Bos et al. 2005) Κριτήρια αποδοτικότητας Τα κριτήρια που θα χρησιμοποιηθούν αποτελούν έναν πολύ σημαντικό παράγοντα στο πρόγραμμα αξιολόγησης της αποδοτικότητας και η επιλογή τους θα πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή. Στη συνέχεια σύμφωνα με τους (Bos et al., 2005) παρατίθενται οι ακόλουθοι ορισμοί προκειμένου να διευκρινιστούν οι έννοιες, όπως: κριτήρια αποδοτικότητας, σκοποί, δείκτες αποδοτικότητας και στόχοι: Οι σκοποί του προγράμματος αποτελούνται και περιγράφονται από κριτήρια, όπως είναι: α) μεγιστοποίηση της γεωργικής παραγωγής, β) διασφάλιση της ισότητας κατά την προμήθεια του νερού σε όλους τους παραγωγούς, και γ) βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας διανομής του νερού. δ) ελαχιστοποίηση του κόστους της αγροτικής παραγωγής Τα κριτήρια αντιπροσωπεύουν γενικούς αλλά και ειδικούς στόχους των αρδευτικών συστημάτων που θεωρούνται κατά την εκτέλεση του προγράμματος αξιολόγησης της αποδοτικότητας. Τα κριτήρια μπορούν να υπολογισθούν χρησιμοποιώντας τους δείκτες αποδοτικότητας. Οι καθορισμένοι δείκτες αποδοτικότητας προσδιορίζουν τις απαιτήσεις σε δεδομένα

66 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών Κατά την εφαρμογή της συγκριτικής αξιολόγησης απαιτείται να επιλεγούν αρχικά τα κριτήρια και να προσδιοριστεί η τιμή των συσχετιζόμενων δεικτών αποδοτικότητας που δηλώνονται ως τιμές στόχος. Αυτές οι τιμές μπορούν να καθοριστούν από εσωτερικούς κανόνες ή πρότυπα, ή από εξωτερικούς κανόνες ή πρότυπα ανάλογα με το αν αφορούν την εσωτερική ή εξωτερική αξιολόγηση αντιστοίχως. Στη διαδικασία επιλογής των κριτηρίων για την αξιολόγηση της αποδοτικότητας είναι απαραίτητο να καθοριστεί το κατά πόσο η αξιολόγηση θα διεξαχθεί ως προς τους ρητά δηλωμένους εσωτερικούς ή εξωτερικούς στόχους και τα κριτήρια του συστήματος, ή ως προς ένα εναλλακτικό σύνολο από υπονοούμενους στόχους ή κριτήρια αποδοτικότητας (Πίνακας 3.3.). Στην περίπτωση αυτή, οι στόχοι για την καλλιεργούμενη έκταση και την παραγωγή της καλλιέργειας (υπό τους όρους της παραγωγικότητας και της αξίας της καλλιέργειας) επίσης ελέγχονται στη διάρκεια του χρόνου για να αξιολογηθεί η βιωσιμότητα του προγράμματος. Πίνακας 3.3. Παράδειγμα της σχέσης στόχων, κριτηρίων και δεικτών αποδοτικότητας (Βurton, 2000) ΣΤΟΧΟΣ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΔΕΙΚΤΕΣ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Μεγιστοποίηση της καλλιεργούμενης έκτασης Παραγωγικότητα Εντατικοποίηση της καλλιέργειας Μεγιστοποίηση της συνολικής παραγωγής της καλλιέργειας Μεγιστοποίηση της συνολικής αξίας της γεωργικής παραγωγής Μεγιστοποίηση καθαρού εισοδήματος Ελαχιστοποίηση λειτουργικών εξόδων Μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας χρήσης του νερού Μεγιστοποίηση της ισότητας προμήθειας του νερού Παραγωγικότητα Παραγωγικότητα Αποδοτικότητα- Κερδοφορία Αποδοτικότητα- Κερδοφορία Αποδοτικότητα Ισότητα Συνολική παραγωγή Συνολική αξία της παραγωγής Καθαρή πρόσοδος Συνολική προμήθεια νερού άντλησης Αποδοτικότητα χρήσης του νερού Αξία της παραγωγής ανά μονάδα νερού Συνολική καλλιεργούμενη/ αρδευόμενη περιοχή Ποσοστό αποδοτικότητας της διανομής Το κάθε κριτήριο αποδοτικότητας συσχετίζεται με ένα ή περισσότερους δείκτες αποδοτικότητας οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση της αποδοτικότητας των επιλεγμένων κριτηρίων με απώτερο σκοπό την αποτίμηση του βαθμού επίτευξης των αντίστοιχων στόχων. Για παράδειγμα ο δείκτης Σχετική Προμήθεια Νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αξιολογήσει τα κριτήρια της

67 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών επάρκειας, της ισότητας και της αξιοπιστίας. Χρησιμοποιώντας τα συσχετισμένα συστήματα που περιγράφονται στα παρακάτω παραδείγματα (Πίνακας 3.4.) καθορίζονται τα κριτήρια απόδοσης και οι δείκτες αποδοτικότητας. Η σύνδεση μεταξύ των κριτηρίων ως προς τα οποία η αποδοτικότητα αποτιμάται και των δεικτών αποδοτικότητας οι οποίοι θα χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση του βαθμού επίτευξης αυτών των κριτηρίων είναι ιδιαίτερα σημαντική. Πίνακας 3.4. Παραδείγματα της σχέσης μεταξύ των κριτηρίων αποδοτικότητας και των δεικτών αποδοτικότητας στα συσχετισμένα συστήματα (Bos et al., 2005) Κριτήρια Διαθεσιμότητα Επάρκεια Ισότητα Αξιοπιστία Αποτελεσματικότητα Αρδευτικό σύστημα Ποσοστό επιπέδου του νερού Συνολικό ποσοστό κατανάλωσης, Ποσοστό αποδοτικότητας της διανομής Συνολικό ποσοστό κατανάλωσης, Ποσοστό αποδοτικότητας διανομής Συνολικό ποσοστό κατανάλωσης, Ποσοστό αποδοτικότητας της διανομής Συνολικό ποσοστό κατανάλωσης, Ποσοστό αποδοτικότητας της διανομής, Εκροές πάνω από το Δείκτες αποδοτικότητας Αρδευόμενο Σύστημα αγροτικής γεωργικό σύστημα οικονομίας - - Παραγωγή της καλλιέργειας σύμφωνα με τις οικογενειακές ανάγκες σε τρόφιμα Χωρική διανομή μέσα στο πρόγραμμα: -Τύπος καλλιέργειας -Σοδειά της καλλιέργειας -Εντατικοποίηση της καλλιέργειας Χρονική διάρκεια επαρκούς παραγωγής καλλιέργειας Σοδειά της καλλιέργειας Καθαρή αξία της καλλιέργειας σύμφωνα με καθορισμένο επίπεδο φτώχειας Χωρική διανομή του γεωργικού εισοδήματος μέσα στο πρόγραμμα Αριθμός των ετών που το εισόδημα είναι επαρκές Ποσοστό δαπανών λειτουργίας και συντήρησης ποσοστό εισροών Παραγωγικότητα - Σοδειά της καλλιέργειας Δείκτης εσωτερικής ανταποδοτικότητας Αποδοτικότητα - - Κέρδος από τη γεωργία, Εισόδημα ως επιστροφή στην επένδυση Βιωσιμότητα Αποτελεσματικότητα των μέσων μεταφοράς, Βάθος του υπόγειου νερού, Τιμή του δείκτη στην αλατότητα Βιωσιμότητα της αρδευόμενης περιοχής Οικονομική αυτάρκεια, Ποσοστό δαπανών λειτουργίας και συντήρησης, Ποσοστό συλλογής της αμοιβής Παράλληλα, ενώ ένα αρδευτικό σύστημα μπορεί να είχε καθορισμένους εσωτερικούς ή εξωτερικούς στόχους, η αποδοτικότητα του μπορεί να χρειαστεί να αξιολογηθεί ως προς ένα σύνολο διαφορετικών κριτήριων ανάλογα με τον ενδιαφερόμενο (Πίνακας 3.5). Για παράδειγμα, μια κυβέρνηση μπορεί να

68 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών αξιολογήσει την αποδοτικότητα του προγράμματος σε σχέση με τις οικονομικές ανάγκες της χώρας ή την περιβαλλοντική βιωσιμότητα και επίδραση. Πίνακας 3.5. Κριτήρια για καλή απόδοση του συστήματος σύμφωνα με τον τύπο του ενδιαφερομένου (Bos et al. 2005) Τύπος ενδιαφερομένου Εργάτης Παραγωγός Μηχανικός άρδευσης Γεωργοοικονομολόγος Οικονομολόγος Κοινωνιολόγοςοικονομολόγος Πιθανό πρώτο κριτήριο για καλή απόδοση του συστήματος Αυξανόμενη ζήτηση εργασίας, ημέρες εργασίας και τα αντίστοιχα εισοδήματα Διανομή επαρκούς, βολικής, προβλέψιμης και έγκαιρης προμήθειας νερού. Αποδοτική διανομή του νερού από την κεφαλή μέχρι και την εφαρμογή στο χωράφι. Υψηλή και σταθερή γεωργική παραγωγή καθώς και εισοδήματα Υψηλό εσωτερικό ποσοστό δείκτη αποδοτικότητας (IRR) Δίκαιη διανομή των κερδών, ειδικά σε μειονεκτικές ομάδες Το γεγονός όμως ότι τα κριτήρια αυτά δεν ορίζονται στους στόχους του συστήματος δεν σημαίνει ότι το σύστημα δεν μπορεί να αξιολογηθεί ως προς τέτοιου τύπου εξωτερικά συμφωνημένα κριτήρια. Για παράδειγμα, ένα σύστημα μπορεί να μην έχει κανέναν ορισμένο στόχο για το φορτίο ρύπανσης, ενώ μια περιβαλλοντική ρυθμιστική αρχή μπορεί να έχει τα δικά της πρότυπα ως προς τα οποία η αποδοτικότητα του συστήματος αξιολογείται. 3.4 Δείκτες αποδοτικότητας Όπως έχει διατυπωθεί οι δείκτες αποδοτικότητας επιλέγονται για τη μέτρηση της αποδοτικότητας σε σχέση με τους στόχους που έχουν τεθεί σε ένα σύστημα. Οι δείκτες αποδοτικότητας είναι δυνατό να παρέχουν πληροφόρηση στους διαχειριστές των συστημάτων άρδευσης για την τρέχουσα απόδοση του συστήματος καθώς επίσης συντελούν στην αναγνώριση των τάσεων που διαμορφώνονται σε ένα σύστημα στη διάρκεια του χρόνου ώστε να προληφθούν τα αναγκαία μέτρα. Οι δείκτες, οι οποίοι επιλέγονται για να αξιολογήσουν την αποδοτικότητα του συστήματος, περιγράφουν την απόκριση του συστήματος στην εκπλήρωση των στόχων που έχουν τεθεί. Ο κάθε δείκτης μπορεί να αξιοποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους από τους αρμόδιους φορείς:

69 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών α) να ενημερώσει για την τρέχουσα απόδοση του συστήματος και β) σε συνδυασμό με άλλους δείκτες να βοηθήσει στην κατάστρωση ενός κατάλληλου σχεδίου δράσης με σκοπό τη βελτίωση της αποδοτικότητας. Κάθε δείκτης αποδοτικότητας θα πρέπει να περιλαμβάνει τόσο μια πραγματική τιμή όσο και μια τιμή στόχος ώστε να καθίσταται εφικτή η εκτίμηση του μεγέθους απόκλισης σύμφωνα με τα πρότυπα που είχαν οριστεί εξ αρχής. Για το λόγο αυτό θα ήταν επιθυμητό οι δείκτες να εκφράζονται με τη μορφή κλάσματος. Η χρήση του ίδιου δείκτη στη διάρκεια του χρόνου είναι σημαντική επειδή βοηθά στον εντοπισμό των τάσεων και κατά συνέπεια στην έγκαιρη τυχόν διόρθωσή τους, προτού η εφαρμογή των επανορθωτικών μέτρων γίνει πάρα πολύ δαπανηρή ή αρκετά πολύπλοκη. Οι δείκτες αποδοτικότητας διαχωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες σε εσωτερικούς και εξωτερικούς (ή συγκριτικούς) όπως έχει προαναφερθεί. Οι εσωτερικοί δείκτες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αποδοτικότητας των εσωτερικών διεργασιών θέτοντας τιμές στόχους στους δείκτες στο υπό μελέτη σύστημα στη διάρκεια του χρόνου, ενώ οι εξωτερικοί δείκτες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αποδοτικότητας ενός συστήματος σε σύγκριση (benchmarking) με την αποδοτικότητα ενός αριθμού από διαφορετικά συστήματα άρδευσης Γενικά χαρακτηριστικά ιδιότητες δεικτών αποδοτικότητας Στη συνέχεια παρατίθενται τα γενικά χαρακτηριστικά και πραγματοποιείται πληρέστερη περιγραφή των σημαντικών ιδιοτήτων που πρέπει να διέπουν τους δείκτες αποδοτικότητας οι οποίοι εφαρμόζονται στο πρόγραμμα αξιολόγησης. ü Επιστημονική βάση Ο δείκτης μπορεί να βασίζεται σε ένα εμπειρικό αλλά στατιστικώς δοκιμασμένο και επιστημονικά επαρκές μοντέλο της αρδευτικής διαδικασίας την οποία περιγράφει. Οι διαφορές μεταξύ της εμπειρικής και της θεωρητικής βάσης του δείκτη πρέπει να είναι σαφείς, και οι διαφορές αυτές δεν θα πρέπει να υπονοούνται από την μορφή του δείκτη. Για να διευκολυνθεί η διεθνής σύγκριση των ερευνών της αξιολόγησης της αποδοτικότητας, οι δείκτες θα πρέπει να διατυπώνονται και να ορίζονται πανομοιότυπα ή αναλογικά όσο το δυνατόν γίνεται. ü Ο δείκτης πρέπει να είναι μετρήσιμος Τα δεδομένα που απαιτούνται για τη μέτρηση του δείκτη πρέπει να είναι διαθέσιμα ή αποκτήσιμα (μετρήσιμα) με τη χρήση της διαθέσιμης τεχνολογίας. Η μέτρηση θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να επαναληφθεί

70 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών ü Αναφορά στην κρίσιμη, επιδιωκόμενη τιμή ή στην τιμή-στόχος Η αναφορά αυτή γίνεται για κάθε δείκτη αποδοτικότητας επειδή η μέτρηση της τιμής ενός δείκτη αποδοτικότητας σε ένα σύστημα άρδευσης πραγματοποιείται ως προς την κρίσιμη ή επιδιωκόμενη τιμή που έχει καθιερωθεί εξ αρχής για αυτόν τον δείκτη. Οι παραπάνω τιμές, καθώς και η επιτρεπόμενη διακύμανση της απόκλισης των δεικτών, πρέπει να σχετίζονται με το επίπεδο της τεχνολογίας και της διαχείρισης. ü Αμερόληπτη παροχή πληροφοριών Ιδανικά, οι δείκτες αποδοτικότητας δεν θα πρέπει να διατυπώνονται υπό μια στενή τεχνική ή επιστημονική σκοπιά. Αυτό βέβαια είναι στην πράξη εξαιρετικά δύσκολο, καθώς ακόμα σε τεχνικές μετρήσεις εμπεριέχονται υποκειμενικές κρίσεις τιμών. ü Παροχή πληροφοριών σε αντιστρεπτές και διαχειριστικές διαδικασίες Η απαίτηση υπολογισμού ενός δείκτη αποδοτικότητας είναι ιδιαίτερα σημαντική από την πλευρά των διαχειριστών των συστημάτων άρδευσης. Μερικές μη αντιστρεπτές και μη διαχειριστικές διαδικασίες μπορούν επίσης να παρέχουν χρήσιμους δείκτες, με έμμεσο τρόπο. Για παράδειγμα, η συχνότητα και το ύψος της βροχόπτωσης δεν είναι εύκολα μετρήσιμα στοιχεία, αλλά οι πληροφορίες από μια μακροχρόνια σειρά δεδομένων μπορεί να είναι χρήσιμες στο σχεδιασμό των συστημάτων για να αποφευχθούν σχετικές ελλείψεις νερού. Επίσης, οι πληροφορίες για συγκεκριμένα γεγονότα βροχόπτωσης μπορούν να καταστήσουν ικανό το διαχειριστή να τροποποιήσει το σχεδιασμό διανομής του νερού. ü Η φύση του δείκτη Ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την επιλογή του δείκτη έχει σχέση με τις ιδιότητές του: ο δείκτης θα πρέπει να μπορεί να περιγράψει μια συγκεκριμένη δραστηριότητα ή ένα σύνολο από σημαντικές δραστηριότητες. Οι δείκτες παρέχουν πληροφορίες για μια πραγματική δραστηριότητα σχετικά με μια συγκεκριμένη κρίσιμη ή επιδιωκόμενη τιμή. Η πιθανότητα συνδυασμού τέτοιων αδιάστατων ποσοστών στο σύνολο των δεικτών πρέπει να μελετάται, και με τον ίδιο τρόπο, πολλοί από αυτούς τους δείκτες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της εθνικής οικονομικής αποδοτικότητας. ü Εύκολη χρήση, κατανόηση, και οικονομική αποτελεσματικότητα Ειδικά για την τυπική διαχείριση, οι δείκτες αποδοτικότητας πρέπει να είναι ως προς την τεχνική τους πλευρά εφικτοί, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν εύκολα από το διοικητικό προσωπικό σύμφωνα με το επίπεδο της ικανότητας και του κινήτρου τους. Επιπλέον, το κόστος των χρησιμοποιούμενων δεικτών υπό τον όρο των οικονομικών περιορισμών, του εξοπλισμού, και της

71 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών δέσμευσης των ανθρώπινων πόρων, πρέπει να είναι εφικτό εντός του πλαισίου των υφισταμένων πόρων. Τέλος, για τον καθορισμό του σχετικού βαθμού ικανοποίησης, απαιτείται μια συστηματική και έγκαιρη συγκέντρωση των πραγματικών (μετρημένων ή συλλεχθέντων) στοιχείων που αφορούν τις βασικές παραμέτρους ενός συστήματος, οι οποίες πρέπει να συγκριθούν με τις επιδιωκόμενες ή περιοριστικές (κρίσιμες) τιμές αυτών των στοιχείων. Αυτή η σύγκριση μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: 1. Παρουσίαση των (μετρημένων ή συλλεχθέντων) στοιχείων μέσω ενός (αδιάστατου) δείκτη αποδοτικότητας, του οποίου το κλάσμα περιλαμβάνει την πραγματική τιμή ως προς την επιδιωκόμενη (ή κρίσιμη) τιμή, η οποία θεωρείται ως βασική παράμετρος (Σχήμα 3.2). Όπως έχει αναφερθεί παραπάνω, ο δείκτης πρέπει να έχει επιδιωκόμενο επίπεδο που θα πρέπει να βασίζεται σε ένα συμφωνημένο επίπεδο υπηρεσιών. Όμως, γύρω από το επιδιωκόμενο επίπεδο υπάρχει μια επιτρεπόμενη διακύμανση μέσα στην οποία ο δείκτης μπορεί να κυμανθεί χωρίς να προκαλέσει μια διοικητική δραστηριότητα. Όμως, εάν οι δείκτες κυμανθούν έξω από αυτά τα επιτρεπόμενα όρια, απαιτείται η διάγνωση του προβλήματος η οποία θα οδηγήσει στον σχεδιασμό μιας διορθωτικής δράσης. Τιμή του δείκτη αποδοτικότητας Επιτρεπόμενη διακύμανση Κρίσιμη απόκλιση Σχεδιασμός για την ορθή δράση Επιδιωκόμενο επίπεδο του δείκτη Λήψη ορθής δράσης Επίδραση της σωστής δράσης Χρόνος Σχήμα 3.2. Ορολογία χρήσης των αδιάστατων δεικτών αποδοτικότητας. (Bos et.,2005) 2. Παρουσίαση των (μετρημένων ή συλλεχθέντων) στοιχείων και σύγκριση της μετρήσιμης παραμέτρου με την επιδιωκόμενη (ή κρίσιμη) τιμή της βασικής παραμέτρου (Σχήμα.3.5). Στο Σχήμα 3.3 η βασική παράμετρος αναπαρίσταται ως λειτουργία του χρόνου και

72 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών αναφέρεται, στο "κρίσιμο επίπεδο" της παραμέτρου και στη σχετική κρίσιμη απόκλιση της. Η εισαγωγή αυτής της παραμέτρου μέσα στη διακύμανση της κρίσιμης απόκλισης, στη συνέχεια θα προκαλέσει τις απαραίτητες διαγνωστικές διαχειριστικές δραστηριότητες. Εκτός από την παρουσίαση των δεικτών στον χρόνο, και οι δύο αυτοί τύποι δεικτών μπορούν επίσης να αναλυθούν και στο χώρο. Σχήμα 3.3. Η αλλαγή στο χρόνο μιας παραμέτρου (βάθος υπόγειου νερού) και σύγκρισή της με το σχετικό κρίσιμο επίπεδο (για να αποφευχθεί η αλατότητα). (Bos et.,2005) Εσωτερικοί δείκτες αποδοτικότητας Το χαρακτηριστικό στοιχείο των εσωτερικών δεικτών εκτίμησης της αποδοτικότητας είναι η σύγκριση της μετρημένης τιμής μιας παραμέτρου με την τιμή αναφοράς (στόχος) αυτής της παραμέτρου. Στον Πίνακα 3.6. παρουσιάζεται συνοπτικά η σχετική ορολογία που χρησιμοποιείται στον υπολογισμό των εσωτερικών δεικτών. Πίνακας 3.6. Ορολογία (εσωτερικοί δείκτες) (Bos et al. 2005) Ορολογία Ορισμός Παρατηρήσεις Πραγματική τιμή Η τιμή μιας παραμέτρου που μπορεί να μετρηθεί ή να οριστεί. π.χ. η μέτρηση της παροχής, η σοδειά της καλλιέργειας, τα έσοδα, το βάθος του υπόγειου νερού. Συγκριτική τιμή αναφοράς Κρίσιμη τιμή Η επιθυμητή τιμή μιας παραμέτρου στη διαδικασία παραγωγής (ή του δείκτη αποδοτικότητας). Η κρίσιμη τιμή της βασικής παραμέτρου υπολογίζει μια φυσική Η τιμή αναφοράς συγκεντρώνεται για σύγκριση μεταξύ των βέλτιστων πρακτικών από τις συγκρίσιμες διαδικασίες. π.χ. η αλατότητα του αρδευτικού νερού έχει μια κρίσιμη τιμή που

73 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών Επιδιωκόμενη τιμή Βασική παράμετρος διαδικασία μέσω της οποίας η συγκέντρωση ενός χημικού ορίου στη σοδειά της καλλιέργειας ή ενός φυσικού εμποδίου έχει ξεπεραστεί. Η τιμή της μετρήσιμης παραμέτρου την οποία ένας οργανισμός παροχής υπηρεσιών προσπαθεί να πετύχει. Μια μετρήσιμη (υπολογισμένη) παράμετρος, η οποία επηρεάζει την αρδευτική ή τη στραγγιστική αποδοτικότητα και στην οποία αναφέρεται ο δείκτης. μειώνει την σοδειά της καλλιέργειας αν ξεπεραστεί. Η επιδιωκόμενη τιμή πρέπει να βασίζεται στο συμφωνημένο επίπεδο υπηρεσιών ή σε μια στρατηγική. π.χ. Παροχή νερού, σοδειά της καλλιέργειας, έσοδα, βάθος υπόγειου νερού. Επίπεδο υπηρεσιών Τιμή στόχος Συνολική τιμή Το σύνολο των αγαθών ή υπηρεσιών (π.x. νερό) που παρέχεται από έναν προμηθευτή υπηρεσιών σε έναν παραγωγό. Ο παραγωγός μπορεί να είναι εκτός από φυσικό πρόσωπο, ινστιτούτο ή ένα σύνολο παραγωγών. Η επιθυμητή τιμή του δείκτη αποδοτικότητας. Ο συνολικός αριθμός (ή το σύνολο) μιας παραμέτρου. Πρέπει να βασίζεται σε (εθνικό) νόμο νερού και σε μια διακανονισμένη υπηρεσία ή συμφωνία μεταξύ του προμηθευτή και του παραγωγού. Όπως και η συγκριτική τιμή αναφοράς. Π.χ. ο αριθμός των παραγωγών του νερού, αριθμός των υποδομών. Η σύγκριση των παραπάνω τιμών γίνεται μέσω ενός αδιάστατου κλάσματος (ποσοστού) με την πραγματική τιμή (μετρήσιμη τιμή) αυτής της παραμέτρου (της άρδευσης και στράγγισης) στον αριθμητή. Η τιμή αναφοράς της παραμέτρου στον παρανομαστή του κλάσματος μπορεί να είναι: 1. Η κρίσιμη τιμή της βασικής παραμέτρου χρησιμοποιείται όταν η υπό αξιολόγηση διαδικασία/μεταβλητή είναι μια φυσική διαδικασία ή παρουσιάζει μια τέτοια συμπεριφορά. Συνήθως, αυτοί οι δείκτες περιγράφουν μια συγκεκριμένη παράμετρο (π.χ. βάθος υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα). Οι περισσότεροι από τους δείκτες σε αυτήν την ομάδα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη στρατηγική αξιολόγηση της αποδοτικότητας. 2. Η επιδιωκόμενη τιμή της βασικής παραμέτρου χρησιμοποιείται για την ενσωμάτωση μιας απόφασης ενός αρμόδιου φορέα στον καθορισμό της. Ο δείκτης περιγράφει συχνά το άθροισμα ή τον μετασχηματισμό ενός συνόλου υποκείμενων δραστηριοτήτων. Οι περισσότεροι από τους δείκτες αυτούς μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη λειτουργική αξιολόγηση της αποδοτικότητας

74 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών 3. Η (πραγματική) εισερχόμενη στο σύστημα τιμή της βασικής παραμέτρου χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ποσοστού μεταβολής (απωλειών) της παραμέτρου σε σχέση με την πραγματική εξερχόμενη τιμή της στο σύστημα. Οι δείκτες αυτοί αντιστοιχούν ουσιαστικά στις τυπικές αποδοτικότητες χρήσης των πόρων, και κυρίως του νερού. 4. Η συνολική τιμή της βασικής παραμέτρου χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του πραγματικού αποδοτικού ποσοστού ενός συνόλου από διαθέσιμους πόρους. Οι περισσότεροι από τους δείκτες σχετίζονται με τις κοινωνικοοικονομικές, δημοσιονομικές και χρηματοοικονομικές παραμέτρους της αρδευτικής διαχείρισης. Βάσει των παραπάνω, στον Πίνακα 3.7 που ακολουθεί παρουσιάζονται οι τέσσερις μορφές διατύπωσης του αδιάστατου κλάσματος των εσωτερικών δεικτών αποδοτικότητας που συστήνονται για γενική χρήση. Πίνακας 3.7. Κατηγορίες διατύπωσης δεικτών αποδοτικότητας(bos et al. 2005) Τιμή δεικτών αποδοτικότητας Τύπος της αξιολόγησης Εισερχόμενη τιμή της βασικής παραμέτρου Η πραγματική φυσική διαδικασία Κρίσιμη τιμή της βασικής παραμέτρου μέσω της οποίας μια κρίσιμη τιμή περιορίζει είτε τη σοδειά της καλλιέργειας είτε τη βιωσιμότητα της γεωργίας στην υπό μελέτη περιοχή. Εισερχόμενη τιμήτης βασικής παραμέτρου Επιδιωκόμενη τιμήτης βασικής παραμέτρου Πραγματικήτιμή εκροής της Πραγματική εισερχόμενη τιμή της βασικής βασικής παραμέτρου παραμέτρου Τυπική σύγκριση της πραγματικής φυσικής κατάστασης όσον αφορά την επιδιωκόμενη τιμή. Οι περισσότεροι δείκτες σχετίζονται με τη διανομή του νερού. Αξιολόγηση της αποδοτικότητας με την οποία ένας πόρος (νερό, έδαφος, χρηματοδότηση) χρησιμοποιείται. Η τυπική αρδευτική αποδοτικότητα εμπίπτει σε αυτήν τη μορφή δεικτών. Πραγματική τιμή της βασικής παραμέτρου Αξιολόγηση του κλάσματος Συνολική τιμή της βασικής παραμέτρου (ποσοστού) της υποδομής (πόρων) που λειτουργεί. Οι εσωτερικοί δείκτες, σε γενικές γραμμές, δεν προσαρμόζονται αποτελεσματικά στη σύγκριση των αρδευτικών συστημάτων όπως οι εξωτερικοί δείκτες. Αυτό οφείλεται σε διάφορους λόγους. Καταρχάς, οι εσωτερικές διαδικασίες των συστημάτων άρδευσης ποικίλλουν ευρέως από σύστημα σε σύστημα και

75 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών κατά συνέπεια οι εσωτερικοί δείκτες αποδοτικότητας προσαρμόζονται για να ικανοποιήσουν τις χαρακτηριστικές ανάγκες του συστήματος. Δεύτερον, οι εσωτερικοί δείκτες σχετίζονται με τις διαδικασίες άρδευσης, οι οποίες απαιτούν πολλά και λεπτομερή στοιχεία και συνήθως είναι δύσκολο και αρκετά χρονοβόρο ενώ απαιτείται και μεγάλο κόστος για τη συλλογή τους. Οι εσωτερικοί δείκτες, σε αντίθεση με τους συγκριτικούς δείκτες, χρησιμοποιούνται για να εκτιμήσουν την απόδοση που ακολουθεί ένας οριοθετημένος στόχος μιας πρότυπης προσέγγισης. Αυτή η προσέγγιση σχετίζει την πραγματική αποδοτικότητα με τους ειδικούς διαχειριστικούς στόχους ενός συστήματος σύμφωνα με τους στόχους που καθιερώνονται από τους διαχειριστές των αρδευτικών συστημάτων (Small and Svendsen, 1992). Οι διαχειριστές του συστήματος χρησιμοποιούν τους εσωτερικούς δείκτες ως εργαλείο παρακολούθησης της καθημερινής και εποχιακής λειτουργικής αποδοτικότητας και συγχρόνως αποτελούν τους ουσιαστικά ενδιαφερόμενους για αυτούς τους δείκτες διότι παρακολουθούν και καταγράφουν τα ποσοστά (κλάσματα) των πραγματικών τιμών ως προς τις τιμές στόχος Εξωτερικοί (συγκριτικοί) δείκτες αποδοτικότητας Πολλοί συγγραφείς έχουν προτείνει δείκτες για να μετρήσουν την απόδοση των συστημάτων άρδευσης, όπως συνοψίζει ο (Rao, 1993), και έχουν δοθεί παραδείγματα της χρήσης δεικτών σε συγκεκριμένα συστήματα άρδευσης. Σχετικά πρόσφατες μελέτες έχουν προσπαθήσει να τυποποιήσουν αυτούς τους δείκτες για να επιτραπεί η καλύτερη σύγκριση μεταξύ των συστημάτων (Bos et al., 1994). Συνοψίζοντας οι συγκριτικοί δείκτες παρέχουν μία γενική περίληψη της υδρολογικής, γεωργικής, οικονομικής και περιβαλλοντικής αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων. Οι εξωτερικοί δείκτες αποκαλύπτουν μεν γενικές έννοιες για τη σχετική κατάσταση του συστήματος άρδευσης, αλλά δεν απαιτούν δύσκολες και χρονοβόρες διαδικασίες (όπως οι εσωτερικοί δείκτες) συλλογής δεδομένων, και κατά συνέπεια δεν αποθαρρύνεται η εφαρμογή αυτών των δεικτών αποδοτικότητας. Οι εξωτερικοί δείκτες επιτρέπουν τη σύγκριση μεταξύ των συστημάτων άρδευσης σε διάφορες χώρες και περιοχές, μεταξύ διαφορετικών τύπων μέσων μεταφοράς και διαχείρισης, και μεταξύ διαφορετικών φορέων διοίκησης. Επίσης, οι δείκτες επιτρέπουν έναν αρχικό εντοπισμό των συστημάτων που αποδίδουν ικανοποιητικά σε διαφορετικά περιβάλλοντα, και εκείνων στα οποία η απόδοση είναι σχετικά χαμηλή. Οι εξωτερικοί δείκτες μπορούν να εφαρμοστούν σε περιπτώσεις σύγκρισης των τυπικών-συστημάτων άρδευσης όπου απαιτείται να συγκριθούν τα αποτελέσματα και οι επιδράσεις της αρδευόμενης γεωργίας. Οι εξωτερικοί (συγκριτικοί) δείκτες χρησιμοποιούνται για να συσχετίσουν τα αποτελέσματα που προέρχονται από ένα σύστημα με τα αποτελέσματα άλλων συστημάτων. Αυτοί οι δείκτες παρέχουν

76 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών ελάχιστες ή σχεδόν καμία λεπτομέρεια στις εσωτερικές διαδικασίες που αναφέρονται στα αποτελέσματα. Για παράδειγμα, ένα κρίσιμο αποτέλεσμα ενός συστήματος άρδευσης είναι η προμήθεια νερού στις καλλιέργειες. Αυτό το αποτέλεσμα γίνεται στη συνέχεια εισροή σε ένα ευρύτερο αρδευόμενο γεωργικό σύστημα όπου το νερό συνδυάζεται με άλλες εισροές, οι οποίες οδηγούν στην αύξηση της γεωργικής παραγωγής. Σε αντίθεση με τους εσωτερικούς δείκτες οι εξωτερικοί έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα σύμφωνα με το προτεινόμενο σύνολο από το Διεθνές Ινστιτούτου Διαχείρισης του Νερού (ΙWΜΙ). Οι δείκτες βασίζονται σε μια σχετική σύγκριση των απόλυτων τιμών τους, ενώ δίνουν λιγότερη έμφαση στα πρότυπα ή τους στόχους του προγράμματος. Οι δείκτες σχετίζονται με φαινόμενα τα οποία είναι κοινά και συνηθισμένα στην άρδευση και στα αρδευόμενα γεωργικά συστήματα. Το σύνολο δεικτών είναι μικρό, όμως παρέχουν ικανοποιητικές πληροφορίες για την παραγωγή του συστήματος. Οι διαδικασίες συλλογής δεδομένων δεν είναι τόσο περίπλοκες, απαιτητικές, δαπανηρές. Οι δείκτες σχετίζουν τα αποτελέσματα και αποτελούν κύρια μέτρα της άρδευσης και των αρδευόμενων γεωργικών συστημάτων και γενικά παρέχουν περιορισμένες πληροφορίες για τις εσωτερικές διαδικασίες. Αυτό το σύνολο των συγκριτικών δεικτών έχει ως σκοπό να παρουσιάσει τις σχέσεις και τις τάσεις αδρομερώς σε περιπτώσεις όπου καθίστανται χρήσιμοι, όπως η υλοποίηση μιας λεπτομερούς μελέτης όταν για παράδειγμα, ένα πρόγραμμα έχει διεξαχθεί εξαιρετικά καλά ή ποιες σημαντικές αλλαγές έχουν πραγματοποιηθεί. Η προσέγγιση των εξωτερικών δεικτών διαφέρει από αυτή των εσωτερικών όπου χρησιμοποιούνται οι λόγοι (κλάσματα) των πραγματικών τιμών προς τις τιμές στόχους. Η ερμηνεία αυτών των λόγων σχετικά με την απόδοση δεν είναι πάντα κατανοητή. (π.χ. εάν η τιμή-στόχος είναι 1, τότε η τιμή 0.9 είναι καλύτερη ή χειρότερη από την τιμή 1.1;). Μια σχετική σύγκριση των τιμών μας επιτρέπει τουλάχιστον για να εξετάσουμε το κατά πόσο καλά ένα σύστημα αποδίδει σε σχέση με άλλα. Έτσι, εάν έχουμε αρκετά δείγματα, αυτή η προσέγγιση μπορεί οριστικά να μας επιτρέψει να αναπτύξουμε τα πρότυπα και τους στόχους. Οι βασικοί ενδιαφερόμενοι για τους εξωτερικούς δείκτες αποτελούν οι φορείς χάραξης πολιτικής και οι διαχειριστές των συστημάτων άρδευσης που λαμβάνουν μακροπρόθεσμες και στρατηγικές αποφάσεις, και οι ερευνητές που αναζητούν τις σχετικές διαφορές στην αποδοτικότητα μεταξύ των αρδευτικών συστημάτων

77 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών 3.5 Προτεινόμενο σύνολο συγκριτικών δεικτών αποδοτικότητας Το Διεθνές Ινστιτούτο Διαχείρισης Νερού (IWMI), όπως προαναφέρθηκε, προτείνει σχετικά με την άρδευση και το αρδευόμενο γεωργικό σύστημα τη χρησιμοποίηση ενός συνόλου από εννέα συγκριτικών δεικτών (Molden et al., 1998). Το ελάχιστο σύνολο των δεικτών αυτών βασίζεται σε υδρολογικές, αγρονομικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές παραμέτρους. Η κύρια εκροή θεωρείται η συγκομιδή της καλλιέργειας, ενώ οι σημαντικότερες εισροές είναι το νερό, το έδαφος και οι χρηματοδοτήσεις Δείκτες της αρδευόμενης γεωργικής παραγωγής Οι τέσσερις βασικοί συγκριτικοί δείκτες αποδοτικότητας, που ορίζονται παρακάτω, σχετίζονται με την παραγωγή ανά μονάδα εδάφους και νερού. Αυτοί οι συγκριτικοί "εξωτερικοί" δείκτες παρέχουν τη βάση για τη σύγκριση της απόδοσης της αρδευόμενης γεωργίας. Όπου το νερό είναι ένας περιοριστικός πόρος, η παραγωγή ανά μονάδα νερού μπορεί να είναι αρκετά σημαντική, ενώ εάν το έδαφος αποτελεί περιοριστικό παράγοντα σχετικά με το νερό, η παραγωγή ανά μονάδα εδάφους μπορεί να είναι σημαντικότερη. 1. Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργούμενης έκτασης ( /εκτάριο) = Παραγωγή (S.G.V.P.) Αρδευόμενη καλλιεργούμενη έκταση 2. Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης ( /εκτάριο) = Παραγωγή (S.G.V.P.) Διαθέσιμη έκταση 3. Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας του αρδευτικού νερού ( /m 3 ) = Παραγωγή (S.G.V.P.) Προμήθεια αρδευτικού νερού 4. Παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης ( /m 3 ) = Παραγωγή (S.G.V.P.) Όγκος του νερού που κατανάλωνεται από την εξατμισοδι απνοή όπου: Η παραγωγή είναι η απόδοση της αρδευόμενης περιοχής υπό τους όρους της μεικτής παραγωγής ή του καθαρού κέρδους της παραγωγής μετρημένης σε διεθνείς ή τοπικές τιμές. Η αρδευομένη καλλιεργούμενη έκταση αποτελείται από το άθροισμα των περιοχών που καλλιεργούνται κατά την διάρκεια της χρονικής περιόδου της ανάλυσης. H διαθέσιμη περιοχή είναι η διοικητική περιοχή σχεδιασμού που πρόκειται να αρδευτεί. Η προμήθεια αρδευτικού νερού αποτελείται από τον όγκο του επιφανειακού νερού που εκτρέπεται

78 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών στη διαθέσιμη περιοχή συν τις καθαρές απολήψεις από τον υπόγειο υδροφορέα. Ο όγκος του νερού που καταναλώνεται από την καλλιέργεια είναι η εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας. Η παραγωγή ανά μονάδα της αρδευτικής προμήθειας του νερού και η παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης προέρχονται από ένα γενικό υδατικό περιγραφόμενο πλαίσιο (Molden et al., 1998). Το νερό που καταναλώνεται στην σχέση 4 είναι ο όγκος της καταναλωτικής διαδικασίας, όπου σε αυτήν την περίπτωση αντιστοιχεί στην εξατμισοδιαπνοή. Αυτό είναι σημαντικό για να ξεχωρίσουμε αυτό τον δείκτη από έναν άλλο σημαντικό περιγραφόμενο υδατικό δείκτη όπως είναι η παραγωγή ανά μονάδα συνολικής κατανάλωσης νερού, στην οποία η συνολική κατανάλωση περιλαμβάνει τη μείωση του νερού από τον υδρολογικό κύκλο μέσω της διαδικασίας κατανάλωσης (ET) και άλλες απώλειες. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η μέτρηση της παραγωγής από την αρδευόμενη γεωργία η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύγκριση μεταξύ των τυπικών συστημάτων. Στην περίπτωση που εξετάζεται μόνο μια καλλιέργεια, η παραγωγή θα μπορούσε να συγκριθεί υπό την σκοπιά του συνόλου. Η δυσκολία προκύπτει από τη σύγκριση διαφορετικών καλλιεργειών, όπου για παράδειγμα συγκρίνεται το σιτάρι με τη ντομάτα, δεδομένου ότι 1 κιλό ντομάτας δεν είναι εύκολα συγκρίσιμο με 1 κιλό σιταριού. Όταν μελετάται μόνο ένα σύστημα άρδευσης, ή διαφορετικά συστήματα άρδευσης σε μια περιοχή όπου οι τιμές είναι παρόμοιες, στην περίπτωση αυτή η παραγωγή μπορεί να μετρηθεί ως καθαρή τιμή ή ακαθάριστη τιμή της παραγωγής χρησιμοποιώντας τις τοπικές τιμές της καλλιέργειας. Η τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής (SGVP-Standardized Gross Value of Production) αναπτύχθηκε για συγκρίσεις τυπικών συστημάτων δεδομένου ότι υπάρχουν προφανώς διαφορές στις τοπικές τιμές σε διαφορετικές περιοχές σε όλο τον κόσμο. Η μέτρηση του SGVP απαιτεί τη μέτρηση της ισοδύναμης παραγωγής η οποία υπολογίζεται βάσει των τοπικών τιμών στις αναπτυσσόμενες καλλιέργειες, συγκρινόμενη με τις τοπικές τιμές της επικρατέστερης καλλιέργειας που αναπτύσσεται τοπικά, καθώς και των διεθνών βασικών εμπορικών καλλιεργειών. Το δεύτερο βήμα για τη μέτρηση του SGVP είναι να εκτιμηθεί αυτή η ισοδύναμη παραγωγή σε παγκόσμιες τιμές. Για την επίτευξη αυτής της εκτίμησης χρησιμοποιούνται οι τιμές των καλλιεργειών που προτείνει η Παγκόσμια Τράπεζα. Κατά τον υπολογισμό του SGVP δεν χρειάζεται να προσαρμοστεί το ποσοστό του συνολικού κόστους της καλλιέργειας (που αντιστοιχεί στην εν λόγω παραγωγή) δεδομένου ότι το ενδιαφέρον εστιάζεται στην αποδοτικότητα της άρδευσης και όχι σε άλλους παράγοντες (π.χ. σύστημα μεταφορών, θέση του προγράμματος, κ.α.). Για παράδειγμα, εάν η τοπική τιμή της ντομάτας είναι τρεις φορές μεγαλύτερη της τοπικής τιμής του σιταριού, θεωρούμε την παραγωγή 10 τόνων/εκτάριο ντομάτας ισοδύναμη με 30 τόνους/εκτάριο σιταριού. Η συνολική παραγωγή όλων των καλλιεργειών αθροίζεται στη συνέχεια βάσει του αντίτιμου του

