ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Γ. ΤΣΑΚΙΡΗΣ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Γ. ΤΣΑΚΙΡΗΣ ΜΑΙΟΣ 004

2 ιάλεξη 6 η ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΓΕΩΡΓΙΑ Κέντρα κατανάλωσης ιαθεσιµότητα Περιβάλλον To νερό που διατίθεται στη Γεωργία είναι το 85% της συνολικής κατανάλωσης Στόχος η αρµονική συνύπαρξη της σχέσης των τριών στοιχείων - - Ύδρευση οικισµών Τουρισµός Νερό στη Γεωργία (85%) - Βιοµηχανία (15%) - - Άλλες χρήσεις ιατήρηση του περιβάλλοντος Το νερό για τη διατήρηση του περιβάλλοντος αναφέρεται στην παροχή που αφήνεται από τους ταµιευτήρες, την κατώτατη στάθµη λιµνών καθώς και υπόγειων υδροφορέων. Συνήθως αυτές οι ποσότητες δε µπαίνουν εξαρχής στο σχεδιασµό καθώς αφαιρούνται. - Κατανοµή στις διάφορες χρήσεις / Σύγκριση µε άλλες χώρες Η παραγωγικότητα του νερού στη Γεωργία είναι µικρή Ανάπτυξη = α) Εντονότερος ανταγωνισµός χρήσεων β) Μείωση του νερού στη Γεωργία Αποτέλεσµα ιεθνείς τάσεις - Μικρότερος ρόλος του γεωργικού εισοδήµατος στο ΑΕΠ του κράτους - Ιδιωτικοποιήσεις - Συµµετοχική ιαχείριση - Αύξηση του κόστους του νερού ώστε να προσεγγίζει το πραγµατικό κόστος - Μεγαλύτεροι περιβαλλοντικοί περιορισµοί - Ενίσχυση των κανόνων της αγοράς (Καλιφόρνια 65 φορές αποδοτικότερη η χρήση του νερού στη βιοµηχανία) - Λιγότερα χρήµατα για νέα έργα Περιορισµοί στην αρδευόµενη γεωργία - Κοινή Αγροτική Πολιτική - GATT - Συµφωνίες διασυνοριακών ποταµών 1

3 - Συνθήκες αυξανόµενης ρύπανσης - Πίεση από το ιεθνές κίνηµα για µικρότερη υποστήριξη της Γεωργίας των αναπτυγµένων κρατών Αναµενόµενες αρνητικές επιπτώσεις - Περιοδικές ξηρασίες αυξανόµενης έντασης και συχνότητας - Τάσεις ερηµοποίησης - Ανθρωπογενείς επιπτώσεις (χρήση γης / υπεράντληση) - Κλιµατική αστάθεια ή αλλαγή ιέξοδοι για αρδευόµενη γεωργία για διατηρήσιµη ανάπτυξη - Αναβάθµιση και εκσυγχρονισµός δικτύων - Μελέτη και λειτουργία βασισµένη στις πραγµατικές ανάγκες - Ελλειµµατικές αρδεύσεις - Επιλογή καλλιεργειών ανθεκτικών στην έλλειψη νερού - Επιλογή καλλιεργειών ανθεκτικών σε νερό χαµηλής ποιότητας - Τεχνολογία και επιστηµονική υποστήριξη - Λειτουργία των αρδευτικών έργων ως κόµβων που εντάσσονται στην ολοκληρωµένη διαχείριση της λεκάνης απορροής Η παραγωγικότητα του νερού εξαρτάται: γενετικό υλικό της καλλιέργειας (είδος καλλιέργειας) πρακτικές διαχείρισης του νερού (αν οι παραγωγοί είναι ενηµερωµένοι για τις καλλιέργειες και τις ποσότητες νερού που απαιτούνται, αν υπάρχει επιστηµονική υποστήριξη, αν υπάρχουν µετρήσεις για τις πραγµατικές ανάγκες) αγρονοµικές πρακτικές οικονοµικές πολιτικές Βελτιστοποίηση: επιµερισµός συστηµάτων Βελτιστοποίηση στο υπερσύστηµα Αρδευτικό σύστηµα: Βελτιστοποίηση Υποσύστηµα: παραγωγική µονάδα, αρδευτική µονάδα Υπερσύστηµα: συνήθως η συνολική λεκάνη απορροής Απαιτείται επιµερισµός του υπερσυστήµατος και ιεράρχηση. Η βελτιστοποίηση πρέπει να γίνεται στο υπερσύστηµα και όχι στα επιµέρους υποσυστήµατα. Μεθοδολογία εύρεσης των µεγίστων αναγκών στις αρδεύσεις Οι ανάγκες υπολογίζονται χρησιµοποιώντας τις εξισώσεις της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής.