79 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών σιταριού, και η τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής (SGVP) υπολογίζεται βάσει της ποσότητας του σιταριού πολλαπλασιασμένη με τη διεθνή τιμή αγοράς του σιταριού. Επίσης τοπικές αναφορές για περιπτώσεις: α) εξειδικευμένων ποικιλιών που ενώ έχουν μια χαμηλή διεθνή τιμή, η τοπική τους τιμή είναι ιδιαίτερα υψηλή, και β) μη εμπορικών καλλιεργειών λαμβάνονται υπόψη. Ισχύει συνεπώς η σχέση: SGVP= ( Pi å AiYi Pb ) P world όπου: -SGVP είναι η τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής -Υ ι είναι η σοδειά της καλλιέργειας i σε tn/στρ. -A i είναι η καλλιεργούμενη έκταση της καλλιέργειας i σε στρ. -P i είναι η τοπική τιμή της καλλιέργειας i σε /tn -P b είναι η τοπική τιμή της βασικής καλλιέργειας /tn -Pworld είναι η διεθνής τιμή της βασικής καλλιέργειας βάσει της Παγκόσμιας Τράπεζας $/tn Θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι σε αυτόν το δείκτη είναι προτιμότερο να μετρηθεί η καθαρή παρά η ακαθάριστη (μεικτή) τιμή της παραγωγής. Υπάρχουν ωστόσο δύο λόγοι που οδηγούν στην προτίμηση της ακαθάριστης τιμής: α) είναι πολύ ευκολότερο να μετρηθεί η ακαθάριστη τιμή επειδή πολλές παράμετροι πρέπει να ληφθούν υπόψη για να διαχωριστεί η ακαθάριστη από την καθαρή τιμή (αμοιβή της οικογενειακής εργασίας, κόστος ενοικίασης του εδάφους και του νερού κ.α.), και σε πολλές περιπτώσεις η καθαρή τιμή είναι επιρρεπής σε παρερμηνείες (για παράδειγμα, επιχορηγήσεις και φόροι εισροών, πιστώσεις και υπηρεσίες άρδευσης), και β) ο πιο κοινός δείκτης της γεωργικής απόδοσης, η παραγωγή ανά μονάδα έκτασης ή συχνότερα μόνο "παραγωγή", αναφέρεται στη μεικτή τιμή της παραγωγής και δεν σχετίζεται με διακρίσεις σχετικά με τον τύπο του εδάφους ή την ποικιλία της καλλιέργειας Υδατικοί και Οικονομικοί δείκτες Πέντε επιπλέον δείκτες εντάσσονται σε αυτό το ελάχιστο προτεινόμενο σύνολο συγκριτικών δεικτών. Αυτοί επιδιώκουν να χαρακτηρίσουν το κάθε σύστημα σε ότι αφορά την προμήθεια του νερού και τα οικονομικά στοιχεία του συστήματος

80 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών α. Σχετική προμήθεια νερού και σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού Η σχετική προμήθεια νερού, όπως παρουσιάζεται από τον (Levine, 1982), και η σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού, όπως διατυπώθηκε από τον (Perry, 1996), χρησιμοποιούνται ως βασικοί δείκτες προμήθειας αρδευτικού νερού και ορίζονται ως εξής: 5. Σχετική προμήθεια νερού (RWS) = Συνολική προμήθεια νερού Ζήτησητης καλλιέργειας σενερό 6. Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) = Προμήθεια αρδευτικού νερού Ζήτηση αρδευτικού νερού όπου : Η συνολική προμήθεια νερού περιλαμβάνει τις επιφανειακές εκτροπές συν το καθαρό υπόγειο νερό άντλησης συν την βροχόπτωση. H ζήτηση της καλλιέργειας σε νερό περιλαμβάνει την εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας υπό καλές υδατικές συνθήκες. Η προμήθεια αρδευτικού νερού αποτελείται μόνο από τους επιφανειακούς και υπόγειους υδάτινους πόρους που διατίθενται για την άρδευση. Η ζήτηση αρδευτικού νερού περιλαμβάνει την εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας μείον την ωφέλιμη βροχόπτωση, και γενικότερα μπορεί να θεωρηθεί ότι αντιστοιχεί στις καθαρές ανάγκες της καλλιέργειας.. Τόσο η σχετική προμήθεια νερού (RWS) όσο και η σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) σχετίζουν την προσφορά με τη ζήτηση (κατά πόσο στενά η προσφορά και η ζήτηση συνδέονται) και δίνουν κάποια ένδειξη ως προς την κατάσταση της αφθονίας ή της έλλειψης του νερού. Προσοχή πρέπει να δοθεί στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα μια τιμή του δείκτη γύρω στο 0.8 μπορεί να μην αντιπροσωπεύσει ένα πρόβλημα, αλλά μπορεί να παρέχει μια ένδειξη ότι οι παραγωγοί εφαρμόζουν ελλειμματική άρδευση με μικρή προμήθεια αρδευτικού νερού. β. Αρδευτική ικανότητα διανομής Η αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού δίνεται από την παρακάτω σχέση: 7. Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού (%) = Παροχετευτική ικανότητα του καναλιού στην κεφαλή του συστήματος Μέγιστηζήτησηκατανάλωσης Όπου,

81 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών Η ικανότητα να διανείμει το νερό στην αρδευτική κεφαλή είναι η παροχετευτικότητα της διώρυγας στο σημείο αυτό. Μέγιστη ζήτηση κατανάλωσης είναι οι μέγιστες αρδευτικές απαιτήσεις της καλλιέργειας για την μηνιαία περίοδο εκφρασμένες ως παροχή στην κεφαλή του αρδευτικού συστήματος. Η παροχετευτικότητα για τη διανομή του νερού επιδιώκει να δώσει μια ένδειξη του βαθμού στον οποίο τα αρδευτικά συστήματα μεταφοράς περιορίζουν την εντατικοποίηση των καλλιεργειών μέσω της σύγκρισης της παροχετευτικότητας της διώρυγας με τις μέγιστες καταναλωτικές ανάγκες. Μια μικρότερη ή μεγαλύτερη τιμή μπορεί να μην είναι καλύτερη, αλλά χρειάζεται να ερμηνευτεί στο πλαίσιο του σχεδιασμού του αρδευτικού συστήματος, και σε συνδυασμό με άλλους δείκτες. γ. Οικονομικοί δείκτες Δύο οικονομικοί δείκτες παρουσιάζονται στη συνέχεια: 8. Μεικτή παραγωγή ως επιστροφή στην επένδυση (%) = Κόστος Παραγωγή (S.G.V.P.) των αρδευτικών μέσων μεταφοράς 9. Οικονομική αυτάρκεια = Εισόδημα από την άρδευση Συνολική δαπάνη λειτουργίας και συντήρησης Όπου, Το κόστος των αρδευτικών μέσων μεταφοράς περικλείει το κόστος του συστήματος διανομής του αρδευτικού νερού που αναφέρεται στον ίδιο χρόνο με την τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής ( SGVP), Το εισόδημα από την άρδευση είναι το εισόδημα που αποκτάται είτε από την είσπραξη των τελών νερού ή από άλλα τοπικά εισοδήματα όπως ανταποδοτικές εισφορές των παραγωγών. Οι συνολικές δαπάνες λειτουργίας και συντήρησης (Ο&Μ) είναι το συνολικό κόστος που δαπανάται για τις ανάγκες αυτές συν τυχόν την επιχορήγηση από την κυβέρνηση. Οι φορείς χάραξης πολιτικής ενδιαφέρονται έντονα για τα εισοδήματα που λαμβάνονται ως επιστροφή στις επενδύσεις που γίνονται. Ομοίως, οι ερευνητές επιδιώκουν να είναι σε θέση να προτείνουν τα συστήματα που παράγουν τα πιο αποδεκτά εισοδήματα ως επιστροφές στις επενδύσεις μέσα σε ένα δεδομένο περιβάλλον. Μεγάλες αρδευτικές επενδύσεις γίνονται σε αρδευτικά συστήματα μεταφοράς. Τα

82 Κεφάλαιο 3 0 : Αξιολόγηση αποδοτικότητας συστημάτων άρδευσης μέσω δεικτών συστήματα μεταφοράς σχετίζονται με τις εκτροπές των ποταμών και την αποθήκευση, όμως η στράγγιση των ποταμών δεν συμπεριλαμβάνεται σε αυτήν την περίπτωση, εξαιτίας της επιθυμίας να πραγματοποιηθούν συγκρίσεις με διαφορετικές μεθόδους διανομής του νερού. Επίσης, οι εργασίες εκτροπής και αποθήκευσης εξυπηρετούν συχνά άλλους μη αρδευτικούς σκοπούς και για το λόγο αυτό οι δαπάνες τους δεν μπορούν να κατανεμηθούν εξ ολοκλήρου στην άρδευση. Η οικονομική αυτάρκεια μας ενημερώνει για το ποσοστό των λειτουργικών και διαχειριστικών δαπανών που απαιτούνται τοπικά. Εάν η κυβέρνηση παρέχει επιχορηγήσεις για λειτουργικές και διαχειριστικές δραστηριότητες σε μεγάλο βαθμό, η οικονομική αυτάρκεια θα είναι χαμηλή, ενώ εάν οι τοπικοί αγρότες καλύπτουν τις λειτουργικές και διαχειριστικές δαπάνες από μόνοι τους, η οικονομική αυτάρκεια θα είναι πιο υψηλή. Μια υψηλή τιμή της οικονομικής αυτάρκειας δεν δείχνει αυτόματα ένα βιώσιμο σύστημα καθώς οι λειτουργικές και διαχειριστικές (O&M) δαπάνες μπορεί να είναι πάρα πολύ χαμηλές για να ικανοποιήσουν το σύνολο των πραγματικών σχετικών αναγκών

83 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) 4. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΥΣΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (D.E.A.) Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεθοδολογία της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων (D.E.A.) η οποία εφαρμόζεται για τη μέτρηση της τεχνικής αποδοτικότητας συγκρίσιμων παραγωγικών ομοιογενών μονάδων (DMUs). Ο υπολογισμός της τεχνικής αποδοτικότητας για κάθε μονάδα λήψης απόφασης πραγματοποιείται μέσω της επίλυσης ενός μοντέλου γραμμικού προγραμματισμού με τη ταυτόχρονη θεώρηση πολλαπλών εισροών και εκροών για την κατασκευή μιας μη παραμετρικής περιβάλλουσας επιφάνειας ή συνόρου αποδοτικότητας Εισαγωγή Ο πρωταρχικός σκοπός εφαρμογής της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων (Π.Α.Δ.) είναι να σκιαγραφήσει έναν αριθμό από γνωστά χρησιμοποιούμενα μέτρα αποδοτικότητας και εν συνεχεία να περιγράψει τον τρόπο που αυτά τα μέτρα μπορούν να υπολογιστούν σχετικά με μια τεχνολογία παραγωγής, η οποία αναπαριστάνεται γενικά από διάφορες μορφές συνοριακών (frontier) συναρτήσεων (Fare et al., 1985). Τα σύνορα (όρια) αποδοτικότητας προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους τις τελευταίες δεκαετίες. Οι τρεις βασικές μέθοδοι που εφαρμόζονται είναι οι παρακάτω: 1. Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) 2. Στοχαστικές συνοριακές μέθοδοι (S.F.A) 3. Προσδιοριστικές συνοριακές μέθοδοι (D.F.A) Οι παραπάνω μέθοδοι περιλαμβάνουν τη θεωρία του μαθηματικού προγραμματισμού και συγκεκριμένα του γραμμικού προγραμματισμού αλλά και οικονομετρικών μεθόδων. Οι προσδιοριστικές- παραμετρικές μέθοδοι αναπτύχθηκαν από τους (Aigner and Chu, 1968) και κατά την εξέταση της συνάρτησης παραγωγής δεν θεωρούν στατιστικά λάθη και άλλα σφάλματα που πιθανώς να επηρεάζουν το σχηματισμό του συνόρου αποδοτικότητας. Αντιθέτως, οι στοχαστικές μέθοδοι θεωρούν τα στατιστικά λάθη και πραγματοποιούν στατιστικό έλεγχο των υποθέσεων σύμφωνα με τους (Αigner et al., 1977). Επιπλέον, οι στοχαστικές μέθοδοι συμπεριλαμβάνουν κατά την εξέταση της συνάρτησης παραγωγής τυχαία σφάλματα και εξωγενείς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την αποδοτικότητα μιας μονάδας

84 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) Ο Farrell (1957) πρώτος προτείνει μέτρα για τη μέτρηση της αποδοτικότητας παραγωγής και κατ επέκταση του συνόρου αποδοτικότητας. Επίσης, και άλλοι ερευνητές έχουν προτείνει μέτρα αποδοτικότητας όπως οι (Fare and Lovell, 1978; Fare et al., 1994) και (Lovell, 1993) που είναι προσανατολισμένα στις εισροές ή εκροές. Το θέμα της μέτρησης της αποδοτικότητας μιας μονάδας λήψης απόφασης είναι σημαντικό τόσο για τον θεωρητικό οικονομολόγο όσο και για τον οικονομολόγο λήψης αποφάσεων. Επίσης, ο (Farrell) έθεσε τον προβληματισμό για το εάν θα πρέπει τα θεωρητικά επιχειρήματα που αφορούν τη μέτρηση της σχετικής αποδοτικότητας των διαφορετικών οικονομικών συστημάτων θα πρέπει να υποβάλλονται σε εμπειρικές δοκιμές με την πραγματοποίηση μετρήσεων, διότι είναι αρκετές ουσιώδεις και σημαντικές. Επιπλέον, ο οικονομικός σχεδιασμός που σχετίζεται με συγκεκριμένες παραγωγικές μονάδες, θα πρέπει να γνωστοποιεί το ποσοστό κατά το οποίο μια συγκεκριμένη μονάδα επιδιώκει να αυξήσει τις εκροές και συνεπώς να αυξήσει την αποδοτικότητά της, χωρίς την αξιοποίηση επιπλέον πόρων (Seiford and Thrall, 1990). Στην πρότυπη μικροοικονομική θεωρία η ιδέα της συνάρτησης παραγωγής αποτελεί τη βάση για την περιγραφή των σχέσεων εισροών εκροών σε μια εξεταζόμενη μονάδα. Η συνάρτηση παραγωγής ή μετασχηματισμού προσδιορίζει τη μέγιστη ποσότητα των εκροών οι οποίες μπορούν να επιτευχθούν με διαφορετικούς συνδυασμούς από εισροές. Εναλλακτικά, όταν η συνάρτηση παραγωγής προσανατολίζονται στις εισροές, τότε αυτή περιγράφει την ελάχιστη ποσότητα των εισροών που απαιτούνται για την επίτευξη των δεδομένων επιπέδων των εκροών. Η περιγραφή της τεχνολογίας παραγωγής, προσδιορίζεται από τη συνάρτηση παραγωγής εάν είναι γνωστή. Γενικώς, δύο βασικές προσεγγίσεις ή διαδικασίες χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση του συνόρου της αποδοτικότητας στα οικονομικά. Αυτές οι προσεγγίσεις χαρακτηρίζονται ως παραμετρικές ή μη παραμετρικές. Η παραμετρική προσέγγιση είναι η πιο συνήθης και έχει περιγραφεί από τους (Lovell and Schmidt, 1988). Τα κύρια πλεονεκτήματα των παραμετρικών προσεγγίσεων είναι ότι επιτρέπουν το στατιστικό έλεγχο των υποθέσεων που σχετίζονται με την τεχνολογία παραγωγής. Αντιθέτως, τα χαρακτηριστικά αυτής της προσέγγισης τα οποία ταυτόχρονα αποτελούν βασικά μειονεκτήματά της, είναι ότι απαιτείται εξ αρχής η υπόθεση θεώρηση μιας συγκεκριμένης μορφής συνάρτησης η οποία συνδέεται με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία και περιγράφει τους όρους της μη αποδοτικότητας. Η μη παραμετρική μέθοδος η οποία γνωστοποιήθηκε ως Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (Data Envelopment Analysis) αναπτύχτηκε από τους (Charnes et al., 1978,1981) και βασίστηκε στις εκτιμήσεις των μεμονωμένων (individuals) μονάδων εταιρειών του Farell, η οποία επεκτάθηκε από τη μηχανική απόδοση στα μέτρα αποδοτικότητας καθώς και από την ανάλυση μιας μόνο εισροής ή εκροής σε περιπτώσεις πολλαπλών εισροών και εκροών. Εν αντιθέσει με τις προηγούμενες παραμετρικές μεθόδους, η Π.Α.Δ δεν απαιτεί αρχικές υποθέσεις για τη μορφή της συνάρτησης και

85 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) τελικώς η απόδοση μιας μονάδας λήψης αποφάσεων μετριέται σχετικά με όλες τις άλλες βέλτιστες μονάδες με τον απλό περιορισμό ότι όλες οι μονάδες (Decision Making Units) τοποθετούνται γραφικά επάνω ή κάτω από το σύνορο αποδοτικότητας. Όμως, ένα μειονέκτημα αυτών των προσεγγίσεων είναι ότι δε θεωρούν τα σφάλματα των μετρήσεων. Κατά μελέτη τους οι (Charnes et al., 1978) σκιαγράφησαν την Π.Α.Δ ως ένα μοντέλο μαθηματικού προγραμματισμού που εφαρμόζεται σε δεδομένα παρατήρησης το οποίο αποτελεί ένα νέο τρόπο για την απόκτηση εμπειρικών υπολογισμών των εξωτερικών σχέσεων όπως είναι οι συναρτήσεις παραγωγής και/ή οι επιφάνειες παραγωγικής πιθανότητας. Γενικότερα θα μπορούσε να λεχθεί ότι η Π.Α.Δ είναι μια μέθοδος που προσανατολίζεται στα σύνορα αποδοτικότητας παρά στην καταγραφή γενικών τάσεων. Κατά συνέπεια, στη μέθοδο αυτή τα παρατηρούμενα δεδομένα δεν προσαρμόζονται πάνω σε ένα επίπεδο παλινδρόμησης βάσει του κέντρου των παρατηρήσεων, αλλά αντιθέτως τοποθετούνται επάνω σε μια κατά τμήματα γραμμική επιφάνεια που διαπερνά από τα σημεία με τις μεγαλύτερες τιμές οι οποίες τοποθετούνται στα άκρα της επιφάνειας και κατά αυτό τον τρόπο οριοθετείτε το σύνορο. Το σύνορο της αποδοτικότητας διαμορφώνεται από την αποδοτικότητα των βέλτιστων αποδιδόμενων μονάδων που προβάλλεται επάνω στην περιβάλλουσα επιφάνεια η οποία κατά το σχηματισμό της θεωρεί ότι υπάρχουν εικονικές μη πραγματικές μονάδες οι οποίες μπορούν θεωρητικά να καταγράψουν μια αποδοτικότητα ίση με τις βέλτιστες μονάδες. Οι μονάδες αυτές αποκαλούνται ως συνθετικές. Οι συνθετικές μονάδες αποτελούν προβολή των μη βέλτιστων μη παραγωγικών μονάδων πάνω στο σύνορο αποδοτικότητας και οι οποίες μπορούν να βελτιώσουν την αποδοτικότητά τους με τη χρήση μονάδων σύνθεσης από εισροές και εκροές βάσει του κυρτού συνδυασμού. Η τεχνική αποδοτικότητα των συνθετικών μονάδων προκύπτει ως γραμμικός συνδυασμός των βέλτιστων αποδιδόμενων μονάδων με ένα ποσοστό ανάλογο με την απόσταση συμμετοχή της κάθε μονάδας από τις βέλτιστες αποδιδόμενες επάνω στο σύνορο αποδοτικότητας και ο υπολογισμός τους πραγματοποιείται μέσω του διανύσματος λ (Afonso & Aubyn, 2004). Σύμφωνα με ερευνητικές εργασίες σε διάφορους τομείς η Π.Α.Δ αναγνωρίστηκε ως μια άριστη μέθοδος λόγω των πλεονεκτημάτων της όπως είναι η μοντελοποίηση των λειτουργικών διαδικασιών, καθώς και ο εμπειρικός της προσανατολισμός, η απουσία προγενέστερων- πρωθύστερων υποθέσεων η οποία έχει αποδειχθεί ωφέλιμη σε έναν αριθμό ερευνών που περιλαμβάνουν την εκτίμηση του αποδοτικού συνόρου στο δημόσιο, ιδιωτικό και ρυθμιστικό τομέα. Οι κύριοι λόγοι που έχουν οριοθετηθεί κατά την εκτέλεση της Π.Α.Δ σε διάφορα επιστημονικά πεδία ποικίλουν ευρέως και είναι οι ακόλουθοι:

86 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) Αναγνώριση των αιτιών και του ποσοστού της σχετικής μη αποδοτικότητας σε κάθε μια από τις συγκρινόμενες μονάδες για κάθε μονάδα μέτρησης των εισροών και εκροών. Κατάταξη των μονάδων σύμφωνα με την αποδοτικότητα των αποτελεσμάτων. Αξιολόγηση της διαχειριστικής πολιτικής στις υπό εξέταση μονάδες. Εκτίμηση της αποτελεσματικότητας των προγραμμάτων ή πολιτικών οι οποίες δεν σχετίζονται με τον έλεγχο των μονάδων και διαφοροποιούνται λόγω της προγραμματικής και διαχειριστικής μη αποδοτικότητας. Δημιουργία μιας ποσοτικής βάσης για την ανακατανομή των πόρων μεταξύ των μονάδων που βρίσκονται υπό εξέταση. Προσδιορισμός των αποδοτικών μονάδων ή των αποδοτικών σχέσεων εισροών εκροών με σκοπούς που δεν σχετίζονται άμεσα με τη σύγκριση των μονάδων. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτών των σκοπών είναι η χρησιμοποίηση των αποτελεσμάτων της Π.Α.Δ για τον καθορισμό δοκιμασιών νέων προϊόντων στις αγορές. Ανάλυση και λεπτομερής εξέταση των κύριων προτύπων σε ειδικές σχέσεις εισροών εκροών που μετρώνται ως προς την πραγματική αποδοτικότητα. Σύγκριση και αντιπαραβολή των αποτελεσμάτων με παλαιότερες μελέτες (Golany and Roll, 1988). H ιδέα της μέτρησης της αποδοτικότητας ξεκίνησε από τον Farrell ο οποίος βασίστηκε στην προηγούμενη έρευνα του (Koopmans, 1957), και είχε ως σκοπό τον ορισμό ενός απλού μέτρου της αποδοτικότητας μιας μονάδας η οποία θα βασίζεται σε πολλές εισροές. Τα μέτρα αποδοτικότητας τα οποία που πρότεινε ο (Farrell, 1957) αποτελούνται από δύο κύρια μέρη κατά τη μέτρηση της απόδοσης μιας μονάδας λήψης απόφασης: Τεχνική αποδοτικότητα (technical efficiency) Αποδοτικότητα διανεμητική (allocative efficiency) Η περιγραφή του πρώτου ορισμού αναφέρεται στην ικανότητα μιας μονάδας να πετύχει τη μέγιστη παραγωγή αξιοποιώντας ένα δεδομένο σύνολο εισροών ενώ ο δεύτερος ορισμός αναφέρεται στην ικανότητα μιας μονάδας να χρησιμοποιήσει τις εισροές κατά βέλτιστο τρόπο και θεωρώντας ταυτόχρονα το αντίστοιχο κόστος και την τεχνολογία αυτών. Τα παραπάνω δύο μέτρα μπορούν να συνδυαστούν για να παρέχουν το μέτρο της συνολικής οικονομικής αποδοτικότητας ή αποδοτικότητας κόστους. Η έννοια της αποδοτικότητας θεωρείται αρκετά ευρεία και χρησιμοποιείται με σκοπό την περιγραφή των διαδικασιών ως προς τον τρόπο αξιοποίησης των πόρων. Έτσι ένα τυπικός ορισμός της αποδοτικότητας, σχετίζεται με την απόδοση των διαδικασιών μετατροπής ενός συνόλου εισροών σε

87 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) ένα σύνολο εκροών βασιζόμενες σε μια τεχνολογία παραγωγής (Forsund et al.,1979). Λόγω ότι η αποδοτικότητα είναι μια σχετική έννοια, σε κάθε περίπτωση η απόδοση μιας παραγωγικής μονάδας συγκρίνεται με ένα πρότυπο. Όμως θέτοντας ένα πρότυπο εμπεριέχει κρίσεις κόστους και αξιών σχετικά με τις οικονομικές δραστηριότητες της εξεταζόμενης μονάδας. Συνοψίζοντας, η Π.Α.Δ μπορεί να θεωρηθεί ως δυναμικό εργαλείο και τα βασικά της πλεονεκτήματα είναι τα εξής: 1. Η Π.Α.Δ μπορεί να θεωρήσει πολλαπλές εισροές και εκροές ταυτόχρονα. 2. Δεν απαιτεί αρχικές υποθέσεις για τη μορφή της συνάρτησης που συσχετίζει τις εισροές με τις εκροές. 3. Οι μονάδες λήψης απόφασης συγκρίνονται άμεσα με μια βέλτιστη μονάδα ή ένα συνδυασμό από βέλτιστες μονάδες και όχι με τη μέση αποδοτικότητα των υπό εξέταση μονάδων. 4. Η Π.Α.Δ μετράει την τεχνική αποδοτικότητα των μονάδων χωρίς κανένα περιορισμό στις μονάδες μέτρησης των εισροών και των εκροών. Τέλος, το φάσμα εφαρμογής της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων είναι αρκετά ευρύ και καλύπτει πολλά πεδία εξέτασης όπως τράπεζες, νοσοκομεία, εκπαιδευτικά ιδρύματα, εταιρείες μεταφορών και γενικότερα βιομηχανίες παραγωγής, τα οποία έχουν μελετηθεί από διάφορους ερευνητές (Banker, 1986; Lovell,1990; Coelli, 1996; 1998; Bhat,Verma & Reuban, 2001; Field & Emrouznejad, 2003; Ferrier and Luo, 2003; Drake & Hall, 2003; Afonso, 2004). Στον αγροτικό τομέα και συγκεκριμένα στον τομέα εκτίμησης της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων, της διαχείρισης των υδατικών πόρων και γενικότερα της αποδοτικότητας των γεωργικών μονάδων υπάρχουν αρκετές εφαρμογές (Fraser & Cordina,1999; Thanassoulis, 2000; Malano et al., 2004; Diaz Rodriguez et al., 2004; Srdjevic et al., 2005; Malana and Malano, 2006; Raju and Kumar, 2006; Lilienfeld & Asmild, 2007; Yilmaz, 2008). Επίσης, στην Ελλάδα πραγματοποιήθηκαν μελέτες πεδίου που αφορούσαν την τεχνική αποδοτικότητα των γεωργικών μονάδων (Tzouvelekas et al., 2002; Dimara et al., 2005; Galanopoulos et al., 2006; 2011) Συναρτήσεις Παραγωγής Ο όρος μονάδα λήψης απόφασης (Decision Making Unit) θεωρήθηκε στην παρούσα μεθοδολογία με σκοπό την αποφυγή των όρων όπως φυτό ή εταιρεία καθώς οι μονάδες ενδιαφέρονται για τις αποφάσεις ως προς τη χρήση των εισροών και εκροών σύμφωνα με την ορολογία των οικονομικών. Επίσης, ένας άλλος όρος που χρησιμοποιείται στην βιβλιογραφία είναι η συνάρτηση παραγωγής για τη διευκρίνηση των συμπερασμάτων που προκύπτουν από τις εκτιμήσεις της αποδοτικότητας (Charnes et al.,1981). Η κεντρική ιδέα της συνάρτησης παράγωγης παρέχει μια προεπισκόπηση των ιδεών, των

88 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) μεθοδολογιών καθώς και των εφαρμογών της κατά την μέτρηση της αποδοτικότητας. Μια ενδεικτική μορφή της συνάρτησης παραγωγής είναι η εξής: y = f (x 1,..,x m ), (4.1) όπου το y αναπαριστά το επίπεδο μιας απλής εκροής που παράγεται από ένα ειδικό διάνυσμα τιμών των εισροών μέσω των x = (x 1,.,x m ). Η παραπάνω συνάρτηση αναπαριστά μια συνάρτηση παραγωγής κα συνεπώς η τιμή y πρέπει να μεγιστοποιείται για κάθε σύνολο εισροών. Επίσης η συνάρτηση y μπορεί να χαρακτηριστεί ως εξωτερική σχέση. Η σχέση αυτή ορίζεται έτσι βάσει της δεδομένης τεχνολογίας στα πλαίσια της διαχείρισης και της μηχανολογίας και περιλαμβάνει τρόπους λήψης αποφάσεων στις μονάδες εξέτασης. Η παραπάνω σχέση μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε μια μονάδα από το σύνολο των μονάδων εξέτασης από j = 1,,n κατά την εκτίμηση της αποδοτικότητας. Υποθέτοντας ότι έχουμε τα δεδομένα των εισροών x = (x 1,.,x m ) για κάθε μονάδα j = 1,,n και με αντικατάσταση στη σχέση θα έχουμε την παρακάτω μορφή: y j = f (x 1j,..,x mj ) (4.2) Η τιμή της συνάρτησης y j θεωρείται ως η μέγιστη τιμή που λαμβάνεται από το τις τιμές των εισροών. Αν η μετρημένη τιμή της εκροής είναι y j τότε η τιμή αυτή θα πρέπει να κυμαίνεται στο διάστημα 0 y/y j 1 ως μια ένδειξη της αποδοτικότητας για κάθε μονάδα. Αυτή η μέτρηση έχει μεγαλύτερη σημασία από έναν απλό δείκτη αποδοτικότητας. Η τιμή αυτού του δείκτη αντιπροσωπεύει την αναλογία των πιθανών παραγόμενων εκροών ή την απώλεια στις εκροές εξαιτίας της μη ορθής χρήσης των εισροών. Υπό αυτές τις συνθήκες έχουν παρατηρηθεί διάφορες ασυμφωνίες στη μέτρηση της αποδοτικότητας που αποδίδονται κυρίως στους τρόπους διαχείρισης. Είναι βέβαιο ότι η κατάσταση μπορεί να είναι πιο πολύπλοκη σε περιπτώσεις όπου οι υπεύθυνοι διαχείρισης θεωρούν διαφορετικές συναρτήσεις παραγωγής σε σχέση με άλλους. Όμως, μπορούμε να καθορίσουμε μια τιμή y a j σαν τη μέγιστη εκροή η οποία είναι πιθανή για κάθε μια από τις διαφορετικές ομάδες α= 1,..,k συναρτήσεων παραγωγής και τους παρομοίους δείκτες των διανυσμάτων των εισροών x a j = (x a 1 f, x a 2 f,, x a mf ), με την

89 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) προϋπόθεση να εκτιμηθεί η αποδοτικότητα της διαχείρισης για κάθε ένα από τα k σύνολα των συναρτήσεων πιθανότητας. Οι ερωτήσεις που συχνά προκύπτουν κατά την εξέταση της αποδοτικότητας είναι με ποιο τρόπο προσδιορίζονται οι πιο αποδοτικές συναρτήσεις θεωρώντας ότι οι διαχειριστές λειτουργούν σχεδόν πάντα σε ένα αποδοτικό πλαίσιο. Ο τύπος της λειτουργικής αποδοτικότητας παρέχει μια σύγκριση μεταξύ των συναρτήσεων και μια βασική διάκριση μεταξύ της αποδοτικότητας προγράμματος και της διαχειριστικής αποδοτικότητας. Η πρώτη μετριέται υπό το πλαίσιο της διαχειριστικής συμπεριφοράς των κατάλληλων συναρτήσεων ή προγραμμάτων. Η δεύτερη αναφέρεται στη σύγκριση του προγράμματος μεταξύ διαφορετικών συναρτήσεων. Η διάκριση των δύο παραπάνω τύπων γίνεται πιο περίπλοκη όταν οι διαφορές που προκύπτουν από τη διαχειριστική αποδοτικότητα και πιο συγκεκριμένα όταν δεχόμαστε ότι μια συνάρτηση παραγωγής αποδίδει τις μέγιστες τιμές εκροών σε σχέση με άλλες πάνω σε ένα σύνολο εισροών, ενώ το αντίθετο μπορεί να είναι ορθό για ένα άλλο σύνολο εισροών. Τέλος, θεωρείται βέβαιο ότι η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη όταν δύο συναρτήσεις παραγωγής εξετάζονται ταυτόχρονα. Τέλος, το ποσοστό της αποδοτικότητας θα πρέπει να κυμανθεί σε ένα διάστημα το οποίο δεν υπερβαίνει τη μονάδα και για αυτό το λόγο θεωρείται μια νέα συνάρτηση η οποία τουλάχιστον πρέπει να είναι το ίδιο αποδοτική από οποιαδήποτε συνάρτηση μέσα στο σύνολο. Αυτή η συνάρτηση αναφέρεται ως οριακό σύνορο ή σύνορο αποδοτικότητας το οποίο εσωκλείει τις άλλες συναρτήσεις του συνόλου παρέχοντας οριακές συνθήκες ως προς τον τρόπο λειτουργίας των μονάδων. Κατά συνέπεια το όνομα που αποδίδεται ως Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων προκύπτει από τις διαδικασίες και τις έννοιες που εφαρμόζονται πάνω στα δεδομένα παρατήρησης με σκοπό τον καθορισμό του συνόρου αποδοτικότητας Μοντέλο προσανατολισμένο στις εισροές Ο (Farrell, 1957) πρότεινε την εξέταση ενός παραδείγματος το οποίο περιέχει ομοιογενείς μονάδες που χρησιμοποιούν δυο εισροές x 1 και x 2 για την παραγωγή μιας εκροής y θεωρώντας κλίμακα σταθερής οικονομίας (Constant returns to scale). Η κλίμακα σταθερής οικονομίας αναπαριστάνει την τεχνολογία που προκύπτει από την ισοδυναμική (isoquant) μονάδα. Η χρησιμοποίηση της ισοδυναμικής γραμμής των πλήρως αποδοτικών μονάδων αναπαριστάνεται από την καμπύλη SS στο Σχήμα 4.1, και επιτρέπει τη μέτρηση της τεχνικής αποδοτικότητας (technical efficiency). Εάν μια μονάδα χρησιμοποιεί ορισμένες ποσότητες από εισροές, που ορίζονται από το σημείο P, για να παραχθεί μια μονάδα εκροής, η τεχνική μη αποδοτικότητα (technical inefficiency) της συγκεκριμένης μονάδας αναπαριστάνεται από την απόσταση QP στο σχήμα, η οποία εκφράζει την ποσότητα όλων των εισροών οι οποίες μπορούν να μειωθούν αναλογικά χωρίς να προκληθεί μείωση στην εκροή. Αυτό μπορεί να εκφρασθεί σε ποσοστό

90 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) από το κλάσμα QP/0P, το οποίο αναπαριστά το ποσοστό κατά το οποίο όλες οι εισροές μπορούν να μειωθούν. Η τεχνική αποδοτικότητα (ΤΕ) των μονάδων συνήθως εκφράζεται από το κλάσμα: ΤΕ 1 = 0Q/0P, (4.3) το οποίο ισούται με τη μονάδα μείων το κλάσμα QP/0P. Συνεπώς η τεχνική αποδοτικότητα παίρνει μια τιμή μεταξύ του μηδέν και του ένα, παρέχοντας μια ένδειξη του βαθμού της τεχνικής μη αποδοτικότητας της μονάδας. Μια τιμή κοντά στη μονάδα υποδηλώνει ότι η μονάδα είναι τεχνικά πλήρως αποδοτική. Για παράδειγμα, το σημείο Q θεωρείται τεχνικά αποδοτικό επειδή τοποθετείται πάνω στη γραμμή ίσης απόδοσης. Σχήμα 4.1. Τεχνική και διανεμητική αποδοτικότητα (Coelli,1996) Εάν το ποσοστό του κόστους εισροής, αναπαριστάνεται από τη γραμμή ΑΑ στο Σχήμα 4.1 και είναι επίσης γνωστό, τότε μπορεί να υπολογιστεί η διανεμητική αποδοτικότητα (ΑΕ) βάσει του κλάσματος θεωρώντας το σημείο P : ΑΕ 1 = 0R/0Q, (4.4) Όπου η απόσταση RQ αναπαριστά τη μείωση του κόστους παραγωγής το οποίο μπορεί να συμβεί εάν η παραγωγή μετατοπιστεί στο αποδοτικό σημείο κατανομής Q. Η συνολική οικονομική αποδοτικότητα ορίζεται από το παρακάτω κλάσμα:

91 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) ΕΕ 1 = 0R/0P, (4.5) όπου η απόσταση RP μπορεί να ερμηνευτεί ως το ποσοστό μείωσης του κόστους. Σημειώνεται ότι το αποτέλεσμα της τεχνικής και της διανεμητικής αποδοτικότητας παρέχουν τον ορισμό της συνολικής οικονομικής αποδοτικότητας: ΤΕ 1 x ΑΕ 1 = (0Q/0P) x (0R/0Q) = (0R/0P) = ΕΕ 1 (4.6) Τέλος, όλα τα μέτρα αποδοτικότητας οριοθετούνται στο πλαίσιο από μηδέν έως ένα και επίσης υποθέτουν ότι η συνάρτηση παραγωγής των πλήρως αποδοτικών μονάδων είναι γνωστή. Επίσης έχει προταθεί είτε: α) η κατασκευή μιας μη παραμετρικής κατά τμήματα γραμμικής - κυρτής ισοδυναμικής γραμμής ώστε κανένα σημείο παρατήρησης να μην τοποθετείται αριστερά ή κάτω από αυτή σύμφωνα με το Σχήμα 4.2 ή β) η κατασκευή μιας παραμετρικής συνάρτησης που να προσαρμόζεται στα δεδομένα παρατήρησης όπως είναι η μορφή της συνάρτησης Cobb-Douglas (Charnes et al., 1985). Σχήμα 4.2. Ισοδυναμμική κυρτή γραμμή (Coelli,1996) Το μοντέλο που είναι προσανατολισμένο στις εισροές μετράει την τεχνική αποδοτικότητα υπό την σκοπιά: Κατά πόσο οι ποσότητες των εισροών πρέπει να μειωθούν χωρίς να μεταβληθούν οι ποσότητες των εκροών

92 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) 4.4. Μοντέλο προσανατολισμένο στις εκροές Σε αντίθεση με το μοντέλο προσαρμογής στις εισροές το μοντέλο των εκροών αναφέρεται στο ερώτημα κατά πόσο οι ποσότητες των εκροών μπορούν να αυξηθούν αναλογικά χωρίς να μεταβληθούν οι χρησιμοποιούμενες ποσότητες των εισροών. Η διαφορά ανάμεσα στα δύο μοντέλα εισροών και εκροών παρουσιάζεται μέσω ενός παραδείγματος. Στο σχήμα 4.3.α παρατηρείται ότι η τάση μείωσης στην οικονομία κλίμακας αναπαριστάνεται από τη συνάρτηση f(x), και μια μη αποδοτική μονάδα αναπαριστάνεται από το σημείο Ρ. Το μοντέλο που προσανατολίζεται στις εισροές υπολογίζει την τεχνική αποδοτικότητα (Technical Efficiency) από το ποσοστό ΑΒ/ΑΡ, ενώ το μοντέλο που προσανατολίζεται στις εκροές υπολογίζεται την τεχνική αποδοτικότητα (ΤΕ) από το ποσοστό CP/CD. Τα μέτρα που προσανατολίζονται στις εισροές και εκροές παρέχουν ισάξια μέτρα της τεχνικής αποδοτικότητας όταν σταθερές οικονομίες κλίμακας θεωρηθούν, ενώ τα μέτρα θα είναι άνισα όταν αυξανόμενες ή μειούμενες τάσεις κλίμακας χρησιμοποιηθούν (Fare and Lovell, 1978). Η κλίμακα σταθερής οικονομίας εφαρμόζεται στην περίπτωση του σχήματος 4.3.β όπου παρατηρείται ότι ΑΒ/ΑΡ = CP/CD, για οποιοδήποτε μη αποδοτικό σημείο Ρ που μπορεί να επιλεγεί. y D f(x) y D f(x) A Β P A Β P 0 C x 0 C x (α) DRTS (β) CRTS Σχήμα 4.3. Τεχνικά μέτρα αποδοτικότητας προσανατολισμένα στις εισροές και εκροές και οικονομίες κλίμακας (Coelli,1996) Επιπλέον το μοντέλο που προσανατολίζεται στις εκροές, θεωρεί μια νέα περίπτωση όπου στη παραγωγή περιλαμβάνονται δύο εκροές (y 1 και y 2 ) και μια εισροή (x). Συνεπώς, εάν θεωρήσουμε κλίμακα σταθερής οικονομίας τότε μπορούμε να αναπαραστήσουμε την τεχνολογία με μια μοναδιαία καμπύλη της πιθανότητας παραγωγής σε δύο διαστάσεις. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα που απεικονίζεται στο Σχήμα 4.4 η καμπύλη ΖΖ είναι η μοναδιαία καμπύλη της πιθανότητας παραγωγής και το σημείο Α αντιστοιχεί σε μια μη αποδοτική μονάδα. Σημειώνεται ότι το σημείο Α, τοποθετείται

93 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) κάτω από την καμπύλη επειδή σε αυτή την περίπτωση η καμπύλη ΖΖ αναπαριστάνει το άνω όριο των πιθανοτήτων παραγωγής. Στο Σχήμα 4.4 η απόσταση ΑΒ αναπαριστάνει την τεχνική μη αποδοτικότητα. Η απόσταση αυτή αντιπροσωπεύει την ποσότητα των εκροών που είναι δυνατόν να αυξηθεί χωρίς να απαιτούνται περαιτέρω αύξηση των εισροών. Κατά συνέπεια ένα μέτρο της τεχνικής αποδοτικότητας του μοντέλου των εκροών υπολογίζεται από το ποσοστό: ΤΕ 0 = 0Α/0Β (4.7) Εάν υπάρχουν πληροφορίες για το κόστος των εισροών είναι δυνατό να χαράξουμε την γραμμή ίσου κόστους DD, και συνεπώς να οριστεί η διανεμητική αποδοτικότητα ως εξής: ΑΕ 0 = 0Β/0C (4.8) Όπου έχουμε μια αυξανόμενη τάση στην οικονομία κλίμακας, τότε ερμηνεύεται (παρομοίως με το μειωμένο κόστος της μη διανεμητικής αποδοτικότητας στην περίπτωση του μοντέλου των εισροών). Επιπλέον, η συνολική οικονομική αποδοτικότητα ορίζεται ως αποτέλεσμα των δύο αυτών μέτρων: ΕΕ 0 = (0Α/0C) = (0Α/0B) x (0Β/0C) = ΤΕ 0 / ΑΕ 0 (4.9) Συνεπώς όλα τα παραπάνω μέτρα της τεχνικής αποδοτικότητας λαμβάνουν τιμές μεταξύ του μηδενός και του ένα. Σχήμα 4.4. Τεχνική και διανεμητική αποδοτικότητα σε μοντέλο προσανατολισμένο στις εκροές (Coelli,1996)

94 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) Συνοψίζοντας θα πρέπει να επισημανθούν δύο βασικά σημεία που διακρίνονται κατά τον ορισμό των όλων των παραπάνω μέτρων αποδοτικότητας. 1. Όλα τα παραπάνω μέτρα αποδοτικότητας μετρούνται κατά μήκος της γραμμής από την αρχή των αξόνων έως το παρατηρούμενο σημείο παραγωγικότητας. Συνεπώς τα μέτρα διατηρούν σταθερές τις αναλογίες των εισροών ή εκροών. Ένα πλεονέκτημα αυτών των μέτρων μετακίνησης ακτίνας (radial measures) είναι ότι παραμένουν αμετάβλητα ως προς τις μονάδες. Σαν αποτέλεσμα μεταβαλλόντας τις μονάδες μέτρησης (π.χ. η μέτρηση των μονάδων της εργασίας σε εργατοώρες αντί σε ανθρώπινα έτη) δεν θα αλλάξει την τιμή του μέτρου αποδοτικότητας. Ένα μέτρο μη ακτινικό (non radial), όπως είναι η συντομότερη δυνατή απόσταση από το σημείο παραγωγής στην επιφάνεια παραγωγής, μπορεί να αμφισβητηθεί, αλλά αυτό το μέτρο δεν θα είναι αμετάβλητο ως προς τις επιλεγόμενες μονάδες μέτρησης. Αλλάζοντας τις μονάδες μέτρησης σε αυτή την περίπτωση μπορεί να καταλήξει στον προσδιορισμό διαφορετικών αποδοτικών σημείων πιο κοντινών επάνω στη καμπύλη. Αυτό το πρόβλημα εξετάζεται αναλυτικότερα όταν θεωρείται η ανάλυση των μεταβλητών περιθωρίου στην Π.Α.Δ. 2. Τα μέτρα της τεχνικής αποδοτικότητας που διατύπωσε ο (Farrell, 1957) τα οποία προσανατολίζονται στις εισροές και εκροές μπορεί να αποδειχτούν ότι είναι ίσα με τις συναρτήσεις απόστασης των εισροών και εκροών αντίστοιχα σύμφωνα με τους (Shepherd, 1970) και (Lovell,1993) Μοντέλο σταθερών οικονομιών κλίμακας (CRS) Το μοντέλο των σταθερών οικονομιών κλίμακας (Constant return to scale) περιγράφεται σε αυτή την ενότητα κατά την επίλυση του μέσω γραμμικού προγραμματισμού. Αρχικά θεωρούμε ως Κ τον αριθμό των εισροών και Μ τον αριθμό των εκροών για κάθε μια από τις Ν μονάδες λήψης απόφασης (DMU). Η κάθε μονάδα αντιπροσωπεύεται από τα διανύσματα x i και y i αντίστοιχα. Το μητρώο των εισροών Κ x N αντιστοιχεί στο διάνυσμα Χ, και το μητρώο εκροών Μ x N αντιστοιχεί στο διάνυσμα Υ. Ο σκοπός της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων (Π.Α.Δ) είναι η κατασκευή ενός μη παραμετρικού περιβάλλοντος - συνόρου σε σχέση με τα δεδομένα παρατήρησης έτσι ώστε όλα τα σημεία να τοποθετηθούν πάνω ή κάτω από το σύνορο παραγωγής. Ένα τυπικό παράδειγμα αποτελεί μια μονάδα η οποία παράγει μια εκροή κάνοντας χρήση δύο εισροών, η οποία μπορεί να αναπαρασταθεί μέσω ενός αριθμού από τεμνόμενα επίπεδα τα οποία καλύπτουν τη διασπορά των σημείων πάνω στο τρισδιάστατο επίπεδο (Charnes et al.,1978)

95 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) Ο καλύτερος τρόπος για να παρουσιαστεί η τεχνική αποδοτικότητα που μετριέται με την Π.Α.Δ είναι μέσω της κλασματικής μορφής. Η κάθε μονάδα λήψης απόφασης λαμβάνει ένα μέτρο ανάλογο του ποσοστού όλων των εκροών πάνω στις εισροές τέτοιο ώστε u y i / v x i, όπου u είναι ένα Μ x 1 διάνυσμα των βαρών των εκροών και v είναι ένα Κ x 1 διάνυσμα των βαρών των εισροών. Η επιλογή των βέλτιστων βαρών καθορίζει το μαθηματικό γραμμικό πρόβλημα ως εξής: max u,v (u y i / v x i ) υπό τους περιορισμούς : u y i / v x i 1, j = 1,2,, N, u,v ³ 0 (4.10) H επίλυση του μοντέλου προσδιορίζει τις τιμές u και v, έτσι ώστε το μέτρο αποδοτικότητας για κάθε μονάδα λήψης απόφασης να μεγιστοποιείται, και να υποβάλλεται στο περιορισμό έτσι ώστε όλα τα μέτρα θα πρέπει να είναι μικρότερα ή ίσα με τη μονάδα. Ένα πρόβλημα με τη συγκεκριμένη διατύπωση του ποσοστού αποδοτικότητας είναι ότι έχει έναν άπειρο αριθμό λύσεων. Για την αποφυγή αυτού του προβλήματος θέτουμε τον περιορισμό v x i =1 ο οποίος διαμορφώνει το πρόβλημα ως εξής: max u,v (μy i ) υπό τους περιορισμούς : v x i = 1, μ y j v x j 0, j = 1,2,.,N, μ,v ³ 0 (4.11) και στην συγκεκριμένη περίπτωση η αλλαγή από το u και ν αντανακλά αυτό το μετασχηματισμό. Αυτή η μορφή είναι γνωστή ως πολλαπλή μορφή του προβλήματος γραμμικού προγραμματισμού. Εφαρμόζοντας τη δυϊκότητα του γραμμικού προγραμματισμού, μπορεί να εξαχθεί μια αντίστοιχη περιβάλλουσα μη παραμετρική μορφή του προβλήματος: Minimize θ,λ : θ υπό τους περιορισμούς: -yi +Yλ ³ 0, θx i Xλ ³ 0, λ 0 j n ³ (4.12)

96 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) Όπου το θ αντιπροσωπεύει την αποδοτικότητα της κάθε εξεταζόμενης μονάδας, λ³ 0είναι ένα διάνυσμα των n μονάδων που αντιπροσωπεύει την επιρροή της κάθε μονάδας (DMU) στον καθορισμό της αποδοτικότητάς της σε σχέση με τη μονάδα βέλτιστης απόδοσης (DMU 0 ) ή αλλιώς διάνυσμα των σταθερών, Υ είναι το διάνυσμα των εκροών του συνόλου των εξεταζόμενων μονάδων (DMU 0 ), Χ είναι το διάνυσμα των εισροών του συνόλου των εξεταζόμενων μονάδων (DMU 0 ). Το πρόγραμμα επίσης, μας ενημερώνει για την περιοχή που κινείται η αποδοτικότητα της κάθε μονάδας πάνω στο διαμορφωμένο σύνορο υποδεικνύοντας μας τις κοντινές παρόμοιες βέλτιστες μονάδες (peers) σύμφωνα με τις οποίες έχουν συγκριθεί και σε ορισμένες περιπτώσεις συμβαίνει να είναι περισσότερες της μιας. Τέλος, το γραμμικό μοντέλο υπολογίζει τις παραμέτρους που σχετίζονται με τις προτεινόμενες ακτινικές μειώσεις των εισροών και των εκροών κατά τους άξονες x και y ανάλογα με τον προσανατολισμό του προγράμματος των μη αποδοτικών μονάδων ώστε να καταστούν βέλτιστες (Coelli, 1996). Η συγκεκριμένη περιβάλλουσα μορφή περιλαμβάνει λιγότερους περιορισμούς από την πολλαπλή μορφή (Κ+Μ < Ν+1), και συνεπώς καθίσταται πιο προτιμητέα για επίλυση. Η τιμή θ αντιπροσωπεύει το βαθμό αποδοτικότητας για κάθε εξεταζόμενη μονάδα. Η τιμή θ θα πρέπει να ικανοποίει τον περιορισμό θ 1, και συνεπώς μια τιμή 1 υποδηλώνει ένα σημείο πάνω στο σύνορο αποδοτικότητας και ότι η μονάδα είναι τεχνικά αποδοτική σύμφωνα με τον ορισμό του (Farrell, 1957). Σημειώνεται ότι το πρόβλημα γραμμικού προγραμματισμού επιλύεται Ν φορές, για κάθε μονάδα ξεχωριστά σύμφωνα με το δείγμα Μεταβλητές περιθωρίου - (Slacks Variables) Η κατά τμήματα γραμμική μορφή του μη παραμετρικού συνόρου στην Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (Π.Α.Δ) μπορεί να προκαλέσει μερικές δυσκολίες στη μέτρηση της αποδοτικότητας. Το πρόβλημα προκύπτει εξαιτίας των επιμέρους γραμμικών τμημάτων του συνόρου τα οποία μετατοπίζονται παράλληλα προς τους άξονες Σχήμα 4.2, κάτι το οποίο δεν συμβαίνει στην περίπτωση των περισσότερων παραμετρικών συναρτήσεων Σχήμα 4.1. Για την καλύτερη επεξήγηση του προβλήματος γίνεται αναφορά στο Σχήμα 4.5 όπου οι μονάδες λήψης απόφασης χρησιμοποιούν διαφόρους συνδυασμούς από εισροές των μονάδων C και D που είναι οι δύο αποδοτικές μονάδες οι οποίες ορίζουν το σύνορο αποδοτικότητας, ενώ οι μονάδες Α και Β είναι αντιστοίχως μη αποδοτικές. Ο Farell (1957) μέτρησε την τεχνική αποδοτικότητα των μονάδων Α και Β ως ποσοστά 0Α /0Α και 0Β /0Β, αντίστοιχα. Όμως, τίθεται το ερώτημα για το κατά πόσο το σημείο Α είναι ένα αποδοτικό σημείο επειδή αυτό θα πρέπει να μειώσει την ποσότητα της εισροής x 2 κατά την ποσότητα (CA ) με σκοπό να παραχθεί το ίδιο αποτέλεσμα. Αυτή η μείωση αποκαλείται στην Π.Α.Δ ως μεταβλητή περιθωρίου των εισροών. Κατά την περίπτωση όπου συμμετέχουν περισσότερες εισροές και πολλαπλές εκροές τα διαγράμματα δεν είναι τόσο απλά, και είναι δυνατό να προκύψουν και μεταβλητές

97 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) περιθωρίου εκροών σύμφωνα με τον (Koopmans, 1951). Επομένως, μπορεί να τονιστεί ότι και τα δύο μέτρα της τεχνικής αποδοτικότητας και οποιοδήποτε μη μηδενική μεταβλητή περιθωρίου εισροής ή εκροής μπορεί να αναφερθεί για να παρέχει μια ακριβής ένδειξη της τεχνικής αποδοτικότητας μιας μονάδας στην ανάλυση της Π.Α.Δ. Σημειώνεται για κάθε μονάδα οι μεταβλητές περιθωρίου των εκροών θα είναι ίσες με μηδέν εάν και μόνο Υλ y i = 0, ενώ οι μεταβλητές περιθωρίου των εισροών θα είναι ίσες με μηδέν έναν και μόνο θx i Xλ = 0 (για κάθε βέλτιστη τιμή θ και λ). Στο Σχήμα 4.5 οι μεταβλητές περιθωρίου των εισροών σχετίζονται με το σημείο Α και είναι η απόσταση CA της εισροής x 2. Υπάρχουν και περιπτώσεις όπου ο αριθμός των εισροών και εκροών είναι πολύ μεγαλύτερος από το συγκεκριμένο παράδειγμα, η αναγνώριση των πιο κοντινών αποδοτικών σημείων εντός του συνόρου (όπως το C) και επομένως ο υπολογισμός των μεταβλητών περιθωρίου, δεν είναι μια ασήμαντη διαδικασία. Σε ορισμένες περιπτώσεις στη βιβλιογραφία (Ali and Seiford, 1993) έχουν προτείνει την επίλυση ενός προβλήματος γραμμικού προγραμματισμού δύο σταδίων με σκοπό την μετακίνηση σε ένα αποδοτικό σημείο του συνόρου με τη μεγιστοποίηση του αθροίσματος των μεταβλητών περιθωρίου όπου απαιτούνται για τη μετακίνηση από ένα μη αποδοτικό σημείο (όπως το Α ) στο σχήμα 4.5 σε ένα αποδοτικό σημείο του συνόρου (τέτοιο όπως το C). Σχήμα 4.5. Μέτρα αποδοτικότητας και μεταβλητές περιθωρίου των εισροών (Coelli,1996) To πρόβλημα των δύο σταδίων του γραμμικού προγραμματισμού μπορεί να οριστεί αλγεβρικά ως εξής: min λ,os,is (M1 OS + K1 IS), υπό τους περιορισμούς - y i + Yλ ΟS = 0,

98 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) θx i Xλ IS = 0, λ³ 0,OS ³ 0,IS ³ 0 (4.13) όπου ΟS είναι το Μx1 διάνυσμα των μεταβλητών περιθωρίου των εκροών, IS είναι το Κx1 διάνυσμα των μεταβλητών περιθωρίου των εισροών, και Μ1 και Κ1 είναι τα μοναδιαία διανύσματα Μx1 και Κx1 αντίστοιχα. Σημειώνεται ότι στο γραμμικό πρόβλημα των δύο σταδίων, η τιμή θ δεν είναι μεταβλητή, αλλά είναι το αποτέλεσμα που προκύπτει κατά το πρώτο στάδιο επίλυσης. Επιπλέον, το γραμμικό πρόβλημα των δύο σταδίων πρέπει να επιλυθεί για κάθε μία από τις Ν μονάδες. Τα κύρια προβλήματα που σχετίζονται με το δεύτερο στάδιο επίλυσης είναι δύο. Το πρώτο προφανές πρόβλημα είναι ότι τα αθροίσματα των πλεονασμάτων είναι ότι αυτά μεγιστοποιούνται παρά μειώνονται. Επομένως, το πρόβλημα αυτό προσδιορίζει όχι το κοντινότερο αποδοτικό σημείο αλλά το πιο μακρινό αποδοτικό σημείο. Το δεύτερο σημαντικό πρόβλημα που σχετίζεται με την προσέγγιση των δύο σταδίων είναι ότι αυτή δεν είναι σταθερή στις μονάδες μέτρησης. Συγκεκριμένα η μετατροπή των μονάδων μέτρησης (π.χ. η μετατροπή της εισροής- λίπασμα από κιλά σε τόνους με τη διατήρηση σταθερών των υπόλοιπων μονάδων μέτρησης) θα καταλήξει στον προσδιορισμό διαφορετικών αποδοτικών οριακών σημείων και τελικώς προκύπτουν διαφορετικές μετρήσεις στις μεταβλητές περιθωρίου και στις τιμές λ. Σημειώνεται όμως, ότι αυτές οι δύο παραπάνω παρατηρήσεις δεν αποτελούν πρόβλημα στο απλό παράδειγμα που παρουσιάζεται στο σχήμα 4.5. επειδή υπάρχει μόνο ένα αποδοτικό σημείο που μπορεί να επιλεγεί στην κάθετη πλευρά. Όμως η μεταβλητή περιθωρίου (slack variable) μπορεί να προκύψει σε δύο ή περισσότερες διαστάσεις το οποίο συχνά συμβαίνει, τότε το παραπάνω πρόβλημα εμφανίζεται. Εξαιτίας του συγκεκριμένου προβλήματος, ο (Coelli,1998) και άλλοι διεξήγαγαν αρκετές έρευνες για να επιλύσουν το πρώτο στάδιο του γραμμικού προγράμματος για τον προσδιορισμό των μέτρων της τεχνικής αποδοτικότητας (θ) για κάθε μονάδα λήψης απόφασης και αγνοώντας τις μεταβλητές περιθωρίου εντελώς, ή υπολογίζοντας την ακτινική τεχνική αποδοτικότητα και τις εναπομείναντες μεταβλητές περιθωρίου μέσω των σχέσεων: ΟS = - y i + Yλ, (4.14) IS = θx i Xλ, (4.15) Επομένως, και αυτή η προσέγγιση εμπεριέχει προβλήματα επειδή οι εναπομείναντες μεταβλητές περιθωρίου μπορούν να μην περιλαμβάνονται στις συνολικές μεταβλητές (π.χ. όταν ο αριθμός των παρατηρήσεων εμφανίζεται στο κάθετο τμήμα του συνόρου όπως στο σχήμα 4.5, και επομένως μπορεί να μην αναγνωρίζονται τα κοντινότερα αποδοτικά σημεία για κάθε μονάδα)

99 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) Στο λογισμικό επίλυσης του γραμμικού προγραμματισμού μπορούν να εφαρμοστούν τρεις διαφορετικές περιπτώσεις κατά τον υπολογισμό των μεταβλητές περιθωρίου. 1. Το πρόβλημα του ενός σταδίου που επιλύεται μέσω της εξίσωσης 4.12, υπολογίζονται οι εναπομείναντες μεταβλητές περιθωρίου. 2. Το πρόβλημα των δύο σταδίων επιλύεται μέσω των εξισώσεων 4.12 και Το γραμμικό πρόβλημα των πολλαπλών σταδίων, επιλύεται μέσω μια αλληλουχίας από αξονικά γραμμικά προγράμματα για να αναγνωριστεί το προτεινόμενο αποδοτικό σημείο. Η μέθοδος πολλαπλών σταδίων της περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων είναι περισσότερο απαιτητική σε υπολογισμούς σε σχέση με τις άλλες δύο μεθόδους (Coelli, 1995). Όμως, τα πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης είναι ότι αυτή αναγνωρίζει προβαλλόμενα αποδοτικά σημεία τα οποία περιλαμβάνουν συνδυασμούς από εισροές και εκροές, και είναι παρόμοια με τα μη αποδοτικά σημεία. Τα συγκεκριμένα αυτά σημεία είναι επίσης σταθερά στις μονάδες μέτρησης. Επομένως, συστήνεται η χρήση της συγκεκριμένης μεθόδου πολλαπλών σταδίων. Συνοψίζοντας το θέμα των μεταβλητών περιθωρίου, μπορούμε να τις θεωρήσουμε ως ένα τεχνικό τμήμα κατά τη διαδικασία κατασκευής του συνόρου οι οποίες χρησιμοποιούνται σε δείγματα πεπερασμένων μεγεθών. Εάν, ένα μη πεπερασμένο δείγμα μεγέθους ήταν διαθέσιμο και/εάν μια εναλλακτική μέθοδος κατασκευής συνόρου είχε χρησιμοποιηθεί, τότε το θέμα των πλεονασμάτων (μεταβλητών περιθωρίου) μπορεί να είχε εξαλειφθεί. Σύμφωνα με την παρατήρηση από τους Ferrier and Lovell (1990) ότι οι μεταβλητές περιθωρίου μπορούν να εμφανιστούν ως μη διανεμητική αποδοτικότητα προκαλεί ερωτηματικά. Επομένως μπορεί να θεωρηθεί ότι η ανάλυση της τεχνικής αποδοτικότητας μπορεί να οικοδομηθεί σταθερά πάνω στους βαθμούς της ακτινικής αποδοτικότητας που παρέχεται στο πρόβλημα γραμμικού προγραμματισμού του ενός σταδίου Μοντέλο μεταβλητών οικονομιών κλίμακας (VRS) Όπως έχει προαναφερθεί οι σταθερές οικονομίες κλίμακας υποθέτουν ότι όλες οι μονάδες λήψης απόφασης λειτουργούν σε μια επιθυμητή βάση και παρουσιάζουν σταθερές μεταβολές. Όμως κατά την κανονική λειτουργία των μονάδων είναι δυνατό να προκύψει αθέμιτος ή ατελής ανταγωνισμός, περιορισμοί στην οικονομική κατάσταση των μονάδων κ.α., με συνέπεια οι μονάδες να μην λειτουργούν υπό μια βέλτιστη βάση. Οι (Banker, Charnes, Cooper, 1984) πρότειναν την επέκταση του μοντέλου των σταθερών οικονομιών κλίμακας και παρουσίασαν το μοντέλο των μεταβλητών οικονομιών κλίμακας (Variable returns to scale). Η χρησιμοποίηση των σταθερών οικονομιών κλίμακας όπου οι μονάδες δεν λειτουργούν πάνω σε μια βέλτιστη κλίμακα, έχει ως συνέπεια οι

100 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) μετρήσεις της τεχνικής αποδοτικότητας να συγχέονται με την αποδοτικότητα κλίμακας (scale efficiency) το οποίο όμως δεν συμβαίνει στις μεταβλητές οικονομίες κλίμακας (VRS). Το πρόβλημα του γραμμικού προγραμματισμού με κλίμακα σταθερής οικονομίας μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί σε κλίμακα μεταβλητής οικονομίας με την πρόσθεση του περιορισμού της κυρτότητας Ν1 λ =1 στην παρακάτω μορφή όπως προτάθηκε από τους (Charnes et al., 1983): Minimize θ,λ : θ υπό τους περιορισμούς: -yi +Yλ ³ 0, θ xi Xλ ³ 0, Ν1 λ =1 j λ ³ n 0 (4.16) όπου Ν1 είναι το μοναδιαίο διάνυσμα Ν x 1. Αυτή η προσέγγιση σχηματίζει ένα κυρτό σχήμα από τέμνοντα επίπεδα τα οποία εσωκλείουν τα σημεία παρατήρησης πιο αποτελεσματικά από ότι το γραμμικό σχήμα των σταθερών οικονομιών κλίμακας και επομένως παρέχουν τιμές τεχνικής αποδοτικότητας υψηλότερες ή ίσες με τις τιμές όταν εφαρμόζεται κλίμακα σταθερής οικονομίας Αποδοτικότητες κλίμακας Αρκετές μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί για να αναλύσουν τις τιμές της τεχνικής αποδοτικότητας που προκύπτουν από το μοντέλο των σταθερών οικονομιών κλίμακας σε δύο μέρη, σε ένα που αναφέρεται ως μη αποδοτικότητα κλίμακας (scale inefficiency) και σε αυτό που αναφέρεται στην αμιγώς τεχνική μη αποδοτικότητα. Αυτή η σύγκριση μπορεί να προκύψει κατά την εφαρμογή των δύο μοντέλων σταθερών και μεταβλητών οικονομιών κλίμακας πάνω στα ίδια δεδομένα παρατήρησης. Στην περίπτωση όπου θα προκύψει μια διαφορά στη μετρούμενη τεχνική αποδοτικότητα ΤΕ από τα δύο περιγραφόμενα μοντέλα, αυτό ταυτόχρονα θα σημαίνει ότι η μονάδα λήψη απόφασης έχει μη αποδοτικότητα κλίμακας, και αυτή μπορεί να υπολογιστεί από την διαφορά των τιμών της τεχνικής αποδοτικότητας που καταγράφεται από τα δύο μοντέλα. Για την καλύτερη επεξήγηση της αποδοτικότητας κλίμακας κατασκευάζεται το σχήμα 4.6. Σε αυτό το σχήμα απεικονίζεται ένα απλό παράδειγμα θεωρώντας μια εισροή και μια εκροή για τον σχηματισμό των συνόρων αποδοτικότητας όπως προκύπτουν από την κλίμακα σταθερής και μεταβλητής οικονομίας αντίστοιχα. Κατά την εφαρμογή του μοντέλου της κλίμακας σταθερής οικονομίας που

101 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) προσανατολίζεται στις εισροές η τεχνική μη αποδοτικότητα του σημείου P είναι η απόσταση PPc, ενώ το μοντέλο με κλίμακα μεταβλητής οικονομίας η τεχνική μη αποδοτικότητα του σημείου P θα είναι η απόσταση PPv. Η διαφορά ανάμεσα στα δύο σημεία, PcPv, αποκαλείται ως μη αποδοτικότητα κλίμακας. Αυτό το ποσοστό της τεχνικής αποδοτικότητας μπορεί να εκφρασθεί ως: ΤΕ Ι, CRS = APc / AP (4.17) ΤΕ Ι, VRS = APv / AP (4.18) SE I = APc / APv (4.19) Όπου όλα αυτά τα μέτρα κυμαίνονται από μηδέν ως ένα. Τέλος μπορεί να επισημανθεί η εξής σχέση : ΤΕ Ι, CRS = ΤΕ Ι, VRS x SE I (4.20) Σχήμα 4.6. Υπολογισμός των οικονομιών κλίμακας (Coelli,1996) Μια ατέλεια που προκύπτει κατά τη μέτρηση της αποδοτικότητας κλίμακας είναι ότι η τιμή της δεν μας πληροφορεί για το εάν η μονάδα λήψης απόφασης λειτουργεί στα πλαίσια αυξανόμενων ή μειούμενων οικονομιών κλίμακας. Αυτό όμως μπορεί να καθοριστεί με την εκτέλεση ενός γραμμικού προβλήματος που θεωρείται σε μη αυξανόμενες οικονομίες κλίμακας (NIRS). Η μετατροπή που απαιτείται για την

102 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) εφαρμογή του μοντέλου είναι η αντικατάσταση του περιορισμού Ν1 λ =1 με τον εξής Ν1 λ 1 σύμφωνα με την παρακάτω μορφή : Minimize θ,λ : θ υπό τους περιορισμούς: -yi +Yλ ³ 0, θx i Xλ ³ 0, Ν1 λ 1 j λ ³ n 0 (4.21) Το σύνορο του μοντέλου (NIRS) παρουσιάζεται στο σχήμα 4.6. Η έννοια της μη αποδοτικότητας κλίμακας για μια συγκεκριμένη μονάδα μπορεί να καθοριστεί από τον έλεγχο της τεχνικής αποδοτικότητας του μοντέλου (NIRS) για το εάν είναι ίσο με το μοντέλο μεταβλητών οικονομιών κλίμακας. Εάν αυτές οι τιμές είναι άνισες (όπως το σημείο P στο σχήμα 4.6) τότε η μονάδα λειτουργεί υπό αυξανόμενες οικονομίες κλίμακας. Στην περίπτωση που οι τιμές είναι ίσες (όπως το σημείο Q στο σχήμα 4.6) τότε η μονάδα λειτουργεί υπό μειούμενες οικονομίες κλίμακας Μαθηματική περιγραφή μοντέλου εκροών Όπως έχει προαναφερθεί ένα σημαντικό θέμα κατά την ανάλυση της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων είναι η επιλογή του μοντέλου προσανατολισμού. Οι δύο περιπτώσεις που διακρίνονται είναι η μέτρηση της τεχνικής μη αποδοτικότητας ως μια αναλογική μείωση της χρησιμοποίησης των εισροών ή η μέτρηση της τεχνικής μη αποδοτικότητας ως μια αναλογική αύξηση στην παραγωγή των εκροών. Τα δύο παραπάνω μέτρα παρέχουν τις ίδιες τιμές αποδοτικότητας υπό κλίμακα σταθερής οικονομίας αλλά είναι άνισες όταν κλίμακα μεταβλητής οικονομίας θεωρηθεί. Το δεδομένο μοντέλο του γραμμικού προγραμματισμού που θεωρήθηκε δεν εμπεριέχει στατιστικά προβλήματα όπως η προτίμηση μιας συγκεκριμένης συνάρτησης παραγωγής και η επιλογή του κατάλληλου προσανατολισμού δεν είναι τόσο σημαντική στην περίπτωση του οικονομετρικού υπολογισμού. Έτσι ανάλογα με την εξέταση του εκάστοτε προβλήματος ο αναλυτής μπορεί να επιλέξει το μοντέλο που προσανατολίζεται στις εισροές διότι πολλές μονάδες έχουν ως σκοπό να ικανοποιήσουν συγκεκριμένους στόχους και εντολές (π.χ. παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας) όπου σε αυτή την περίπτωση οι ποσότητες των εισροών ορίζονται ως αρχικές μεταβλητές απόφασης αν και αυτή η παραδοχή δεν είναι τόσο ισχυρή σε όλα τα είδη της βιομηχανίας. Στην αντίθετη περίπτωση, το μοντέλο που προσανατολίζονται στις εκροές έχει ως στόχο να παράγει όσο το δυνατό μεγαλύτερες εκροές με

103 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) μια δεδομένη ποσότητα εισροών. Σε αυτή την περίπτωση ο προσανατολισμός της εξέτασης στις εκροές είναι ο πιο κατάλληλος. Ουσιαστικά, η επιλογή του προσανατολισμού του μοντέλου εξαρτάται από τις ποσότητες (εισροών ή εκροών) όπου οι διαχειριστές ή διευθυντές συστημάτων και μονάδων ελέγχουν και διαχειρίζονται. Τα μοντέλα που προσανατολίζονται στις εκροές είναι αρκετά παρόμοια με τα αντίστοιχα μοντέλα που προσανατολίζονται στις εισροές. Στο παρακάτω παράδειγμα παρουσιάζεται το μοντέλο που προσανατολίζεται στις εκροές αναλυτικά: Maximize φ,λ : φ υπό τους περιορισμούς: -φyi +Yλ ³ 0, x i Xλ ³ 0, Ν1 λ =1 j λ ³ n 0 (4.22) όπου 1<φ<, και φ-1 είναι η αναλογική αύξηση στις εκροές η οποία μπορεί να επιτευχθεί από οποιαδήποτε μονάδα, με τις ποσότητες των εισροών να διατηρούνται σταθερές. Σημειώνεται ότι το ποσοστό 1/φ ορίζει την τιμή της τεχνικής αποδοτικότητας που κυμαίνεται από μηδέν έως ένα και προκύπτει ως αποτέλεσμα της τεχνικής αποδοτικότητας που προσανατολίζεται στις εκροές. Η καλύτερη κατανόηση του παραπάνω μοντέλου που προσανατολίζεται στις εκροές, πραγματοποιείται μέσω ενός παραδείγματος με δύο εκροές και μπορεί να αναπαρασταθεί από μια κατά τμήματα γραμμική καμπύλη της πιθανής παραγωγής όπως απεικονίζεται στο σχήμα 4.7. Σημειώνεται ότι οι παρατηρήσεις που τοποθετούνται κάτω από την καμπύλη, καθώς και τα τμήματα της καμπύλης που βρίσκονται στη δεξιά γωνία των αξόνων θα προκαλέσουν μεταβλητές περιθωρίου των εκροών και θα μπορούν να υπολογιστούν όταν ένα παραγωγικό σημείο προβληθεί πάνω στα τμήματα της καμπύλης μετά από ακτινική επέκταση των εκροών. Για παράδειγμα το σημείο P προβάλλεται στο σημείο P το οποίο βρίσκεται στο σύνορο αλλά όχι στο σύνορο αποδοτικότητας, επειδή η εκροή y 1 μπορεί να αυξηθεί κατά την ποσότητα ΑP χωρίς την περαιτέρω χρησιμοποίηση άλλων εισροών. Συνεπώς παρουσιάζεται μεταβλητή περιθωρίου στις εκροές στην περίπτωση του τμήματος ΑP της εκροή y 1. Το τελικό συμπέρασμα που θα πρέπει να τονιστεί είναι ότι τα μοντέλα που προσανατολίζονται στις εισροές και εκροές αντίστοιχα θα ορίσουν το ίδιο σύνορο αποδοτικότητας και συνεπώς, εξ ορισμού, θα

104 Κεφάλαιο 4 0 : Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων (D.E.A) προσδιορίσουν το ίδιο σύνολο από τις αποδοτικές μονάδες. Η μονή διαφορά που μπορεί να προκύψει από τις δύο μεθόδους είναι τα μέτρα αποδοτικότητας που σχετίζονται με τις μη αποδοτικές μονάδες. Σχήμα 4.7. Μοντέλο προσανατολισμένο στις εκροές (Coelli,1996)

105 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) 5. ΘΕΩΡΙΑ ΑΣΑΦΩΝ ΣΥΝΟΛΩΝ (FUZZY SET THEORY) Στο παρόν κεφάλαιο πραγματοποιείται παρουσίαση της Θεωρίας Ασαφών Συνόλων και πραγματοποιείται περιγραφή των μαθηματικών μοντέλων της ασαφούς λογικής. Επίσης, πραγματοποιείται εκτενής αναφορά στις ιδιότητες, στις αρχές και στις αλγεβρικές πράξεις που ισχύουν στα ασαφή σύνολα και στις οποίες βασίζεται η ασαφής λογική. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις μεθοδολογίες της ασαφούς κυριαρχίας και της ασαφούς ομοιότητας που θεωρήθηκαν κατά την εφαρμογή της κατάταξης και της ομαδοποίησης των αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Εισαγωγή Τα προβλήματα της σύγχρονης κοινωνίας περιγράφονται υπό τους όρους της απόφασης, της διαχείρισης και της πρόβλεψης ενώ η επίλυσή τους βασίζεται στους όρους της άμεσης πρόσβασης σε περισσότερες πληροφορίες και της αυξημένης βοήθειας στην ανάλυση, κατανόηση και αξιοποίηση των διαθέσιμων πληροφοριών καθώς και την αντιμετώπιση πιθανών ελλείψεων. Αρχικά δύο βασικά σημεία αναγνωρίζονται, ο μεγάλος όγκος πληροφοριών ο οποίος αντιμετωπίζεται σε μεγάλο βαθμό από αβεβαιότητα, και επίσης ότι πολλά προβλήματα σήμερα περιλαμβάνουν πολυπλοκότητα. Έτσι κατά την επίλυση αυτών των προβλημάτων διακρίνουμε αρχικά τον όγκο των πληροφοριών που είναι διαθέσιμος και μη καθώς και την αβεβαιότητα που εμπεριέχουν, αλλά ταυτόχρονα θα πρέπει να εστιάσουμε στο θέμα της πολυπλοκότητας. Η αντιμετώπιση της πολυπλοκότητας θα πρέπει να βασίζετε στην ιδέα της απλοποίησης μέσω μιας ικανοποιητικής μετάβασης και συμβιβασμού ανάμεσα στη διαθέσιμη πληροφορία και στο βαθμό αβεβαιότητας που θα επιτραπεί. Μια επιλογή είναι η αύξηση του βαθμού αβεβαιότητας με τη μη θεώρηση βέβαια ενός μέρους της ακριβούς πληροφορίας για χάρη της ασάφειας. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η περιγραφή του καιρού υπό τους όρους του ακριβούς ποσοστού της νεφοκάλυψης το οποίο θα μπορούσε να είναι αρκετά πολύπλοκο. Στην πραγματικότητα θα πρέπει να γίνει αντιληπτό ότι η ανακρίβεια ή η ασάφεια είναι ένα χαρακτηριστικό της φυσικής γλώσσας το οποίο δεν υπονοεί απαραιτήτως την έλλειψη της ακριβείας ή της σημασιολογίας. Για παράδειγμα, η χρήση του όρου ηλιόλουστος για την περιγραφή του καιρού συνοδεύεται από την εισαγωγή της ασάφειας επειδή δεν μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το ακριβές ποσοστό της νεφοκάλυψης είναι μηδενικό. Κατά συνέπεια θα μπορούσε να οριστεί χωρίς καμία αυθαιρεσία ότι ένα ποσοστό νεφοκάλυψης 100% δεν θα χαρακτήριζε τον καιρό ως ηλιόλουστo αλλά ακόμα και ούτε ένα ποσοστό της τάξεως του 80%. Θα πρέπει λοιπόν να ορίσουμε κάποιες ενδιάμεσες καταστάσεις - κλάσεις όπου ένα ποσοστό νεφοκάλυψης κοντά στο 10 ή 20 % θα όριζε τον καιρό ως ηλιόλουστο. Το δύσκολο σημείο σε αυτή την περίπτωση θα είναι να ορίσουμε τη γραμμή όριο ανάμεσα σε αυτές

106 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) τις κλάσεις επειδή για παράδειγμα ένα οποιοδήποτε ποσοστό νεφοκάλυψης μικρότερο του 25% θα θεωρούσε τον καιρό ως ηλιόλουστο όμως σε περίπτωση που το ποσοστό ήταν 26% με ποιον τρόπο θα χαρακτηρίζαμε τον καιρό. Βάσει του παραπάνω παραδείγματος, παρατηρούμε ότι ένα ποσοστό παρόμοιο με το ποσοστό ορισμού προσδίδει ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό ανάμεσα στον ορισμό ηλιόλουστος ή μη, κάτι που είναι σαφώς μη αποδεκτό. Με σκοπό την επίλυση του συγκεκριμένου παραδόξου ο όρος ηλιόλουστος μπορεί να εισάγει την ασάφεια και με αυτό τον τρόπο επιτρέπεται μια βαθμιαία μετάβαση στο ποσοστό νεφοκάλυψης που θεωρεί τον καιρό ως ηλιόλουστο και στα ποσοστά νεφοκάλυψης που δεν τον θεωρούν. Αυτό είναι στην πραγματικότητα η κεντρική ιδέα των ασαφών συνόλων που στην ουσία αποτελούν μια γενίκευση των κλασσικών ή διακριτών-πραγματικών συνόλων. Τα διακριτά σύνολα ορίζονται κατά έναν τρόπο ώστε να διχοτομούν τα άτομα μέλη σε μερικά δεδομένα σύνολα σε δύο ομάδες: i. Μέλη (τα οποία σίγουρα ανήκουν σε ένα σύνολο) και ii. Μη μέλη τα οποία σίγουρα δεν ανήκουν στο σύνολο Συνεπώς, μια ασαφή διάκριση υπάρχει ανάμεσα στα μέλη και μη μέλη μιας κλάσης ή μιας κατηγορίας που αναπαριστάνεται από διακριτά σύνολα. Πολλά από τα σύνολα και τις κατηγορίες προβλημάτων που απασχολούν ευρέως είναι οι τάξεις των υψηλών ανθρώπων, τα ακριβά αυτοκίνητα, οι άμεσα μεταδιδόμενες αρρώστιες, οι αριθμοί που είναι μεγαλύτεροι από τη μονάδα, ή οι ηλιόλουστες ημέρες. Αντιθέτως, τα όρια τους παρουσιάζονται ασαφή, και συνεπώς η μετάβαση από τα μέλη στα μη μέλη εμφανίζεται ως βαθμιαία παρά απότομη και ξεκάθαρη. Επομένως, τα ασαφή σύνολα εισάγουν την ασάφεια (με σκοπό τη μείωση της πολυπλοκότητας) με την παράλειψη των διακριτών ορίων διακρίνοντας τα μέλη μιας τάξης από τα μη μέλη. Ένα ασαφές σύνολο μπορεί μαθηματικά να οριστεί με την ανάθεση του σε κάθε πιθανό μέλος ενός ευρύτερου συνόλου όπου η τιμή του αντιπροσωπεύει το βαθμό συμμετοχής σε ένα ασαφές σύνολο (Zimmermann, 1996). Αυτή η βαθμίδα αντιστοιχεί στο ποσοστό στο οποίο τα μέλη είναι όμοια ή συμβατά με την κεντρική ιδέα που αντιπροσωπεύει κάθε ασαφές σύνολο. Επομένως, τα μέλη μπορούν να ανήκουν σε ένα ασαφές σύνολο με ένα μεγαλύτερο ή μικρότερο ποσοστό καθώς προσδιορίζονται από μια μεγαλύτερη ή μικρότερη βαθμίδα συμμετοχής. Αυτές οι βαθμίδες σύνθεσης είναι συχνά πολύ αντιπροσωπευτικές από τις τιμές των πραγματικών αριθμών που κυμαίνονται στο κλειστό διάστημα από μηδέν έως ένα. Επομένως ένα ασαφές σύνολο αναπαριστώντας την έννοια του όρου ηλιόλουστος μπορεί να αναθέσει ένα βαθμό σύνθεσης ίσο με τη μονάδα για ποσοστό νεφοκάλυψης μηδέν, 0.8 για ένα ποσοστό νεφοκάλυψης 20%, 0.4 για ένα ποσοστό νεφοκάλυψης 30% και την τιμή μηδέν για ένα ποσοστό νεφοκάλυψης 75%. Αυτές οι

107 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) βαθμίδες δηλώνουν το βαθμό στον οποίο κάθε ποσοστό του όρου της νεφοκάλυψης προσεγγίζει την υποκειμενική έννοια του όρου ηλιόλουστος και το κάθε σύνολο συνδέεται με τη σημασιολογική ευκαμψία που είναι χαρακτηριστική σ ένα κοινό πλαίσιο γλωσσολογίας. Τέτοιες έννοιες που περιγράφουν μια μεταβλητή χαρακτηρίζονται ως λεκτικές και οι τιμές τους είναι λέξεις ή φράσεις οι οποίες συνήθως αναφέρονται στη σημασιολογία της κάθε μεταβλητής (Zadeh,1975). Επειδή η μέγιστη και η ελάχιστη σύνθεση σε ένα ασαφές σύνολο μπορεί να δηλωθεί από τις τιμές ένα και μηδέν αντίστοιχα, μπορούμε να θεωρήσουμε ένα διακριτό σύνολο το οποίο θα αναφέρεται σε μια ξεχωριστή περίπτωση ενός πιο γενικευμένου ασαφούς συνόλου στο οποίο μονό δύο βαθμίδες σύνθεσης επιτρέπονται. Τα μέτρα της αβεβαιότητας και της πληροφορίας συνδέονται με τις διαπιστώσεις της θεωρίας ασαφών συνόλων και τα γνωστικά πεδία που μπορούν να εφαρμοστούν σχετίζονται με την πληροφόρηση, τη λήψη αποφάσεων, την αναγνώριση προτύπων και τη διάγνωση προβλημάτων. Τέτοια πεδία που βρίσκουν επιτυχή εφαρμογή τα παραπάνω μέτρα είναι μηχανική, ψυχολογία, τεχνητή νοημοσύνη, ιατρική, οικολογία, θεωρία λήψη αποφάσεων, αναγνώριση προτύπων, ανάκτηση πληροφοριών, κοινωνιολογία, μετεωρολογία Πραγματικά - Διακριτά σύνολα (Crisp sets) Σε αυτή την ενότητα παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες των πραγματικών - διακριτών συνόλων τα οποία αποτελούν ευρύτερα σύνολα από τα ασαφή. Αρχικά θα πρέπει να οριστεί ότι τα σύνολα συμβολίζονται με κεφαλαία γράμματα ενώ τα υποσύνολά τους ορίζονται με πεζά γράμματα. Για παράδειγμα το σύμβολο Χ δηλώνει ένα γενικό σύνολο το οποίο περιέχει ένα πεπερασμένο αριθμό από στοιχεία. Η ένδειξη ότι ένα μεμονωμένο στοιχείο x αποτελεί μέλος ή στοιχείο του συνόλου Α συμβολίζεται ως εξής : x Î A ενώ στην αντίθετη περίπτωση όταν το στοιχείο x δεν αποτελεί μέλος Α x Ï A Επίσης μια σημαντική ιδιότητα των συνόλων τα οποία ανήκουν στον διανυσματικό χώρο R n είναι η κυρτότητά τους η οποία αποδεικνύεται μέσω της σχέσης για κάθε ζεύγος από σημεία ενός συνόλου Α: r = (r i i Î N n ) και s = (s i iî N n ) (5.1)

108 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) και ισχύει για κάθε πραγματικό αριθμό λ που παίρνει τιμές από 0 έως 1, για το σημείο t = (λr i + (1-λ)s i Î N n i ) (5.2) Ένα σύνολο του οποίου τα στοιχεία αποτελούν επιμέρους σύνολα αναφέρονται ως οικογένεια συνόλων. Αυτό μπορεί να οριστεί από τη σχέση ως εξής: {Αi i Î I}, (5.3) όπου i και Ι καλούνται ως δείκτης συνόλου και αναγνωριστής συνόλου, αντιστοίχως. Εάν κάθε μέλος του συνόλου Α είναι επίσης μέλος ενός συνόλου Β τέτοιο ώστε εάν xîa υπονοείται ότι x Î Β και κατά συνέπεια το σύνολο Α καλείται ως υποσύνολο του Β και συμβολίζεται ως εξής: Α Í B (5.4) Ακόμα, κάθε σύνολο είναι υποσύνολο του εαυτού του και κάθε σύνολο είναι υποσύνολο ενός γενικότερου συνόλου. Έτσι εάν Α Í B και Β Í Α, τότε σημαίνει ότι Α και Β περιέχουν τα ίδια μέλη και αποκαλούνται ως ίσα σύνολα και συμβολίζεται με Α = Β ενώ τα άνισα συμβολίζονται ως Α ¹ Β. Στην περίπτωση όπου τα Α και Β δεν είναι ίσα και εάν Α Í Β και Α ¹ Β τότε θα ισχύει ότι το Β σύνολο περιέχει τουλάχιστον ένα στοιχείο το οποίο δεν είναι μέλος του συνόλου Α. Σε αυτή την περίπτωση το σύνολο Α καλείται υποσύνολο του Β και συμβολίζεται με Α Ì Β. Τέλος, το σύνολο που δεν περιέχει κανένα στοιχείο καλείται κενό σύνολο και δηλώνεται ως σύνολο το οποίο αποτελεί υποσύνολο οποιουδήποτε συνόλου. Η διαδικασία βάσει της οποίας καθορίζεται η συμμετοχή ενός στοιχείου-μέλους στο γενικό σύνολο Χ και χαρακτηρίζεται το ως μέλος ή μη ορίζεται ως χαρακτηριστική ή συνάρτηση διάκρισης. Για ένα δεδομένο σύνολο Α αυτή η συνάρτηση αναθέτει μια τιμή μ Α (x) για κάθε x Î X έτσι ώστε: μ Α (x) = ì1 í î0 εάν x ÎA εάν x Ï A ü ý þ Επομένως, αυτή η συνάρτηση περιλαμβάνει τα στοιχεία ενός γενικού συνόλου, σε ένα σύνολο που περιέχει τιμές από 0 έως 1 και συμβολίζεται ως εξής: μ Α : Χ {0,1}. (5.6) (5.5) Ο συνολικός αριθμός των στοιχείων που ανήκουν σε ένα σύνολο χαρακτηρίζονται ως πληθάριθμος ή πληθικός αριθμός (scalar cardinality) του συνόλου, συμβολίζεται με Α και δίνεται από τη σχέση σύμφωνα με τους (Klir and Yuan, 1995):