4 Irrigation Water requirement (IWR)= ET-Pe (Pe η ενεργός βροχόπτωση effective rainfall- δηλαδή η ποσότητα βροχής που κατεισδύει και δε γίνεται επιφανειακή απορροή εγγειοβελτιωτικά έργα-) Οι διάφορες µεθοδολογίες (πχ Thornwaite, Penman) προσδιορίζουν τη δυνητική εξατµισοδιαπνοή PET.H δυνητική εξατµισοδιαπνοή είναι η µέγιστη εξατµισοδιαπνοή που προέρχεται από καλλιέργεια µε ευνοϊκές συνθήκες ύπαρξη υγρασίας στο ριζόστρωµα-. Κανονικά οι ανάγκες σε νερό θα έπρεπε να υπολογίζονται µε την πραγµατική εξατµισοδιαπνοή ET εντούτοις χρησιµοποιείται η δυνητική PET και µε αυτόν τον τρόπο υπολογίζονται οι µέγιστες ανάγκες. Υπολογισµός αναγκών : Η δυνυτική εξατµισοδιαπνοή της καλλιέργειας PETc µπορεί να προβλεφθεί αν είναι γνωστή η εξατµισοδιαπνοή της καλλιέργειας αναφοράς ΡΕT µε την εισαγωγή ενός φυτικού συντελεστή που χαρακτηρίζει τη διαφορά των χαρακτηριστικών της καλλιέργειας από την καλλιέργεια αναφοράς (Κc): PET c =K c PET. Παράλληλα ισχύει ET c =f (PET c ) Για τα νησιά του Αιγαίου η δυνητική εξατµισοδιαπνοή εκτιµάται σε mm το χρόνο. Πλήρης ανάλυση των αναγκών σε νερό βρίσκεται στο αντίστοιχο κεφάλαιο του βιβλίου Εγγειοβελτιωτικών Έργων (Γ. Τσακίρης 1991). ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Γενικές συναρτήσεις πολλών µεταβλητών - αθροιστικού τύπου (συντηρητική προσέγγιση) - πολλαπλασιαστικού τύπου (αυστηρή προσέγγιση) ύψος καλλιέργειας h πολλαπλασιστικό αρνητικό αποτέλεσµα αν δε δώσουµε το απαιτουµενο νερό χρόνος t Σχ. 1. ιάγραµµα ύψους καλλιέργειας- χρόνου 3

5 Συναρτήσεις παραγωγής µε µεταβλητή το ύψος νερού ~ y = α w ~ 1 + (1 α 1 ) µε α 1 =µέση ευαισθησία (τιµές ) όπου πραγµ. πα ραγωγή ό νερού y~ = και w ~ ποσ τητα = max παραγωγ ή max ποσ ότητα νερού Γραµµική συνάρτηση ~ y= yact yo πραγµατική παραγωγή δυνητική παραγωγή 1 στοιχεία από µετρήσεις α αi= κλίση γραµµής δείχνει τη µέση ευαισθησία της καλλιέργειας στην έλλειψη νερού ~ y= 0,5 πραγµατική πoσότητα w= ~ απαιτούµενη ποσότητα Σχ.. Συνάρτηση παραγωγής w= ~ IWact IWR Σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να ισχύει IW actual > 0, 5 για να έχει νόηµα η συνάρτηση IWR παραγωγής Χρονοσυναρτήσεις παραγωγής (dated production functions) - αθροιστικού - πολλαπλασιαστικού τύπου n j= 1 λ j j y = w όπου λ j =δείκτης ευαισθησίας της j- περιόδου µε λ<1 Η κάθε περίοδος έχει τη δική της ευαισθησία η οποία προκύπτει από την ανάλυση πολλών πειραµάτων. 4

6 Άλλες προσεγγίσεις:.π.μ.σ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ - Μοντέλα προσοµοίωσης της παραγωγής - Ασαφής προσέγγιση Παραγωγικότητα του Νερού - µεγαλύτερη παραγωγή µε λιγότερο νερό ( More crop per drop)- όφελος WP = νερό όφελος: σε φυσικούς ή οικονοµικούς όρους νερό: σε µονάδες όγκου νερού H κλίµακα επηρεάζει τον τρόπο υπολογισµού - Κλίµακες για τον υπολογισµό της παραγωγικότητας του νερού Φυτό Αγρός Αγροτική Αρδευτικό Λεκάνη Μονάδα Σύστηµα Απορροής Τι πρέπει να γίνει στα αρδευτικά δίκτυα; - µείωση απωλειών στα δίκτυα Μείωση καταναλώσεων - βελτίωση µεθόδων άρδευσης Αύξηση παραγωγικότητας - καλύτερα αποτελέσµατα µε επιστηµονική υποστήριξη Πολιτική ιαχείρισης Οι βέλτιστες υποτοµεακές λύσεις δεν αποτελούν βέλτιστες λύσεις για το υπερσύστηµα. - Εύρεση µηχανισµού ορθολογικής κατάταξης των δικτύων µε ιεράρχησή τους και περιγραφή της κατάστασής τους. - Μεθοδολογία ιεράρχησης των έργων Ελλειµµατική άρδευση (Deficit Irrigation): ίνοντας λιγότερο νερό από τις πραγµατικές ανάγκες µιας καλλιέργειας ( 70%-80%) θα υπάρξει φυσιολογική µείωση της παραγωγής, ίσως όµως η παραγωγικότητα συνολικά να ανέβει. Λιγότερες αρδεύσεις Μικρότερο ύψος αρδεύσεων (οµοιόµορφα κατανεµηµένο) Μείωση ύψους σε επιλεγµένες αρδεύσεις ιαδικασία : Παράµετροι εισόδου ( εδοµένα) Βροχόπτωση, υν. Εξατµισοδιαπνοής, Εδαφικά χαρακτηριστικά 5

7 Παράµετροι εισόδου (που µεταβάλλονται) - ύψος εφαρµογής - µέθοδος εφαρµογής - τεχνολογία / αυτοµατισµοί - απόδοση και ικανότητα χρήστη Σύστηµα Απόδοσης (Response System) - αιτιοκρατικό - απλές ή σύνθετες συναρτήσεις παραγωγής - σύνθετα µοντέλα προσοµοίωσης Ανάλυση Αποτελεσµάτων - αποδοτικότητα - ισοδυναµία ποιότητας εφαρµογής των αρδεύσεων και ύψος νερού που εφαρµόζεται Βασικά Προβλήµατα ιαχείρισης και Λειτουργίας των Εγγειοβελτιωτικών Έργων - η εγκατάλειψη του δικτύου µετά την κατασκευή του (µεγάλες απώλειες και διαρροές) - οι µέτριες ή προβληµατικές κατασκευές (ή και µελέτες). - η ανυπαρξία ουσιαστικής µελέτης για τη ιαχείριση του Έργου. - η ανυπαρξία επιστηµονικών εργαλείων για τη διαχείριση των έργων. - η ανεπαρκής (και πολλές φορές αντιεπιστηµονική) στελέχωση των τοπικών φορέων. - η ανεπαρκής χρηµατοδότηση της συντήρησης σε αντίθεση µε την κατασκευή. - η δυσκολία γρήγορων και επί τόπου επισκευών. - η ανυπαρξία Συστήµατος ιαχείρισης του δικτύου (-Μετεωρολογικές και άλλες πληροφορίες) (-ορθολογικά κριτήρια) - η ανεξέλεγκτη χρήση των πόρων. - η δηµιουργία δυσµενών συνθηκών για το περιβάλλον. Κατευθύνσεις έρευνας και τεχνολογικής ανάπτυξης για την υποβοήθηση της ιαχείρισης και Λειτουργίας των Εγγειοβελτιωτικών Έργων - ηµιουργία Συστηµάτων ιαχείρισης Υδατικών Πόρων ευρύτερων περιοχών (π.χ. υδρολογική λεκάνη ή και υδατικό διαµέρισµα) και ένταξη των εγγειοβελτιωτικών έργων ως στοιχείων στα Συστήµατα αυτά. - ηµιουργία ικτύου Μετεωρολογικών και Υδροµετρικών Πληροφοριών µε παράλληλη παρακολούθηση, επεξεργασία και εξειδίκευση των πληροφοριών. - Εκτεταµένη και συστηµατική προσπάθεια για τον καθορισµό των αναγκών σε νερό, των καλλιεργειών και των σχέσεων κατανάλωσης -παραγωγής (ανθεκτικότητα στην έλλειψη νερού, κατάταξη από πλευράς κατανάλωσης, οικονοµικά στοιχεία απόδοσης, κλπ) - Παρακολούθηση των νέων τεχνολογιών, διερεύνηση των δυνατοτήτων που προσφέρουν, µε προσπάθεια για τυποποίηση και προδιαγραφές. - ηµιουργία Συστηµάτων ιαχείρισης των Εγγ. Έργων µε τη χρήση της Γεωπληροφορικής. - Συντονισµένη προσπάθεια εκσυγχρονισµού µε στόχο τη λειτουργική του αναβάθµιση. - Η έρευνα για χρήση νερού χαµηλής ποιότητας. - Ο έλεγχος της ρύπανσης που δηµιουργεί ένα εγγειοβελτιωτικό έργο κατά τη λειτουργία του. 6

8 Βασικές Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από Εγγειοβελτιωτικά Έργα α) Απορροή φυσικό σύστηµα Μείωση της ροής κατάντη - Επιπτώσεις σε πανίδα και χλωρίδα - ιατήρηση ελάχιστης απαιτούµενης παροχής/ όγκου - Σύγκριση Φράγµατος µε Λιµνοδεξαµενή - Μακροπρόθεσµη µεταβολή στα κατάντη οικοσυστήµατα (θαλάσσιο οικοσύστηµα αλλαγή ακτογραµµής κ.λ.π.) - Παρεµπόδιση των φερτών υλικών και θρεπτικών συστατικών από την παρεµβολή του φράγµατος - Παρεµπόδιση στην κυκλοφορία ψαριών και άλλων, οργανισµών β) Εντατικοποίηση Γεωργικών ραστηριοτήτων - Μικρή Απόδοση και Αποδοτικότητα του νερού - Εφαρµογή του Σχεδίου Ανάπτυξης - Νέες Τεχνολογίες - Κακή ιαχείριση - Ρύπανση των νερών στραγγίσεως από λιπάσµατα και φυτοφάρµακα - Ρύπανση επιφανειακών και υπόγειων νερών - Υπεράντληση και υφαλµύρυνση υπόγειων υδροφορέων (περίπτωση υδροδότησης από γεωτρήσεις) - Αύξηση αλατότητας των εδαφών και σταδιακή µείωση παραγωγικότητας - Αλλαγή στο οικοσύστηµα και στο τοπίο - Αλλαγή του υδρολογικού καθεστώτος µε την ύπαρξη τεχνητής λίµνης (περίπτωση λιµνοδεξαµενής) - Αλλαγές στο τοπίο - Άµεσες και έµµεσες επιπτώσεις κατά την κατασκευή από χρήση δανειοθαλάµων και έργων υποδοµής - Μείωση του εµπλουτισµού των υπόγειων υδροφορέων - Αποθήκευση νερού για χρήση στις πυρκαγιές - Μείωση της υπεράντλησης από γεωτρήσεις (θετικές επιπτώσεις) - Μείωση του κινδύνου από πληµµύρες (κάτω από προϋποθέσεις) Προϋποθέσεις για την αντιµετώπιση των προβληµάτων από τη λειτουργία των Εγγειοβελτιωτικών Έργων - Μελέτη των διάχυτων πηγών ρύπανσης (κυρίως γεωργικής προέλευσης) - Μελέτη της πορείας και της εξέλιξης των ρυπαντών - Μελέτη του οικοσυστήµατος που θα δεχθεί τους ρύπους - Προσδιορισµός των αντιρρυπαντικών µέτρων µε προσπάθεια αξιολόγηση τους - Εγκατάσταση και λειτουργία συστηµάτων παρακολούθησης των ρύπων - Συστηµατική Ενηµέρωση και Συνεργασία µε τους χρήστες - Συστηµατική Οργανωτική Προσπάθεια 7