109 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) å Α = m (x) (5.7) xîx A Το σχετικό συμπλήρωμα ενός συνόλου Α σε σχέση με το σύνολο Β είναι το σύνολο που περιέχει όλα τα μέλη του Β τα οποία δεν είναι μέλη του Α. Αυτό μπορεί να γραφεί ως Β Α. Επομένως συμβολίζεται ως εξής: Β Α = {x xîb και xï A }. (5.8) Εάν το σύνολο Β είναι το γενικό σύνολο, το συμπλήρωμα είναι απόλυτο και συμβολίζεται ως Ā. Το συμπλήρωμα πάντα εμπεριέχεται και συνεπώς λαμβάνοντας το συμπλήρωμα του συμπληρώματος αποδίδεται το αρχικό σύνολο Α. - - A = Α (5.9) Το απόλυτο συμπλήρωμα του κενού συνόλου ισούται με το γενικό σύνολο, και το απόλυτο συμπλήρωμα του γενικού συνόλου ισούται με το κενό σύνολο με το συμβολισμό: - o = Χ (5.10) - C = O (5.11) Η ένωση δυο συνόλων Α και Β είναι το σύνολο που περιέχει όλα τα στοιχεία που ανήκουν είτε στο σύνολο Α μόνο, είτε στο σύνολο Β μόνο, είτε και στα δύο σύνολα Α και Β. Αυτή η ιδιότητα συμβολίζεται με : Α È Β = {x xî A ή xî Β}. (5.12) Η λειτουργία της ένωσης μπορεί να γενικευθεί για ένα μεγάλο αριθμό από σύνολα. Έτσι για μια οικογένεια συνόλων {Αi iîi } ισχύει η σχέση: È Ai = { x xî Ai για κάθε iîi } (5.13) iîi H ένωση ενός συνόλου με το γενικό σύνολο αποδίδει το γενικό σύνολο, ενώ η ένωση οποιουδήποτε συνόλου με το κενό σύνολο αποδίδει το ίδιο το σύνολο. Α È Χ= Χ και ΑÈ O = Α. (5.14)

110 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Επειδή όλα τα στοιχεία του γενικού συνόλου αναμφισβήτητα ανήκουν στο σύνολο Α ή στο συμπλήρωμα του Ā, η ένωση του συνόλου Α και με το συμπλήρωμα Ā,αποδίδει το γενικό σύνολο Χ. Α È Ā = Χ (5.15) Η ιδιότητα αυτή καλείται επίσης ως νόμος του αποκλειόμενου μέσου. Η τομή δυο συνόλων Α και Β είναι το σύνολο που περιέχει όλα τα στοιχεία που ανήκουν τόσο στο σύνολο Α όσο και στο σύνολο Β. Αυτή η ιδιότητα συμβολίζεται με : Α Ç Β = {x xî A ή xî Β}. (5.16) Η λειτουργία της τομής μπορεί να γενικευθεί για ένα μεγάλο αριθμό από σύνολα. Έτσι για μια οικογένεια συνόλων {Αi iîi } ισχύει η σχέση : Ç Ai = { x xî Ai για κάθε iîi } (5.17) iîi H τομή ενός συνόλου με το γενικό σύνολο αποδίδει το ίδιο το σύνολο, ενώ η τομή οποιοδήποτε συνόλου με το κενό σύνολο αποδίδει το κενό σύνολο. Α Ç Χ = Χ και Α Ç O =O. (5.18) Επειδή όλα τα στοιχεία ενός συνόλου και του συμπληρωματικού εξ ορισμού δεν έχουν κοινά στοιχεία και η τομή του συνόλου Α και με το συμπλήρωμα Ā εξάγει το κενό σύνολο. Α Ç Ā = O (5.19) Η ιδιότητα αυτή καλείται επίσης ως νόμος της αντίφασης. Επίσης δύο οποιαδήποτε σύνολα Α και Β είναι ασύνδετα εάν δεν έχουν κανένα κοινό στοιχείο δηλαδή: Α Ç Β = O Η συλλογή από διάφορα ζεύγη ασύνδετων και μη κενών συνόλων ενός συνόλου Α ορίζεται ως ένα σύνολο τομής του συνόλου Α εάν η ένωση αυτών των υποσυνόλων του Α αποδίδει το πραγματικό σύνολο Α. Μπορούμε να εκφράσουμε το σύνολο τομής με το σύμβολο π(α) και συνεπώς: π(α) = { Ai iîi, Αi Í A }, όπου Αi ¹ O και είναι τομή τμήμα του Α εάν και μόνο αν ισχύει Αi = Aj = O (5.20)

111 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Γενικά υπάρχουν πάρα πολλές σημαντικές ιδιότητες που ικανοποιούνται από τις λειτουργίες της ένωσης της τομής και του συμπληρωματικού. Αρχικά τόσο για την τομή όσο και για την ένωση ισχύει: ο αντιμεταθετικός νόμος AÈ B =B È A (5.21α) A Ç B =B Ç A (5.21β) o προσεταιριστικός νόμος A È B È C= (AÈ B) È C = AÈ (B È C) (5.22α) A Ç B Ç C = (AÇ B) Ç C= AÇ (B Ç C) (5.22β) ο αυτοπαθής νόμος A È A = A (5.23α) A Ç A = A (5.23β) o επιμεριστικός νόμος A Ç (B È C) = (AÇ B) È (A Ç C) (5.24α) A È (B Ç C) = (AÈ B) Ç (A È C) (5.24β) Τέλος ο νόμος του Morgan A Ç B = A Ç B (5.25α) A U B = A Ç B (5.25β) 5.3. Ασαφή σύνολα (Fuzzy sets) Όπως ορίστηκε στην προηγουμένη ενότητα η χαρακτηριστική συνάρτηση ή συνάρτηση σύνθεσης ενός διακριτού συνόλου του προσδίδει μια τιμή από μηδέν από 0 έως 1 σε κάθε στοιχείου ενός γενικότερου συνόλου και συνεπώς γίνεται διάκριση μεταξύ των στοιχείων σε μέλη και μη μέλη των διακριτών συνόλων που έχουν θεωρηθεί. Αυτή η συνάρτηση μπορεί να γενικευθεί ώστε οι τιμές που αναθέτονται στα στοιχεία του γενικού συνόλου να ανήκουν σε μια ειδική κατάταξη και έτσι να δηλώνουν τη βαθμίδα σύνθεσης αυτών των στοιχείων. Οι μεγαλύτερες τιμές της συνάρτησης σύνθεσης των στοιχείων υποδηλώνουν υψηλότερους βαθμούς του συνόλου σύνθεσης. Θεωρώντας ως Χ ένα γενικό σύνολο, τότε η συνάρτηση σύνθεσης μ Α με την οποία ένα ασαφές σύνολο Α συνήθως ορίζεται έχει την μορφή: μ Α : Χ [0,1] (5.26)

112 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) όπου το διάστημα [0,1] υποδηλώνει το διάστημα των πραγματικών αριθμών από 0 έως 1. Για παράδειγμα, μπορούμε να ορίσουμε μια πιθανή συνάρτηση σύνθεσης για το ασαφές σύνολο των πραγματικών αριθμών κοντά στο 0 όπως φαίνεται από την παρακάτω μορφή: 1 μ Α = x (5.27) Με τη χρήση αυτής της συνάρτησης, μπορούμε να καθορίσουμε τη βαθμίδα σύνθεσής του κάθε πραγματικού αριθμού σε κάθε ασαφές σύνολο, το οποίο καθορίζει το βαθμό στον οποίο αυτός ο αριθμός είναι κοντά στο μηδέν. Για παράδειγμα, στον αριθμό 3 ανατίθεται ο βαθμός.01, στον αριθμό 1 ανατίθεται ο βαθμός.09, στον αριθμό 0.25 ο βαθμός 0.62 και στον αριθμό 0 ο βαθμός 1. Έτσι μπορούμε να αναμένουμε ότι εκτελώντας ορισμένες λειτουργίες στη συνάρτηση που αντιστοιχεί στο σύνολο των αριθμών κοντά στο μηδέν, μπορούμε να εξάγουμε μια συνάρτηση που αναπαριστά το σύνολο των αριθμών που κυμαίνονται κοντά στο μηδέν. Ένας πιθανός τρόπος για να επιτευχθεί αυτή η αντιστοιχία, είναι να τετραγωνίσουμε τη συνάρτηση ως εξής: æ 1 μ Α (x) = ç è x 2 ö ø 2 (5.28) Επίσης μπορούμε να γενικεύσουμε την παραπάνω συνάρτηση σε μια οικογένεια από συναρτήσεις που αναπαριστούν το σύνολο των πραγματικών αριθμών που είναι κοντά σε οποιοδήποτε δεδομένο αριθμό α ως εξής : æ 1 μ Α (x) = ç è1 + 10(x - a) 2 ö ø 2 (5.29) Αν και η διακύμανση των τιμών μεταξύ 0 και 1 αντιστοίχως, είναι ο πιο κοινός τρόπος για να αναπαρασταθούν οι βαθμίδες σύνθεσης, το ίδιο μπορεί να εφαρμοστεί και για οποιοδήποτε σύνολο με μερική ή πλήρη διάταξη. Τα στοιχεία αυτού του συνόλου δεν απαιτείται να είναι αριθμοί με την προϋπόθεση ότι η διάταξη μεταξύ αυτών μπορεί να ερμηνευθεί ως αντιπροσωπευτική της μεταβλητής ισχύος της βαθμίδας σύνθεσης. Η γενικευμένη μορφή της συνάρτησης ή της συνάρτησης εμπιστοσύνης είναι η εξής : μ Α : Χ L, όπου L (5.30) και αντιπροσωπεύει οποιοδήποτε σύνολο το οποίο είναι τουλάχιστον μερικώς διατεταγμένο. Επειδή η συνάρτηση L συχνά αποκαλείται ως δίκτυο lattice, τα ασαφή σύνολα ορίζονται από τους γενικευμένους βαθμούς σύνθεσης της συνάρτησης που ορίζονται ως L - fuzzy sets, όπου τo σύμβολο L είναι μια συντομογραφία για το δίκτυο

113 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Τα ασαφή σύνολα συχνά λανθασμένα υποθέτουν ότι δηλώνουν ένα είδος πιθανότητας. Παρόλο το γεγονός ότι τα ασαφή σύνολα λαμβάνουν παρόμοιες τιμές, είναι σημαντικό να αντιληφθούμε ότι οι βαθμίδες σύνθεσης δεν είναι πιθανότητες. Μια προφανής διαφορά είναι το άθροισμα των πιθανοτήτων ενός πεπερασμένου γενικού συνόλου θα πρέπει να ισούται με τη μονάδα, κάτι το οποίο δεν αποτελεί απαίτηση για τις βαθμίδες σύνθεσης. Επιπλέον μια διάκριση πρέπει να πραγματοποιηθεί ανάμεσα στα ασαφή σύνολα και σε μια άλλου είδους σχέση που αναπαριστάνει την αβεβαιότητα και είναι γνωστή ως ασαφές μέτρο. Δεδομένου ότι ένα συγκεκριμένο στοιχείο του γενικού συνόλου του οποίου η σύνθεση συμμετέχει σε πολλά διακριτά υποσύνολα του γενικού συνόλου δεν είναι γνωστή με βεβαιότητα, ένα ασαφές μέτρο g που αναθέτει μια βαθμωτή τιμή σε κάθε διακριτό υποσύνολο, εμμέσως δηλώνει το βαθμό της υποκειμενικής βεβαιότητας ότι το στοιχείο ανήκει στο υποσύνολο. Επομένως, το ασαφές μέτρο ορίζεται από τη συνάρτηση: g : P(x) [0,1], το οποίο ικανοποιεί συγκεκριμένες ιδιότητες. (5.31) Φανερά, η χρησιμότητα ενός ασαφούς συνόλου για την μοντελοποίηση μιας εννοιολογικής κλάσης - μεταβλητής ή μιας γλωσσολογικής επιγραφής εξαρτάται από την καταλληλότητα της συνάρτησης σύνθεσης. Το πεδίο ορισμού (support) ενός ασαφούς συνόλου Α στο γενικευμένο σύνολο Χ είναι ένα διακριτό σύνολο το οποίο περιέχει όλα τα στοιχεία του Χ τα οποία έχουν μια μη μηδενική βαθμίδα σύνθεσης στο σύνολο Α. Συνεπώς, τα ασαφή σύνολα που συμμετέχουν στο γενικό σύνολο Χ εξάγονται από τη συνάρτηση: όπου : supp : - P (x) P(x) (5.32) supp A = {x Î X μ Α (x) > 0 } (5.33) Βεβαίως το κενό σύνολο έχει ένα κενό πεδίο ορισμού και συνεπώς η συνάρτηση σύνθεσης του προσδίδει μια τιμή μηδέν σε όλα τα στοιχεία του γενικού συνόλου. Στη συνέχεια εισαγάγουμε μια σημαντική σημείωση που χρησιμοποιείται στον ορισμό των ασαφών συνόλων με ένα πεπερασμένο πεδίο ορισμού. Υποθέτοντας ότι x i είναι ένα στοιχείο του ασαφούς συνόλου Α και μ i είναι η βαθμίδα σύνθεσής του στο σύνολο Α. Συνεπώς το σύνολο Α γράφεται με την παρακάτω αλγεβρική μορφή (Ζimmermann,1996): Α = μ 1 /x 1 + μ 2 /x μ n /x n, (5.34)

114 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) και θέλει να δηλώσει τη σύνδεση των στοιχείων του πεδίο ορισμού με τις βαθμίδες σύνθεσης του συνόλου Α καθώς επειδή τα σύμβολα δηλώνουν ότι τα ζευγάρια της λίστας και οι αντίστοιχοι βαθμοί σύνθεσης αποτελούν τον ορισμό του συνόλου Α. Σε αυτή την περίπτωση όπου ένα ασαφές σύνολο ορίζεται μέσα στο γενικό σύνολο το οποίο είναι μετρήσιμο και πεπερασμένο τότε γράφεται ως εξής: n Α = åm i= 1 i / x (5.35) i Παρομοίως, όταν Χ είναι ένα διάστημα των πραγματικών αριθμών, τότε ένα ασαφές σύνολο Α γράφεται με την παρακάτω μορφή : ò A X Α = m (x) / x. (5.36) Το ύψος ενός ασαφούς συνόλου είναι η μεγαλύτερη βαθμίδα σύνθεσης που ανατίθεται σε οποιαδήποτε στοιχείο του συνόλου. Ένα ασαφές σύνολο καλείται ανοιγμένο όταν τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία του επιτυγχάνει τη μέγιστη βαθμίδα σύνθεσης. Εάν οι βαθμίδες σύνθεσης κυμαίνονται μέσα στο κλειστό διάστημα μηδέν έως ένα τότε τουλάχιστον ένα στοιχείο έχει βαθμίδα σύνθεσης ίσο με τη μονάδα για να θεωρηθεί ανοιγμένο. Σαφέστατα, αυτό θα υπονοούσε ότι το μέγεθος του ασαφούς συνόλου είναι ίσο με τη μονάδα. Αν θεωρήσουμε ένα επίπεδο διαχωρισμού τομή α ενός ασαφούς συνόλου Α τότε θα πάρουμε ένα διακριτό σύνολο Α α το οποίο θα περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία του γενικού συνόλου Χ τα οποία θα έχουν μια βαθμίδα σύνθεσης στο σύνολο Α μεγαλύτερη ή ίση από την ειδική τιμή α. Αυτός ο ορισμός μπορεί να δηλωθεί ως εξής: Α α = {x Î X μ Α (x) ³ α}. (5.37) Επίσης παρατηρείται ότι το σύνολο όλων των επιπέδων διαχωρισμού - α οποιουδήποτε ασαφές συνόλου του γενικού συνόλου Χ αποτελεί μια οικογένεια από διακριτά υποσύνολα του συνόλου Χ. Τα σύνολα όλων των επιπέδων α Î [0,1] αναπαριστάνουν διακριτά σύνολα διαχωρισμού - α ενός δεδομένου ασαφούς συνόλου Α και καλούνται ως σύνολα επιπέδου του Α ενώ συμβολίζονται ως εξής: Λ Α = {α μ Α (x) = α για κάθε xî X }, και το Λ Α δηλώνει το επίπεδο του συνόλου του ασαφούς συνόλου Α που ορίζεται στο Χ. (5.38)

115 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Ένα ασαφές σύνολο είναι κυρτό εάν και μόνο εάν κάθε ένα από τα επίπεδα διαχωρισμού-α αποτελούν ένα κυρτό σύνολο. Αντιστοίχως, μπορούμε να ορίσουμε ότι ένα ασαφές σύνολο Α είναι κυρτό εάν και μόνο εάν ισχύει : μ Α (λr + (1-λ)s)> min [μ Α (r),μ Α (s)], για όλα r,s Î R n και όλα λî [0,1]. (5.39) Η πληθάριθμος ενός ασαφούς συνόλου Α που ορίστηκε σε ένα πεπερασμένο γενικό σύνολο Χ είναι το άθροισμα των βαθμίδων σύνθεσης όλων των στοιχείων του συνόλου Χ που ανήκουν στο Α. Επομένως συμβολίζεται με : å Α = m (x) (5.40) xîx A Ο ασαφής πληθάριθμος έχει οριστεί ως ένας ασαφής αριθμός παρά σαν ένας πραγματικός αριθμός, όπως στην περίπτωση του πληθικού αριθμού. Όταν ένας ασαφές σύνολο Α έχει ένα πεπερασμένο πεδίο ορισμού, ο πληθικός αριθμός του Α είναι ένα ασαφές σύνολο ορισμένο στο διάστημα Ν του οποίου η συνάρτηση σύνθεσης ορίζεται από την σχέση : μ Α ( Αα ) = α, για κάθε α στο επίπεδο συνόλου του Α (αî Λ Α ). (5.41) Τέλος, οι γενικές ιδιότητες που ισχύουν στα διακριτά σύνολα επεκτείνονται και στα ασαφή σύνολα. Έτσι εάν ο βαθμός σύνθεσης του κάθε στοιχείου του γενικού συνόλου Χ που είναι μέλος του ασαφούς συνόλου Α είναι μικρότερος ή ίσος με τον βαθμό σύνθεσης στο ασαφές σύνολο Β, τότε το Α ορίζεται ως υποσύνολο του Β. Επομένως, εάν ισχύει η σχέση: μ Α (x) μ Β (x) για κάθε xîx τότε ΑÍ Β (5.42) Ακόμα εάν δύο σύνολα Α και Β αποκαλούνται ίσα εάν μ Α (x) = μ Β (x) για κάθε στοιχείο xî X τότε θα ισχύει η ισότητα Α= Β, και όταν δύο σύνολα δεν είναι ίσα μ Α (x) ¹ μ Β (x) για κάθε στοιχείο xî X τότε θα ισχύει η σχέση Α¹ Β. Ένα ασαφές σύνολο ορίζεται ως υποσύνολο του ασαφούς συνόλου Β όταν Α είναι ένα υποσύνολο του Β και τα δύο σύνολα δεν είναι ίσα βάσει της σχέσης μ Α (x) μ Β (x) για κάθε xîx και μ Α (x) < μ Β (x) για τουλάχιστον ένα στοιχείο xîx και συμβολίζονται ως εξής: Α Ì Β εάν και μόνο αν ΑÍ Β και Α ¹ Β. (5.43)

116 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) 5.4 Ιδιότητες Ασαφών Συνόλων Όπως είναι γνωστό οι βασικές λειτουργίες που διέπουν τη θεωρία των ασαφών συνόλων είναι το συμπληρωματικό ενός συνόλου, η ένωση και η τομή του. Για κάθε μια από τρεις αυτές λειτουργίες, πολλοί διαφορετικοί τύποι από συναρτήσεις, κατέχουν κατάλληλες αξιωματικές ιδιότητες οι οποίες θα προταθούν εν συνεχεία. Παρόλο το μεγάλο εύρος των λειτουργιών των ασαφών συνόλων, οι πραγματικές αυτές λειτουργίες κατέχουν ισάξια σημασία. Έτσι κάθε λειτουργία ορίζει μια ειδική περίπτωση μέσα στους πολλούς τύπους των ικανοποιητικών συναρτήσεων. Για παράδειγμα, εάν οι συναρτήσεις που ανήκουν σε ένα διαφορετικό τύπο ερμηνεύονται ως λειτουργίες της ένωσης ή της τομής που έχουν διαφορετική ισχύ, τότε η κλασσική μέγιστη ένωση βρίσκεται να είναι η ισχυρότερη από αυτές και η κλασσική ελάχιστη τομή να είναι η πιο αδύναμη Ασαφές συμπλήρωμα Ένα ασαφές σύνολο Α έχει ως συμπλήρωμα ένα σύνολο Ā που ορίζεται από τη συνάρτηση: c : [0,1] [0,1]. (5.44) η οποία αναθέτει μια τιμή c(μ Α (x)) για κάθε βαθμίδα σύνθεσης μ Α (x). Αυτή η τιμή ανάθεσης ερμηνεύεται ως βαθμίδα σύνθεσης του στοιχείου x στο ασαφές σύνολο που αναπαριστά την άρνηση στην ιδέα που αναπαριστάνεται από το σύνολο Α. Επομένως, εάν Α είναι ένα ασαφές σύνολο που περιέχει τα άτομα που είναι ψηλά, το συμπλήρωμα αυτού του συνόλου είναι τα άτομα που δεν είναι ψηλά. Προφανώς, υπάρχουν πολλά στοιχεία τα οποία μπορούν να έχουν μη μηδενικούς βαθμούς σύνθεσης τόσο στο ασαφές σύνολο όσο και στο συμπλήρωμα του. Με την προϋπόθεση ότι οποιοδήποτε συνάρτηση μπορεί να θεωρηθεί ένα ασαφές συμπλήρωμα, αυτή θα πρέπει τουλάχιστον να πληρεί δυο βασικές απαιτήσεις: Αξίωμα c1. c(0) = c(1), τέτοιο ώστε η συνάρτηση c να συμπεριφέρεται σαν το συνηθισμένο συμπλήρωμα όπως στα διακριτά σύνολα (οριακές συνθήκες). Αξίωμα c2. Για όλα α,b Î[0,1], εάν α < β, τότε ισχύει c(α) ³ c(b), τότε η c είναι μια μονοτονική μη αύξουσα συνάρτηση. Τα σύμβολα α και b, τα οποία χρησιμοποιούνται στο αξίωμα c2, αναπαριστούν βαθμίδες σύνθεσης από ορισμένα τυχαία στοιχεία του γενικού συνόλου που είναι μέλη ενός ασαφούς συνόλου. Για παράδειγμα, α = μ Α (x) και b= μ Β (y) για κάθε x, y Î X και ορισμένα ασαφή σύνολα

117 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Υπάρχουν πολλές συναρτήσεις που ικανοποιούν τα Αξιώματα c1 και c2. Για οποιοδήποτε ασαφές σύνολο Α, διαφορετικά ασαφή σύνολα μπορούν να λεχθεί ότι αποτελούν το συμπλήρωμα τους, το κάθε ένα που παράγεται για μια διαφορετική ασαφή συμπληρωματική συνάρτηση. Με την προϋπόθεση να διακρίνουμε το συμπλήρωμα που προκύπτει από την εφαρμογή των κλασσικών ασαφών συμπληρωμάτων το οποίο εκφράζεται από την συνάρτηση c, και ορίζεται από την C(A) : C : P - (x) P - (x) Είναι μια συνάρτηση της μορφής, ώστε c(μ Α (x)) = μ c(a) (x) για κάθε x Î X. Όταν οι βαθμίδες σύνθεσης κυμαίνονται μέσα στο κλειστό διάστημα 0 και 1, εμείς δηλώνουμε το συμπλήρωμα ενός ασαφούς συνόλου σε σχέση με το γενικό σύνολο Χ και ορίζεται έως Ā : μ (x) = 1 - μ Α(x) για κάθε x Î X. (5.45) Ā Επομένως, εάν ένα στοιχείο έχει μια βαθμίδα σύνθεσης 0.8 σε ένα ασαφές σύνολο, η βαθμίδα σύνθεσης του συμπληρωματικού συνόλου Α θα είναι 0.2. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του συμπληρωματικού ασαφούς συνόλου όχι ηλικιωμένος δεν είναι ίσο με το ασαφές σύνολο νέος Ασαφής ένωση Η ένωση δυο ασαφών συνόλων Α και Β περιγράφεται από τη συνάρτηση της μορφής : u : [0,1] x [0,1] [0,1]. (5.46) Για κάθε στοιχείο x του γενικού συνόλου, η παραπάνω συνάρτηση λαμβάνει ως όρισμα το ζεύγος που αποτελείται από τους βαθμούς σύνθεσης του συνόλου Α και Β και αποδίδει το βαθμό σύνθεσης του στοιχείου στο σύνολο που αποτελεί την ένωση των δύο συνόλων. Επομένως: μ Α È Β (x) = u [μ Α (x), μ B (x)]. (5.47) Με την προϋπόθεση ότι οποιαδήποτε συνάρτηση αυτής της μορφής που περιγράφεται ως ασαφής ένωση, θα πρέπει να ικανοποιεί τουλάχιστον τα ακόλουθα αξιώματα: Αξίωμα u1. u(0,0) = 0, u(0,1)= u(1,0) = u(1,1) = 1, έτσι ώστε η συνάρτηση u να συμπεριφέρεται σαν τη συνηθισμένη ένωση για τα διακριτά σύνολα (οριακές συνθήκες). Αξίωμα u2. u(α,b) = u(b,α), έτσι ώστε η συνάρτηση u να είναι μετατρέψιμη. Αξίωμα u3. If α α και b b, τότε u (α,b) u(α, b ), τέτοιο ώστε, u να είναι μονοτονική. Αξίωμα u4. u (u(α,b),c) = u(a, u(b, c)),τέτοιο ώστε η u να είναι συνδετική

118 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Έτσι επομένως το πρώτο αξίωμα διασφαλίσει ότι η συνάρτηση θα ορίζει μια συνάρτηση η οποία γενικεύει το κλασσικό διακριτό σύνολο της ένωσης. Το δεύτερο αξίωμα της μεταβατικότητας (ή συμμετρίας) δηλώνει την αδιαφορία στη διάταξη στην οποία τα σύνολα συνδυάζονται όπως έχουν θεωρηθεί. Το τρίτο αξίωμα είναι μια βασική προϋπόθεση ώστε μια μείωση στη βαθμίδα της σύνθεσης στο σύνολο Α ή του Β δεν μπορεί να δημιουργήσει μια αύξηση στο βαθμό σύνθεσης της ένωσης Α È Β. Τελικά, το τέταρτο αξίωμα της συνδεσιμότητας διασφαλίζει ότι μπορούμε να εξάγουμε την ένωση οποιουδήποτε αριθμού του συνόλου με οποιαδήποτε διάταξη των ομαδικών ζευγαριών που επιθυμούνται. Αυτό το αξίωμα επιτρέπει να επεκτείνουμε την λειτουργία της ένωσης στα ασαφή σύνολα σε περισσότερα από δύο σύνολα. Τα παραπάνω αξιώματα που αποτελούν τον σκελετό των λειτουργιών της ένωσης των ασαφών συνόλων περιορίζονται από τις παρακάτω ανισότητες : max(α,b) u (α,b) u max (α,b), όπου u max (α,b) = ìa όταν b = 0, ü ï ï íb όταν α = 0, ý ï ï î1 διαφορετικάþ (5.48) Συχνά είναι επιθυμητό να περιορίσουμε την κλάση της ασαφής ένωσης με τη θεώρηση επιπρόσθετων περιορισμών. Δύο από τις πιο βασικές απαιτήσεις εκφράζονται από τα παρακάτω αξιώματα: Αξίωμα u5. u είναι μια συνεχής συνάρτηση. Αξίωμα u6. u(α,α) = α, έτσι ώστε η συνάρτηση u να είναι μοναδιαία. Η ένωση των δύο ασαφών συνόλων Α και Β είναι ένα ασαφές σύνολο Α È Β τέτοιο ώστε να ισχύει η σχέση: μ Α È Β (x) = max [μ Α (x), μ B (x)] για κάθε x Î X. (5.49) Επομένως, η βαθμίδα σύνθεσης του κάθε στοιχείου του γενικού συνόλου στο σύνολο της ένωσης Α È Β είναι είτε η βαθμίδα σύνθεσης του συνόλου Α ή η βαθμίδα σύνθεσης του συνόλου Β δηλαδή όποια είναι η μεγαλύτερη τιμή. Από αυτό τον ορισμό μπορούμε να διακρίνουμε ότι τα ασαφή σύνολα Α και Β είναι και τα δύο υποσύνολα του ασαφούς συνόλου Α È Β, μια ιδιότητα που προέρχεται από την λειτουργία της ένωσης

119 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Το αξίωμα της συνέχειας αποτρέπει από μια κατάσταση στην οποία μια πολύ μικρή αύξηση στην βαθμίδα σύνθεσης είτε στο σύνολο Α ή το Β θα προκαλέσει μια μεγαλύτερη μεταβολή στο βαθμό σύνθεσης της ένωσης Α È Β. Το αξίωμα 6 διασφαλίζει την ένωση οποιουδήποτε συνόλου με τον εαυτό του και αποδίδει ακριβώς το ίδιο σύνολο Ασαφής τομή Η λειτουργία της ασαφής τομής συνδέεται αρκετά με την ασαφή ένωση. Όπως και στην ασαφή ένωση, η γενική ασαφής τομή δύο ασαφών συνόλων Α και Β περιγράφεται από τη συνάρτηση : i : [0,1] x [0,1] [0,1]. (5.50) Το όρισμα αυτής της συνάρτησης είναι ένα ζευγάρι που αποτελείται από το βαθμό σύνθεσης ενός στοιχείου x ενός ασαφούς συνόλου Α και το βαθμό σύνθεσης του ίδιου συνόλου Β. Αυτή η συνάρτηση αποδίδει το βαθμό σύνθεσης του στοιχείου στο σύνολο της τομής Α Ç Β. Επομένως ισχύει : μ Α Ç Β (x) = i [μ Α (x), μ B (x)]. (5.51) Η συνάρτηση αυτής της μορφής πρέπει να ικανοποιεί τα παρακάτω αξιώματα που ισχύουν στην ασαφή τομή. Αξίωμα i1. u(1,1) = 1, i(0,1)= i(1,0) = u(0,0) = 0, έτσι ώστε η συνάρτηση i να συμπεριφέρεται σαν τη συνηθισμένη τομή για τα διακριτά σύνολα (οριακές συνθήκες). Αξίωμα i2. u(α,b) = u(b,α), έτσι ώστε η συνάρτηση i να είναι μετατρέψιμη. Αξίωμα i3. If α α και b b, τότε i (α,b) i (α, b ), τέτοιο ώστε, i να είναι μονοτονική. Αξίωμα i4. i (i(α,b),c) = i(a, i(b, c)),τέτοιο ώστε η i να είναι συνδετική. Τα παραπάνω αξιώματα αποτελούν τον σκελετό των λειτουργιών της τομής των ασαφών συνόλων και περιορίζονται από τις παρακάτω ανισότητες: i min (α,b) i (α,b) min (α,b),

120 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) όπου i min (α,b) = ìa όταν b = 1, ü ï ï íb όταν α = 1, ý ï ï î1 διαφορετικάþ (5.52) Δύο επιπρόσθετα σημαντικά αξιώματα που ισχύουν για την τομή των ασαφών συνόλων εκφράζονται από τα παρακάτω αξιώματα: Αξίωμα i5. i είναι μια συνεχής συνάρτηση. Αξίωμα i6. i(α,α) = α, έτσι ώστε η συνάρτηση i να είναι μοναδιαία. Η σημασία αυτών των ιδιοτήτων των λειτουργιών της ασαφής τομής είναι βασικά ίδιες όπως προαναφέρθηκαν στην προηγούμενη ενότητα για την ασαφή ένωση. Η τομή των δύο ασαφών συνόλων Α και Β είναι ένα ασαφές σύνολο της τομής Α Ç Β τέτοιο ώστε να ισχύει η σχέση : μ Α Ç Β (x) = mιn [μ Α (x), μ B (x)] για κάθε x Î X. (5.53) Επομένως, η βαθμίδα σύνθεσης του κάθε στοιχείου του γενικού συνόλου στο σύνολο Α Ç Β είναι η μικρότερη βαθμίδα σύνθεσης του συνόλου Α και της βαθμίδας σύνθεσης του συνόλου Β. Από αυτό τον ορισμό μπορούμε να διακρίνουμε ότι το ασαφές σύνολο Α Ç Β είναι ένα υποσύνολο και των δύο συνόλων Α και Β, είναι μια ιδιότητα που προέρχεται από την λειτουργία της ένωσης. 5.5 Διμερείς Σχέσεις (Binary relations) Οποιοδήποτε σχέση ανάμεσα σε δύο σύνολα Χ και Υ χαρακτηρίζεται σαν διμερή σχέση. Αυτή η σχέση ορίζεται συνήθως ως R (X,Y). Οι διμερείς σχέσεις είναι σημαντικές σε πολλές εφαρμογές, και όταν ισχύει ότι Χ ¹ Υ τότε οι διμερείς σχέσεις R (X,Y) συχνά αναφέρονται ως γραφήματα, και όταν Χ = Υ αποκαλούνται ως άμεσα γραφήματα ή ομάδα δυο γραμμάτων. Επιπρόσθετα τα μητρώα σύνθεσης, χρησιμοποιούν και άλλους συμβολισμούς των διμερών σχέσεων R (X,Y) όπως διαγράμματα. Κάθε ένα από τα σύνολα Χ,Υ αναπαριστάνεται από ένα σύνολο κόμβων στο διάγραμμα. Οι κόμβοι που αντιστοιχούν σε ένα σύνολο και είναι σαφώς ξεχωριστοί από τους κόμβους που αναπαριστούν σε ένα άλλο σύνολο. Στοιχεία του συνόλου ΧxY με μη μηδενικούς βαθμούς σύνθεσης στη σχέση R(X,Y) αναπαριστάνονται στο διάγραμμα από γραμμές που συνδέουν τους αντίστοιχους κόμβους. Αυτές οι γραμμές περιγράφονται από την τιμή του βαθμού σύνθεσης μ R(X,Y) (x,y)

121 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Το σύμβολο R αναπαριστάνει μια διμερή σχέση που συχνά χρησιμοποιείται ως ένα εναλλακτικό τρόπο γραφής ως xry όπου (x,y) Î R(X,Y), και για τις ασαφείς σχέσεις ορίζονται ως α/ xry όταν μ R (x,y) = α. Το πεδίο (domain) μιας διακριτής διμερής σχέσης γράφεται ως dom R(X,Y) και ορίζεται ως το διακριτό υποσύνολο του συνόλου Χ του οποίου τα μέλη συμμετέχουν στην σχέση. Τυπικά, dom R(X,Y) = {x x Î X, (x,y) Î R για ορισμένα y Î Y}. (5.54) Εάν R(X,Y) είναι μια ασαφής σχέσης, τότε το πεδίο της είναι ένα ασαφές σύνολο dom R(X,Y) του οποίου η συνάρτηση σύνθεσης ορίζεται από τη σχέση: μ dom R (X) = max μ R(x, y), για κάθε x Î X. (5.55) yîy Επομένως, κάθε στοιχείο του συνόλου Χ ανήκει στο πεδίο R με ένα βαθμό ίσο με την ισχύ της πιο ισχυρής σχέσης του οποιουδήποτε μέλους του συνόλου Υ. Η διακύμανση (range) μιας διακριτής διμερής σχέσης R(X,Y) ορίζεται ως ran R(X,Y) και ορίζεται ως υποσύνολο του συνόλου Υ του οποίου τα μέλη συμμετέχουν στη σχέση. Επομένως, ran R(X,Y) = { y y Î Y, (x,y) Î R για ορισμένα x Î X }. (5.56) Εάν R(x,y) είναι μια ασαφής σχέσης, και η διακύμανσή της είναι ένα ασαφές σύνολο ran R(X,Y) του οποίου η συνάρτηση σύνθεσης ορίζεται από : μ ran R (X) = max μ R(x, y), για κάθε y Î Y. (5.57) xî X Επομένως, η μέγιστη τιμή της πιο ισχυρής σχέσης για κάθε στοιχείο Υ είναι ένα στοιχείο του συνόλου Χ που είναι ίσο με το βαθμό σύνθεσης του στοιχείου στην διακύμανση του R. Tέλος το ύψος μια ασαφούς σχέσης R είναι ένας αριθμός h(r) ορίζεται ως : h (R) = max yîy max μ R(x, y) (5.58) xîx η οποία είναι η μεγαλύτερη βαθμίδα σύνθεσης που προκύπτει σε οποιοδήποτε ζευγάρι (x,y) στη σχέση R. Εάν h (R) = 1 τότε η σχέση καλείται ως κανονική, ενώ σε άλλη περίπτωση καλείται ως μη κανονική. Το αντίστροφο μιας διμερής σχέσης R(X,Y) γράφεται ως R -1 (X,Y) και είναι ένα υποσύνολο του συνόλου Υ x X τέτοιο ώστε :

122 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) R -1 (X,Y) = {(y,x) (x,y) Î R},όπου x Î X και y Î Y. (5.59) Επίσης, ισχύει ότι το πεδίο μια διμερής σχέσης ισούται με το αντίστροφο της διακύμανσης της ίδιας σχέσης και το αντίστροφο. dom R(X,Y) = ran -1 R(x,y) και dom R -1 (X,Y) = ran R(x,y). (5.60) Σε μια ασαφή σχέση R(X,Y), η αντίστροφη ασαφή σχέση R -1 (X,Y) ορίζεται από τη σχέση : μ R -1 (y,x) = μ R (y,x) για όλα (x,y) Î X x Y. (5.61) Ένα αντίστροφο μητρώο σύνθεσης Μ -1 R αναπαριστάνεται ως R -1 (X,Y) και θεωρείται η μετατόπιση -1 του μητρώου Μ R για R(X,Y),τέτοιο ώστε οι σειρές των Μ R να ισούται με τις στήλες του Μ R και οι -1 στήλες του Μ R να ισούνται με τις σειρές Μ R. Συνεπώς ισχύει, (R -1 ) -1 = R, για οποιοδήποτε διμερή ασαφή σχέση. (5.62) Επίσης δύο διακριτές διμερείς σχέσεις P(X,Y) και Q(Y,Z) ορίζονται με ένα κοινό σύνολο Υ. Η σύνθεση των δύο αυτών σχέσεων ορίζεται ως εξής: R(X,Y) = P(X,Y) o Q (Y,Z), (5.63) και ορίζεται σαν ένα υποσύνολο R(X,Y) του συνόλου Χ x Z τέτοιο ώστε (x,z) Î R εάν και μόνο αν υπάρχει τουλάχιστον ένα yîy τέτοιο ώστε (x,y) Î P και (y,z) Î Q. Επομένως, θα πρέπει να ικανοποιούνται τρεις ιδιότητες στις διμερείς σχέσεις των συνόλων: P o Q ¹ Q o R, (5.64) (P o Q) -1 = Q -1 o P -1 (5.65) (P o Q) o R = P o (Q o R) (5.66) Όπως πολλές κλασσικές λειτουργίες συνόλων όπως η ένωση και η τομή έχουν μια ποικιλία από γενικεύσεις για τα ασαφή σύνολα, έτσι και η λειτουργία της σύνθεσης στις ασαφείς σχέσεις είναι συνήθως γνωστή ως μέγιστη-ελάχιστη σύνθεση και ορίζεται ως: μ P o Q (x,z) = max min [μ P (x,y),μ Q (y,z)] για όλα x Î X και z Î Z. (5.67) yîy

123 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Διμερείς σχέσεις ενός απλού συνόλου Επιπρόσθετα για να ορίσουμε μια διμερή σχέση η οποία υπάρχει μεταξύ δύο διαφορετικών συνόλων, είναι πιθανό να ορίσουμε μια διακριτή ή ασαφή διμερή σχέση μεταξύ των στοιχείων ενός απλού συνόλου Χ. Μια διμερή σχέση αυτού του τύπου μπορεί να οριστεί ως R(X,X) ή R(X 2 ) και είναι ένα υποσύνολο του συνόλου Χ x X = X 2. Οι διμερείς αυτές σχέσεις μπορούν να εκφραστούν με τις ίδιες μορφές όπως οι γενικές διμερείς σχέσεις. Επιπρόσθετα αυτές οι σχέσεις μπορούν να εκφραστούν υπό τους όρους των απλών διαγραμμάτων με τις εξής ιδιότητες: 1. Κάθε στοιχείο του συνόλου Χ αναπαριστάνεται από έναν απλό κόμβο στο διάγραμμα. 2. Άμεσες σχέσεις μεταξύ των κόμβων δηλώνουν ζευγάρια από στοιχεία του συνόλου Χ για τα οποία ο βαθμός σύνθεσης στη σχέση R είναι μη μηδενική. 3. Κάθε σχέση στο διάγραμμα περιγράφεται από τον πραγματικό βαθμό του αντίστοιχου ζεύγους στη σχέση R. Πολλοί διαφορετικοί τύποι των σχέσεων R(Χ,Χ) διακρίνονται στη βάση τριών διαφορετικών χαρακτηριστικών ιδιοτήτων: Ανακλαστικότητα Συμμετρία Μεταβατικότητα Έτσι μια διακριτή σχέση R (Χ,Χ) είναι ανακλαστική εάν και μόνο αν (x,x) Î R για κάθε x Î X, τέτοιο ώστε αν κάθε στοιχείο του συνόλου Χ σχετίζεται με τον εαυτό του. Διαφορετικά, η σχέση R (Χ,Χ) καλείται ως μη ανακλαστική, αν (x,x) Ï R για κάθε x Î X, η σχέση καλείται αντιανακλαστική. Μια διακριτή σχέση R (Χ,Χ) είναι συμμετρική εάν και μόνο αν για κάθε (x,y) Î R, είναι επίσης η περίπτωση όπου (y,x) Î R, όπου x, y Î X. Επομένως οποιοδήποτε στοιχείο x συνδέεται με ένα στοιχείο y μέσω μιας συμμετρικής σχέσης, τότε και το Y θα σχετίζεται επίσης με το x. Εάν αυτό δεν ισχύει για κάθε x, y Î X, τότε η σχέση καλείται ασύμμετρη. Εάν (x,y) Î R και (y,x) Î R θα σημαίνει ότι x =y, ώστε η σχέση να καλείται αντισυμμετρική. Τέλος αν (y,x) Î R ή (x,y) Î R, και ισχύει x ¹ y, τότε η σχέση καλείται αυστηρώς αντισυμμετρική. Μια διακριτή σχέση R (Χ,Χ) είναι μεταβατική εάν και μόνο αν (x,z) Î R και για οποιοδήποτε στοιχείο ισχύει (x,y) Î R και (y,x) Î R για τουλάχιστον ένα y Î X. Διαφορετικά η σχέση του στοιχείου x με το y και του y με το z υπονοεί μια σχέση του στοιχείου x με το z μέσω μιας μεταβατικής σχέσης. Μια σχέση που δεν ικανοποιεί αυτή την ιδιότητα καλείται μη μεταβατική. Εάν