9 - - -.Π.Μ.Σ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΑΝΑΓΚΕΣ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ (Industrial Water Demands) Ντετερµινιστιστική ιαδικασία: Ο προσδιορισµός των αναγκών στη Βιοµηχανία είναι µια ντετερµινιστική διαδικασία σε αντίθεση δηλαδή µε τη γεωργία καθώς δεν εξαρτώνται από τις καιρικές συνηθήκες. Οι ανάγκες σε νερό είναι σταθερές (αιτιοκρατική προσέγγιση). Από το νερό που χρησιµοποιείται ένα µέρος καταναλώνεται (consumptive use) ενώ ένα άλλο µέρος δεν καταναλώνεται απλά αλλάξει η ποιότητά του π.χ. νερό ψύξης. Παράλληλα χρησιµοποιείται η υδροδυναµική ενέργεια και το νερό δε χάνεται αφού παραµένει στο ισοζύγιο. Ανακύκλωση νερού (Recycling): Αναφέρεται στη µείωση του νερού που δίνεται στη Βιοµηχανία. Έτσι µπορεί να επαναχρησιµοποιηθεί νερό από εγκατάσταση καθαρισµού για βιοµηχανικούς σκοπούς (π.χ. cooling). Παροχή Λυµάτων (Outflow discharge): έχει να κάνει µε τη σχέση κέντρο κατανάλωσης περιβάλλον Αρχή: Ο ρυπαίνων πληρώνει ε λύνεται το πρόβληµα της ρύπανσης από τις βιοµηχανίες µε το να πληρώνουν τα εργοστάσια όταν ρυπαίνουν διότι αφενός είναι αυτονόητο ότι πρέπει να πληρώνουν και παράλληλα σε πολλές περιπτώσεις δεν επαρκεί µόνο να πληρώνουν. Απαιτούνται Π. για ποινές σε περιπτώσεις ρύπανσης ακόµα και ποινικές διώξεις. Απαιτείται υλοποίηση των νόµων µε εφαρµογή ποινών και όχι µόνο ύπαρξη. Τέτοιες διατάξεις περιέχονται στο νέο νόµο. Στη βιοµηχανία µπορεί να βρεθεί ένας µηχανικός τρόπος εκτίµησης όλων των καταναλώσεων. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ - Συνεχής µεταβολή στον χρόνο και στον χώρο (τα ποιοτικά χαρακτηριστικά µεταβάλλονται, πρέπει να ξέρουµε το πότε και το πώς). - Συσχέτιση µε το αντίστοιχο οικοσύστηµα - Συσχέτιση µε τη χρήση (δηλ. η ποιότητα συνδέεται άµεσα µε τη χρήση) Κυριότερα προβλήµατα ρύπανσης - Μείωση του οξυγόνου (οργανικά απόβλητα) - Ευτροφισµός (φώσφορος & άζωτο) - Συσσώρευση βαρέων µετάλλων (π.χ. υδράργυρος και µόλυβδος). Πρόβληµα που υπάρχει κυρίως στα ποτάµια της Βόρειας και υτικής Ευρώπης και δεν είναι έντονο στον ελλαδικό χώρο. - Συσσώρευση οργανικών µικρορρύπων - Αύξηση συγκέντρωσης νιτρικών (αζωτούχα λιπάσµατα & στερεά ζωικά απόβλητα). Σύγχρονο πρόβληµα η ύπαρξη νιτρικών (και στην Ελλάδα) διαδικασία κύκλου. Παράδειγµα πηγή στη ονούσα (ζωική ρύπανση) 8

10 Βελτίωση πόσιµου νερού.π.μ.σ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ - Εσχαρισµός (Χρησιµοποίηση πλέγµατος συγκράτησης µεγάλων αντικειµένων π.χ. κορµοί, ζώα κ.α.) - Προαερισµός - Κροκίδωση / Συσσωµάτωση (συµπίεση φερτών και αποµάκρυνση) - Καθίζηση ( επιτάχυνση του δείγµατος αύξησης ταχύτητας καθίζησης Rubin) - ιύλιση (φίλτρα άµµου κατακράτηση ουσιών) - Απολύµανση (π.χ. χλωρίωση, χρήση UB µείωση ρυπαντικών φορτίων) - Περιορισµός λιπασµάτων και φυτοφαρµάκων - Παράλληλη ανάπτυξη της έρευνας για λιπάσµατα και φυτοφάρµακα περισσότερο φιλικά στο περιβάλλον - ιακοπή της καλλιέργειας περιορισµένων εκτάσεων µε αποζηµίωση των θιγοµένων - Αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας η πρόσθετες κατασκευές που θα βοηθούσαν στην αντιρρύπανση - "Περιβαλλοντικός αναδασµός" - Πρόβλεψη δηµιουργίας ζωνών διατήρησης της αναγκαίας φυσικής βλάστησης Ποιοτικά χαρακτηριστικά ανεπεξέργαστου νερού: Οδηγία 75/440 (3 κατηγορίες) Ποιοτικά χαρακτηριστικά νερού στη έξοδο των εγκαταστάσεων: Οδηγία 80/778 (5 κατηγορίες ) 1) Οργανοληπτικές παράµετροι, ) Φυσικοχηµικές παράµετροι, 3) Παράµετροι που αφορούν ανεπιθύµητες ουσίες, 4) Παράµετροι που αφορούν τοξικές ουσίες, 5) Μικροβιολογικές παράµετροι. 9

11 ιάλεξη 7 η ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΟ Υ ΑΤΙΚΟ ΥΝΑΜΙΚΟ Υδατικό υναµικό Επιφανειακό Υπόγειο H σωστή εκτίµηση του υδατικού δυναµικού αποτελεί πολύ σηµαντικό στοιχείο για µια επιτυχηµένη διαχείριση. Πολλοί ακόµα νοµίζουν ότι διαχείριση σηµαίνει εκτίµηση του υδατικού δυναµικού. Μέτρηση απορροής: σταθµήµετρο (απλή σταδία) ή σταθµηγράφος -µέσω των καµπυλών στάθµης παροχής. Οι καµπύλες αυτές έχουν προκύψει από ιστορικά στοιχεία µετρήσεων στάθµης παροχής (Η, Q) στη συγκεκριµµένη θέση. Με δεδοµένη τη στάθµη που δίνει το σταθµήµετρο εκτιµάται η παροχή του ποταµού στη θέση αυτή. Σχ1. Σταθµήµετρο Σχ. Σταθµηγράφος Η Ηο Q Σχ 3. Τυπική καµπύλη στάθµης-παροχής. 10

12 Ο υδροµετρικός σταθµός µετρά το σύνολο της απορροής: Επιφανειακό υδατικό δυναµικό =Συνολική απορροή = Βασική + Άµεση απορροή Σε περίπτωση που ενδιαφέρει η πληµµυρική απορροή η βασική απορροή πρέπει να αφαιρείται. Υπόγειο υδατικό δυναµικό: ότι κατεισδύει στο έδαφος Q Άµεση Απορροή Γραµµή Βασικής Απορροής Σχ 4. Υδρογράφηµα συνολικής απορροής Από τις διαδοχικές µετρήσεις παροχής σε µια θέση ποταµού προκύπτουν χρονοσειρές απορροής. Για να µεταφερθεί η πληροφορία (παροχή) από τη θέση του σταθµού µέτρησης σε ένα άλλο σηµείο (πχ στην έξοδο της λεκάνης απορροής) γίνεται διόδευση του πληµµυρικού κύµατος. Οι µέθοδοι διόδευσης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. i) Υδρολογικές µέθοδοι. Βασίζουν την εξέλιξη πρόβλεψης της πληµµύρας στην εξίσωση της συνέχειας και σε µια συνάρτηση της χωρητικότητας τους συστήµατος. Στην περίπτωση διόδευσης µέσω ταµιευτήρα απαιτείται και µια επιπλέον συνάρτηση που συνδέει την παροχή εκροής µε την αποθήκευση του φορέα. Οι µέθοδοι αυτοί δεν απαιτούν γνώσεις των χαρακτηριστικών του υδροφορέα και χρησιµοποιούν µόνο στοιχεία µακροσκοπικού χαρακτήρα. ii) Υδραυλικές µέθοδοι. Βασίζονται στις εξισώσεις ασταθούς ροής σε ανοιχτούς αγωγούς (εξισώσεις Saint-Venant). Οι µέθοδοι αυτές δίνουν όλες τις πληροφορίες κατά τη διέλευση µιας πληµµύρας µέσω υδρογραφικού δικτύου χρησιµοποιούν όµως στοιχεία που σπάνια είναι γνωστά (λεπτοµερείς πληροφορίες για τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά και την τραχύτητα) και οι παραδοχές που γίνονται για την απλοποίηση και επίλυση των εξισώσεων, ανατρέπουν σε κάποιο βαθµό την ακρίβεια και την αξιοπιστία των µεθόδων αυτών. Είναι συνεπώς καλύτερες από τις υδρολογικές αλλά απαιτούν περισσότερα στοιχεία t 11

13 Σχ 5 ιόδευση διαµέσου τµήµατος ποταµού Σχ. 6. ιαγράµµατα εισροής-εκροής Φυσικοποίηση της ροής (Naturalisation): Λειτουργία συστήµατος διόδευσης βγάζοντας το ενδιάµεσο φράγµα (ρυθµιζόµενη ροή). Από ρυθµισµένη διακύµανση της ροής φυσική διακύµανση. Συνθετικές σειρές Μια χρονοσειρά 5-30 χρόνια αποτελεί δείγµα και δεν είναι ο πληθυσµός. Το πρόβληµα αυτό αντιµετωπίζεται µε επέκταση της φυσικής χρονοσειράς µε τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να διατηρούνται τα στατιστικά χαρακτηριστικά της φυσικής χρονοσειράς δηλαδή οι 4 στατιστικές ροπές (µέσος όρος, τυπική απόκλιση, συντελεστής ασυµµετρίας, κύρτωση). Χρησιµοποιούνται δηλαδή κάποια στοχαστικά µοντέλα για την παραγωγή συνθετικών χρονοσειρών που διατηρούν κάποιες από τις στατιστικές ροπές της φυσικής σειράς (συνήθως -3 και σχεδόν πάντα ο µέσος όρος και η τυπική απόκλιση). Ακολουθούνται δύο βήµατα: 1) Βαθµονόµηση του µοντέλου ) Επαλήθευση µοντέλου Σε µια σειρά 30 ετών τα 15 χρησιµοποιούνται για την βαθµονόµηση του µοντέλου και τα υπόλοιπα για την επαλήθευσή του. Ντετερµινιστικά- Αιτιοκρατικά Μοντέλα Άλλος τρόπος για την εκτίµηση του επιφανειακού υδατικού δυναµικού εκτός από την στοχαστική αναπαραγωγή είναι η ντετερµινιστική αντιµετώπιση µε τη δηµιουργία ενός εννοιολογικού µοντέλου (conceptual). ηµιουργούνται κλειστά µαύρα κουτιά που εκπροσωπούν φυσικές διαδικασίες. Οι διαδικασίες αυτές προσδιορίζονται µε χρήση εξισώσεων. Επιτυγχάνεται η δηµιουργία µοντέλων βροχής- απορροής. Οι παράµετροι τέτοιων µοντέλων βροχής- απορροής είναι καλύτερες όταν έχουν προκύψει από πραγµατικά στοιχεία και αξιόπιστη βαθµονόµηση. Σε κάθε περίπτωση το 1