124 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) (x,z) Ï R και οποτεδήποτε ισχύουν τα εξής (x,y) Î R και (y,x) Î R τότε η σχέση καλείται αντιμεταβατική. Οι παραπάνω ιδιότητες της ανακλαστικότητας, συμμετρίας και μεταβατικότητας ισχύουν στις διακριτές σχέσεις και μπορούν να επεκταθούν και στις ασαφείς σχέσεις R (Χ,Χ), και μπορούν να οριστούν υπό τους όρους της συνάρτησης σύνθεσης αυτών των σχέσεων. Επομένως, η σχέση R (Χ,Χ) είναι μεταβατική εάν και μόνο αν : μ R (x,x) =1, για όλα τα x Î X. (5.68) Σε περίπτωση όπου δεν ισχύει η σχέση για ορισμένα x Î X ενώ στην περίπτωση όπου δεν ισχύει για κανένα xî X, η σχέση καλείται αντιμεταβατική. Μια πιο αδύναμη σχέση της μεταβατικότητας, αναφέρεται ως Î-μεταβατική και ορίζεται μερικές φορές από την ανίσωση: μ R (x,x) ³ Î, όπου 0< Î <1. (5.69) Μια ασαφής σχέση είναι συμμετρική ένα και μόνο αν μ R (x,y) = μ R (y,x) για όλα τα x,y Î X. (5.70) Σε περίπτωση όπου η εξίσωση δεν ικανοποιείται για ορισμένα x,y Î X, η σχέση καλείται ασύμμετρη. Επιπλέον, όταν μ R (x,y) f 0 και μ R (y,x) f 0, υπονοείται ότι x = y για όλα x,y Î X, τότε η σχέση R καλείται αντισυμμετρική. Μια ασαφής σχέση R (Χ,Χ) είναι μεταβατική εάν και μόνο αν ισχύει η σχέση: μ R (x,z) ³ max min [μ R (x,y), μ R (y,z) ], (5.71) yîy και ικανοποιείται για κάθε ζεύγος (x,z)îχ 2. Μια σχέση που δεν ικανοποιεί την ανισότητα για ορισμένα μέλη του Χ καλείται μη μεταβατική, και εάν μ R (x,z) p max min [μ R (x,y), μ R (y,z) ], (5.72) yîy και ικανοποιείται για όλα τα (x,z)î Χ 2 και η σχέση καλείται αντιμεταβατική. Η μεταβατικότητα των ασαφών σχέσεων μπορεί να οριστεί με πολλούς τρόπους εναλλακτικά σε σχέση με την παραπάνω μορφή. Μια δεύτερη γνωστή μορφή ορίζεται ως το μέγιστο αποτέλεσμα της μεταβατικότητας και ορίζεται από τη εξής σχέση: μ R (x,z) ³ max [μ R (x,y), μ R (y,z) ], για όλα τα (x,z) Î Χ 2 (5.73) y ÎY

125 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Η μεταβατική - closure μιας διακριτής σχέσης R(Χ,Χ) ορίζεται ως η σχέση που είναι μεταβατική και περιέχει την R(Χ,Χ), και έχει τα λιγότερα πιθανά μέλη. Στις ασαφείς σχέσεις, αυτή η τελευταία συνθήκη γενικεύεται ώστε τα στοιχεία της μεταβατικής- closure να έχουν τους μικρότερους πιθανούς βαθμούς σύνθεσης οι οποίοι επιτρέπουν ακόμα τις δύο πρώτες συνθήκες να ικανοποιούνται. Δεδομένου μιας σχέσης R(Χ,Χ),της οποίας η μεταβατική closure R τ (Χ,Χ), μπορεί να καθοριστεί από ένα απλό επαναληπτικό αλγόριθμο που αποτελείται από τα επόμενα τρία στάδια : 1. R = R È (R o R) (5.74α) 2. Εάν R ¹ R, τότε R = R και επέστρεψε στο βήμα 1. (5.75β) 3. Σταμάτησε: R ¹ R τ (5.76γ) Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόζεται τόσο σε διακριτές όσο και σε ασαφείς σχέσεις. Όμως, ο τύπος της σύνθεσης και της ένωσης των συνόλων στο Βήμα 1 πρέπει να είναι συμβατά με τον ορισμό της μεταβατικότητας όπως ορίστηκε. Όταν εφαρμόζεται η σύνθεση μεγίστου ελάχιστου και η λειτουργία του μέγιστου για την ένωση του συνόλου που χρησιμοποιείται, αποκαλείται ως R τ μεταβατική μέγιστη ελάχιστη closure. 5.6 Διατάξεις Όταν σχέσεις ομοιότητας και συμβατικότητας χαρακτηρίζονται από συμμετρία, οι σχέσεις διάταξης απαιτούν ασσυμετρία (ή αντισυμμετρία). Υπάρχουν πολλοί τύποι από σχέσεις διάταξης. Μια διακριτή δυαδική σχέση R(X,X) η οποία είναι ανακλαστική, αντισυμμετρική, και μεταβατική αποκαλείται ως μερική διάταξη. Το κοινό σύμβολο 0 είναι ενδεικτικό της κλάσης των σχέσεων. Επομένως, όταν x y για (x,y) Î R σημαίνει ότι το x κυριαρχείται από το y. H αντίστροφη μερική διάταξη R -1 (X,X) προτείνεται από το σύμβολο ³. Εάν x y δείχνει ότι (y,x) ÎR -1 και συνεπώς δηλώνεται ότι το y υπερέχει του x. Όταν x y, το x επίσης αναφέρεται ως στοιχείο που υστερεί του y, ενώ το y καλείται ως διάδοχος του x. Όταν x y, και υπάρχει ένα z τέτοιο ώστε x z και z y, τότε το x καλείται ως μέσος προκάτοχος του y, και y καλείται ως μέσος διάδοχος του x. Εάν απαιτείται να διακρίνουμε πολλές διατάξεις, τέτοιες ώστε P,Q και R, χρησιμοποιούνται τα σύμβολο αντίστοιχα. p Q,, R Παρατηρώντας ότι μια μερική διάταξη στο σύνολο Χ δεν εγγυάται ότι όλα τα ζεύγη των x,y στο Χ είναι συγκρίσιμα υπό τους όρους ότι x y ή y x. Επομένως, για μερικά x,y Î Χ, αυτό είναι πιθανό επειδή το x είναι είτε ένας προκάτοχος ή είτε ένας διάδοχος του y. Τέτοια ζεύγη αποκαλούνται μη συγκρίσιμα σε σχέση με το σύμβολο

126 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Οι ακόλουθοι ορισμοί είναι μερικοί βασικοί ορισμοί που σχετίζονται με τη μερική διάταξη. Εάν x Î Χ και x y για κάθε y Î Χ, συνεπώς το x αποκαλείται το πρώτο μέλος του συνόλου Χ σε σχέση με την ανίσωση. Εάν x Î Χ και y x για κάθε y Î Χ, συνεπώς το x αποκαλείται το τελευταίο μέλος του συνόλου Χ σε σχέση με την μερική διάταξη. Εάν x Î Χ και y x υπονοείται ότι x=y, συνεπώς το x αποκαλείται το ελάχιστο μέλος του συνόλου Χ σε σχέση με την μερική διάταξη. Εάν x Î Χ και x y υπονοείται ότι x=y, συνεπώς το x αποκαλείται το μέγιστο μέλος του συνόλου Χ σε σχέση με τη μερική διάταξη. Εφαρμόζοντας αυτές τις ιδιότητες, κάθε μερική διάταξη ικανοποιεί τις ακόλουθες ιδιότητες : 1. Υπάρχει τουλάχιστον ένας πρώτος και ένας τελευταίος αριθμός. 2. Υπάρχει τουλάχιστον ένας μέγιστος και ένας ελάχιστος αριθμός. 3. Εάν ένα πρώτο μέλος υπάρχει, τότε μόνο ένα ελάχιστο μέλος υπάρχει και αυτό είναι πανομοιότυπο με το τελευταίο μέλος. 4. Εάν ένα τελευταίο μέλος υπάρχει, τότε μόνο ένα μέγιστο μέλος υπάρχει και αυτό είναι παρόμοιο με το τελευταίο μέλος. 5. Τα πρώτα και τα τελευταία μέλη μιας σχέσης μερικής διάταξης αντιστοιχούν στα τελευταία και στα πρώτα μέλη της αντίστροφης μερικής διάταξης, αντίστοιχα. Αν θεωρήσουμε ξανά ότι ένα σύνολο Χ στο οποίο η μερική διάταξη ορίστηκε και Α είναι ένα υποσύνολο του Χ (Α Í X ). Εάν x Î Χ και x y για κάθε y Î Α, τότε το x αποκαλείται ως το χαμηλότερο όριο του Α στο σύνολο Χ ως προς την μερική διάταξη. Εάν x Î Χ και y x για κάθε y Î Α, τότε το x αποκαλείται ως το ανώτερο όριο του Α στο σύνολο Χ. Εάν ένα συγκεκριμένο κατώτερο όριο υπερέχει κάθε άλλου ορίου του Α, τότε αυτό αποκαλείται το μεγαλύτερο χαμηλό όριο του Α. Εάν ένα συγκεκριμένο ανώτερο όριο υπερέχει κάθε άλλου ανώτερου ορίου του Α, τότε αυτό αποκαλείται το τελευταίο ανώτερο όριο. Μια μερική διάταξη στο σύνολο Χ το οποίο περιέχει το μεγαλύτερο κατώτερο όριο και το τελευταίο ανώτερο όριο για κάθε υποσύνολο του συνόλου Χ καλείται πλέγμα. Μια μερική διάταξη της μορφής στο σύνολο Χ μπορεί να συνδεθεί εάν και μόνο αν για όλα τα x,y Î Χ, x ¹ y τότε υπονοείται ούτε x y ή y x. Όταν μια μερική διάταξη συνδέεται, τότε όλα τα ζεύγη των στοιχείων του συνόλου Χ είναι συγκρίσιμα με αύτη την διάταξη. Μια τέτοια διάταξη αποκαλείται ως γραμμική διάταξη, και ορισμένα εναλλακτικά ονόματα είναι απλή, συνολική και πλήρης διάταξη

127 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Κάθε μερική διάταξη στο σύνολο Χ μπορεί εύκολα να αναπαρασταθεί από ένα διάγραμμα στο οποίο κάθε στοιχείο του συνόλου Χ εκφράζεται από έναν απλό κόμβο ο οποίος συνδέεται μόνο με τους κόμβους που αναπαριστάνουν τον ενδιάμεσο προκάτοχο και διάδοχο. Μια ασαφής διμερή σχέση R στο σύνολο Χ είναι μια ασαφή μερική διάταξη εάν και μόνο αν είναι ανακλαστική, αντισυμμετρική, και μεταβατική. Οποιαδήποτε ασαφής μερική διάταξη μπορεί να αναλυθεί από μια σειρά από διακριτές μερικές διατάξεις με τον ίδιο τρόπο με τον οποίο γίνεται και στις σχέσεις ομοιότητας, λαμβάνοντας μια σειρά από τιμές-επίπεδα διαχωρισμού-α τα οποία δημιουργούν αυξανόμενα επίπεδα διάκρισης. Όταν μια ασαφή μερική διάταξη ορίζεται σε ένα σύνολο, τότε δύο ασαφή σύνολα σχετίζονται με κάθε στοιχείο x στο σύνολο Χ. Το πρώτο αποκαλείται ως κυρίαρχη κλάση του στοιχείου x, συμβολίζεται ως εξής R ³ [Χ] και ορίζεται : μ R ³ [Χ] (y) = μ R (x) όπου yî Χ. (5.77) Με άλλα λόγια, η κυρίαρχη κλάση του στοιχείου x περιλαμβάνει τα μέλη του συνόλου Χ στο βαθμό στον οποίο αυτά κυριαρχούν το x. Το δεύτερο ασαφές σύνολο είναι η κλάση που κυριαρχείται από το x, στην οποία δηλώνεται από R [Χ] και ορίζεται από : μ R [Χ] (y) = μ R (y,x) όπου y Î Χ. (5.78) H κλάση που κυριαρχείται από το στοιχείο x περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία του Χ στο βαθμό στον οποίο αυτά κυριαρχούνται από το x. Ένα στοιχείο x Î Χ δεν κυριαρχείται εάν ισχύει: μ R (x,y) = 0 για όλα y Î Χ και x ¹ y. (5.79) Ένα στοιχείο x Î Χ δεν είναι κυρίαρχο εάν ισχύει: μ R (y,x) = 0 για όλα y Î Χ και y ¹ x. (5.80) Για ένα διακριτό υποσύνολο Α του συνόλου Χ στο οποίο μια ασαφής μερική διάταξη R ορίζεται, το ασαφές ανώτερο όριο για το υποσύνολο Α είναι ένα ασαφές σύνολο που συμβολίζεται από U(R, Α) και ορίζεται ως εξής : U(R, Α) = Ç R xîa ³ [Χ] (5.81)

128 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Όπου Ç δηλώνει μια κατάλληλη ασαφή τομή. Εάν το τελευταίο ανώτερο όριο του συνόλου Α υπάρχει, τότε αυτό είναι το μοναδικό στοιχείο x στη U(R, Α) τέτοιο ώστε : μ U(R, Α) (x) > 0 και μ R (x,y) >0,για όλα τα στοιχεία στο πεδίο ορισμού U(R, Α) (5.82) Πολλές άλλες σχέσεις και ιδέες των διακριτών διατάξεων μπορούν εύκολα να γενικευθούν στις ασαφείς σχέσεις. Μια ασαφής προδιάταξη είναι μια ασαφής σχέση η οποία είναι ανακλαστική και μεταβατική. Μια ασαφής αδύναμη διάταξη R είναι μια διάταξη που ικανοποιεί όλες τις ιδιότητες της ασαφής γραμμικής διάταξης εκτός της αντισυμμετρίας. Εναλλακτικά, αυτό μπορεί να δηλωθεί ως μια ασαφςή προδιάταξη στην οποία μ R (x,y) >0 ή μ R (y,x) >0 για όλα x ¹ y. Η ασαφής αυστηρή διάταξη είναι αντιανακλαστική, αντισυμμετρική, και μεταβατική, αυτή μπορεί να προέλθει από οποιαδήποτε μερική διάταξη R με την αντικατάσταση των βαθμίδων σύνθεσης μ R (x,y) = 1 με μηδέν για x Î Χ. 5.7 Σχέσεις Αντιστοιχίας (Ισοδυναμίας) και Ομοιότητας - (Equivalence and Similarity Relations) Μια διακριτή διμερή σχέση R(Χ,Χ) η οποία ικανοποιεί τις ιδιότητες της ανακλαστικότητας, της συμμετρίας και της μεταβατικότητας αποκαλείται σχέση αντιστοιχίας. Για κάθε στοιχείο x που ανήκει στο σύνολο Χ μπορούμε να ορίσουμε ένα διακριτό σύνολο Α x, το οποίο περιέχει όλα τα στοιχεία του συνόλου Χ που σχετίζονται με το x από την σχέση αντιστοιχίας. Συνεπώς, το Α x είναι ένα υποσύνολο του Χ. Α x = {y (x,y) Î R (Χ,Χ)}. (5.83) Το στοιχείο x περιέχεται στο σύνολο Α x, επειδή η σχέση R είναι ανακλαστική, μεταβατική και συμμετρική, θα συνεπάγεται και ότι κάθε μέλος του υποσυνόλου Α x σχετίζεται με όλα τα άλλα μέλη του Α x. Επομένως, κανένα μέλος του Α x δε σχετίζεται με οποιοδήποτε στοιχείο του συνόλου Χ και δεν περιλαμβάνεται στο Α x. Αυτό το σύνολο Α x αναφέρεται σαν μια κλάση αντιστοιχίας της σχέσης R(Χ,Χ) σε σχέση με το σύνολο x. Τα μέλη της κλάσης αντιστοιχίας μπορούν να θεωρηθούν ότι είναι ισοδύναμα το ένα με το άλλο και μόνο μέσω της σχέσης R. Η οικογένεια όλων αυτών των κλάσεων αντιστοιχίας ορίζονται από μια σχέση, η οποία δηλώνεται από τη σχέση Χ/R, και σχηματίζει ένα διαχωρισμό στο σύνολο Χ. Μια ασαφής διμερή σχέση R(Χ,Χ) η οποία ικανοποιεί τις ιδιότητες της ανακλαστικότητας, της συμμετρίας και της μεταβατικότητας αποκαλείται σχέση ομοιότητας. Ενώ μια σχέση αντιστοιχίας σαφώς ομαδοποιεί στοιχεία που είναι αντίστοιχα υπό μια σχέση μέσα σε χωριστές κλάσεις, η ερμηνεία της σχέσης ομοιότητας μπορεί να προσεγγισθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους. Αρχικά, η

129 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) σχέση ομοιότητας μπορεί να θωρηθεί ότι ομαδοποιεί αποτελεσματικά τα στοιχεία μέσα στα διακριτά σύνολα του οποίου τα μέλη είναι παρόμοια το ένα με το άλλο για ορισμένους ειδικούς βαθμούς. Φανερά, όταν ο βαθμός σύνθεσης είναι ίσος με τη μονάδα, τότε αυτή η ομαδοποίηση αποτελεί μια κλάση αντιστοιχίας. Εναλλακτικά, όμως, μπορούμε να θεωρήσουμε το βαθμό ομοιότητας των στοιχείων του συνόλου Χ που περιλαμβάνουν μερικά ειδικά στοιχειά x Î X. Επομένως, για κάθε x Î X, μια κλάση ομοιότητας μπορεί να οριστεί ως ένα ασαφές σύνολο στο οποίο ο βαθμός σύνθεσης ενός οποιοδήποτε στοιχείου αναπαριστάνει την ομοιότητα αυτού του στοιχείου με το στοιχείο x. Εάν όλα τα στοιχεία σε μια κλάση είναι όμοια με το στοιχείο x με ένα βαθμό κοντά στη μονάδα και παρόμοια με όλα τα άλλα στοιχεία έξω από το σύνολο κοντά του μηδενός, τότε σε αυτή την περίπτωση η ομαδοποίηση ξανά μετατρέπεται σε κλάση αντιστοιχίας. Όπως αναφέρθηκε, οποιαδήποτε ασαφής σχέση μπορεί να αναπαριστάνει μια σχέση ομοιότητας και συνεπώς κάθε επίπεδο διαχωρισμού - α στη σχέση R α αποτελεί μια σχέση αντιστοιχίας. Αποτελεσματικά, μπορούμε να εξάγουμε μια σχέση ομοιότητας, θεωρώντας ένα επίπεδο διαχωρισμού-α R α για οποιαδήποτε τιμή α, δημιουργείται μια διακριτή σχέση αντιστοιχίας και αναπαριστάνει την παρουσία της ομοιότητας ανάμεσα στα στοιχεία και στο βαθμό α. Έτσι αν θεωρήσουμε μια σχέση π(rα) που υποδηλώνει το διαχωρισμό που αντιστοιχεί στη σχέση αντιστοιχίας R α. Επομένως, δύο στοιχεία x και y ανήκουν στην ίδια ομάδα διαχωρισμού π(r β ) εάν και μόνο αν μ R(x,y) ³ α. Κάθε σχέση ομοιότητας σχετίζεται με το σύνολο των διαχωρισμών : π(r) = { π(rα) α Î Λ α } (5.84) Αυτοί οι διαχωρισμοί ενσωματώνονται επειδή π(r α ) είναι ένα αποτέλεσμα του π(r β ) εάν και μόνο αν α ³ β. Παράδειγμα 5.1 Η ασαφή σχέση R(X,X) αναπαριστάνεται από το ακόλουθο μητρώο σύνθεσης : α β c d e f g éa ù é1 ê b ú ê ê ú ê 0.8 êc ú ê0 ê ú ê êd ú ê0.4 êe ú ê0 ê ú ê ê f ú ê0 ê ú ê ëg û ë ù 0 ú ú 0.5ú ú 0 ú 0.5ú ú 0.5ú 1 ú û

130 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Και είναι μια σχέση ομοιότητας στο μητρώο Χ = {α,b,c,d,e,f,g}. To επίπεδο του συνόλου R είναι Λ R = {0,0.4,0.5,0.8,0.9,1}. Συνεπώς, η σχέση R σχετίζεται με μια ακολουθία από πέντε κύρια τμήματα π(r α ), για α Î Λ R και α>0. Αυτές οι σχέσεις μπορούν να διακριθούν πολύ εύκολα μέσω διαγραμμάτων με τα σχήματα διαχωρισμού όπως φαίνεται στη συνέχεια. Οι κλάσεις αντιστοιχίας που σχηματίζονται από τα επίπεδα της επιλογής - διάκρισης μιας σχέσης ομοιότητας μπορεί να ερμηνευθούν σαν στοιχεία ομαδοποίησης τα οποία είναι παρόμοια το ένα με το άλλο και μόνο το ένα με το άλλο σε ένα βαθμό όχι μικρότερο του α. α=0.4 α b d c e f g α=0.5 α b d c e f g α=0.8 α b d c e f g α=0.9 d α b c e f g α=1 α b d c e f g Σχήμα 5.1. Διάγραμμα διαχωρισμού της σχέσης ομοιότητας (Klir et al.,1988) Μόλις οι κλάσεις αντιστοιχίας οριστούν από μια σχέση αντιστοιχίας, τότε και οι κλάσεις ομοιότητας ορίζονται από μια σχέση ομοιότητας. Για μια δεδομένη σχέση ομοιότητας R(Χ,Χ), η κλάση ομοιότητας για κάθε xîx είναι ένα ασαφές σύνολο του οποίου ο βαθμός σύνθεσης του κάθε στοιχείου y Î X είναι απλώς η ισχύς της σχέσης του στοιχείου με το x ή μ R (x,y). Επομένως, η κλάση ομοιότητας για ένα στοιχείο x που αναπαριστάνει το βαθμό στον οποίο όλα τα άλλα μέλη του συνόλου Χ είναι παρόμοια με το x. Παρόμοιες κλάσεις αναπαριστάνονται εύκολα με μητρώα σύνθεσης. Δεδομένου μιας σχέσης ομοιότητας R, η κλάση ομοιότητας για κάθε στοιχειό ορίζεται από τη σειρά του μητρώου σύνθεσης R

131 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) η οποία αντιστοιχεί σε αυτό το στοιχείο. Οι διμερείς σχέσεις που είναι συμμετρικές και μεταβατικές, αλλά και όχι ανακλαστικές αναφέρονται συνήθως ως σχέσεις ημι-αντιστοιχίας. 5.8 Ασαφής Κυριαρχία και Ομοιότητα (Fuzzy dominance and resemblance) Όπως έχει προαναφερθεί διαφορετικοί τύποι προβλημάτων αναλύονται και επιλύονται μέσω της θεωρίας ασαφών συνόλων και συνεπώς η εκτίμηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων είναι εκ φύσεως ασαφής λόγω της δυσκολίας οριοθέτησης ακριβών κλάσεων σύνθεσης. Η ταξινόμηση ή ομαδοποίηση και η κατάταξη θεωρούνται ως μέθοδοι λεπτομερειακής ανάλυσης πολλαπλών δεδομένων για την ομαδοποίηση των αρχικών δεδομένων διαφορετικών ομάδων με παρόμοια χαρακτηριστικά. Έτσι όταν κατηγοριοποιούμε στοιχεία (αντικείμενα) σε διαφορετικές ομάδες χρησιμοποιώντας κλασσικές μαθηματικές μεθόδους, η εκάστοτε λήψη απόφασης θα πρέπει να οριοθετεί τις διάφορες κατηγορίες συνόλων. Για παράδειγμα, μπορεί να οριοθετηθεί μια τιμή 80% μεταξύ της άριστης και της καλής αρδευτικής αποδοτικότητας. Συνεπώς, ένα σύστημα με απόδοση 80.5% θα τοποθετηθεί στην άριστη κλάση και ένα σύστημα με απόδοση 79.5% θα καταλήξει στην καλή κλάση. Όπως διαπιστώνεται η μετάβαση από μια σύνθεση σε μια μη σύνθεση μιας δεδομένης κατηγορίας δεν αρκετά διακριτή, όμως θα μπορούσε να λεχθεί ότι είναι πιο βαθμιαία ή ότι τα όρια είναι ασαφή (Malano and Gao, 1992). Οι παραδοσιακές μέθοδοι που αφορούν την κατάταξη και την ομαδοποίηση δεν αντιμετωπίζουν προβλήματα που χαρακτηρίζονται από ασάφεια. Η θεωρία ασαφών συνόλων παρέχει ένα πλαίσιο για να συγκρίνει στοιχεία υπό την βάση της ασαφούς ομοιότητας και να κατατάξει στοιχεία υπό την βάση της ασαφούς κυριαρχίας. Τα βασικά χαρακτηριστικά της μεθοδολογίας παρουσιάζονται στη συνέχεια και μπορούν να συνοψιστούν στα εξής : Η μεθοδολογία επιτυγχάνει τη σύγκριση και την κατάταξη των επιπέδων αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων υπό την βάση των πολυδιάστατων δεικτών αποδοτικότητας που αντανακλούν καθιερωμένους διαχειριστικούς στόχους. Μεταβλητή προτεραιότητα μέσω συντελεστών βαρύτητας μπορεί να ανατεθεί στους στόχους της αποδοτικότητας (δείκτες) για να εκφραστούν οι προτεραιότητες των διαχειριστών των συστημάτων άρδευσης. Οι δείκτες αποδοτικότητας μπορούν εύκολα να οριοθετηθούν με την ανάθεση αριθμητικών τιμών στο διάστημα [0,1]. Η κεντρική ιδέα της θεωρίας ασαφών συνόλων παρέχει μια συστηματική τεχνική που ασχολείται με τις απαιτήσεις για την ποσοτικοποίηση και την εκτίμηση της αποδοτικότητας. Αρχικά, η θεωρία ασαφών συνόλων αναπτύχθηκε από τον Καθηγητή L.A Zadeh (1965) και εισήχθηκε ως μια

132 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) εναλλακτική μέθοδος για την επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με την ασάφεια και την αβεβαιότητα στη λήψη αποφάσεων και στη θεωρία ελέγχου. Η επίλυση των προβλημάτων πραγματοποιείται με μαθηματικά μοντέλα που βασίζονται στη θεωρία της ασαφούς λογικής. Η ασαφής λογική, σε αντίθεση με την κοινή λογική που βασίζεται στη βάση ψευδούς αληθούς,εισάγει τις έννοιες του μερικούς ψευδούς αληθούς. Η κεντρική ιδέα της θεωρίας ασαφών συνόλων στηρίζεται στον ασαφή καθορισμό των ορίων των συνόλων μέσω της συνάρτησης σύνθεσης η οποία αναπαριστάνει αριθμητικά το βαθμό στον οποίο ένα στοιχείο ανήκει μερικώς σε ένα σύνολο. Οι πιο σημαντικές μελέτες και έρευνες γύρω από την θεωρία ασαφών συνόλων διεξήχθησαν από τους εξής ερευνητές (Kaufmann, 1975), (DuBois and Prade, 1980), (Klir et al.,1988),(zimmermann, 2001). Επίσης υπάρχει ένα μεγάλος αριθμός από εφαρμογές της θεωρίας ασαφών συνόλων σε πολυδιάστατα προβλήματα λήψης αποφάσεων. Λιγοστές εφαρμογές έχουν πραγματοποιηθεί με σκοπό την αξιολόγηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων βασιζόμενες στη θεωρία ασαφών συνόλων (Malano and Gao., 1992; Gowing et al., 1996; Gao et al., 1999; Sureh and Mujumdar., 2004). Στα παρακάτω τμήματα γίνεται μια περιγραφή των τεχνικών και του μεθοδολογικού πλαισίου της περιγραφόμενης θεωρίας ασαφών συνόλων. I. Κατάρτιση μητρώου των ασαφών σχέσεων Η εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθοδολογίας που περιλαμβάνει την (ασαφή κατάταξη και ομαδοποίηση) απαιτεί αρχικά την κατασκευή ενός μητρώου δεδομένων X. Το μητρώο αυτό κατασκευάζεται από ένα σύνολο m σειρών και το σύνολο n στηλών όπως παρουσιάζεται στο Σxήμα 5.2. I 1 I 2 I 3..I j.i n. A 1 A x ij A 3. Σχήμα 5.2. Μητρώο δεδομένων

133 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Ανάλογα με την εκάστοτε μελέτη οι σειρές (Α j ) του μητρώου Χ υποδηλώνουν είτε χρονικές περιόδους μελέτης (χρονιές) είτε ατομικά αρδευτικά συστήματα για μια συγκεκριμένη χρονιά ενώ οι σειρές (Ι j ) υποδηλώνουν τις μεταβλητές αποδοτικότητας δηλαδή τους δείκτες αποδοτικότητας. Συνηθέστερα, οι σειρές του μητρώου αντιπροσωπεύουν εξεταζόμενα αρδευτικά συστήματα διότι πραγματοποιείται σύγκριση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων. II. Κανονικοποίηση του μητρώου Χ Δεύτερο βήμα της θεωρίας ασαφών συνόλων αποτελεί η κανονικοποίηση του μητρώου Χ. Η κανονικοποίηση πραγματοποιείται γιατί η ανάλυση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων περιλαμβάνει συνήθως έναν αριθμό από δείκτες με διαφορετικές μονάδες μέτρησης (π.χ. Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργούμενης έκτασης σε ( /ha), Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού σε ( /m 3 ) και Σχετική προμήθεια νερού (αδιάστατος), για τον λόγο αυτό θα πρέπει να κανονικοποιήσουμε το μητρώο Χ στην κλίμακα από 0 έως 1 για να καταστεί εφικτή η σύγκριση. Η διαδικασία της κανονικοποίησης περατώνεται επιτυχώς με την βοήθεια της παρακάτω σχέσης μέσω της οποίας δημιουργείται ένα νέο μητρώο Υ. y ij = όπου: x x ij καλύτερο - x χειρότερο - x χειρότερο, i = 1,2,..,m και j = 1,2,..n. (5.85) x ij = αρχική τιμή καταχώρηση στο μητρώο Χ x χειρότερο = χειρότερη τιμή καταχώρησης στην στήλη j x καλύτερο = καλύτερη τιμή καταχώρησης στην στήλη j Για τον μετασχηματισμό του μητρώου Χ σε Υ χρησιμοποιώντας την παραπάνω εξίσωση θα πρέπει να επισημανθεί ότι εάν x καλύτερο > x χειρότερο στην περίπτωση που εξετάζεται η αρδευτική αποδοτικότητα τότε η τιμή του θα είναι y ij = 1 όταν x ij = είναι η μεγαλύτερη καταχώρηση στην στήλη j. Αντιθέτως, εάν x καλύτερο < x χειρότερο στην περίπτωση που εξετάζεται η συνολική επιφανειακή έκταση κορεσμού τότε η τιμή του θα είναι y ij = 1 όταν x ij = είναι η μικρότερη καταχώρηση στην στήλη j. Το μητρώο Υ συνήθως χρησιμοποιείται ως ένα κοινό βασικό μητρώο εισόδου για τα μοντέλα της κατάταξης και της ομαδοποίησης

134 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Κατάταξη αρδευτικής αποδοτικότητας Ασαφής υπεροχή (Fuzzy dominance) Το πρώτο στάδιο της ασαφούς θεωρίας είναι η εφαρμογή της ασαφούς υπεροχής (Klir et al.,1988) η οποία αρχίζει από το κανονικοποιημένο μητρώο Υ το οποίο αποτελείται από ένα σύνολο δεικτών I 1,I 2,I 3,..I n και από ένα σύνολο από χρονικές περιόδους ή αρδευτικά συστήματα ως στήλες και σειρές του μητρώου αντίστοιχα. Η διαδικασία αυτή στοχεύει στην καθιέρωση σχέσεων υπεροχής (κυριαρχίας) μεταξύ ζευγαριών από εναλλακτικές σχέσεις που βασίζονται στο μητρώο Υ με την κατασκευή ενός νέου μητρώου σύνθεσης R που παρουσιάζεται στη συνέχεια βάσει της παρακάτω σχέσης. R = r ij Όπου: r ij = ì n ïå Dj( i, k), í j= 1 ï î0, an i ¹ k an i = k ü ï ý ï þ (5.86) όπου το άθροισμα Dj(i,k) είναι η σχέση κυριαρχίας που υπολογίζεται βάσει της παρακάτω σχέσης: D j (i,k) = ìwk, ï í0, ï î 0.5* W k, an y an y an y ij ij ij - y - y - y kj kj kj > 0ü ï < 0 ý ï = 0 þ για j=1,2,,n (5.87) Όπου w k είναι ένας συντελεστής βάρους που υποδηλώνει το επίπεδο προτίμησης που ανατίθεται στον δείκτη κ. Όταν ίσα βάρη ανατίθενται σε όλους τους δείκτες τότε θα ισχύει w k = 1. Οι συντελεστές βαρύτητας καθιστούν τους διαχειριστές των συστημάτων και τους υπευθύνους λήψης αποφάσεων να αναθέτουν άνισες προτιμήσεις προτεραιότητες στους δείκτες αποδοτικότητας οι οποίοι αντιπροσωπεύουν καθιερωμένους διαχειριστικούς στόχους. Οι συντελεστές βαρύτητας αντανακλούν αυτές τις προτιμήσεις και ενσωματώνονται μέσα στην ανάλυση εφαρμόζοντας διάφορες μεθοδολογίες πολυκριτηριακής ανάλυσης όπως είναι η μέθοδος της Αναλυτικής Ιεράρχησης (ΑΗP). Η κατάταξη (ιεραρχία) της αποδοτικότητας του κανονικοποιημένου μητρώου Υ προκύπτει από το άθροισμα της κάθε σειράς όπου στην συγκεκριμένη εφαρμογή ως σειρές έχουν τοποθετηθεί αρδευτικά συστήματα. Συνεπώς, το αρδευτικό σύστημα με το μεγαλύτερο άθροισμα σειράς καταλαμβάνει την πρώτη θέση στην ιεραρχία ενώ το σύστημα με το μικρότερο άθροισμα κατέχει την τελευταία θέση. Όταν τα αθροίσματα των σειρών προκύπτουν ίσα τότε σημαίνει ότι τα αρδευτικά συστήματα είναι

135 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) παρόμοια το ένα με το άλλο. Αντίθετα, τα αθροίσματα των στηλών υποδηλώνουν την κυρίαρχη και μη κυρίαρχη κλάση για κάθε στοιχείο αντίστοιχα Ομαδοποίηση αρδευτικής αποδοτικότητας Ασαφής ομοιότητα (Fuzzy resemblance) Το δεύτερο στάδιο της ασαφούς θεωρίας είναι η εφαρμογή της ασαφούς ομοιότητας η οποία αρχίζει από το κανονικοποιημένο μητρώο Υ. Στη συνέχεια δημιουργείται ένα μητρώο ομοιότητας R = (r ij ) το οποίο προκύπτει από το κανονικοποιημένο μητρώο Υ όπως φαίνεται στη συνέχεια: r ij = ì1 ï n í ï1 - c å y î k = 1 i k - y jk όtan i = j ü ï ý όtan i ¹ jï þ (5.88) όπου: c είναι μια θετική σταθερά τέτοια ώστε τα στοιχεία του μητρώου r να λαμβάνουν τιμές ανάμεσα στο 0 r ij Η επιλογή του c επηρεάζει την κατανομή των τιμών μέσα στο μητρώο R αλλά όχι την σύνθεση των τελικών ομάδων - κατηγοριών. R = Μια τιμή των στοιχείων του μητρώου r ij κοντά στη μονάδα ερμηνεύεται ως μια ένδειξη ότι οι τιμές - καταχώρησης i και j είναι παρόμοιες ενώ μια τιμή του μητρώου r ij κοντά στο μηδέν θα σήμαινε ότι οι τιμές είναι αρκετά διαφορετικές. Όπως είναι γνωστό η ανάλυση της ομαδοποίησης απαιτεί ότι το μητρώο R ικανοποιεί τις ιδιότητες της ανακλαστικότητας, συμμετρίας και μεταβατικότητας βασιζόμενες σε μια σειρά από σχέσεις. Αυτές οι ιδιότητες μαθηματικά περιγράφονται ως εξής : 1. Ανακλαστικότητα r ij = 1 (5.89α) 2. Συμμετρία r ij = r ji, i,j = 1,2,3,.., m (5.89β) 3. Μεταβατικότητα R o R Í R (5.89γ) Στις περισσότερες περιπτώσεις ικανοποιούνται οι δύο πρώτες ιδιότητες (ανακλαστικότητα και συμμετρία) κατά την κατασκευή του μητρώου R ενώ δεν ικανοποιείται η τρίτη ιδιότητα της

136 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) μεταβατικότητας. Σε αυτή την περίπτωση κατασκευάζεται ένα νέο μητρώο R T που πληρoί τη συγκεκριμένη ιδιότητα μέσω της εκτέλεσης ενός αλγορίθμου. Έτσι η ιδιότητα της μεταβατικότητας ικανοποιείται εφαρμόζοντας τη μεταβατική σχέση μεγίστου ελαχίστου του μητρώου R T με τη χρήση του ακόλουθου επαναληπτικού αλγορίθμου. 1. R = (R o R ) (5.90α) 2. Αν R R τότε θα πρέπει R = R με την επιστροφή στο βήμα 1, αλλιώς (5.90β) 3. Σταματάει: R T = R (5.90γ) Όπως έχει προαναφερθεί το σύμβολο o δηλώνει την πολλαπλή λειτουργία του μητρώου στην οποία η αρχή του μεγίστου ελαχίστου εφαρμόζεται. Η λειτουργία R o R περιέχει την τομή ( Ç ) και την ένωση (È ) των ασαφών συνόλων τα οποία ορίζονται ως ακολούθως: Α Ç Β = ΜΙΝ (Α,Β) Α È Β = ΜΑΧ (Α,Β) Για το μητρώο R η λειτουργία R o R ορίζεται ως εξής : R = R o R = ( r ij ) (5.91) Όπου : r ij = È 1 (r i1 Ç r 1j ), ή (5.92α) r ij = (r i1 Ç r 1j ) È (r i2 Ç r 2j ) È..È (r im Ç r mj ) (5.92β) To τελικό μητρώο R T κατασκευάζεται από την εκτέλεση αυτής της λειτουργίας στο κανονικοποιημένο μητρώο Υ και η διαδικασία ολοκληρώνεται όταν το τελικό μητρώο ικανοποιεί όλες τις ιδιότητες της ομαδοποίησης περιλαμβάνοντας και την μεταβατικότητα. Ως τελικό στάδιο της διαδικασίας της ομαδοποίησης είναι η κατάρτιση των τελικών ομάδων (συστάδων) οι οποίες έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά. Στη συνέχεια οι ομάδες (συστάδες) των αρδευτικών συστημάτων με παρόμοιο επίπεδο απόδοσης διακρίνονται εφαρμόζοντας ένα επίπεδο διάχωρισμού-λ στο μητρώο σύνθεσης R T λαμβάνοντας τιμές από 0 l 1. Το επίπεδο διαχωρισμού-λ παρέχει μια ένδειξη της ομοιότητας μεταξύ της απόδοσης των αρδευτικών συστημάτων όπου η σύνθεση σε μια ομάδα (συστάδα) ορίζεται βάσει της παρακάτω σχέσης: Ζ λ = Ζ ij (λ) (5.93)

137 Κεφάλαιο 5 0 : Θεωρία ασαφών συνόλων (Fuzzy set theory) Ζ ij (λ) = ïì 1, í ïî 0, an rij( T ) ³ l ïü ý an rij ( T ) < lïþ (5.94) Επιλέγοντας ένα επίπεδο διαχωρισμού λ= 1 θα δημιουργούνταν ομάδες που θα αποτελούνται από ένα και μόνο αρδευτικό σύστημα. Αντιθέτως, καθώς η τιμή του επιπέδου διαχωρισμού-λ μειώνεται τότε νέα αρδευτικά συστήματα θα αποτελέσουν μέρος άλλων διαφορετικών ομοειδών συστάδων. Σε περίπτωση όπου η τιμή του επιπέδου θα ισούται με λ= 0 τότε όλα τα αρδευτικά συστήματα θα αποτελέσουν μέλη μιας και μοναδικής ομάδας συστάδας. Αυτή η περιγραφόμενη διαδικασία μπορεί να κατανοηθεί καλύτερα με την κατασκευή των αντίστοιχων δέντρων διαγραμμάτων διαχωρισμού στα οποία δημιουργούνται διαδοχικές ομάδες μεταβάλλοντας συστηματικά την τιμή του επιπέδου διαχωρισμού- λ. Τα διαγράμματα διαχωρισμού που προκύπτουν από το μητρώο Ζ τ, δίνοντας διαφορετικές τιμές διαχωρισμού- λ, μπορούν να προκύψουν τόσο από ίσους όσο και από άνισους συντελεστές βαρύτητας. Βέβαια θα ήταν προτιμότερο κατά την κατασκευή των διαγραμμάτων να παρουσιάζεται και η κατάταξη του κάθε αρδευτικού συστήματος διότι είναι πιθανό να εμφανιστούν αρδευτικά συστήματα που κατέχουν παρόμοιες θέσεις κατάταξης και να μην ανήκουν σε κοινές ομάδες (συστάδες) λόγω διαφορετικών τεχνικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών

138 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης 6. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΤΗΣ ΠΕΔΙΑΔΑΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 6.1 Εισαγωγή Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζεται η εφαρμογή των περιγραφόμενων μεθοδολογιών με σκοπό τη μέτρηση και τη συνολική αξιολόγηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης. Οι συγκεκριμένες μεθοδολογίες (δείκτες αποδοτικότητας, περιβάλλουσα ανάλυση δεδομένων, θεωρία ασαφών συνόλων) εφαρμόστηκαν σε ανοιχτά, κλειστά και μεικτού τύπου αρδευτικά συστήματα με συνολικό αριθμό που ανέρχεται σε είκοσι εννέα με περίοδο μελέτης από το 2000 έως το Οι τρεις παραπάνω τύποι συστημάτων παρουσιάζουν ένα διαφορετικό τρόπο λειτουργίας, όπου στα ανοιχτά δίκτυα η μεταφορά και η εφαρμογή του νερού πραγματοποιείται με ανοιχτές διώρυγες, στα κλειστά δίκτυα η μεταφορά και η εφαρμογή γίνεται με κλειστούς υπό πίεση αγωγούς ενώ στα μεικτά δίκτυα όπως ορίστηκαν, η μεταφορά του νερού πραγματοποιείται με ανοιχτές διώρυγες ενώ η εφαρμογή του νερού βασίζεται σε ανοικτού και κλειστού τύπου συστήματα όπως αυλάκια και καταιονισμός. Επίσης, η χορήγηση του αρδευτικού νερού στα μεικτά δίκτυα δεν προέρχεται μόνο από επιφανειακούς υδατικούς πόρους αλλά και από υπόγειους δηλαδή μέσω γεωτρήσεων και αντλιοστασίων. Βασικές επιδιώξεις της παρούσας διατριβής ήταν αρχικά η μέτρηση της αποδοτικότητας μέσω συγκριτικών δεικτών για τη συγκριτική αξιολόγηση των συστημάτων, η κατάταξη - ιεραρχία της αποδοτικότητας μέσω των μεθοδολογιών της περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων και της ασαφούς κυριαρχίας και τέλος η ομαδοποίηση των συστημάτων με παρόμοια χαρακτηριστικά μέσω της ασαφούς ομοιότητας. Οι δείκτες αποδοτικότητας που εφαρμόστηκαν ήταν οι εξής επτά σύμφωνα με το IWMI: 1. Παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης 2. Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης 3. Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού 4. Παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης 5. Σχετική προμήθεια νερού 6. Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού 7. Αρδευτική ικανότητα διανομής

139 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Κατά το στάδιο της εξέτασης και εφαρμογής των προαναφερθέντων μεθοδολογιών που είχαν ως σκοπό τη μέτρηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων ακολουθήθηκαν τα παρακάτω βήματα: Συλλογή στοιχείων και δεδομένων Ανάλυση και επεξεργασία δεδομένων Εκτέλεση υπολογισμών μέσω υπολογιστικών φύλλων Excel Παρουσίαση αποτελεσμάτων Γραφική απεικόνιση σύγκριση αποτελεσμάτων Συμπεράσματα - σχολιασμός 6.2 Συλλογή δεδομένων Η συλλογή των δεδομένων κρίθηκε ως ένα από τα σημαντικότερα βήματα της παρούσας εφαρμογής διότι η εξεύρεσή τους αποτέλεσε καθοριστικό παράγοντα για την ομαλή εκτέλεση ολόκληρης της διαδικασίας. Για τη συγκέντρωση αυτών των δεδομένων αρχικά καταρτίστηκε ένα ερωτηματολόγιο το οποίο περιελάμβανε όλα τα απαραίτητα στοιχεία για τον υπολογισμό των δεικτών αποδοτικότητας το οποίο παρουσιάζεται στη συνέχεια. Όπως μπορεί να παρατηρηθεί από το παρακάτω ερωτηματολόγιο τα δεδομένα μπορούν να διακριθούν σε πέντε διαφορετικές κατηγορίες. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΔΕΙΚΤΩΝ Κατηγορίες δεδομένων Α) Γενικά χαρακτηριστικά δικτύων 1. Τύπος του συστήματος (ανοιχτό, κλειστό, μεικτό) 2. Συνολικός αριθμός γεωργικών εκμεταλλεύσεων 3. Τύπος εδάφους του αρδευτικού συστήματος 4. Εδαφική υγρασία 5. Ηλικία του συστήματος 6. Συνολικός αριθμός του προσωπικού και βαθμός εκπαίδευσης 7. Συνολική εργασία (Μονάδες εργασίας - Εργατοώρες) 8. Τύπος συστήματος άρδευσης (επιφανειακές μέθοδοι, τεχνητή βροχή, στάγδην) Β) Μετεωρολογικά δεδομένα 9. Μηνιαία κατακρημνίσματα της εξεταζόμενης περιοχής (mm) 10. Μέση σχετική υγρασία της περιοχής ( %) Καταχώρηση