14 µοντέλο πρέπει να ελέγχεται συνεχώς. Τα µοντέλα αυτά µπορούν να εφαρµοστούν και σε περιοχές χωρίς στοιχεία παροχών παρά µόνο βροχοπτώσεων τα οποία εν γένει είναι αξιόπιστα (Ε.Μ.Υ). Σε αυτή την περίπτωση για τη βαθµονόµηση των µοντέλων χρησιµοποιούνται στοιχεία από γειτονικές λεκάνες. Οι παράµετροι του µοντέλου δηλαδή προσδιορίζονται από τις παραµέτρους γειτονικών λεκανών ελέγχοντας πάντα το πόσο καλά συσχετίζονται τα διάφορα µεγέθη στις λεκάνες αυτές. Σε καµία περίπτωση δε συνίσταται η χρήση πολύπλοκων αβαθµονόµητων µοντέλων καθώς αυτό µπορεί να οδηγήσει σε λανθασµένα αποτελέσµατα. Προτιµότερο είναι να χρησιµοποιηθεί ένα απλό µοντέλο βροχής- απορροής χωρίς πολλές παραµέτρους (Σχ 7). Q (mm) 45 o mm P (mm) Σχ 7. Ετήσιας βάσης µοντέλο βροχής-απορροής. Για βροχόπτωση P< mm το χρόνο δεν παρατηρείται αξιοσηµείωτη άµεση απορροή. Πρόβληµα στην δηµιουργία και την αξιοπιστία των διάφορων µοντέλων αποτελούν τα καρστικά πετρώµατα καθώς δηµιουργούνται πολλές υπόγειες ροές οι οποίες δεν µπορούν να εκτιµηθούν από τα µοντέλα. Στον Ελλαδικό χώρο που είναι σηµαντικό το φαινόµενο καρστ πολλά µοντέλα που δηµιουργήθηκαν σε Βόρειες χώρες αστόχησαν καθώς δεν λαµβάνεται υπόψιν το φαινόµενο καρστ. Μοντέλο απλού υδατικού ισοζυγίου. Για τον υπολογισµό της επιφανειακής απορροής, χρησιµοποιήθηκε ένα µοντέλο απλού υδατικού ισοζυγίου στην ανώτερη επιφανειακή ζώνη του εδάφους (ζώνη ριζοστρώµατος), (Σχ. 8), (Giakoumakis et al., 1991). 13

15 Pn Epn hon Smax Sn Σχ. 8: Σχηµατική παρουσίαση του µοντέλου Απλού Υδατικού Ισοζυγίου. Από το παραπάνω Σχήµα γίνεται σαφές ότι η ζώνη ριζοστρώµατος του εδάφους, θεωρείται ως δεξαµενή αποθήκευσης µέγιστης χωρητικότητας S max. στην οποία η ποσότητα S n παριστάνει τη διαθέσιµη εδαφική υγρασία κατά το µήνα n. Εποµένως, η διαφορά S max -S n είναι το µέσο µηνιαίο έλλειµµα υγρασίας στην επιφάνεια µιας µοναδιαίας λεκάνης (ΜΛ). Είναι προφανές ότι το ύψος της διαθέσιµης εδαφικής υγρασίας αυξάνει από την βροχόπτωση Ρ η και µειώνεται τόσο από την δυναµική εξατµισοδιαπνοή Εp n, όσο και από τη βαθιά διήθηση D n. Ως δεδοµένα εισόδου χρησιµοποιούνται µηνιαία ύψη βροχής και δυναµικής εξατµισοδιαπνοής. Η εξίσωση ισοζυγίου είναι η εξής: S ' n = S + Pn Ep (1) n 1 n όπου: S n : ιαθέσιµη εδαφική υγρασία (mm ύψους νερού), 0 S S max. Ρ η :Ύψος βροχής (mm ύψους νερού). Εp η : Ύψος δυν. εξατµισοδιαπνοής (mm ύψους νερού). (n =1,,...,1): δείκτης που προσδιορίζει το χρονικό διάστηµα στο οποίο αναφέρονται οι µεταβλητές. Εδώ κάθε τιµή του η αντιστοιχεί σε ένα µήνα. Ανάλογα µε την τιµή της µεταβλητής S (Εξ. 1), το αντίστοιχο ύψος επιφανειακής απορροής του µήνα n, h οn, εκτιµάται ως ακολούθως: Εάν S n <0: S n = 0 h on = 0 D n = 0 όπου D n, ύψος βαθειάς διήθησης το µήνα n, (mm ύψους νερού). Εάν 0 Sn S max : S n = S n h οn = 0 D n = 0 Εάν Sn > S max 14

16 S n = S max h = K (S S ) D = K (S S ) όπου Κ =1-Κ on n max n n - Στο µοντέλο περιέχονται δύο παράµετροι που πρέπει να προσδιοριστούν, (παράµετροι βαθµονόµησης): η µέγιστη διαθέσιµη εδαφική υγρασία S max της επιφανειακής εδαφικής ζώνης, (mm ύψους νερού) και ο συντελεστής βαθειάς διήθησης Κ, που εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής (ανάγλυφο, διηθητικότητα του εδάφους, φυτοκάλυψη κτλ). Για τον προσδιορισµό του Κ ισχύει: Μεγάλες κλίσεις- διαπερατά εδάφη Μεγάλη κατείσδυση D Μεγάλες κλίσεις αδιαπέρατα εδάφη µικρή κατείσδυση D Για τον περιορισµό του αριθµού των παραµέτρων βαθµονόµησης, η µέγιστη διαθέσιµη εδαφική υγρασία S max, µπορεί να εκτιµηθεί από την παρακάτω εξίσωση της Soil Conservation Service, (Mutreja, 1986): max S max =5.4 [(1000/CN) - 10] () όπου: CN : είναι ο αριθµός καµπύλης, (Curve Number), που προσδιορίζεται από πίνακες, µε βάση τις συνθήκες εδάφους, γεωλογίας, φυτοκάλυψης και χρήσης γης της λεκάνης απορροής, (0 < CN < 100). Με άλλη διατύπωση του µοντέλου του απλού υδατικού ισοζυγίου (. Κουτσογιάννης, Θ Ξανθόπουλος, 1997) υπολογίζεται απ ευθείας το συνολικό προς εκµετάλλευση υδατικό δυναµικό (άµεση απορροή R+ κατείσδυση Ι). Πιο συγκεκριµένα διακρίνονται δύο περιπτώσεις. 1.Ρi ΕΤ: S i = min{s i 1 + P i ET,S i max } ( i i 1 i i max R + I) = max(s + P ET S,0} όπου: Si, S i-1 : αποθήκευση εδαφικής υγρασίας κατά τους µήνες i και i-1 αντίστοιχα (mm) Ρ : το ύψος βροχής κατά το µήνα i (mm) ΕΤ.: το ύψος δυνητικής εξατµισοδιαπνοής του µήνα i (mm) (R+I)i: πλεόνασµα νερού το µήνα i για άµεση απορροή + κατείσδυση (mm) S max =µέγιστη αποθηκευτική ικανότητα εδάφους (mm).ρi<ετ: Pi ETi S i = S i 1 exp Smax (R+I)i=0 15

17 Για κάθε µία από τις παραπάνω περιπτώσεις, η πραγµατική εξατµισοδιαπνοή του µήνα i προκύπτει από την εξίσωση: E + real = (S i i 1 Si ) + Pi (R I) i Παρατήρηση: Ο διαχωρισµός του συνολικού προς εκµετάλλευση υδατικού δυναµικού σε άµεση απορροή και κατείσδυση µπορεί να γίνει στη συνέχεια βασιζόµενοι στις γεωλογικές συνθήκες της περιοχής. Παράδειγµα εφαρµογής απλού µοντέλου υδατικού ισοζυγίου-λίµνη Ζαραβίνας Ν. Ιωαννίνων (Γιακουµάκης, 003)- ΜΗΝΑΣ Ρ (mm) ET (mm) S(mm) R+l (mm) E real (mm) ΟΚΤ. 99,5 54, ,5 ΝΟΕ. 167,9 4, , 4,7 ΕΚ. 174,9 11, ,5 11,4 ΙΑΝ. 14, 8, ,8 8,4 ΦΕΒ. 111,6 1, ,3 1,3 MAP. 95,4 6, ,9 6,5 ΑΠΡ , , 47,8 ΜΑΙΟΣ 69,3 88,9 8, 0 87,1 ΙΟΥΝ. 43,5 16,7 35,8 0 89,9 ΙΟΥΛ , 10,4 0 57,4 ΑΥΓ. 31, 139,8 3,5 0 38,1 ΣΕΠ. 54 9,6,4 0 55,1 ΕΤΟΣ 1081,5 788,9 565,9 513, Μέθοδος Προσοµοίωσης Λειτουργίας Ταµιευτήρα Η µέθοδος της προσοµοίωσης λειτουργίας ενός ταµιευτήρα και η εκτίµηση της πιθανότητας ικανοποίησης δεδοµένης κατανάλωσης είναι η πιο συνήθως χρησιµοποιούµενη µέθοδος για τον σχεδιασµό των ταµιευτήρων και των λιµνοδεξαµενών στον Ελληνικό χώρο. Σύµφωνα µε τη µέθοδο χρησιµοποιούνται ως δεδοµένα εισόδου οι εισροές ενός σηµαντικού αριθµού ετών (ή αν κριθεί απαραίτητο παράγονται από το υπάρχον δείγµα συνθετικά δεδοµένα µε τα ίδια στατιστικά χαρακτηριστικά). Η γενική εξίσωση που περιγράφει τη λειτουργία ενός ταµιευτήρα µε χρονικό βήµα τον µήνα, είναι: V i = Vi 1 + Q i E i A i Y i όπου: Vi,V i-1 ο αποθηκευµένος όγκος νερού στον ταµιευτήρα τους µήνες i και i-1 αντίστοιχα, (m 3 ) Q i η εισροή στον ταµιευτήρα το µήνα i (m 3 ) Ε i, η καθαρή απώλεια του ταµιευτήρα το µήνα i (m 3 ) 16