140 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης 11. Μέση ταχύτητα του ανέμου (m/s) 12. Μέση μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία του μήνα ( 0 C) 13 Μέσες καθημερινές ώρες ηλιοφάνειας ανά μήνα (ώρες/ μήνα) Γ) Δεδομένα αγροτικής απόδοσης 14. Συνολική αρδευόμενη έκταση (στρεμ) 15. Συνολική διαθέσιμη έκταση (στρεμ) 16. Συνολική παραγωγή της βασικής καλλιέργειας της εξεταζόμενης περιοχής (τόνους / στρεμ ) 17. Συνολική παραγωγή των δευτερευουσών καλλιεργειών της εξεταζόμενης περιοχής (τόνους / στρεμ ) Δ) Δεδομένα αρδευτικής παροχής - διανομής 18. Τρόπος χορήγησης του νερού στην αρδευόμενη περιοχή (υπόγειο ή επιφανειακό νερό-φράγμα, γεώτρηση) 19. Συνολική ποσότητα επιφανειακού νερού που διοχετεύεται στην αρδευόμενη περιοχή (m 3 ) 20. Συνολική ποσότητα υπόγειου νερού που διοχετεύεται στην αρδευόμενη περιοχή (m 3 ) 21. Παροχετευτική ικανότητα κύριων διωρύγων (m 3 / s) 22. Παροχετευτική ικανότητα δευτερευουσών διωρύγων ( m 3 / s) Ε) Οικονομικά δεδομένα 23. Κόστος υποδομής και μεταφοράς αρδευτικού νερού ( ) 24. Ετήσιες δαπάνες για διαχείριση, συντήρηση και διοίκηση του συστήματος ( /χρόνο ) 25. Ετήσιο εισόδημα από την άρδευση όπως αμοιβές από τέλη νερού, εισφορές γεωργών, χρέη εκτός από κυβερνητικές επιχορηγήσεις ( / χρόνο ) 26. Τοπική τιμή πώλησης της επικρατέστερης καλλιέργειας ( / τόνο) 27. Τοπική τιμή πώλησης των δευτερευουσών καλλιεργειών ( / τόνο) Η συλλογή των δεδομένων περατώθηκε μέσω διαδοχικών επισκέψεων και συναντήσεων με τους αρμόδιους φορείς ΓΟΕΒ πεδιάδας Θεσσαλονίκης, τους υπό εξέταση ΤΟΕΒ, το Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων της Σίνδου (ΕΘΙΑΓΕ), και την Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας. Η καταγραφή των

141 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης στοιχείων έγινε σε συνεργασία με το προσωπικό (γεωπόνους και επιστημονικούς συνεργάτες) των παραπάνω υπηρεσιών. Αρχικά η πρώτη κατηγορία δεδομένων που αναφέρονται στα γενικά χαρακτηριστικά και τον τρόπο λειτουργίας των δικτύων συλλέχθηκαν από τους αντίστοιχους είκοσι εννέα Τοπικούς Οργανισμούς Εγγείων Βελτιώσεων. Η δεύτερη κατηγορία δεδομένων που αναφέρεται σε μετεωρολογικά δεδομένα με σκοπό τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής προήλθαν από την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία (Ε.Μ.Υ) και συγκεκριμένα από δύο μετεωρολογικούς σταθμούς του Γαλλικού και των Τρικάλων Ημαθίας. Τα δεδομένα του σταθμού Γαλλικού ( ,7m) χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής στο ανατολικό τμήμα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης (δίκτυα Αξιού) ενώ τα δεδομένα του σταθμού των Τρικάλων Ημαθίας (40 0, 37, 20m) χρησιμοποιήθηκαν στο κεντροδυτικό τμήμα της πεδιάδας (δίκτυα Αλιάκμονα). Σε ορισμένες χρονιές όπου παρατηρήθηκε μη καταγραφή των στοιχείων και ελλείψεις σε δεδομένα, εφαρμόστηκε μια μέθοδος παρεμβολής για τη συμπλήρωση των κενών. Η τρίτη κατηγορία δεδομένων αναφέρεται σε στοιχεία των καλλιεργούμενων εκτάσεων και των αντίστοιχων μέσων αγροτικών αποδοτικοτήτων. Τα δεδομένα που αφορούσαν τις συνολικές εκτάσεις συλλέχθηκαν από τον Γενικό Οργανισμό Εγγείων Βελτιώσεων Θεσσαλονίκης (2009) ενώ αυτά που αναφέρονται στην αγροτική απόδοση πάρθηκαν από την Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας και από την ιστοσελίδα του Υπουργείου Αγροτικής Ανάπτυξης (Στατιστικά δεδομένα). Η τέταρτη κατηγορία δεδομένων περιλαμβάνει στοιχεία που σχετίζονται με τη χορηγούμενη αρδευτική παροχή και τη θεωρητική ειδική παροχή των πρωτευουσών και δευτερευουσών διωρύγων στα συστήματα άρδευσης και προήλθαν από το Γενικό Οργανισμό Εγγείων Βελτιώσεων Θεσσαλονίκης. Η τελευταία κατηγορία δεδομένων όπου αναφέρεται σε οικονομικά στοιχεία εμφάνισε σημαντικές ελλείψεις με αποτέλεσμα να μη καταστεί δυνατή η συγκέντρωση των στοιχείων (23-25) και συνεπώς ο υπολογισμός των αντίστοιχων δεικτών. Τα στοιχεία που αφορούσαν τις τοπικές τιμές πώλησης των καλλιεργειών συγκεντρώθηκαν από τρεις διαφορετικές πηγές από την Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας, από την ιστοσελίδα του Υπουργείου Αγροτικής Ανάπτυξης (Στατιστικά δεδομένα) και από την Εθνική Στατιστική Υπηρεσία με σκοπό τον καλύτερο έλεγχο της αξιοπιστίας τους

142 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης 6.3 Εφαρμογή συγκριτικών δεικτών αποδοτικότητας Όπως έχει προαναφερθεί, η βασική μεθοδολογία που εφαρμόστηκε για τη μέτρηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων ήταν η συγκριτική αξιολόγηση (Benchmarking) μέσω των συγκριτικών δεικτών σύμφωνα με το (ΙWMI). Βασική παράμετρος κατά τον υπολογισμό των τεσσάρων πρώτων δεικτών αποδοτικότητας όπως έχει προαναφερθεί είναι ο προσδιορισμός της τυποποιημένης μεικτής τιμής της παραγωγής (S.G.V.P.) βάσει της σχέσης όπως έχει παρουσιασθεί (αναλυτικά στο Κεφάλαιο 3): S.G.V.P. = ( å A Y i i Pi ) P world ή local P b (6.1) Στους πίνακες 6.1 και 6.2 παρουσιάζονται τυπικά παραδείγματα υπολογισμού της τυποποιημένης μεικτής τιμής της παραγωγής για ορισμένα αρδευτικά συστήματα με την εφαρμογή των τοπικών τιμών πώλησης των αγροτικών προϊόντων και των αντίστοιχων αρδευόμενων εκτάσεων με σκοπό την πραγματοποίηση όσο το δυνατό πιο ομοιογενών συγκρίσεων μεταξύ των αρδευτικών συστημάτων τα οποία τοποθετούνται στην ίδια περιοχή μελέτης. Τέλος, ο όρος βασική καλλιέργεια (ΒΚ) που χρησιμοποιείται στην παρούσα εφαρμογή αναφέρεται στην επικρατέστερη δηλαδή στην καλλιέργεια που καλύπτει συνολικά τη μεγαλύτερη έκταση σε κάθε αρδευτικό σύστημα. Τα αρδευτικά δίκτυα που επιλέχθηκαν ήταν (Βέροιας, Βραχιάς, Μπαλίτσας και Αραπίτσας) και στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αντίστοιχα αποτελέσματα. Επίσης, μπορεί να σημειωθεί ότι το κάθε δίκτυο έχει διαφορετική βασική καλλιέργεια με σκοπό να παρατηρηθούν οι διαφορές στην τελική τιμή του (S.G.V.P.)

143 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης ΕΤΟΣ 2004 Τύπος Καλλιέργειας Ρύζι Βαμβάκι Καλαμπόκι Τεύτλα Μηδική Β. Ντομάτα Κηπευτικά Δέντρα Καπνός Σύνολο (στρ) Τοπική τιμή πώλησης ( /tn) Μέση Σοδειά Β. καλλιέργειας (tn/στρ) Πίνακας 6.1. Διαδικασία υπολογισμού τυποποιημένης μεικτής τιμής παραγωγής (S.G.V.P.) το έτος Αρδευόμενη έκταση (στρ) ΑΡΔΕΥΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΟΕΒ ΒΕΡΟΙΑΣ ΤΟΕΒ ΜΠΑΛΙΤΣΑΣ ΤΟΕΒ ΒΡΑΧΙΑΣ ΤΟΕΒ ΑΡΑΠΙΤΣΑΣ Τοπική τιμή Β. καλλιέργειας (Δέντρα) ( /tn) Αρδευόμενη έκταση (στρ) Τοπική τιμή Β. καλλιέργειας (Βαμβάκι) ( /tn) Αρδευόμενη έκταση (στρ) Διεθνής τιμή Β. καλλιέργειας 250 0, , (Ρύζι) ( /tn) Αρδευόμενη 160 0, , , ,1/0,45* , έκταση ,1 ha 2299 ha 4999,1 ha 2248,5 ha (SGVP) σε , , , ,8 (στρ) Διεθνής τιμή Β. καλλιέργειας (Καλαμπόκι) ( /tn) 160 *Στην περίπτωση του ΤΟΕΒ Βραχιάς ως μέση απόδοση των δέντρων λαμβάνεται 0.45 tn/στρ διότι καλλιεργούνται ελαιόδεντρα ενώ στις άλλες τρεις περιπτώσεις καλλιεργούνται οπωροφόρα δέντρα

144 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης ΕΤΟΣ 2007 Τύπος Καλλιέργειας Ρύζι Βαμβάκι Καλαμπόκι Τεύτλα Μηδική Β. Ντομάτα Κηπευτικά Δέντρα Καπνός Σύνολο (στρ) Τοπική τιμή πώλησης ( /tn) Μέση Σοδειά Β. καλλιέργειας (tn/στρ) Πίνακας 6.2. Διαδικασία υπολογισμού τυποποιημένης μεικτής τιμής παραγωγής (S.G.V.P.) το έτος Αρδευόμενη έκταση (στρ) ΑΡΔΕΥΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΟΕΒ ΒΕΡΟΙΑΣ ΤΟΕΒ ΜΠΑΛΙΤΣΑΣ ΤΟΕΒ ΒΡΑΧΙΑΣ ΤΟΕΒ ΑΡΑΠΙΤΣΑΣ Τοπική τιμή Β. καλλιέργειας (Δέντρα) ( /tn) Αρδευόμενη έκταση (στρ) Τοπική τιμή Β. καλλιέργειας (Καλαμπόκι) ( /tn) Αρδευόμενη έκταση (στρ) Διεθνής τιμή Β. καλλιέργειας 260 0, (Ρύζι) ( /tn) Αρδευόμενη 430 0, , , , , /0,45* , έκταση ,9 ha 2426,4 ha 4955,4 ha 2202,4 ha (SGVP) σε , , , ,0 (στρ) Διεθνής τιμή Β. καλλιέργειας (Καλαμπόκι) ( /tn) 230 *Στην περίπτωση του ΤΟΕΒ Βραχιάς ως μέση απόδοση των δέντρων λαμβάνεται 0.45 tn/στρ διότι καλλιεργούνται ελαιόδεντρα ενώ στις άλλες τρεις περιπτώσεις καλλιεργούνται οπωροφόρα δέντρα

145 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Στη συνέχεια πραγματοποιείται ανάλυση ορισμένων παραμέτρων οι οποίες υπεισέρχονται στη διαδικασία υπολογισμού των επτά συγκριτικών δεικτών με τις αντίστοιχες σχέσεις που απαιτούνται. Αρχικά, για το δείκτη αποδοτικότητας Παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης- (Ι 4 ) ο όγκος του νερού που καταναλώνεται από τις καλλιέργειες αντιστοιχεί στην εξατμισοδιαπνοή αναφοράς σε m 3. Ο τρόπος υπολογισμού της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς πραγματοποιείται από την σχέση: ETc = ETr * kc (6.2) Η πιο διαδεδομένη και ακριβής μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της αναφοράς εξατμισοδιαπνοής (ETr) είναι η Penman Monteith κατά FAO. Λόγω μη επαρκών μετεωρολογικών δεδομένων επιλέχθηκε η μέθοδος υπολογισμού Hargreaves η οποία είναι λιγότερη απαιτητική σε μετεωρολογικά δεδομένα αλλά παρουσιάζει ικανοποιητική ακρίβεια σύμφωνα με τους (Πανώρας κ.ά., 2001, Αραμπατζής κ.α., 2006). H βασική σχέση για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς με την μέθοδο Hargreaves είναι η εξής: ETr = Ra (Τmean ) TD 0.5 (6.3) Όπου Ra η θεωρητική ακτινοβολία εκφρασμένη σε ισοδύναμο πάχος εξατμιζόμενου νερού σε mm/d, Τmean η μέση θερμοκρασία αέρα σε 0 C και TD η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης θερμοκρασίας σε 0 C. Τα κλιματικά στοιχεία της σχέσης προέρχονται από το μετεωρολογικό σταθμό του Ινστιτούτου Εγγείων βελτιώσεων (Ι.Ε.Β) στη Σίνδο. Οι φυτικοί συντελεστές (kc) για τη μέθοδο Hargreaves, και για την πεδιάδα Θεσσαλονίκης έχουν εκτιμηθεί από το ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων στα πλαίσια των ερευνητικών εργασιών (Πανώρας κ.ά., 2001) και (Γ. Αραμπατζής κ.ά, 2006; Paltineanu et al., 1997). Επίσης, για τον δείκτη αποδοτικότητας Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού- (Ι 6 ) ως ζήτηση της καλλιέργειας σε αρδευτικό νερό θεωρούνται οι καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών σε m 3. Οι καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών σε αρδευτικό νερό (In) για την πεδιάδα Θεσσαλονίκης υπολογίσθηκαν από την παρακάτω σχέση όπου λαμβάνονται υπόψη η συμβολή της ωφέλιμης βροχής, η επίδραση της μεταβολής στην εδαφική υγρασία και η συμβολή της υπόγειας στάθμης λόγω τριχοειδούς ανύψωσης σύμφωνα με την εργασία των Αραμπατζής κ.ά (2006): In = ETc (Pe + SM+ GW) (6.4)

146 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Όπου ETc η εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας σε mm, Pe η ωφέλιμη βροχόπτωση σε mm, SM η διαφορά της εδαφικής υγρασίας μεταξύ αρχής και τέλους της καλλιεργητικής περιόδου στη ζώνη του ριζοστρώματος σε mm, και GM το νερό που φτάνει με τριχοειδή ανύψωση στη ζώνη του ριζοστρώματος από βαθύτερα υδροφόρα στρώματα σε mm. Η ωφέλιμη βροχόπτωση (Pe) υπολογίζεται με τη μέθοδο της USDA Soil Conservation Service: Pe = f(d) (1,25Pt ) ETc (6.5) Όπου Pt η ολική βροχόπτωση σε mm και D ο επιτρεπόμενος υποβιβασμός της εδαφικής υγρασίας μέχρι την επόμενη άρδευση και f(d) ο παράγοντας προσαρμογής. Οι διαφορετικοί τύποι εδάφους που παρατηρήθηκαν σε κάθε αρδευτικό δίκτυο της πεδιάδας Θεσσαλονίκης οδήγησε στην αντιμετώπισή τους ως μιας ενιαίας ομάδας και η μέση τιμή της εδαφικής υγρασίας που λήφθηκε ήταν 60 mm για όλη την καλλιεργητική περίοδο. Τέλος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι το υπόγειο νερό που προέρχεται από τα υπόγεια υδροφόρα στρώματα δε λήφθηκε υπόψη σε κανένα δίκτυο της πεδιάδας Θεσσαλονίκης κατά την περίοδο μελέτης λόγω μη επαρκών δεδομένων και πειραματικών μετρήσεων. Όσο αναφορά τον υπολογισμό της παροχετευτικότητας του κάθε δικτύου πραγματοποιήθηκε βάσει του αθροίσματος των ειδικών-θεωρητικών παροχών των διωρύγων που εισέρχονται στα δίκτυα εκφρασμένη σε m 3 /μήνα. Στον πίνακα 6.3 παρουσιάζονται συνοπτικά τα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των εξεταζόμενων αρδευτικών δικτύων. Ενώ στους πίνακες 6.4 και 6.5 παρουσιάζονται συνοπτικά τα δεδομένα όπως αναλύθηκαν παραπάνω και απαιτούνται για τον υπολογισμό των επτά συγκριτικών δεικτών αποδοτικότητας για τα έτη 2004 και 2007, αντίστοιχα

147 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Πίνακας 6.3. Τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά αρδευτικών συστημάτων πεδιάδας Θεσσαλονίκης Τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά Αρδευτικά Συστήματα Είδος συστήματος Τύπος αρδευτικού συστήματος Μάλγαρα Ανοιχτό Λεκάνες Αυλάκια Βραχιά Ανοιχτό Λεκάνες Αυλάκια Αγ.Αθανασίου Ανοιχτό Λεκάνες Αυλάκια Χαλάστρα Ανοιχτό Λεκάνες Αυλάκια Πέλλας Ανοιχτό Λεκάνες Αυλάκια Πηγή Υδροδότησης Αξιός, Λουδίας Αξιός, Αλιάκμονας Αξιός, Αλιάκμονας Αξιός, Αλιάκμονας Αξιός, Αλιάκμονας Προμήθεια νερού Βαρύτητα Βαρύτητα Βαρύτητα Βαρύτητα Βαρύτητα Διανομή νερού Κατ αίτηση Κατ αίτηση Κατ αίτηση Κατ αίτηση Κατ αίτηση Ηλικία συστήματος Βαθμός εκπαίδευσης προσωπικού 1967 Μέση εκπαίδευση 1964 Μέση εκπαίδευση 1960 Μέση εκπαίδευση 1963 Μέση εκπαίδευση 1962 Μέση εκπαίδευση Αριθμός Προσωπικού Τρόπος συλλογής εισφορών Καλλιέργειες Βασική (Β) 12 ( /στρεμ) Ρύζι- Β Βαμβάκι Καλαμπόκι 16 ( /στρεμ) Ρύζι- Β Βαμβάκι Καλαμπόκι 19 ( /στρεμ) Ρύζι- Β Βαμβάκι, Καλαμπόκι 20 ( /στρεμ) Ρύζι- Β Βαμβάκι, Καλαμπόκι 30 ( /στρεμ) Βαμβάκι-Β Ρύζι- Καλαμπόκι Ειδικές παρατηρήσεις Χαλκηδόνας Ανοιχτό - Μεικτό Αυλάκια Λεκάνες Καταιονισμός Καρούλι Αξιός, Αλιάκμονας Λουδίας Βαρύτητα Κατ αίτηση 1960 Μέση εκπαίδευση 14 ( /στρεμ) Βαμβάκι-Β Ρύζι- Καλαμπόκι στρ.Υ.δ Άρδευση από γεωτρήσεις Αραβησσού Ανοιχτό - Μεικτό Καταιονισμός Καρούλι Αυλάκια Αλιάκμονας Βαρύτητα, Υπό πίεση Κατ αίτηση 1968 Μέση εκπαίδευση 10 ( /στρεμ) Δένδρα- Καλαμπόκι Βαμβάκι Καπνός στρ.υ.δ Άρδευση από γεωτρήσεις Αγ. Λουκά Ανοιχτό - Μεικτό Αραπίτσας Ανοιχτό - Μεικτό Αυλάκια Καταιονισμός Καρούλι Αυλάκια Καταιονισμός Καρούλι Στάγδην Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση 1960 Μέση εκπαίδευση 1962 Μέση εκπαίδευση 12 ( /στρεμ) Καλαμπόκι Κηπευτικά Καπνός Βαμβάκι 10 ( /στρεμ) Καλαμπόκι Κηπευτικά Καπνός Άρδευση από γεωτρήσεις

148 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Αλεξάνδρεια Ανοιχτό Αυλάκια Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Κλειδί Ανοιχτό Λεκάνες Αυλάκια Λουτρού Ανοιχτό - Μεικτό Μυλόβου Ανοιχτό - Μεικτό Αυλάκια Καταιονισμός Καρούλι Αυλάκια Καταιονισμός Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατά αίτηση Καρούλι Νησελίου Ανοιχτό Αυλάκια Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Νησίου Α Ανοιχτό Αυλάκια Λεκάνες Κουλούρας Ανοιχτό - Μεικτό Αυλάκια Καταιονισμός Καρούλι Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Πλατέος Ανοιχτό Αυλάκια Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Σταυρού Ανοιχτό Μεικτό Αυλάκια Καταιονισμός Σχοινά Υψ. Ανοιχτό Αυλάκια Λεκάνες Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση 1961 Μέση εκπαίδευση 1978 Μέση εκπαίδευση 1959 Μέση εκπαίδευση 1961 Μέση εκπαίδευση 1962 Μέση εκπαίδευση 1961 Μέση εκπαίδευση 1960 Μέση εκπαίδευση 1964 Μέση εκπαίδευση 1960 Μέση εκπαίδευση 1965 Μέση εκπαίδευση 8 ( /στρεμ) Βαμβάκι-Β Τεύτλα Καλαμπόκι 5 ( /στρεμ) Ρύζι- Β Βαμβάκι Καλαμπόκι 5 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Δένδρα Καλαμπόκι 7 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Δένδρα Καλαμπόκι 6 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Δένδρα Καλαμπόκι 6 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Τεύτλα Δένδρα 8 ( /στρεμ) Δένδρα-Β Καλαμπόκι Βαμβάκι Τεύτλα 8 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Καλαμπόκι Τεύτλα 7 ( /στρεμ) Δένδρα-Β Καλαμπόκι Βαμβάκι 8 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Τεύτλα Τριποτάμου Ανοιχτό Μεικτό Νάουσα Ανοιχτό - Μεικτό Καταιονισμός Αυλάκια Λεκάνες Στάγδην Αυλάκια Υπόγεια Στάγδην Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση 1961 Μέση εκπαίδευση 1960 Μέση εκπαίδευση 8 ( /στρεμ) Δέντρα- Β Καλαμπόκι Τεύτλα 10 ( /στρεμ) Δένδρα- Β Καλαμπόκι Κηπευτικά Άρδευση από Γεωτρήσεις Πηγές Βέροια Ανοιχτό Κ Κλειστό Αυλάκια Στάγδην Μπεκ Αλιάκμονας Βαρύτητα Κατ αίτηση 1982 Μέση εκπαίδευση 5 ( /στρεμ) Δένδρα- Β Κηπευτικά Καλαμπόκι Άρδευση από αντλιοστάσια 25%

149 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Καβάσιλα Κλειστό Καταιονισμός Καρούλι Στάγδην Σπρέι Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση 1969 Μέση εκπαίδευση 4 ( /στρεμ) Δένδρα- Β Βαμβάκι Τεύτλα Νησίου Β Κλειστό Καταιονισμός Καρούλι Στάγδην Μπεκ Νιχωρίου Κλειστό Καταιονισμός Καρούλια Σχοινά Χαμ. Κλειστό Καταιονισμός Καρούλι Στάγδην Μπαλίτσα Κλειστό Καταιονισμός Καρούλι Στάγδην Μπεκ Γιαννιτσά Κλειστό Καταιονισμός Καρούλι Στάγδην Μπεκ Κρύας Βρύσης Κλειστό Καταιονισμός Καρούλι Μικροκαταιν. Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση Αλιάκμονας Υπό πίεση Ελεύθερη ζήτηση 1987 Μέση εκπαίδευση 1981 Μέση εκπαίδευση 1982 Μέση εκπαίδευση 1980 Μέση εκπαίδευση 1985 Μέση εκπαίδευση 1988 Μέση εκπαίδευση 6 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Τεύτλα Δένδρα 8 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Τεύτλα 8 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Τεύτλα Δένδρα 12 ( /στρεμ) Βαμβάκι- Β Καλαμπόκι Τεύτλα, Καπνός 13 ( /στρεμ Βαμβάκι- Β Τεύτλα Καπνός Καλαμπόκι 5 ( /στρεμ) Καλαμπόκι-Β Βαμβάκι,Καπνός Τεύτλα

150 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Έτος Αρδ.Σύστημα Αρδευόμενη έκταση (ha) Διαθέσιμη έκταση (ha) Πίνακας 6.4. Στοιχεία υπολογισμού δεικτών αποδοτικότητας έτους 2004 ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Προμήθεια Εξατμισοδιαπνοή Μέγιστη αρδευτικού καλλιέργειας ζήτηση νερού (m 3 ) ΕTc (m 3 ) κατανάλωσης Συνολική βροχόπτωση (mm) Καθαρές ανάγκες καλλιέργειας (m 3 ) Ωφέλιμη βροχή (m 3 ) Παροχετευτι - κότητα δικτύου (m 3 /μήνα) Α 1 -Μάλγαρα , Α 2 -Βραχιά , Α 3 -Αγ.Αθανασίου , Α 4 -Χαλάστρα , Α 5 -Πέλλας , Α 6 -Χαλκηδόνας , Α 7 -Αραβησσού , Α 8 -Αγ.Λουκά , Α 9 -Αραπίτσης , Α 10 -Αλεξάνδρεια , Α 11 -Κλειδιού , Α 12 -Λουτρού , Α 13 -Μυλόβου , Α 14 -Νησελίου , Α 15 -Νησίου Α , Α 16 -Κουλούρας , Α 17 -Πλατέος , Α 18 -Σταυρού , Α 19 -Σχοινά-Υψ , Α 20 -Τριποτάμου , Α 21 -Ναούσης , Α 22 -Βέροιας , Α 23 -Καβάσιλα , Α 24 -Νησίου Β , Α 25 -Νιχωρίου , Α 26 -Σχοινά-Χαμ , Α 27 -Μπαλίτσα , Α 28 -Γιαννιτσά , Α 29 -Κρύας Βρύσης ,

151 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Έτος Αρδ.Σύστημα Αρδευόμενη έκταση (ha) Διαθέσιμη έκταση (ha) Πίνακας 6.5. Στοιχεία υπολογισμού δεικτών αποδοτικότητας έτους 2007 ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Προμήθεια Εξατμισοδιαπνοή Μέγιστη αρδευτικού καλλιέργειας ζήτηση νερού (m 3 ) ΕTc (m 3 ) κατανάλωσης Συνολική βροχόπτωση (mm) Καθαρές ανάγκες καλλιέργειας (m 3 ) Ωφέλιμη βροχή (m 3 ) Παροχετευτικότητα δικτύου (m 3 /μήνα) Α 1 -Μάλγαρα , Α 2 -Βραχιά , Α 3 -Αγ.Αθανασίου , Α 4 -Χαλάστρα , Α 5 -Πέλλας , Α 6 -Χαλκηδόνας , Α 7 -Αραβησσού , Α 8 -Αγ.Λουκά , Α 9 -Αραπίτσης , Α 10 -Αλεξάνδρεια , Α 11 -Κλειδιού , Α 12 -Λουτρού , Α 13 -Μυλόβου , Α 14 -Νησελίου , Α 15 -Νησίου Α , Α 16 -Κουλούρας , Α 17 -Πλατέος , Α 18 -Σταυρού , Α 19 -Σχοινά-Υψ , Α 20 -Τριποτάμου , Α 21 -Ναούσης , Α 22 -Βέροιας , Α 23 -Καβάσιλα , Α 24 -Νησίου Β , Α 25 -Νιχωρίου , Α 26 -Σχοινά-Χαμ , Α 27 -Μπαλίτσα , Α 28 -Γιαννιτσά , Α 29 -Κρύας Βρύσης ,

152 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των υπολογισμένων τιμών για τους επτά συγκριτικούς δείκτες αποδοτικότητας μέσω διαγραμμάτων που εφαρμόστηκαν στα αρδευτικά συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης τα έτη 2004 και 2007 αντίστοιχα. Σχήμα 6.1. Παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης το έτος 2004 Σχήμα 6.2. Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης το έτος

153 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα 6.3. Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού το έτος 2004 Σχήμα 6.4. Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού το έτος 2004 Σχήμα 6.5. Σχετική προμήθεια νερού (RWS) το έτος

154 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα 6.6. Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) το έτος 2004 Σχήμα 6.7. Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού το έτος 2004 Σχήμα 6.8. Παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης το έτος

155 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα 6.9. Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης το έτος 2007 Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού το έτος 2007 Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού το έτος

156 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) το έτος 2007 Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) το έτος 2007 Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού το έτος

157 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Ανάλυση συγκριτικών δεικτών I 1 Παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης (10 3 /ha): Ο δείκτης παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης παρουσιάζεται στα σχήματα 6.1 και 6.8. Όπως παρατηρείται, ο δείκτης εμφανίζει έντονη διακύμανση κατά την περίοδο μελέτης ( ) μεταξύ των συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης, με εύρος διακύμανσης από /ha και με ποσοστό μεταβολής από Το μέσο ποσοστό μεταβολής είναι με μέση τιμή και μέση τυπική απόκλιση Τα δίκτυα που καταγράφουν την υψηλότερη παραγωγικότητα ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης στο συγκεκριμένο δείκτη είναι τα μεικτά που έχουν ως βασική καλλιέργεια τα δέντρα και η μέση τους τιμή είναι μεγαλύτερη από Στη συνέχεια ακολουθούν τα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα που καταγράφουν μια μέση αποδοτικότητα τα οποία έχουν ως βασική καλλιέργεια το βαμβάκι και η μέση τους τιμή ξεπερνά τις , ενώ τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα παρουσιάζουν μια μικρή διαφοροποίηση με μέση τιμή ίση και μικρότερη από Τέλος, τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού καταγράφουν τη χαμηλότερη αποδοτικότητα στα οποία επικρατέστερη καλλιέργεια είναι το ρύζι και η μέση τιμή του δείκτη είναι μικρότερη από I 2 Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης (10 3 /ha ): Ο δείκτης παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης παρουσιάζεται στα σχήματα 6.2 και 6.9. Βάσει των αποτελεσμάτων, ο δείκτης σημειώνει σημαντική διακύμανση κατά την περίοδο μελέτης ( ) μεταξύ των συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με ένα εύρος διακύμανσης από /ha και με ποσοστό μεταβολής από Το μέσο ποσοστό μεταβολής είναι 1-3 με μέση τιμή και μέση τυπική απόκλιση Τα δίκτυα που καταγράφουν την υψηλότερη παραγωγικότητα ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης είναι πάλι τα μεικτά με βασική καλλιέργεια τα δέντρα και η μέση τους τιμή είναι μεγαλύτερη από Ακολουθούν τα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα που μαζί με τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα, στα οποία κυριαρχεί η καλλιέργεια του βαμβακιού, καταγράφουν μια μέση αποδοτικότητα με ένα εύρος διακύμανσης από Τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού στα οποία επικρατέστερη καλλιέργεια είναι το ρύζι, καταγράφουν τη χαμηλότερη αποδοτικότητα και η μέση τιμή του δείκτη είναι μικρότερη από Τέλος, ένα σημείο αναφοράς είναι ότι η έκταση σχεδιασμού σχεδόν ταυτίζεται με την αρδευόμενη έκταση στην πλειοψηφία των αρδευτικών δικτύων και για αυτό το λόγο οι τιμές των δύο πρώτων δεικτών δεν παρουσιάζει σημαντική διαφοροποίηση. I 3 Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού ( /m 3 ): Ο δείκτης παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού εμφανίζεται στα σχήματα 6.3 και Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, ο δείκτης καταγράφει έντονη διαφοροποίηση μεταξύ των συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης και παρουσιάζει εύρος διακύμανσης από /m 3 με ποσοστό μεταβολής από Το μέσο ποσοστό μεταβολής είναι με μέση τιμή 0.54 και μέση τυπική απόκλιση Τα μεικτά δίκτυα καταγράφουν την πιο υψηλή τιμή του δείκτη παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας

158 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης αρδευτικού νερού με διακύμανση από /m 3. Τα κλειστά δίκτυα σημειώνουν και αυτά μια σχετικά υψηλή τιμή στον συγκεκριμένο δείκτη με διακύμανση από /m 3, ενώ τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα γενικώς καταγράφουν χαμηλότερες τιμές από τα κλειστά δίκτυα με διακύμανση από /m 3. Τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού εμφανίζουν τις χαμηλότερες τιμές για αυτό το δείκτη με διακύμανση από /m 3. Οι μεγαλύτερες τιμές του δείκτη εμφανίζονται στα δίκτυα του Αλιάκμονα που είναι δικαιολογημένες από το γεγονός ότι τα συγκεκριμένα δίκτυα όπως έχει προαναφερθεί γενικώς λαμβάνουν μικρότερες συνολικές προμήθειες αρδευτικού νερού σε σχέση με τα δίκτυα του Αξιού άλλα και επειδή πετυχαίνουν υψηλότερες τιμές της τυποποιημένης μεικτής τιμής της παραγωγής διότι ο δείκτης σχετίζει την παραγωγή με την ανά μονάδα νερού. Συνοψίζοντας, θα μπορούσε να αναφερθεί ότι οι τιμές του δείκτη τείνουν να είναι υψηλότερες σε περιοχές με υγρό κλίμα οι οποίες δεν απαιτούν μεγάλες αρδευτικές προμήθειες, αλλά ταυτόχρονα ο δείκτης επηρεάζεται άμεσα από τις πρακτικές που εφαρμόζουν οι παραγωγοί για την επίτευξη όσο το δυνατόν μιας αποδοτικής αξιοποίησης των βροχοπτώσεων. I 4 Παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης ( /m 3 ): Ο δείκτης παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης απεικονίζεται στα σχήματα 6.4 και Βάσει των αποτελεσμάτων, ο δείκτης παρουσιάζει ένα εύρος διακύμανσης από / m 3 μεταξύ των εξεταζόμενων συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης, με ποσοστό μεταβολής από Το μέσο ποσοστό μεταβολής είναι με μέση τιμή 0.51 και μέση τυπική απόκλιση Η τιμή του δείκτη παραγωγή ανά μονάδα νερού κατανάλωσης στα μεικτά δίκτυα είναι υψηλή με διακύμανση από / m 3. Η τιμή του δείκτη στα κλειστά δίκτυα είναι σχετικά υψηλή με διακύμανση από /m 3, ενώ η τιμή του δείκτη στα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα παρουσιάζει χαμηλότερες τιμές από τα κλειστά δίκτυα με διακύμανση από /m 3. Τέλος, η τιμή αυτού του δείκτη στα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού σημειώνει τις χαμηλότερες τιμές με διακύμανση από /m 3. Επειδή, ο συγκεκριμένος δείκτης σχετίζει την παραγωγή με τις ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι υψηλότερες τιμές του δείκτη να εμφανίζονται στα δίκτυα τα οποία έχουν υψηλή παραγωγικότητα αλλά ταυτόχρονα χαμηλές απαιτήσεις σε νερό όπως συμβαίνει με τις καλλιέργειες των δέντρων, του βαμβακιού και του καλαμποκιού σε αντίθεση με την καλλιέργεια του ρυζιού η οποία έχει τις μεγαλύτερες απαιτήσεις σε νερό αλλά και σχετικά χαμηλή παραγωγικότητα. I 5 Σχετική προμήθεια νερού (RWS): Ο δείκτης σχετικής προμήθειας νερού παρουσιάζεται στα σχήματα 6.5 και Όπως έχει προαναφερθεί, ο δείκτης σχετίζει τη συνολική προμήθεια νερού με τη συνολική ζήτηση σε επίπεδο αγρού και ταυτόχρονα αποτελεί μέτρο της επάρκειας του νερού. Η μέση τιμή διακύμανσης για αυτό το δείκτη είναι με μέση τιμή 1.24 και μέση τυπική απόκλιση Η κρίσιμη τιμή για το δείκτη σχετική προμήθεια νερού είναι η μονάδα και συνεπώς μια τιμή του δείκτη μεγαλύτερη από την μονάδα υποδηλώνει ότι το δίκτυο λαμβάνει επαρκή ποσότητα νερού, ενώ όταν η τιμή είναι μικρότερη της μονάδας υποδηλώνει μια σχετική έλλειψη σε

159 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης νερό. Στα μεικτά δίκτυα η τιμή του δείκτη παρουσιάζει μια διακύμανση από ενώ στα κλειστά δίκτυα η τιμή του δείκτη εμφανίζει μια διακύμανση από όπου σε ορισμένα παρατηρείται έλλειψη σε αρδευτικό νερό. Στα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα η διακύμανση της τιμής του δείκτη διαμορφώνεται από ενώ η διακύμανση του δείκτη στα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού τα οποία εμφανίζουν και την μεγαλύτερη επάρκεια σε νερό κυμαίνεται από Συνοψίζοντας ο δείκτης αυτός ουσιαστικά αξιολογεί τη διαθεσιμότητα των υδατικών πόρων μιας περιοχής σε σχέση με τη ζήτηση και μια τιμή του μεγαλύτερη από 1.3 φανερώνει το μέγεθος των απωλειών του κάθε δικτύου. Μια τιμή του δείκτη μεγαλύτερη από 2 σύμφωνα με το (Levine, 1982) σημαίνει ότι η διαχείριση του αρδευτικού δικτύου είναι ανεπαρκής. I 6 Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS): Ο δείκτης σχετικής προμήθειας αρδευτικού νερού εμφανίζεται στα σχήματα 6.6 και Όπως έχει προαναφερθεί, ο δείκτης σχετίζει την προμήθεια του αρδευτικού νερού με τις καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών όπου από τις συνολικές ανάγκες αφαιρείται η ενεργός βροχόπτωση και η μεταβολή της διαθέσιμης υγρασίας. Όταν η άρδευση ικανοποιεί πλήρως τις καθαρές ανάγκες σε νερό, τότε η τιμή του δείκτη τείνει προς τη μονάδα. Συνεπώς, μια τιμή του δείκτη μεγαλύτερη από τη μονάδα μας πληροφορεί για το ύψος των απωλειών και το μέγεθος της σπατάλης σε συνδυασμό με την τιμή του προηγούμενου δείκτη. Η μέση τιμή διακύμανσης για αυτό τον δείκτη είναι από με μέση τιμή 1.28 και μέση τυπική απόκλιση Στα μεικτά δίκτυα η τιμή του δείκτη σχετικής προμήθειας αρδευτικού νερού παρουσιάζει ένα εύρος διακύμανσης από ενώ στα κλειστά δίκτυα η τιμή του δείκτη εμφανίζει μια διακύμανση από όπου σε ορισμένα παρατηρείται έλλειψη σε αρδευτικό νερό. Στα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα η διακύμανση της τιμής του δείκτη διαμορφώνεται από ενώ η διακύμανση του δείκτη στα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού τα οποία καταγράφουν και τις υψηλότερες απώλειες κυμαίνεται από I 7 Αρδευτική ικανότητα διανομής (WDC): Ο δείκτης αρδευτικής ικανότητας διανομής του νερού απεικονίζεται στα σχήματα 6.7 και Ο συγκεκριμένος δείκτης παρέχει πληροφορίες για το συντελεστή ασφαλείας σύμφωνα με τον οποίο το εκάστοτε αρδευτικό δίκτυο έχει σχεδιαστεί ώστε να ικανοποιήσει τις μέγιστες ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό. Συνεπώς, μια τιμή του δείκτη μεγαλύτερη από τη μονάδα υποδηλώνει ότι η παροχετευτική ικανότητα του δικτύου μπορεί να καλύψει τις μέγιστες αρδευτικές ανάγκες, ενώ μια τιμή κοντά στη μονάδα φανερώνει το βαθμό δυσκολίας για την κάλυψη των αναγκών και τους περιορισμούς στους οποίους υπόκεινται το εκάστοτε δίκτυο. Μια ικανοποιητική τιμή του δείκτη είναι 1.5 που σημαίνει ότι το δίκτυο έχει σχεδιαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας της τάξεως του 50%. Το εύρος διακύμανσης για αυτό τον δείκτη είναι από με μέση τιμή 1.65 και μέση τυπική απόκλιση Τα μεικτά δίκτυα έχουν κατασκευαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας της τάξεως του 10-40% όπως παρατηρείται και από την τιμή του δείκτη που κυμαίνεται από , ενώ τα κλειστά δίκτυα έχουν σχεδιαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας της τάξεως του 45 75% σύμφωνα με την τιμή του δείκτη που κυμαίνεται από

160 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα έχουν κατασκευαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας της τάξεως του % όπως παρατηρείται και από την τιμή του δείκτη που κυμαίνεται από , ενώ τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού έχουν σχεδιαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας της τάξεως του % σύμφωνα με την τιμή διακύμανσης του δείκτη από Όπως μπορεί να παρατηρηθεί, τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού υπάρχει το ενδεχόμενο να έχουν υπερδιαστασιολογηθεί διότι έχουν σχεδιαστεί με έναν πολύ υψηλό συντελεστή ασφαλείας ενώ αντίθετα στο μεικτό δίκτυο του Α 8 - Αγ. Λουκά η τιμή του δείκτη είναι πολύ κοντά στη μονάδα. 6.4 Εφαρμογή Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα τελικά αποτελέσματα της τεχνικής αποδοτικότητας για τα είκοσι εννέα αρδευτικά συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με τη μέθοδο της περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων. Το μοντέλο που επιλέχθηκε είναι αυτό που προσανατολίζεται στις εισροές (input oriented) με κλίμακα μεταβλητής οικονομίας (VRS) διότι σύμφωνα με τους (Diaz Rodriguez et al., 2004) ο κεντρικός προσανατολισμός της αρδευόμενης γεωργίας σε Ευρωπαϊκό επίπεδο είναι ο περιορισμός της χρήσης των διαθέσιμων πόρων και η ορθή διαχείριση του αρδευτικού νερού. Τα δεδομένα που θεωρήθηκαν για τον προσδιορισμό της τεχνικής αποδοτικότητας ήταν η αρδευόμενη έκταση (ha) και η συνολική προμήθεια νερού (m 3 ) ως δεδομένα εισόδου (inputs) ενώ ως δεδομένο εξόδου (output) χρησιμοποιήθηκε η τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής (SGVP) σε ( ). Το γραμμικό μοντέλο επιλύθηκε μέσω της διαδικασίας των πολλαπλών σταδίων. Στη συνέχεια τα αποτελέσματα της τεχνικής αποδοτικότητας που προέκυψαν από την εφαρμογή του μοντέλου, χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα για την κατασκευή των παρακάτω σχημάτων. Στα σχήματα αυτά με τη χρήση των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (GIS) απεικονίζεται χρωματικά η τεχνική αποδοτικότητα του κάθε αρδευτικού δικτύου σύμφωνα με την κλίμακα. Στα σχήματα 6.15 και 6.17, αρχικά παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της τεχνικής αποδοτικότητας για τα έτη 2004 και 2007 με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων ως μια ενιαία ομάδα. Όπως μπορεί να παρατηρηθεί, κανένα δίκτυο του Αξιού δεν συμμετέχει στην κατάρτιση του συνόρου αποδοτικότητας παρά μόνο τα δίκτυα του Αλιάκμονα, τα οποία είναι σχετικά πιο αποδοτικά από αυτά του Αξιού. Για αυτό το λόγο πραγματοποιήθηκε μια δεύτερη εφαρμογή στην οποία τα αρδευτικά δίκτυα έχουν διακριθεί σε δύο διαφορετικές ομάδες με σκοπό να προκύψει μια πιο ομοιογενής σύγκριση και ανάλυση. Στα σχήματα 6.16 και 6.18 μπορεί να παρατηρηθεί ότι η αποδοτικότητα των αρδευτικών δικτύων του Αλιάκμονα παραμένει αμετάβλητη όπως αναμενόταν καθώς αυτά τα δίκτυα συμμετείχαν στο σχηματισμό του συνόρου αποδοτικότητας της ενιαίας ομάδας. Τα δίκτυα του Αξιού παρουσιάζουν αισθητή διαβάθμιση της αποδοτικότητάς τους καθώς πλέον αποτελούν μια ανεξάρτητη ομάδα λόγω της διαμόρφωσης του νέου συνόρου αποδοτικότητας

161 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων σε μια ομάδα (2004) Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων σε δύο ομάδες (2004): 1 η (1-6,11) και 2 η (7 29)

162 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων σε μια ομάδα (2007) Σχήμα Τεχνική αποδοτικότητα με τη συμμετοχή των αρδευτικών συστημάτων σε δύο ομάδες (2007): 1 η (1-6,11) και 2 η (7-29)

163 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Οι διαφοροποιήσεις που παρατηρούνται μεταξύ των δύο ομάδων δικτύων οφείλονται κυρίως στην ετερογένεια που εμφανίζουν τα αρδευτικά δίκτυα τόσο σε λειτουργικά και τεχνικά χαρακτηριστικά όσο και στην επιλογή της βασικής καλλιέργειας αλλά και στη χορηγούμενη αρδευτική παροχή. 6.5 Εφαρμογή Θεωρίας Ασαφών Συνόλων Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής κατά την εκτέλεση της θεωρίας ασαφών συνόλων στα εξεταζόμενα αρδευτικά συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης με σκοπό την ιεράρχηση και την ομαδοποίηση τους Εφαρμογή ασαφούς κυριαρχίας Η πρώτη αρχή η οποία χρησιμοποιήθηκε για την κατάταξη ιεραρχία της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων ήταν η ασαφής κυριαρχία - υπεροχή η οποία βασίζεται στην αντίστοιχη σχέση κυριαρχίας r ij που περιγράφηκε αναλυτικά στο Κεφάλαιο 5. Έτσι μετά την κατάρτιση των αντίστοιχων μητρώων Χ και Υ, τα αποτελέσματα της ιεραρχίας λαμβάνονται ως αθροίσματα των σειρών στο τελικό μητρώο κυριαρχίας R και παρουσιάζονται στους πίνακες 6.6 και 6.7 για τα έτη μελέτης 2004 και 2007 αντίστοιχα και για τα είκοσι εννέα αρδευτικά συστήματα. Πίνακας 6.6. Ιεραρχία αποδοτικότητας αρδευτικών συστημάτων το έτος 2004 Τύπος Δικτύου Έτος Αρδευτικά Δίκτυα F.S.T - L. Prices (Score) Rank 1.Μάλγαρα (33) 29 Ανοιχτά Αξιού 2.Βραχιά (43) Αγ. Αθανασίου (39,5) 27 4.Χαλάστρα (33,5) 28 5.Πέλλας (45) 24 6.Χαλκηδόνας (84) Αραβησσού (132) 6 Μεικτά Αλιάκμονα 8.Αγ. Λουκά (161) Αραπίτσας (138) Μυλόβου (114)

164 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης 11.Κουλούρας (99) Σταυρού (128,5) Τριποτάμου (132) Νάουσα (148) 3 15.Βέροιας (141,5) 4 16.Αλεξάνδρεια (58,5) Κλειδιού (45) 24 Ανοιχτά Αλιάκμονα 18.Λουτρού (97,5) Νησελίου (79,5) Νησίου Α (107) Πλατέος (62,5) Σχοινά.Υψ (82) Καβάσιλα (110) 14 Κλειστά Αλιάκμονα 24.Νησίου Β (99) Νιχωρίου (112) Σχοινά. Χαμ (118,5) Μπαλίτσα (168) 1 28.Γιαννιτσά (112,5) Κρύας Βρύσης (117) 10 Πίνακας 6.7. Ιεραρχία αποδοτικότητας αρδευτικών συστημάτων το έτος 2007 Τύπος Δικτύου Έτος Αρδευτικά Δίκτυα F.S.T - L. Prices (Score) Rank 1.Μάλγαρα (34) 28 Ανοιχτά Αξιού 2.Βραχιά (42) Αγ. Αθανασίου (62) 22 4.Χαλάστρα (50,5) 26 5.Πέλλας (29) 29 6.Χαλκηδόνας (74,5)

165 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης 7.Αραβησσού (129) 6 8.Αγ. Λουκά (136) Αραπίτσας (152) - 1 Μεικτά Αλιάκμονα 10.Μυλόβου (111,5) Κουλούρας (114) Σταυρού (133,5) Τριποτάμου (152) Νάουσα (128) 7 15.Βέροιας (145,5) 3 16.Αλεξάνδρεια (60) Κλειδιού (56,5) 24 Ανοιχτά Αλιάκμονα 18.Λουτρού (119) Νησελίου (102) Νησίου Α (123) 9 21.Πλατέος (54,5) Σχοινά.Υψ (101) Καβάσιλα (104) 14 Κλειστά Αλιάκμονα 24.Νησίου Β (92,5) Νιχωρίου (90,5) Σχοινά. Χαμ (100,5) Μπαλίτσα (114,5) Γιαννιτσά (99,5) Κρύας Βρύσης (128) Σχολιασμός αποτελεσμάτων ιεραρχίας Βάσει των αποτελεσμάτων με τις δύο εφαρμοζόμενες μεθοδολογίες (Θ.Α.Σ και Π.Α.Δ) μπορεί να παρατηρηθεί ότι η αποδοτικότητα των υπό εξέταση αρδευτικών συστημάτων παρουσιάζει σημαντικό εύρος διακύμανσης. Επίσης παρατηρήθηκε, ότι η κατάταξη ιεραρχία της αποδοτικότητας των εξεταζόμενων συστημάτων εμφανίζει ικανοποιητική ταύτιση μεταξύ των δύο συγκριτικών μεθοδολογιών για την πλειοψηφία των συστημάτων, ενώ σε ορισμένα συστήματα παρατηρούνται μικρές αποκλίσεις κατά την περίοδο μελέτης ( ). Τα κύρια συμπεράσματα που μπορούν να

166 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης εξαχθούν βάσει της ανάλυσης και διερεύνησης των αποτελεσμάτων των δύο μεθοδολογιών είναι τα εξής: Η μέση αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης καταγράφει μια σταθερή συμπεριφορά χωρίς έντονες διακυμάνσεις κατά την περίοδο μελέτης ( ). Οι βασικές μεταβολές καταγράφονται στις τιμές πώλησης των αγροτικών προϊόντων, στις μέσες στρεμματικές αποδόσεις των καλλιεργειών ενώ επίσης μεταβάλλονται οι διαθέσιμες αρδευτικές παροχές που χορηγούνται στα δίκτυα στα εξεταζόμενα έτη. Παρόλο αυτές τις μεταβολές και διαφοροποιήσεις, η τεχνική αποδοτικότητα των εξεταζόμενων συστημάτων δεν παρουσιάζει αξιοσημείωτη μεταβολή ως προς τη θέση που καταλαμβάνουν κατά την τελική κατάταξή τους σύμφωνα με τις δύο μεθόδους. Ένας σημαντικός παράγοντας που συνδέεται άμεσα με την αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων είναι η ετερογένεια που εμφανίζεται σε διάφορες πτυχές της διαχείρισης των υπό εξέταση συστημάτων. Αρχικά, η ετερογένεια αυτή μπορεί να παρατηρηθεί στα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά και πιο συγκεκριμένα στον τύπο του συστήματος (ανοιχτό, κλειστό, μεικτό), στην πηγή υδροδότησης που σχετίζεται με τη διαθεσιμότητα της αρδευτικής παροχής (Αξιός, Αλιάκμονας, Λουδίας, πηγές και γεωτρήσεις), καθώς και στον τρόπο προμήθειας (βαρύτητα, υπό πίεση) και διανομής του νερού (κατ αίτηση, ελεύθερη ζήτηση). Επίσης ανομοιογένεια παρατηρείται στο έτος κατασκευής και στο προσωπικό που απασχολεί το κάθε αρδευτικό σύστημα, ενώ ομοιογένεια παρατηρείται ως προς τρόπο συλλογής των εισφορών σε ( /στρεμ) καθώς και στο βαθμό εκπαίδευσης του προσωπικού. Ένα εξίσου σημαντικό στοιχείο που συνδέεται άμεσα με την αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων είναι οι κλιματικές συνθήκες που επικρατούν στην ανατολική και δυτική πλευρά της πεδιάδας Θεσσαλονίκης, βάσει των οποίων διαμορφώνονται οι ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό και κατ επέκταση η συνολική ζήτηση. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονιστεί και η διαφοροποίηση που παρατηρείται ως προς τον τύπο των καλλιεργούμενων εδαφών (ελαφριά, μέσα, συνεκτικά) στα εξεταζόμενα συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης. Συνοψίζοντας, ο συνδυασμός των τριών παραπάνω παραγόντων παρουσιάζει άμεση σύνδεση με το γενικό σχεδιασμό των αρδευτικών συστημάτων και συγκεκριμένα με την κατάρτιση της διάρθρωσης και το βαθμό εντατικοποίησης των κύριων και δευτερευουσών αρδευόμενων καλλιεργειών τα οποία έχουν άμεση συνάρτηση με την παραγωγικότητα και την αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων. Μετά από διαδοχικές παρατηρήσεις των αποτελεσμάτων των δύο μεθοδολογιών συγκριτικής ανάλυσης που εφαρμόστηκαν σε όλη την περίοδο μελέτης προκύπτει ότι η αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων Θεσσαλονίκης μπορεί να διακριθεί σε τρεις βασικές κατηγορίες σύμφωνα με

167 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης την Θεωρία Ασαφών Συνόλων και με την Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων. Σύμφωνα με αυτές τις μεθόδους η 1 η κατηγορία αποτελείται από μεικτού τύπου συστήματα του Αλιάκμονα τα οποία είναι Α 7 Αραβησσού, Α 8 - Άγιου Λουκά, Α 9 Αραπίτσας, Α 10 - Μυλόβου, Α 11 - Κουλούρας, Α 12 - Σταυρού, Α 13 - Τριποτάμου, Α 14 - Νάουσας, Α 15 - Βέροιας. Την 2 η κατηγορία την αποτελούν τα κλειστά και τα ανοιχτά συστήματα του Αλιάκμονα που είναι Α 6 Χαλκηδόνα, Α 16 Αλεξάνδρεια, Α 18 - Λουτρού, Α 19 Νησελίου, Α 20 Νησίου Α, Α 21 - Πλατέος, Α 22 Σχοινά. Υψ, Α 23 - Καβάσιλα, Α 24 Νησίου Β, Α 25 Νιχωρίου, Α 26 Σχοινά. Χαμ, Α 27 Μπαλίτσα, Α 28 Γιαννιτσά και Α 29 Κρύα Βρύση. Τα δίκτυα της συγκεκριμένης ομάδας μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο υποομάδες στα κλειστά δίκτυα και στα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα. Τέλος, η 3 η κατηγορία αποτελείται από τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού τα οποία είναι συγκεκριμένα Α 1 Μάλγαρα, Α 2 Βραχιά, Α 3 Αγ. Αθανασίου, Α 4 Χαλάστρα, Α 5 - Πέλλας, Α 18 Κλειδί. Ένας από τους βασικότερους παράγοντες που συμβάλλει στο χαρακτηρισμό ενός αρδευτικού συστήματος ως αποδοτικού είναι αρχικά η τιμή της τυποποιημένης μεικτής (ακαθάριστης) παραγωγής (S.G.V.P.) που πετυχαίνει το κάθε σύστημα. Η τιμή της τυποποιημένης μεικτής (ακαθάριστης) παραγωγής (S.G.V.P.) εξαρτάται από τη γενική διάρθρωση των καλλιεργειών των αρδευτικών συστημάτων και για αυτό το λόγο επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη μέση στρεμματική απόδοση των αρδευόμενων καλλιεργειών και ταυτόχρονα από το βαθμό εντατικοποίησής τους, ενώ σε μικρότερο βαθμό επηρεάζεται από την τιμή πώλησης των αγροτικών προϊόντων. Κατά τον υπολογισμό του S.G.V.P έχει διαπιστωθεί ότι η τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής είναι περισσότερο ευαίσθητη σε μια ενδεχόμενη μεταβολή της μέσης στρεμματικής απόδοσης μιας καλλιέργειας σε σχέση με μια μεταβολή στην τιμή πώλησης του προϊόντος, λόγω της αναγωγής της εκάστοτε τιμής στην τιμή πώλησης της βασικής καλλιέργειας. Είναι σαφές ότι η επιλογή και ο βαθμός εντατικοποίησης της βασικής καλλιέργειας σε κάθε σύστημα παίζει σημαντικό ρόλο στην τελική αποτίμηση του S.G.V.P. Το γεγονός ότι η πρώτη ομάδα των μεικτών δικτύων του Αλιάκμονα θεωρείται πιο παραγωγική και κατ επέκταση πιο αποδοτική οφείλεται κυρίως στο ότι η ομάδα αυτή καλλιεργεί κυρίως δέντρα με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης, καθώς επίσης και καλαμπόκι ενώ σημαντικό ποσοστό σε κάποια δίκτυα κατέχει ο καπνός και τα κηπευτικά, τα οποία είναι πιο επικερδή και παραγωγικά σε σχέση με άλλες καλλιέργειες διότι πετυχαίνουν ένα καλύτερο συνδυασμό μεταξύ απόδοσης και τιμής. Στη δεύτερη ομάδα ανήκουν τα κλειστά και τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα. Η ομάδα αυτή θεωρείται λιγότερο αποδοτική διότι καλλιεργείται βαμβάκι με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης, ενώ σημαντική θέση κατέχει και η καλλιέργεια των ζαχαρότευτλων και του καλαμποκιού που είναι λιγότερο παραγωγικά και οικονομικώς αποδοτικά σε σχέση με τα δέντρα, τα οποία δεν συμμετέχουν με υψηλό ποσοστό στη διάρθρωση των καλλιεργειών των δικτύων αυτής της ομάδας. Επίσης, το ποσοστό των κηπευτικών είναι σχεδόν αμελητέο στην πλειοψηφία των δικτύων της 2 η ομάδας. Η τρίτη ομάδα

168 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης αποτελείται από τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού και από ένα δίκτυο του Αλιάκμονα στα οποία καλλιεργείται κυρίως ρύζι με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης ενώ σημαντικό ποσοστό κατέχει και η καλλιέργεια του βαμβακιού, και ακολουθεί με μικρότερο βαθμό η καλλιέργεια του καλαμποκιού. Η καλλιέργεια του ρυζιού εμφανίζει μια χαμηλή σχετικά αποδοτικότητα συγκρινόμενη με τις υπόλοιπες λόγω της σχέσης απόδοσης τιμής. Στην ομάδα αυτή η καλλιέργεια των δέντρων δεν συμμετέχει ενώ τα κηπευτικά δεν καταλαμβάνουν σημαντικό ποσοστό. Κάποιοι επιπρόσθετοι παράγοντες οι οποίοι συνεπικουρούν στο γεγονός ώστε ένα αρδευτικό σύστημα να χαρακτηριστεί ως αποδοτικό αναφέρονται στη συνέχεια. Όπως έχει ήδη προαναφερθεί η αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων επηρεάζεται κατά μεγάλο βαθμό από την αποδιδόμενη τυποποιημένη μεικτή τιμή της παραγωγής αλλά συγχρόνως και από την αξιοποίηση της διαθέσιμης αρδευτικής παροχής και των διαθέσιμων κατακρημνισμάτων. Το μέρος αυτό της αξιολόγησης σχετίζεται με τη διαχειριστική πολιτική που εφαρμόζεται σε κάθε αρδευτικό δίκτυο ξεχωριστά καθώς και με τις καλλιεργητικές πρακτικές και τεχνικές που εφαρμόζουν οι παραγωγοί. Η ορθολογική χρήση και αξιοποίηση των υδατικών πόρων στα εξεταζόμενα αρδευτικά δίκτυα εκτιμάται μέσω τριών δεικτών (Σχετική Προμήθεια Νερού, Σχετική Αρδευτική Προμήθεια και Αρδευτική Ικανότητα Διανομής του Νερού). Οι δείκτες αυτοί μας πληροφορούν για το κατά πόσο καλά η συνολική προμήθεια νερού συνδέεται με τη ζήτηση των καλλιεργειών σε νερό και για το εάν καλύπτονται οι καθαρές ανάγκες των καλλιεργειών και τέλος εάν το σύστημα μπορεί να ανταποκριθεί σε μια ενδεχόμενη αυξανόμενη ζήτηση. Οι υδατικοί αυτοί δείκτες, όπως αποκαλούνται, μπορούν να προσδιορίσουν σε ποια αρδευτικά συστήματα πραγματοποιείται ελλιπής διαχείριση και σημαντική σπατάλη νερού που οδηγούν ταυτόχρονα σε υψηλές απώλειες. Σημαντικό ρόλο στην ορθή διαχείριση και αποδοτική χρήση του αρδευτικού νερού παίζει η μέθοδος άρδευσης που εφαρμόζεται καθώς και το σύστημα μεταφοράς και διανομής του νερού. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να επισημανθεί ότι κατά την αξιολόγηση των προαναφερόμενων τριών δεικτών αποδοτικότητας ως βέλτιστες τιμές θεωρήθηκαν αυτές που τείνουν κοντά στη μονάδα και όχι οι μέγιστες τιμές όπως συμβαίνει στην περίπτωση των δεικτών που σχετίζονται με τη συνολική παραγωγή ανά μονάδα αρδευόμενης έκτασης και διαθέσιμης παροχής κατά την εφαρμογή της θεωρίας ασαφών συνόλων. Στις περιπτώσεις όπου η τιμή του δείκτη σχετικής αρδευτικής προμήθειας νερού ισούται με τη μονάδα δεν υποδηλώνει μηδενικές απώλειες αλλά αποτελεί ένα συγκριτικό μέτρο της ποιότητας διαχείρισης ως προς τις απώλειες των συγκεκριμένων δικτύων, διότι στη παρούσα εφαρμογή δεν λήφθηκε υπόψη η υπόγεια συνεισφορά. Πιο αναλυτικά η πρώτη ομάδα των μεικτών δικτύων η οποία θεωρείται πιο αποδοτική λόγω της υψηλής παραγωγικότητας των καλλιεργειών της ταυτόχρονα όμως εφαρμόζει μια σχετικά αποτελεσματική πολιτική διαχείρισης του νερού όπου η διαθέσιμη παροχή σχεδόν ταυτίζεται με τη ζήτηση όπως παρατηρούμε από τους σχετικούς δείκτες το οποίο και αποτυπώνεται στην τελική κατάταξη - (ranking) των αρδευτικών

169 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης συστημάτων. Τα βασικά συστήματα άρδευσης που εφαρμόζει αυτή η κατηγορία είναι ο καταιονισμός με αυτοπροωθούμενα συστήματα (καρούλι), τα αυλάκια ενώ χρησιμοποιείται και η στάγδην άρδευση σε μικρό ποσοστό. Η δεύτερη ομάδα, η οποία είναι η πιο ανομοιογενής μπορεί να χαρακτηριστεί ως λιγότερο παραγωγική και καταγράφει μια μέση αποδοτικότητα λόγω της δεδομένης διάρθρωσης των καλλιεργειών της. Ο διαφορετικός τρόπος λειτουργίας των κλειστών και των ανοιχτών δικτύων όσο αναφορά το κομμάτι της διαχείρισης των διαθέσιμων υδατικών πόρων αποτυπώνεται και στην τελική κατάταξη των αρδευτικών δικτύων αυτής της ομάδας διότι οι τιμές των υδατικών δεικτών στα κλειστά δίκτυα υπερτερούν από αυτές των ανοιχτών. Τα βασικά συστήματα άρδευσης που εφαρμόζονται στα κλειστά δίκτυα αυτής της ομάδας είναι κυρίως ο καταιονισμός με αυτοπροωθούμενα συστήματα (καρούλι) και η στάγδην άρδευση με μικρότερο ποσοστό για την άρδευση του βαμβακιού και των δέντρων αντίστοιχα ενώ σε πολύ μικρό ποσοστό τα δίκτυα χρησιμοποιούν μικροεκτοξευτήρες. Στα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα εφαρμόζονται επιφανειακές μέθοδοι άρδευσης εν αντιθέσει με τα κλειστά, με επικρατέστερη τα αυλάκια και τις λωρίδες για την άρδευση του βαμβακιού και των δέντρων σημειώνοντας όμως υψηλότερες απώλειες σε σχέση με τα κλειστά. Η τρίτη ομάδα καταγράφει τη χαμηλότερη αποδοτικότητα σε σχέση με τα υπόλοιπα δίκτυα λόγω κυρίως της επιλεγόμενης διάρθρωσης των καλλιεργειών αλλά και της διαφορετικής πολιτικής διαχείρισης των διαθέσιμων πόρων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι υδατικοί δείκτες να μην καταγράφουν υψηλές - βέλτιστες τιμές. Τα βασικά συστήματα άρδευσης που εφαρμόζει η ομάδα αυτή είναι αποκλειστικά επιφανειακές μέθοδοι με πιο χαρακτηριστική αυτή των λεκανών που εφαρμόζεται στην άρδευση του ρυζιού αλλά και των αυλακιών για την άρδευση του βαμβακιού και του καλαμποκιού. Η χαμηλή αποδοτικότητα που καταγράφει η τελευταία ομάδα αποδίδεται κυρίως στον υψηλό βαθμό εντατικοποίησης της καλλιέργειας του ρυζιού. Επίσης, παρατηρώντας την αξιολόγηση των τριών υδατικών δεικτών φαίνεται ότι τα δίκτυα αυτά σημειώνουν σημαντική σπατάλη νερού, λαμβάνοντας όμως υπόψη και την ιδιαιτερότητα της καλλιέργειας του ρυζιού η οποία είναι η πλέον υδροβόρα. Στη συνέχεια πραγματοποιείται σχολιασμός και ανάλυση των αποτελεσμάτων της τεχνικής αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων σύμφωνα με τη μέθοδο της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων. Η Π.Α.Δ όπως έχει προαναφερθεί αποτελεί πολύτιμο εργαλείο για την αξιολόγηση της επίδοσης ομοιογενών παραγωγικών μονάδων θεωρώντας ταυτόχρονα πολλαπλές εισροές και εκροές. Η μέθοδος αυτή είναι μη παραμετρική και βασίζεται στις αρχές του γραμμικού προγραμματισμού, με σκοπό την οριοθέτηση του συνόρου αποδοτικότητας το οποίο καταρτίζεται από τις πιο αποδοτικές βέλτιστες υπό εξέταση μονάδες υπό τους όρους της σχετικής και όχι της απόλυτης αποδοτικότητας. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία λαμβάνει υπόψη τις παρατηρούμενες ποσότητες των εκροών και

170 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης εισροών για τον σχηματισμό του διανυσματικού χώρου των πιθανοτήτων παραγωγής από τις βέλτιστες μονάδες συγκριτικής αξιολόγησης οι οποίες και τελικώς προσδιορίζονται. Η τεχνική αποδοτικότητα της εκάστοτε εξεταζόμενης μονάδας προκύπτει από το λόγο του σταθμισμένου αθροίσματος εκροών/εισροών, ύστερα από σύγκριση της κάθε μονάδας με όλες τις εξεταζόμενες μονάδες και όχι από τη σύγκριση με τη μέση αποδοτικότητα των μονάδων. Επίσης αναλύεται το μοντέλο των οικονομικών κλίμακας που έχει επιλεγεί ως προς τη εξαγωγή των τελικών αποτελεσμάτων διότι όπως έχει επεξηγηθεί το μοντέλο με κλίμακα σταθερής οικονομίας (CRS) αναπαριστά το σύνορο της αποδοτικότητας γραμμικά. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα όρια του συνόρου να διαμορφώνονται γραφικά από την αρχή των αξόνων και να κινούνται επάνω σε μια ευθεία γραμμή με συνέπεια το μοντέλο να θεωρεί ως πλήρως αποδοτική βέλτιστη μονάδα την πρώτη μονάδα που θα συναντήσει επάνω στην περιβάλλουσα επιφάνεια από το σύνολο των μονάδων. Εν αντιθέσει με αυτό το μοντέλο, το δεύτερο μοντέλο με κλίμακα μεταβλητής οικονομίας (VRS) σκιαγραφεί το σύνορο της αποδοτικότητας κυρτά με αποτέλεσμα να περικλείει όλες τις ανώτατες αποδοτικές μονάδες σε σχέση με το μοντέλο CRS. Συνεπώς, οι τελικές τιμές της τεχνικής αποδοτικότητας των μονάδων είναι υψηλότερες με τη θεώρηση των μεταβλητών οικονομιών κλίμακας σε σχέση με το μοντέλο σταθερής κλίμακας. Επίσης, προκύπτει ότι ο αριθμός των πλήρως αποδοτικών μονάδων είναι αυξημένος γεγονός που επιβεβαιώνεται και από τα αποτελέσματα της παρούσας εφαρμογής κατά την αξιολόγηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων της Θεσσαλονίκης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της Π.Α.Δ, προκύπτει ότι η τεχνική αποδοτικότητα των εξεταζόμενων αρδευτικών συστημάτων προσομοιάζει με τα αποτελέσματα της αποδοτικότητας που λαμβάνονται από την Θεωρία Ασαφών Συνόλων ως προς την κατάταξή τους. Παρουσιάζονται όμως και αποκλίσεις που οφείλονται σε συγκεκριμένους λόγους που θεωρεί η κάθε μεθοδολογία. Αρχικά παρατηρείται ότι με την εκτέλεση του μοντέλου με κλίμακα μεταβλητής οικονομίας η μέση αποδοτικότητα των αρδευτικών συστημάτων είναι προσαυξημένη σε ποσοστό περίπου 20% σε σύγκριση με τα αποτελέσματα που προκύπτουν από το μοντέλο των σταθερών οικονομιών κλίμακας και αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι περισσότερες μονάδες εξέτασης τείνουν να γίνουν πλήρως αποδοτικές, αυξάνοντας συγχρόνως και την απόδοση των υπολοίπων μονάδων συγκρινόμενες με αυτές. Επίσης, με τη θεώρηση του μοντέλου που προσανατολίζεται στις εισροές, η αποδοτικότητα που υπολογίζεται για το κάθε σύστημα προκύπτει από την παραδοχή ότι η εκροή (S.G.V.P.) διατηρείται σταθερή - δεδομένη χωρίς να προτείνεται οποιαδήποτε αύξηση σε αντίθεση με τις εισροές όπου προτείνεται η ποσοστιαία ακτινική μείωση της αρδευτικής παροχής ώστε τα μη αποδοτικά συστήματα να καταστούν βέλτιστα. Έτσι η θεώρηση του μοντέλου με κλίμακα μεταβλητής οικονομίας και με προσανατολισμό στις εισροές μας ενημερώνει για το ποσοστό μείωσης των εισροών το οποίο είναι μικρότερο σε σχέση με αυτό που προκύπτει από το μοντέλο των σταθερών οικονομιών κλίμακας και προσδιορίζεται από το γινόμενο της διαφοράς της μετρημένης αποδοτικότητας από τη μονάδα με την τιμή εισόδου της κάθε εισροής

171 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Στο σημείο αυτό θα αναλυθούν τα αποτελέσματα της μέσης τεχνικής αποδοτικότητας για την κάθε ομάδα ξεχωριστά έτσι όπως έχουν κατηγοριοποιηθεί καθώς και το μέσο ποσοστό βελτίωσης της κάθε κατηγορίας. Αρχικά στην πρώτη ομάδα, όπου συμμετάσχουν οι πλήρως αποδοτικές μονάδες δηλαδή οι μονάδες πρότυπα η μέση αποδοτικότητα κυμαίνεται κοντά στο 85-90% κάτι που σημαίνει ότι οι μη βέλτιστες μονάδες θα πρέπει να αυξήσουν την αποδοτικότητα τους κατά 10-15% το οποίο θα επιτευχθεί με την αντίστοιχη μείωση της συγκεκριμένης εισροής. Η δεύτερη ομάδα αποτελείται από τα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα που αποδίδουν σχετικά καλά ενώ περιλαμβάνει και κάποιες πλήρως αποδοτικές μονάδες. Η μέση απόδοση αυτής της ομάδας κυμαίνεται από 70-80% και θα πρέπει να αυξήσει την αποδοτικότητά της κατά μέσο όρο από 20-30%. Αντιθέτως, τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα καταγράφουν μια μέση αποδοτικότητα και έχουν ως μέση τιμή διακύμανσης κοντά στο 60-65%. Η ομάδα αυτή θα πρέπει να επιτύχει μια μείωση του ποσοστού της διαθέσιμης αρδευτικής παροχής κατά 35-40% περίπου. Τέλος, η τρίτη ομάδα θα μπορούσε να χαρακτηριστεί σχετικά ως μη αποδοτική διότι η μέση τιμή της αποδοτικότητας προσεγγίζει το 40%, ενώ το ποσοστό της βελτίωσης που θα πρέπει να επιτευχθεί είναι κοντά στο 60%. Παρόλο το γεγονός ότι η συγκεκριμένη ομάδα προσλαμβάνει ένα πολύ μεγάλο ποσοστό της διαθέσιμης αρδευτικής παροχής που χορηγείται στην πεδιάδα Θεσσαλονίκης η μέση αποδοτικότητά της είναι σχετικά χαμηλή. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο ποσοστό στην καλλιέργεια του ρυζιού που όπως προαναφέρθηκε καταναλώνει υψηλούς όγκους νερού χωρίς όμως να αποδίδει την αναμενόμενη παραγωγή σε όρους S.G.V.P. Συνεπώς, τα συγκεκριμένα συστήματα απαιτούν άμεση αποκατάσταση και βελτίωση των τεχνικών άρδευσης και των διαχειριστικών πρακτικών τους, αλλά και επιλογή ίσως πιο αποδοτικών καλλιεργειών με σκοπό τον εκσυγχρονισμό και την αύξηση της αποδοτικότητάς τους. Όπως προκύπτει από την σύγκριση των αποτελεσμάτων της τεχνικής αποδοτικότητας των εξεταζόμενων αρδευτικών συστημάτων παρουσιάζονται ορισμένες αποκλίσεις ως προς θέση τους στην τελική κατάταξη σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δύο μεθόδων αξιολόγησης. Οι αποκλίσεις αυτές οφείλονται στην διαφορετική διαδικασία ως προς τον τρόπο υπολογισμού της αποδοτικότητας βάσει των κριτηρίων που θεωρούν η κάθε μια αλλά και στις διαφορετικές παραμέτρους που εστιάζεται η κάθε μια από τις δύο εφαρμόζουσες μεθοδολογίες. Πιο συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα της ιεραρχίας που λαμβάνονται με τη Θεωρία Ασαφών Συνόλων προκύπτουν ως άθροισμα των διμερών συγκρίσεων μεταξύ των αρδευτικών δικτύων οι οποίες βασίζονται σε σχέσεις κυριαρχίας υπεροχής (dominance) με σκοπό τη δημιουργία των κατάλληλων ζευγαριών από εναλλακτικές επιλογές. Στην ουσία με αυτή την μέθοδο υπάρχει η δυνατότητα υπολογισμού της απόστασης μεταξύ των συγκρινόμενων μονάδων ώστε να γνωστοποιηθεί ο βαθμός ομοιότητας ή αδιαφορίας που υπάρχει. Επιπλέον, ένα πλεονέκτημα αυτής της μεθοδολογίας είναι ότι κατά τον προσδιορισμό της αποδοτικότητας θεωρεί περισσότερα κριτήρια-δείκτες σε σχέση με την Π.Α.Δ και συνεπώς τα αποτέλεσμα που λαμβάνονται με την Θ.Α.Σ μας παρέχουν μια πιο συνολική εικόνα της διαχείρισης

172 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης για κάθε σύστημα ξεχωριστά. Επίσης, η Θ.Α.Σ παρέχει τη δυνατότητα ανάθεσης άνισων συντελεστών βαρύτητας στα κριτήρια δείκτες αξιολόγησης από τους διαχειριστές και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων που αντικατοπτρίζουν διαφορετικούς διαχειριστικούς στόχους και προτεραιότητες. Επίσης, για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων μπορούν να εισαχθούν επιπλέον δείκτες κριτήρια κατά την αξιολόγηση των μονάδων όπως οικονομικοί δείκτες που σχετίζονται με την οικονομική αυτάρκεια και την ανταποδοτικότητα της παραγωγής ως προς κόστος επένδυσης για κάθε σύστημα, τα οποία δεν χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη λόγω έλλειψης στοιχείων. Σε αντίθεση με την Θ.Α.Σ η μεθοδολογία της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων θεωρεί διαφορετικές παραμέτρους και εφαρμόζει μια διαφορετική τεχνική για την αποτίμηση της τεχνικής αποδοτικότητας. Όπως έχει προαναφερθεί, η τεχνική αποδοτικότητα του κάθε συστήματος προσδιορίζεται από το σταθμισμένο λόγο εκροών/εισροών ο οποίος προκύπτει από τη σύγκριση του κάθε συστήματος με το σύνολο των εξεταζόμενων μονάδων πάνω στο σύνορο της αποδοτικότητας χωρίς να πραγματοποιούνται διμερείς συγκρίσεις με όλες τις εξεταζόμενες μονάδες όπως στην Θ.Α.Σ. Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα της Π.Α.Δ είναι ότι αποδίδει σταθερά μέτρα της τεχνικής αποδοτικότητας των εξεταζόμενων συστημάτων διότι τα αποτελέσματα προέρχονται από αντικειμενική εξέταση της σχέσης των εκροών ως προς τις εισροές. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτής της μεθοδολογίας είναι ότι κατά τη εφαρμογή της δεν λαμβάνει υπόψη ορισμένες σημαντικές παραμέτρους οι οποίες σχετίζονται με το μέρος της διαχειριστικής πολιτικής του κάθε συστήματος. Μια τέτοια σημαντική παράμετρος είναι η ζήτηση δηλαδή οι ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό η οποία δεν υπεισέρχεται στον υπολογισμό και συνδέεται άμεσα με την αποδοτική διαχείριση των υδατικών πόρων. Σύμφωνα με την Π.Α.Δ, η συγκριτική αξιολόγηση βασίζεται στις σχέσεις που διαμορφώνονται μεταξύ της παραγωγικότητας των αρδευτικών συστημάτων σε σχέση με την αρδευόμενη έκταση και τη διαθέσιμη αρδευτική παροχή χωρίς να υπάρχει θεώρηση της σχέσης της παραγωγικότητας με την κατανάλωση. Επιπλέον, δεν πραγματοποιείται συσχετισμός μεταξύ της προμήθειας και της ζήτησης σε νερό το οποίο είναι σημαντικό για τον προσδιορισμό της σπατάλης και των απωλειών σε νερό, το οποίο όμως εξετάζεται στην περίπτωση της Θ.Α.Σ από τους αντίστοιχους δείκτες. Για το λόγο αυτό κατά την εφαρμογή της Π.Α.Δ εφαρμόζεται συμπληρωματικά η διαδικασία της συγκριτικής αξιολόγησης με τους αντίστοιχους δείκτες με σκοπό να λάβουμε μια πλήρη εικόνα της αρδευτικής αποδοτικότητας των αρδευτικών δικτύων, όσο αναφορά το κομμάτι της διαχείρισης των πόρων. Μια ακόμη παρατήρηση που εξάγεται από την ανάλυση των αποτελεσμάτων σχετίζεται με τη χορηγούμενη αρδευτική παροχή στα αρδευτικά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης η οποία αποτελεί μέτρο της επάρκειας και της ισότητας σε νερό και έχει ως σκοπό την κάλυψη της ζήτησης σε νερό των καλλιεργειών. Έτσι μετά από διαδοχικές παρατηρήσεις κατά την περίοδο μελέτης, συμπεραίνουμε ότι τα αρδευτικά δίκτυα του Αξιού λαμβάνουν μεγαλύτερες παροχές σε σχέση με τα αρδευτικά δίκτυα

173 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης του Αλιάκμονα Αν και ο Αξιός φέρει μεγαλύτερη παροχή δεν είναι όλη άμεσα εκμεταλλεύσιμη από την Ελλάδα λόγω των διασυνοριακών εξαρτήσεων με τις γείτονες χώρες σε αντίθεση με τον Αλιάκμονα που είναι εξολοκλήρου ελληνικό ποτάμι και διαθέτει όλη του την παροχή για την κάλυψη των αναγκών των αρδευτικών συστημάτων της πεδιάδας Θεσσαλονίκης. Η συνολική επάρκεια σε νερό για τα δίκτυα του Αξιού είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τα δίκτυα του Αλιάκμονα όπως προκύπτει από τις τιμές του αντίστοιχου δείκτη Σχετική Προμήθεια Νερού (R.W.S). Παρόλο τη μεγαλύτερη επάρκεια και τη διαθεσιμότητα σε αρδευτικό νερό παρατηρούμε ότι η αυξημένη διαθέσιμη παροχή δεν συνδέεται άμεσα από μια υψηλή αρδευτική αποδοτικότητα. Αντιθέτως, βάσει των αποτελεσμάτων διακρίνεται ότι η χορηγούμενη ποσότητα νερού οδηγεί σε περίσσεια ποσότητα νερού και καταληκτικώς σε σημαντικές απώλειες. Σε αντίθεση με τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού που καταγράφουν μεγαλύτερη επάρκεια σε νερό, τα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα καταγράφουν οριακή επάρκεια διότι η προμήθεια του νερού συνδέεται σε υψηλό βαθμό με τη ζήτηση σύμφωνα με το δείκτη Σχετική Προμήθεια Νερού (R.W.S), ενώ ταυτόχρονα εφαρμόζουν μια πιο αποδοτική διαχείριση των υδατικών πόρων όπως παρατηρείται από τον αντίστοιχο δείκτη Σχετική Αρδευτική Προμήθεια (R.I.S) ο οποίος τείνει στα περισσότερα συστήματα στη μονάδα. Μια επιπλέον σημείωση κατά την εξέταση των αρδευτικών συστημάτων αφορά τη ζήτηση σε αρδευτικό νερό και πιο συγκεκριμένα στον προσδιορισμό των καθαρών αναγκών σε νερό (In) όπου κατά τον υπολογισμό τους δεν θεωρήθηκε η συμβολή της υπόγειας συνεισφοράς λόγω τριχοειδούς ανύψωσης παρά μόνο η συνεισφορά της ωφέλιμης βροχόπτωσης (Pe) και η μεταβολή της εδαφικής υγρασίας (SM). Οι βασικοί λόγοι για τους οποίους δεν θεωρήθηκε η υπόγεια συνεισφορά είναι καταρχάς ότι οι τιμές της προήλθαν από βιβλιογραφικές αναφορές βάσει μικρού δείγματος από πειραματικές μετρήσεις χωρίς να υπάρχουν επαρκή δεδομένα για όλα τα εξεταζόμενα αρδευτικά δίκτυα κατά την περίοδο μελέτης. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να μην υπάρχουν επαρκείς και αξιόπιστες διαθέσιμες πληροφορίες για το μέγεθος και την ύπαρξή της. Παρόλα αυτά πραγματοποιήθηκαν ορισμένες δοκιμές με τη συμμετοχή της υπόγειας συνεισφοράς βάσει των διαθέσιμων δεδομένων και από τα αποτελέσματα τα οποία λήφθηκαν, παρατηρήθηκε ότι οι τιμές του δείκτη Σχετική Αρδευτική Προμήθεια (R.I.S) ήταν αρκετά προσαυξημένες λόγω της υψηλής υπόγειας στάθμης σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και στα κλειστά δίκτυα τα οποία γενικώς δεν καταγράφουν υψηλές απώλειες λόγω της ορθολογικότερης διαχείρισης των υδατικών πόρων και της υψηλότερης αποδοτικότητας εφαρμογής των αρδευτικών συστημάτων που εφαρμόζονται. Τέλος, παρατηρήθηκαν σημαντικές αποκλίσεις μεταξύ του δείκτη Σχετική Προμήθεια Νερού (R.W.S) σε σχέση με το δείκτη Σχετική Αρδευτική Προμήθεια (R.I.S) λόγω της συμμετοχής της υπόγειας συνεισφοράς το οποίο γενικά δεν δικαιολογείται και δεν συμβαίνει τακτικά παρά μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις λόγω ότι οι δείκτες αυτοί παρουσιάζουν μια παρόμοια συμπεριφορά και υπό μια έννοια αλληλοσχετίζονται

174 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Ένα πολύ σημαντικό σημείο σχολιασμού που προκύπτει από την εξέταση της αποδοτικότητας των αρδευτικών δικτύων είναι οι λόγοι που επιλέγουν οι παραγωγοί την εκάστοτε καλλιέργεια. Η επιλογή αυτή είναι άμεσα συνδεδεμένη με την τελική παραγωγικότητα που αποδίδει το κάθε δίκτυο η οποία αποτιμάται μέσω της τυποποιημένης μεικτής τιμής της παραγωγής. Σύμφωνα με την παρούσα εφαρμογή που διεξήχθη στα δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης για την περίοδο μελέτης ( ) τα αποτελέσματα της μετρημένης τυποποιημένης μεικτής τιμής της παραγωγής μας υπέδειξαν τις περισσότερο και λιγότερο παραγωγικές καλλιέργειες. Οι βασικότεροι λόγοι που οδηγούν στην επιλογή μιας καλλιέργειας από τους παραγωγούς είναι αρχικά οικονομικοί, η τεχνογνωσία και η εμπειρία που έχουν πάνω σε συγκεκριμένες καλλιέργειες καθώς και η διάθεση του κατάλληλου μηχανολογικού και τεχνικού εξοπλισμού. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι η υψηλή παραγωγικότητα ορισμένων καλλιεργειών που επιλέγονται σε συγκεκριμένα δίκτυα συντελεί στην κατάληψη υψηλών θέσεων κατάταξης στην τελική ιεραρχία. Όπως μπορεί να παρατηρηθεί οι πλέον παραγωγικές και συνάμα επικερδείς καλλιέργειες είναι τα κηπευτικά και τα δέντρα τα οποία επιτυγχάνουν έναν καλύτερο συνδυασμό μέσης στρεμματικής απόδοσης και τιμής πώλησης. Επίσης, ιδιαίτερα επικερδής θεωρείται η καλλιέργεια του καπνού λόγω των υψηλών επιδοτήσεων ενώ στη συνέχεια ακολουθούν η καλλιέργεια του βαμβακιού, των ζαχαρότευτλων που εμφανίζουν μια μέση παραγωγικότητα διότι πετυχαίνουν ένα μέτριο συνδυασμό απόδοσης και τιμής. Τέλος, οι καλλιέργειες που σημειώνουν τη χαμηλότερη παραγωγικότητα και θεωρούνται ως λιγότερο επικερδείς είναι η καλλιέργεια του καλαμποκιού και του ρυζιού λόγω της χαμηλής σχέσης απόδοσης και τιμής. Στο σημείο αυτό τίθεται ο προβληματισμός για το κατά πόσο υπάρχει η δυνατότητα αλλαγής της διάρθρωσης των καλλιεργειών στα δίκτυα με χαμηλή απόδοση ώστε να καταστούν και αυτά αποδοτικά αλλά ταυτόχρονα λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς στους οποίους υπόκειται το κάθε δίκτυο αλλά και η κάθε καλλιέργεια. Οι περιορισμοί αυτοί σχετίζονται κυρίως με τις κλιματικές συνθήκες, τον τύπο του εδάφους, όπου στην περίπτωση της ρυζοκαλλιέργειας τα εδάφη είναι αλατούχα, τη διαθέσιμη παροχή αλλά και την τεχνογνωσία των παραγωγών καθώς και το διαθέσιμο τεχνικό εξοπλισμό. Παρόλα τα πλεονεκτήματα που εμφανίζουν οι προαναφερθείσες καλλιέργειες, υπάρχει και ένας αριθμός μειονεκτημάτων που συνοδεύουν αυτές. Αρχικά, όπως έχει αναφερθεί η καλλιέργεια των κηπευτικών θεωρείται η πιο παραγωγική και επικερδής αλλά ταυτόχρονα είναι η πιο απαιτητική σε εργασία και γι αυτό το λόγο δεν μπορεί να καλλιεργηθεί με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης ενώ θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι τυχόν απώλειες λόγω της μη έγκαιρης διάθεσης του προϊόντος εξαιτίας της υψηλής ευαισθησίας του. Το ίδιο ισχύει και για την καλλιέργεια των δέντρων όπου το παραγόμενο προϊόν εμφανίζει υψηλή ευαισθησία και έχει ένα σχετικά υψηλό κόστος παραγωγής ενώ δεν αποδίδουν άμεσα. Σε αντίθεση με τις παραπάνω καλλιέργειες που εμφανίζουν τα συγκεκριμένα μειονεκτήματα, οι καλλιέργειες του βαμβακιού, του ρυζιού και του καλαμποκιού δεν εμφανίζουν υψηλή ευαισθησία και δεν αντιμετωπίζουν πρόβλημα ως προς το χρόνο διάθεσης του προϊόντος καθώς επίσης είναι λιγότερο απαιτητικές σε εργασία αλλά όμως είναι λιγότερο παραγωγικές και επικερδείς. Ένας ακόμα σημαντικός περιορισμός που αφορά την επιλογή των

175 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης καλλιεργειών είναι ότι η παραγόμενη ποσότητα της εκάστοτε καλλιέργειας θα πρέπει να εναρμονίζεται με τα πρότυπα που ορίζει η Κοινή Αγροτική Πολιτική ώστε να αποφευχθούν πιθανές παραβάσεις. Συνεπώς, η επιλογή για την κατάλληλη διάρθρωση των καλλιεργειών του κάθε δικτύου επαφίεται στη κρίση των παραγωγών και στους τοπικούς οργανισμούς εγγείων βελτιώσεων αλλά και στη δυνατότητα προσαρμογής τους σε ένα διαμορφούμενο περιβάλλον με νέες απαιτήσεις όπου η οποιαδήποτε αλλαγή θα πρέπει να πραγματοποιείται με τη θεώρηση των παραπάνω περιορισμών. Μια τελευταία παρατήρηση η οποία έχει ως σκοπό τη βελτίωση της αρδευτικής αποδοτικότητας των αρδευτικών δικτύων με χαμηλή απόδοση τα οποία εφαρμόζουν μια ελλιπή πολιτική διαχείρισης του νερού αφορά τον εκσυγχρονισμό και την αποκατάσταση των πεπαλαιωμένων δικτύων. Η πρόταση αυτή επικεντρώνεται κυρίως στα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού και του Αλιάκμονα στα οποία παρατηρούνται και οι μεγαλύτερες απώλειες λόγω της μεγάλης τους ηλικίας (>45 έτη) αλλά και του τρόπου λειτουργίας τους καθώς επίσης και σε άλλα δίκτυα που έχουν περιθώρια βελτίωσης της αποδοτικότητάς τους. Ο εκσυγχρονισμός αυτός θα πρέπει να εστιαστεί κυρίως στην αντικατάσταση των ανοιχτών διωρύγων μεταφοράς και εφαρμογής του νερού με κλειστούς υπό πίεση αγωγούς αλλά και στην εφαρμογή νέων μεθόδων και πρακτικών άρδευσης οι οποίες έχουν μεγαλύτερες αποδοτικότητες εφαρμογής. Τα παραπάνω μέτρα αποκατάστασης σε συνδυασμό με τη βελτίωση της συντήρησης του δικτύου μεταφοράς και διανομής, την ενημέρωση των παραγωγών για την ορθή διαχείριση του νερού και την κατάρτιση του προσωπικού των Τ.Ο.Ε.Β θα συμβάλλουν στον περιορισμό της σπατάλης του νερού άρδευσης έτσι ώστε η κατανομή του νερού να πραγματοποιείται βάσει των πραγματικών αναγκών. Ένα επιπλέον μέτρο που θα συντελέσει στη μείωση των συνολικών απωλειών των δικτύων είναι η εγκαταστάτη συστήματος καταγραφής και χρέωσης του αρδευτικού νερού στον αγρό ώστε να πραγματοποιηθεί πραγματική καταγραφή του όγκου κατανάλωσης ενώ ταυτόχρονα θα πρέπει να αντικατασταθεί ο τρόπος χρέωσης του αρδευτικού νερού από /στρ σε /m 3 ώστε να υπολογίζεται η κατανάλωση βάσει του όγκου με σκοπό την δίκαιη διανομή των εισφορών στους παραγωγούς Εφαρμογή ασαφούς ομοιότητας Η δεύτερη αρχή η οποία χρησιμοποιήθηκε για την ομαδοποίηση ταξινόμηση της αποδοτικότητας των αρδευτικών συστημάτων ήταν η ασαφής ομοιότητα που βασίστηκε στην αντίστοιχη σχέση ομοιότητας r που περιγράφηκε αναλυτικά στο 5 0 Κεφάλαιο. Έτσι μετά την κατάρτιση των αντίστοιχων μητρώων Χ και Υ τα αποτελέσματα της ομαδοποίησης λαμβάνονται από το τελικό μητρώο σύνθεσης R το οποίο προκύπτει ύστερα από δύο διαδοχικές εκτελέσεις του επαναληπτικού αλγόριθμου με σκοπό την ικανοποίηση των τριών ιδιοτήτων της ανακλαστικότητας, συμμετρίας και μεταβατικότητας. Το τελικό στάδιο της διαδικασίας της ομαδοποίησης είναι η κατασκευή των διαγραμμάτων διαχωρισμού τα οποία προκύπτουν λαμβάνοντας διαφορετικές τιμές διαχωρισμού- λ

176 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης στο μητρώο Ζ με σκοπό το σχηματισμό ομοειδών ομάδων συστάδων. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα διαγράμματα διαχωρισμού-λ για τα έτη 2004 και 2007 για τα είκοσι εννέα αρδευτικά δίκτυα με την απεικόνιση και της τελικής τους κατάταξης

177 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Διάγραμμα διαχωρισμού-λ λ=0,574 ΕΤΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ : 2004 λ=0,734 λ=0,759 λ=0,769 λ=0,836 Α -1, Α 2, Α 3, Α- 4, Α 17 Α-21, Α-22, Α-23, Α-24, A-25, Α-26, Α-28, Α-29 Α-6, Α 16,Α-18,Α 19, Α-20 Α-7, Α-9,Α-10, Α-11, Α-12, Α-13, Α 14, A-15, Α-27 Α 5 Α-8 Ranking

178 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Διάγραμμα διαχωρισμού-λ λ=0,639 ΕΤΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ : 2007 λ=0,730 λ=0,812 λ=0,777 λ=0,843 λ=0,887 λ=0,893 Α -1,Α 2, Α- 4 Α-18,Α 19, Α 20, Α-22, Α-23, Α-24, Α-26, Α-28, Α-29 Α-6, Α 16, Α 17, Α-21 Α 25, Α 27 Α- 5 Α- 3 Α-7, Α-8, Α-9,Α-10, Α-11, Α-12, Α-13 Α 14, Α-15 Ranking

179 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχολιασμός αποτελεσμάτων ομαδοποίησης Βάσει της εφαρμογής της μεθοδολογίας της ομαδοποίησης (classification) στα αρδευτικά συστήματα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης για την περίοδο μελέτης ( ) προέκυψαν τρεις βασικές ομάδες συστάδες (clusters) από τη σύγκριση των λειτουργικών και τεχνικών χαρακτηριστικών τους. Οι ομάδες αυτές είναι: η 1 η ομάδα στην οποία ανήκουν τα μεικτά δίκτυα του Αλιάκμονα, η 2 η ομάδα στην οποία ανήκουν τα ανοιχτά και τα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα και η 3 η ομάδα στην οποία ανήκουν τα ανοιχτά δίκτυα του Αξιού. Σε ορισμένα έτη παρατηρήθηκε ότι κάποια από τα αρδευτικά δίκτυα δεν συμμετέχουν σε καμία από αυτές τις προαναφερθείσες τρεις ομάδες λόγω της χαμηλής τιμής της συνάρτησης σύνθεσης τους σε σχέση τις αντίστοιχες ομοειδείς τους ομάδες, όποτε και ανεξαρτητοποιούνται. Οι αιτίες που προκάλεσαν αυτές τις διαφοροποιήσεις ως προς την ταξινόμηση είναι συγκεκριμένες και θα αναλυθούν στη συνέχεια. 1 η ομάδα: Η 1 η ομάδα θα μπορούσε να ειπωθεί ότι είναι σχετικά ομοιογενής, η οποία αποτελείται από τα μεικτά δίκτυα του Αλιάκμονα στα οποία περιλαμβάνονται δίκτυα που λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους, δηλαδή με ανοιχτού αλλά και κλειστού τύπου συστήματα ή από ανοιχτά δίκτυα τα οποία όμως εφαρμόζουν υπό πίεση αρδευτικές μεθόδους όπως ο καταιονισμός. Τα δίκτυα αυτής της κατηγορίας είναι Α 7 Αραβησσού, Α 8 - Άγιου Λουκά, Α 9 Αραπίτσας, Α 10 - Μυλόβου, Α 11 - Κουλούρας, Α 12 - Σταυρού, Α 13 - Τριποτάμου, Α 14 - Νάουσας και Α 15 - Βέροιας. Τα παραπάνω δίκτυα όπως προκύπτει και από τα αποτελέσματα της κατάταξης (ranking) θεωρούνται ότι είναι τα πιο αποδοτικά διότι καταλαμβάνουν υψηλές θέσεις στην ιεραρχία κάθε έτους. Η γενικότερη διάρθρωση των καλλιεργειών των δικτύων της 1 η ομάδας καθώς και η επιλογή των βασικών καλλιεργειών τους συντελούν στην υψηλή αποδοτικότητα διότι επιτυγχάνουν μια υψηλή παραγωγή ανά μονάδα εδάφους και νερού. Οι βασικές καλλιέργειες αυτών των δικτύων είναι κυρίως τα δέντρα τα οποία καλλιεργούνται με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης. Επίσης, καλλιεργείται καλαμπόκι ενώ σημαντικό ποσοστό σε κάποια δίκτυα κατέχει ο καπνός Α 9 Αραπίτσας και τα κηπευτικά Α 8 - Άγιου Λουκά τα οποία θεωρούνται αρκετά παραγωγικές καλλιέργειες. Τα βασικότερα συστήματα άρδευσης που χρησιμοποιούν τα δίκτυα αυτής της ομάδας είναι κυρίως ο καταιονισμός με αυτοπροωθούμενα συστήματα (καρούλι), ενώ χρησιμοποιείται και η στάγδην άρδευση σε μικρότερο ποσοστό λόγω της καλλιέργειας των δέντρων. Ένα άλλο κοινό χαρακτηριστικό της ομάδας αυτής είναι ότι όλα τα δίκτυα υδροδοτούνται από τον Αλιάκμονα με αποτέλεσμα να μην λαμβάνουν υψηλές παροχές και σε συνδυασμό με τις μεθόδους και τις τεχνικές άρδευσης που εφαρμόζουν να καταγράφουν χαμηλές απώλειες. Επίσης, οι ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό δεν είναι αυξημένες και κατά συνέπεια η ζήτηση συνδέεται ικανοποιητικά με την προσφορά του νερού. Η παροχετευτικότητα των κύριων διωρύγων των μεικτών δικτύων έχει σχεδιαστεί με ένα

180 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης συντελεστή ασφαλείας που κυμαίνεται μεταξύ του 10 40%. Η ηλικία των συγκεκριμένων δικτύων κυμαίνεται κοντά στα 40 έτη. 2 η ομάδα: Η ομάδα αυτή είναι πιο ανομοιογενής σε σύγκριση με την 1 η ομάδα επειδή περιλαμβάνει δύο τύπων δικτύων τα ανοιχτά και τα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα, τα οποία παρόλο την ετερογένεια που σημειώνεται σε ορισμένα χαρακτηριστικά τους, εμφανίζουν όμως και κοινά χαρακτηριστικά που δικαιολογούν τη συγκεκριμένη ομαδοποίηση. Τα δίκτυα αυτής της κατηγορίας είναι: Α 6 Χαλκηδόνας, Α 16 Αλεξάνδρειας, Α 18 - Λουτρού, Α 19 Νησελίου, Α 20 Νησίου Α, Α 21 - Πλατέος, Α 22 Σχοινά. Υψ, Α 23 - Καβάσιλα, Α 24 Νησίου Β, Α 25 Νιχωρίου, Α 26 Σχοινά. Χαμ, Α 27 Μπαλίτσα, Α 28 Γιαννιτσά και Α 29 Κρύα Βρύση. Η 2 η ομάδα λόγω της ανομοιογένειας μπορεί να διαχωριστεί σε δύο υποομάδες: στα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα και στα κλειστά δίκτυα του Αλιάκμονα λόγω των διαφορετικών λειτουργικών χαρακτηριστικών. Η διαφοροποίηση αυτή δικαιολογείται και από τα αποτελέσματα της ιεραρχίας (κατάταξης) για όλη την περίοδο μελέτης όπου τα κλειστά δίκτυα καταγράφουν μια σχετικά πιο υψηλή απόδοση και γενικώς μεγαλύτερη από τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα που σημειώνουν στην πλειοψηφία τους μια μέση απόδοση. Κοινό χαρακτηριστικό των δικτύων της 2 ης ομάδας είναι ότι επιλέγεται το βαμβάκι ως βασική καλλιέργεια με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης, ενώ ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην καλλιέργεια των ζαχαρότευτλων και του καλαμποκιού. Τα δέντρα όμως δεν καταλαμβάνουν υψηλό ποσοστό στην τελική διάρθρωση των καλλιεργειών των συγκεκριμένων δικτύων. Τα κύρια συστήματα άρδευσης που εφαρμόζονται στα κλειστά δίκτυα είναι κυρίως ο καταιονισμός με αυτοπροωθούμενα συστήματα (καρούλι) και η στάγδην άρδευση, ενώ πολύ λίγα δίκτυα άρδευσης χρησιμοποιούν μικροεκτοξευτήρες. Ο καταιονισμός χρησιμοποιείται για την άρδευση των καλλιεργειών του βαμβακιού, του καλαμποκιού και των τεύτλων ενώ η στάγδην άρδευση εφαρμόζεται στις καλλιέργειες των δέντρων και των κηπευτικών. Σε αντίθεση με τα κλειστά δίκτυα, τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα εφαρμόζουν κυρίως επιφανειακές μεθόδους άρδευσης με επικρατέστερες αυτές των αυλακιών και των λεκανών. Τα αυλάκια εφαρμόζονται κυρίως για την άρδευση των καλλιεργειών του βαμβακιού, του καλαμποκιού και των ζαχαρότευτλων ενώ οι λωρίδες εφαρμόζονται κυρίως για την άρδευση των δέντρων. Κοινό χαρακτηριστικό των δικτύων αυτής της ομάδας είναι ότι και οι δύο τύποι των αρδευτικών δικτύων υδροδοτούνται από τον Αλιάκμονα με αποτέλεσμα οι παροχές που τους χορηγούνται δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές. Συνεπώς, οι απώλειες που καταγράφονται είναι της τάξεως του 15-20% για τα κλειστά και του 20 40% για τα ανοιχτά αντιστοίχως, ενώ υπάρχουν ορισμένα κλειστά δίκτυα όπου οι απώλειες είναι μηδενικές. Επίσης, όπως μπορεί να παρατηρηθεί και από τα αποτελέσματα των υδατικών δεικτών στα κλειστά δίκτυα η ζήτηση συνδέεται σε ικανοποιητικό βαθμό με την προσφορά όμως σε κάποια δίκτυα η ζήτηση τυγχάνει να είναι μεγαλύτερη από την προσφορά. Αντιθέτως, στα ανοιχτά δίκτυα η προσφορά είναι κατά κύριο λόγο μεγαλύτερη

181 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης από τη ζήτηση κατά την περίοδο μελέτης. Η παροχετευτικότητα των κύριων διωρύγων των δικτύων της 2 ης ομάδας έχει σχεδιαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας της τάξεως του % για τα κλειστά δίκτυα, ενώ στα ανοιχτά δίκτυα ο συντελεστής είναι της τάξεως του %. Η μέση ηλικία για τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα κυμαίνεται κοντά στα 50 έτη ενώ στα κλειστά δίκτυα είναι μικρότερη από τα 30 έτη. 3 η ομάδα : Η ομάδα αυτή είναι μια ομοιογενής ομάδα διότι περιλαμβάνει τα ανοιχτά αρδευτικά δίκτυα κυρίως του Αξιού και ένα μόλις του Αλιάκμονα, τα οποία παρουσιάζουν πολύ μικρές διαφοροποιήσεις. Τα δίκτυα αυτής της κατηγορίας είναι Α 1 Μάλγαρα, Α 2 Βραχιά, Α 3 Αγ. Αθανασίου, Α 4 Χαλάστρα, Α 5 - Πέλλα και Α 17 Κλειδί. Τα συγκεκριμένα δίκτυα, όπως μπορεί να παρατηρηθεί και από τα αποτελέσματα της ιεραρχίας, καταλαμβάνουν τις τελευταίες θέσεις στην ιεραρχία λόγω της χαμηλής αποδοτικότητας ανά μονάδα εδάφους και νερού κατά την περίοδο εξέτασής τους. Οι βασικότεροι παράγοντες που συντελούν στην επίτευξη αυτού του επιπέδου της αποδοτικότητας είναι η επιλογή της καλλιέργειας του ρυζιού ως βασικής στην πλειοψηφία των δικτύων. Επίσης λόγω της ιδιαιτερότητάς αυτής της καλλιέργειας, επειδή θεωρείται η πλέον υδροβόρα καλλιέργεια, τα συγκεκριμένα αρδευτικά δίκτυα του Αξιού λαμβάνουν πολύ υψηλές παροχές και σε συνδυασμό με τον τρόπο διαχείρισης του νερού καταγράφουν χαμηλά επίπεδα αρδευτικής αποδοτικότητας. Το ρύζι καλλιεργείται με αρκετά υψηλό βαθμό εντατικοποίησης ενώ και η καλλιέργεια του βαμβακιού συμμετέχει με υψηλό ποσοστό στην τελική διάρθρωση των καλλιεργειών των συγκεκριμένων δικτύων. Οι κύριες μέθοδοι άρδευσης που εφαρμόζονται είναι επιφανειακές με πιο χαρακτηριστική αυτή των λεκανών που εφαρμόζεται στην άρδευση του ρυζιού, αλλά και των αυλακιών για την άρδευση του βαμβακιού και του καλαμποκιού. Ο συνδυασμός των υψηλών παροχών που χορηγούνται στα δίκτυα της 3 ης ομάδας και των μεθόδων άρδευσης που εφαρμόζονται έχει ως αποτέλεσμα τα δίκτυα να καταγράφουν πολύ υψηλές απώλειες που κυμαίνονται από 50-70%. Όπως προκύπτει και από την παρατήρηση των αντίστοιχων δεικτών, η ζήτηση δεν συνδέεται σε ικανοποιητικό βαθμό με τη προσφορά διότι η προσφορά είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από ζήτηση, παρόλο που οι ανάγκες σε νερό είναι ιδιαίτερα αυξημένες στα περισσότερα δίκτυα λόγω της καλλιέργειας του ρυζιού. Το αρδευτικό δίκτυο του Α 17 Κλειδίου σε εξαίρεση με τα υπόλοιπα δίκτυα του Αξιού λαμβάνει συγκριτικά μικρότερες παροχές και σημειώνει γενικώς μικρότερες απώλειες παρότι έχει ως βασική καλλιέργεια το ρύζι. Η παροχετευτικότητα των κύριων διωρύγων της πλειοψηφίας των δικτύων της 3 ης ομάδας έχει σχεδιαστεί με ένα συντελεστή ασφαλείας κατά μέσο όρο μεγαλύτερο από 100% το οποίο μπορεί να φτάσει και σε ορισμένες περιπτώσεις το 270 % όπως στο δίκτυο Α 3 Αγ. Αθανασίου, το όποιο πιθανώς να σημαίνει ότι τα συγκεκριμένα δίκτυα να έχουν υπερδιαστασιολογηθεί. Το δίκτυο των Α 1 Μαλγάρων και Α 17 Κλειδίου έχουν σχεδιαστεί με ένα μικρότερο συντελεστή ασφαλείας της

182 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης τάξεως του 80 και 60% αντίστοιχα. Η μέση ηλικία για τα δίκτυα του Αξιού κυμαίνεται κοντά στα 50 έτη ενώ το δίκτυο του Α 17 Κλειδίου έχει ηλικία 40 έτη. Τέλος, σύμφωνα με τα διαγράμματα διαχωρισμού σχ.6.24 και σχ.6.25 τα οποία αναφέρονται στα έτη 2004 και 2007 αντιστοίχως, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι ορισμένα δίκτυα αποσπώνται από τις ομοειδείς τους ομάδες, το οποίο συμβαίνει και σε κάποια από τα υπόλοιπα έτη μελέτης, διότι η τιμή της συνάρτησης σύνθεσής τους είναι μικρότερη από την αντίστοιχη τιμή της συνάρτησης των ομοειδών τους ομάδων (groups). Οι βασικοί λόγοι που προκαλούν αυτές τις διαφοροποιήσεις είναι η μεταβολή της βασικής καλλιέργειας, η μεταβολή της τιμής και της απόδοσης της βασικής καλλιέργειας, η μεταβολή του βαθμού εντατικοποίησης της βασικής καλλιέργειας καθώς και των υπόλοιπων καλλιεργειών αλλά και η μεταβολή της χορηγούμενης αρδευτικής παροχής. Τέτοια χαρακτηριστικά παραδείγματα δικτύων είναι αρχικά στην 1 η ομάδα τα δίκτυα του Α 8 - Άγιου Λουκά και Α 9 Αραπίτσας τα οποία μεταβάλουν σε κάποια έτη τη βασική τους καλλιέργεια από καλαμπόκι σε κηπευτικά οπότε παρουσιάζουν έντονη μεταβολή στην αποδοτικότητά τους. Επίσης τα δίκτυα της Α 14 - Νάουσας και Α 15 - Βέροιας αποσπώνται σε κάποια έτη από το 1 ο group λόγω του υψηλού βαθμού εντατικοποίησης της καλλιέργειας των δέντρων αλλά και της αύξησης της τιμής πώλησης των δέντρων που σημειώνεται κυρίως τα τελευταία έτη. Για τη δεύτερη ομάδα τα δίκτυα που διαχωρίζονται από αυτήν είναι Α 6 Χαλκηδόνα, Α 25 Νιχώρι, Α 27 Μπαλίτσα, και Α 29 Κρύα Βρύση. Το μεικτό δίκτυο Α 6 Χαλκηδόνας αν και ανήκει στην περιοχή του Αξιού έχει ως βασική καλλιέργεια το βαμβάκι και για αυτό το λόγο η αποδοτικότητά του προσομοιάζει περισσότερο με τα ανοιχτά δίκτυα του Αλιάκμονα λόγω και των χαμηλών του απωλειών. Επίσης, το κλειστό δίκτυο του Α 25 Νιχωρίου αποσπάται σε ορισμένα έτη από τη δεύτερη ομάδα λόγω της διακύμανσης που παρατηρείται στη χορηγούμενη παροχή και των συστημάτων άρδευσης που εφαρμόζονται ενώ δεν σημειώνεται οποιαδήποτε μεταβολή στη διάρθρωση των καλλιεργειών του. Τα άλλα δύο κλειστά δίκτυα Α 27 Μπαλίτσα και Α 29 Κρύα Βρύση επίσης αποσπώνται σε ορισμένες περιπτώσεις από την 2 η ομάδα, διότι η διάρθρωση των καλλιεργειών τους διαφοροποιείται αρκετά από τα υπόλοιπα κλειστά δίκτυα ενώ στο δίκτυο της Α 29 Κρύα Βρύσης διαφέρει και η βασική καλλιέργεια που είναι το καλαμπόκι. Κοινό χαρακτηριστικό των συγκεκριμένων δικτύων είναι η πιο ομοιόμορφη κατανομή της διάρθρωσης των καλλιεργειών που πετυχαίνουν, λόγω του ότι οι βασικές τους καλλιέργειες δεν καλλιεργούνται με υψηλούς βαθμούς εντατικοποίησης, και παράλληλα δίνεται έμφαση και σε άλλες καλλιέργειες όπως ο καπνός, τα κηπευτικά και τα δέντρα. Τέλος, τα αρδευτικά δίκτυα που διαφοροποιούνται κατά τον σχηματισμό της 3 ης ομάδας είναι του Α 3 Αγ. Αθανασίου και της Α 5 Πέλλας. Το ανοιχτό δίκτυο του Α 3 Αγ. Αθανασίου διαφοροποιείται από τα υπόλοιπα δίκτυα του Αξιού διότι λαμβάνει γενικώς μεγαλύτερες παροχές συγκρινόμενο με τα υπόλοιπα, και επίσης έχει την υψηλότερη παροχετευτικότητα από όλα τα δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης, ενώ το ανοιχτό δίκτυο της Α 5 Πέλλας σε ορισμένα έτη διαχωρίζεται από την 3 η ομάδα διότι έχει ως βασική καλλιέργεια το βαμβάκι. Κάποια τελευταία στοιχεία που μπορούν να επισημανθούν ως προς την ομαδοποίηση των δικτύων είναι ότι τα μεικτά δίκτυα σχηματίζουν την 1 η ομάδα κατά την κατασκευή των διαγραμμάτων

183 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης διαχωρισμού σε μικρότερες τιμές της συνάρτησης σύνθεσης στην πλειοψηφία των ετών μελέτης και κυρίως τα τελευταία έτη (2005, 2006, 2007). Το γεγονός αυτό οφείλεται σε δύο παράγοντες: πρώτον στην πτώση των τιμών που σημειώνεται ιδιαίτερα στην καλλιέργεια του βαμβακιού η οποία πλησιάζει στο ένα τρίτο της αρχικής τιμής του και δεύτερον στην σταδιακή αύξηση της τιμής των δέντρων. Επίσης, πτώση της τιμής πώλησης παρατηρείται και στην καλλιέργεια του καπνού η οποία κατά τα τελευταία έτη σχεδόν εξαλείφεται. Η πτώση αυτή των τιμών οφείλεται κυρίως στη σημαντική μείωση και τον περιορισμό των επιδοτήσεων που χορηγούνται στις συγκεκριμένες καλλιέργειες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, η τιμή του βαμβακιού να προσεγγίζει την τιμή του ρυζιού και συνεπώς η αποδοτικότητα των ανοιχτών δικτύων του Αξιού να προσομοιάζει περισσότερο με την αποδοτικότητα των αντίστοιχων ανοιχτών δικτύων του Αλιάκμονα. 6.6 Παρουσίαση ενδεικτικού δείγματος αρδευτικών δικτύων Βάσει των παραπάνω αποτελεσμάτων της κατάταξης ιεραρχίας με τις δύο μεθοδολογίες της Π.Α.Δ και της θεωρίας της ασαφούς κυριαρχίας οι οποίες εφαρμόζονται στα αρδευτικά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης, διακρίθηκαν τρεις διαφορετικές ομάδες αποδοτικότητας οι οποίες παρουσιάζουν σημαντικές διαφοροποιήσεις τόσο στα τεχνικά και λειτουργικά τους χαρακτηριστικά των εξεταζόμενων δικτύων. Πιο συγκεκριμένα, οι διαφοροποιήσεις αυτές εντοπίζονται στην επιλογή της βασικής καλλιέργειας, στη χορηγούμενη αρδευτική παροχή, στις μεθόδους άρδευσης και γενικότερα στην πολιτική διαχείρισης που εφαρμόζει το εκάστοτε δίκτυο. Ο καταρτισμός των τριών ομάδων επιβεβαιώνεται και από τα αποτελέσματα της ασαφούς ομοιότητας - ομαδοποίησης τα οποία συνδέονται με τα αποτελέσματα της ιεραρχίας. Για το λόγο αυτό επιλέχθηκε ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα αρδευτικών δικτύων με σκοπό την παρουσίαση μιας λεπτομερούς ανάλυσης των αποτελεσμάτων των εφαρμοζόμενων μεθοδολογιών για ένα δίκτυο από την κάθε σχηματιζόμενη ομάδα που αφορούσε όλη την περίοδο μελέτης. Τα τέσσερα δίκτυα που επιλέχθηκαν ήταν το ανοιχτό δίκτυο της Βραχιάς με βασική καλλιέργεια το ρύζι, το μεικτό δίκτυο της Βέροιας με βασική καλλιέργεια τα δέντρα, το κλειστό δίκτυο της Μπαλίτσας με βασική καλλιέργεια το βαμβάκι και επίσης παρουσιάστηκε το ανοιχτό δίκτυο του Νησελίου με βασική καλλιέργεια το βαμβάκι λόγω της διαφορετικής λειτουργίας που παρατηρήθηκε μεταξύ των κλειστών και των ανοιχτών δικτύων του Αλιάκμονα. Τα αποτελέσματα αυτής της εξέτασης των συγκεκριμένων δικτύων παρουσιάζονται στη συνέχεια μέσω διαγραμμάτων για τους επτά συγκριτικούς δείκτες καθώς και μέσω πινάκων για τη σύγκριση της ιεραρχίας με τις δύο μεθόδους ενώ στο τέλος πραγματοποιείται ένας σύντομος σχολιασμός

184 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης

185 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης

186 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου Βραχιάς για την περίοδο μελέτης Πίνακας 6.8. Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Βραχιάς για όλη την περίοδο μελέτης ΒΡΑΧΙΑ - ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΑΞΙΟΥ Π.Α.Δ Θ.Α.Σ Παρατηρώντας τα αποτελέσματα των επτά συγκριτικών δεικτών στα σχήματα 6.21,6.22,6.23,6.24,6.25,6.26 και 6.27, συμπεραίνουμε ότι το ανοιχτό δίκτυο της Βραχιάς καταγράφει γενικά μια χαμηλή αποδοτικότητα κατά την περίοδο μελέτης χωρίς σημαντική διακύμανση ενώ τα τελευταία έτη παρατηρείται μια σχετική πτώση της απόδοσής του. Το συγκεκριμένο ανοιχτό δίκτυο αποτελεί ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα της ομάδας των ανοιχτών δικτύων του Αξιού, όπου στη συγκεκριμένη ομάδα η πλειοψηφία των δικτύων σημειώνει χαμηλή παραγωγικότητα λόγω κυρίως της καλλιέργειας του ρυζιού αλλά και ταυτοχρόνως χαμηλή αρδευτική αποδοτικότητα. Όπως μπορούμε να παρατηρήσουμε από τα παραπάνω σχήματα η αποδοτικότητα του συγκεκριμένου δικτύου είναι χαμηλή στους τέσσερις πρώτους δείκτες οι οποίοι συσχετίζουν την παραγωγή με την ανά μονάδα εδάφους και νερού διότι προσεγγίζει την ελάχιστη τιμή. Αυτό οφείλεται κυρίως στην επιλογή του ρυζιού ως βασικής καλλιέργειας, το οποίο καλλιεργείται με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης αλλά και στη γενικότερη διάρθρωση των καλλιεργειών του δικτύου της Βραχιάς το οποίο δίνει έμφαση στις καλλιέργειες του βαμβακιού, του καλαμποκιού και της μηδικής. Όσο αναφορά τα αποτελέσματα των υδατικών δεικτών, οι οποίοι συσχετίζουν την προσφορά του νερού με τη ζήτηση, αρχικά παρατηρούμε ότι το ανοιχτό δίκτυο του Αξιού λαμβάνει υψηλή αρδευτική παροχή λόγω των αυξημένων αναγκών σε νερό αν και ένα μέρος αυτής δεν αξιοποιείται ορθά με αποτέλεσμα να καταλήγει σε απώλειες. Οι βασικότεροι παράγοντες που οδηγούν στη χαμηλή συσχέτιση μεταξύ προσφοράς και ζήτησης είναι αφενός ο τρόπος λειτουργίας του δικτύου όπου η μεταφορά και η εφαρμογή του νερού γίνεται με ανοιχτές διώρυγες και αφετέρου τα

187 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης συστήματα άρδευσης που εφαρμόζονται στο ανοιχτό δίκτυο της Βραχιάς με χαρακτηριστικές τις λεκάνες και τα αυλάκια. Συγκρίνοντας, τα αποτελέσματα της ιεραρχίας με τις μεθόδους της Περιβάλλουσας Ανάλυσης Δεδομένων και της Θεωρίας Ασαφών Συνόλων παρατηρούμε ότι το δίκτυο της Βραχιάς καταλαμβάνει τις τελευταίες θέσεις στην ιεραρχία το όποιο είναι σε άμεση συνάρτηση και με τα αποτελέσματα των συγκριτικών δεικτών. Όπως παρατηρείται από τον πίνακα 6.8, οι θέσεις που καταλαμβάνει το συγκεκριμένο δίκτυο και με τις δύο μεθόδους σχεδόν ταυτίζονται στα περισσότερα έτη παρόλο τις μεταξύ τους διαφοροποιήσεις. Τέλος, θα μπορούσε να ειπωθεί ότι η αποδοτικότητα του συγκεκριμένου δικτύου παραμένει σταθερή τόσο ως προς τις δύο μεθόδους όσο και προς την περίοδο μελέτης. Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης

188 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης

189 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου Βέροιας για την περίοδο μελέτης Πίνακας 6.9. Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Βέροιας για όλη την περίοδο μελέτης ΒΕΡΟΙΑ ΜΕΙΚΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΑΛΙΑΚΜΟΝΑ Π.Α.Δ Θ.Α.Σ Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των επτά συγκριτικών δεικτών στα σχήματα 6.28,6.29,6.30,6.31,6.32,6.33 και 6.34, το μεικτό δίκτυο της Βέροιας καταγράφει αρκετά υψηλή αποδοτικότητα η οποία αυξάνεται προοδευτικά κατά την περίοδο μελέτης. Το συγκεκριμένο δίκτυο αποτελεί ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα της ομάδας των μεικτών δικτύων του Αλιάκμονα τα οποία στην πλειοψηφία τους σημειώνουν πολύ υψηλές αποδοτικότητες και γι αυτό το λόγο αποτελούν δίκτυα - πρότυπα λόγω της υψηλής παραγωγικότητάς τους και των πρακτικών διαχείρισης του νερού. Όπως μπορούμε να διακρίνουμε από

190 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης τα παραπάνω σχήματα η αποδοτικότητα του συγκεκριμένου δικτύου είναι αρκετά υψηλή στους τέσσερις πρώτους δείκτες όπου προσεγγίζει ή ταυτίζεται με τη μέγιστη τιμή. Οι χαμηλότερες αποδόσεις σημειώνονται τα πρώτα έτη της περιόδου μελέτης και η ελάχιστη παρατηρείται το έτος 2000 ενώ κατά τα τελευταία έτη παρουσιάζεται μια σταδιακή αύξηση με τη μέγιστη απόδοση να σημειώνεται το έτος Αυτή η μεταβολή οφείλεται στη σταδιακή αύξηση της τιμής πώλησης των δέντρων τα οποία αποτελούν τη βασική καλλιέργεια του δικτύου με υψηλό βαθμό εντατικοποίησης και επιπλέον θεωρούνται από τις πλέον παραγωγικές καλλιέργειες, ενώ σημαντικό ποσοστό κατέχουν οι καλλιέργειες του καλαμποκιού και των κηπευτικών. Όσο αναφορά τα αποτελέσματα των υδατικών δεικτών, αρχικά παρατηρούμε ότι το μεικτό δίκτυο της Βέροιας γενικώς δεν λαμβάνει υψηλή αρδευτική παροχή λόγω του ότι ανήκει στην ομάδα του Αλιάκμονα, ενώ οι απώλειες που σημειώνονται δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές το οποίο υποδηλώνει ικανοποιητική διαχείριση του νερού. Οι βασικότεροι λόγοι που συντελούν στην ορθή διαχείριση του νερού είναι τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του δικτύου σύμφωνα με τα οποία το δίκτυο λειτουργεί με δύο διαφορετικούς τρόπους όπου στο ένα μέρος η μεταφορά και η εφαρμογή του νερού γίνεται με ανοιχτές διώρυγες ενώ στο άλλο πραγματοποιείται με κλειστές διώρυγες μέσω αντλιοστασίων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να σημειώνεται διαφορά στα συστήματα άρδευσης που εφαρμόζονται στο μεικτό δίκτυο της Βέροιας, όπου στην πρώτη περίπτωση επικρατέστερα είναι τα αυλάκια ενώ στη δεύτερη εφαρμόζεται η στάγδην άρδευση και σε μικρότερο ποσοστό ο καταιονισμός. Παρατηρώντας, τα αποτελέσματα της ιεραρχίας με τις δύο εφαρμοζόμενες μεθόδους το μεικτό δίκτυο της Βέροιας καταλαμβάνει πολύ υψηλές θέσεις στην ιεραρχία, ενώ σε ορισμένα έτη η αποδοτικότητα του δικτύου θεωρείται βέλτιστη. Όπως παρατηρείται από τον πίνακα 6.9 το συγκεκριμένο δίκτυο καταλαμβάνει την πρώτη θέση στην ιεραρχία με την Περιβάλλουσα Ανάλυση Δεδομένων για όλη την περίοδο μελέτης, ενώ με τη Θεωρία Ασαφών Συνόλων καταλαμβάνει πάλι πολύ υψηλές θέσεις. Η διαφοροποίηση αυτή μεταξύ των δύο μεθόδων οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι η Π.Α.Δ δεν θεωρεί ορισμένους παράγοντες κατά την μέτρηση της αποδοτικότητας που σχετίζονται με τη διαχείριση των υδατικών πόρων όπως είναι η συνολική ζήτηση σε νερό το οποίο συμβαίνει στη Θ.Α.Σ. Τέλος, θα μπορούσε να ειπωθεί ότι η αποδοτικότητα του συγκεκριμένου δικτύου παραμένει σταθερή και με τις δύο μεθόδους για όλη την περίοδο μελέτης παρουσιάζοντας ικανοποιητική ταύτιση

191 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης

192 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης

193 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου Μπαλίτσα για την περίοδο μελέτης Πίνακας Σύγκριση ιεραρχίας με δύο μεθόδους του δικτύου Μπαλίτσα για όλη την περίοδο μελέτης ΜΠΑΛΙΤΣΑ ΚΛΕΙΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΑΛΙΑΚΜΟΝΑ Π.Α.Δ Θ.Α.Σ Βάσει των αποτελεσμάτων των επτά συγκριτικών δεικτών στα σχήματα 6.35,6.36,6.37,6.38,6.39,6.40 και 6.41, το κλειστό δίκτυο της Μπαλίτσας καταγράφει γενικά μια μέση αποδοτικότητα η οποία παρουσιάζει ορισμένες αυξομειώσεις κατά την περίοδο μελέτης. Το συγκεκριμένο δίκτυο αποτελεί ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα της ομάδας των κλειστών δικτύων του Αλιάκμονα τα οποία στην πλειοψηφία τους σημειώνουν μέσες αποδοτικότητες, οι οποίες οφείλονται στη μέση παραγωγικότητά τους λόγω της καλλιέργειας του βαμβακιού καθώς επίσης και στην ικανοποιητική διαχείριση των χορηγούμενων παροχών που εφαρμόζονται στα δίκτυα της συγκεκριμένης ομάδας. Όπως μπορούμε να παρατηρήσουμε από τα παραπάνω σχήματα η αποδοτικότητα του συγκεκριμένου δικτύου θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως μέση για τους τέσσερις πρώτους δείκτες διότι κυμαίνεται μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής, με τη μέγιστη απόδοση να σημειώνεται το έτος 2004 και την ελάχιστη τα έτη 2006 και 2007 αντίστοιχα. Αυτά τα επίπεδα της αποδοτικότητας οφείλονται κυρίως στην επιλογή του βαμβακιού ως βασικής καλλιέργειας με ένα μέσο βαθμό εντατικοποίησης, ενώ σημαντικό ποσοστό καταλαμβάνουν οι καλλιέργειες του καλαμποκιού, των κηπευτικών, των ζαχαρότευτλων και του καπνού. Το έτος 2004 η αποδοτικότητα του συγκεκριμένου δικτύου παρουσιάζει τη μέγιστη τιμή η οποία αποδίδεται κυρίως στην υψηλή τιμή πώλησης του βαμβακιού για το έτος αυτό αλλά και στην αύξηση της καλλιεργούμενης

194 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης έκτασης των κηπευτικών που θεωρούνται από τις πιο παραγωγικές καλλιέργειες, ενώ στα έτη όπου παρατηρείται η ελάχιστη απόδοση οφείλεται κυρίως στη μείωση της τιμής πώλησης του βαμβακιού λόγω του περιορισμού των επιδοτήσεων αλλά και στον περιορισμό των καλλιεργειών των κηπευτικών και του καπνού. Όσον αφορά τα αποτελέσματα των υδατικών δεικτών αρχικά παρατηρούμε ότι στο κλειστό δίκτυο της Μπαλίτσας χορηγείται χαμηλή αρδευτική παροχή με αποτέλεσμα η προσφορά να συνδέεται σε ικανοποιητικό βαθμό με τη ζήτηση με αποτέλεσμα οι απώλειες που σημειώνονται να είναι ιδιαίτερα χαμηλές ή και μηδενικές σε κάποια έτη. Το φαινόμενο αυτό της χαμηλής χορηγούμενης αρδευτικής παροχής παρατηρείται και σε άλλα κλειστά δίκτυα της συγκεκριμένης ομάδας. Κατά συνέπεια, η ορθή διαχείριση του νερού οφείλεται κυρίως στον τρόπο λειτουργίας του κλειστού δικτύου της Μπαλίτσας όπου η μεταφορά και η εφαρμογή του νερού γίνεται με κλειστούς υπό πίεση αγωγούς αλλά και στα συστήματα άρδευσης που εφαρμόζονται στο συγκεκριμένο δίκτυο που είναι ο καταιονισμός με καρούλι και η στάγδην άρδευση. Παρατηρώντας τα αποτελέσματα της ιεραρχίας διακρίνουμε ότι το κλειστό δίκτυο της Μπαλίτσας καταλαμβάνει μεσαίες θέσεις, ενώ σε κάποια έτη παρατηρούνται ορισμένες διαφοροποιήσεις μεταξύ των δύο μεθόδων. Όπως παρατηρείται από τον πίνακα 6.10, οι θέσεις που καταλαμβάνει το συγκεκριμένο δίκτυο με τη Θ.Α.Σ είναι γενικώς υψηλότερες από τις θέσεις με την Π.Α.Δ ως προς την ιεραρχία για την περίοδο μελέτης. Το γεγονός αυτό οφείλεται κυρίως στους διαφορετικούς παράγοντες που θεωρούν οι δύο μεθοδολογίες κατά τη μέτρηση της αποδοτικότητας όπως προαναφέρθηκε. Η υψηλότερη αποδοτικότητα με τη μέθοδο της Θ.Α.Σ δικαιολογείται κυρίως από το γεγονός ότι το κλειστό δίκτυο της Μπαλίτσας επιτυγχάνει υψηλές τιμές στους υδατικούς δείκτες οι οποίοι δεν συμμετέχουν στην Π.Α.Δ. Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα καλλιεργήσιμης έκτασης του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης

195 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα διαθέσιμης έκτασης του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα προμήθειας αρδευτικού νερού του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Παραγωγή ανά μονάδα κατανάλωσης νερού του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης

196 Κεφάλαιο 6 0 : Εφαρμογή μεθοδολογιών σε συστήματα άρδευσης της πεδιάδας Θεσσαλονίκης Σχήμα Σχετική προμήθεια νερού (RWS) του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Σχετική προμήθεια αρδευτικού νερού (RIS) του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης Σχήμα Αρδευτική ικανότητα για τη διανομή του νερού του δικτύου Νησελίου για την περίοδο μελέτης