18 Α i, η πραγµατική απόληψη κατά το µήνα i (m 3 ) Υ i, η υπερχείλιση κατά το µήνα i (m 3 ). Για µια δεδοµένη τιµή της ωφέλιµης χωρητικότητας S του ταµιευτήρα, ισχύουν οι παρακάτω εξισώσεις: 1. Αν Vi>S: Vi=S, Ai=Bi, Yi = Vi 1 + Q i Ei A i S όπου Βi η επιθυµητή απόληψη του µήνα i (m 3 ). Aν 0<Vi S : Vi = Vi 1 + Q i Ai=Bi, Yi=0 3. Aν Vi=0 A i = Vi 1 + Q Yi=0 i E i E i A i Οι απώλειες από τη λεκάνη κατάκλισης (ταµιευτήρας φράγµατος), οφείλονται σε εξάτµιση από την ελεύθερη επιφάνεια του νερού στο χώρο που αυτή καταλαµβάνει. Συνήθως, για τον υπολογισµό της εξάτµισης, χρησιµοποιούνται µετρηµένες τιµές από εξατµισίµετρο ή ηµιαναλυτικές υπολογιστικές µέθοδοι. Η καθαρή απώλεια του µήνα i, Ei, υπολογίζεται τελικά από την εξίσωση: E = E R + Q (1) i 0,i i i E 0i η εξάτµιση του µήνα ί, όπως προκύπτει από την εξίσωση του Penman, (mm) Ri, η βροχόπτωση του µήνα i στην ελεύθερη επιφάνεια της λεκάνης κατάκλυσης, (mm) Qi το ύψος της απορροής του µήνα i, (mm), που αντιστοιχεί στην επιφάνεια που καταλαµβάνει ο ταµιευτήρας του φράγµατος, (λεκάνη κατάκλισης). Σηµειώνεται ότι κατά τη διάρκεια των βροχερών µηνών του έτους, η απώλεια που δίνεται από τη σχέση 1 είναι στην πραγµατικότητα αρνητική, γιατί ή βροχόπτωση είναι, κατά τη διάρκεια των µηνών αυτών, πολλαπλάσια της εξάτµισης. ΜΟΝΤΕΛΟ ΒΡΟΧΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ MERO ηµιουργία Λογισµικού Εφαρµογής Μοντέλου Βροχόπτωσης Απορροής MedBasin Μελέτη εφαρµογής σε λεκάνες απορροής του νησιωτικού χώρου (. Τίγκας 003) ιαχειριστικό εργαλείο για λεκάνες απορροής της Μεσογείου Στοιχεία εισόδου: - Μέση βροχόπτωση λεκάνης απορροής (ηµερήσια, mm) - υνητική εξατµισοδιαπνοή (ηµερήσια δεκαήµερου, mm) - Παροχή πηγών (µέση ηµερήσια /µήνα, m 3 /sec) - Μετρηµένες τιµές απορροής (ηµερήσια, m 3 /sec) 17

19 Στοιχεία εξόδου - Εκτιµώµενες τιµές απορροής (ηµερήσια και µηνιαία, m 3 /sec εκατ. m 3 ) ιαδικασίες: - Βαθµονόµηση (επιλογή εύρους τιµών παραµέτρων βαθµονόµησης) Χρήση αλγορίθµου βελτιστοποίησης, προσδιορισµός αντικειµενικής συνάρτησης - Επαλήθευση (Έλεγχος διαχωρισµένου δείγµατος (Split-sample test, πέντε κριτήρια επαλήθευσης) Εφαρµογή: Λεκάνη απορροής ποταµού Κουτσουλίδη Κρήτης Περίοδος βαθµονόµησης Περίοδος επαλήθευσης Σχ. 9 Τιµές κριτηρίων βαθµονόµησης και επαλήθευσης 1 10 Hydrograph (calibration period) Measured Estimated (ac9 - avr6) 8 m 3 /sec /9/1981 1/10/1981 1/11/1981 1/1/1981 1/1/198 1//198 1/3/198 1/4/198 1/5/198 1/6/198 1/7/198 1/8/198 Σχ 10. Υδρογράφηµα του Κουτσουλίδη για το έτος (έτος βαθµονόµησης). 18

20 5 4, 5 4 3, 5 3 Hydrograph (verification period) Measured Estimated (ac9 - avr6) m 3 /sec,5 1, 5 1 0, 5 0 1/9/1983 1/10/1983 1/11/1983 1/1/1983 1/1/1984 1//1984 1/3/1984 1/4/1984 1/5/1984 1/6/1984 1/7/1984 1/8/1984 Σχ 11.Υδρογράφηµα του Κουτσουλίδη για το έτος (έτος ελέγχου). 9 8 Koutsoulidis river - Monthly Hydrograph (verification period) Measured Estimated (ac9-avr) Estimated (ac9-avr6) Estimated (ac9-avr6, k=0.75) 7 6 millions m months Σχ.11. Μηνιαίο υδρογράφηµα του Κουτσουλίδη για την περίοδο

21 υνατότητα εκτίµησης επιδράσεων κλιµατικών αλλαγών Σύµφωνα µε εκτιµήσεις για τις µελλοντικές κλιµατικές αλλαγές αναµένεται µία αύξηση της θερµοκρασίας της τάξεως των 0.4 έως ο C κατά τις επόµενες δεκαετίες (µέχρι το 030), καθώς και µείωση των βροχοπτώσεων της τάξεως του 10%. Ως συνέπεια, αναµένεται και αύξηση της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής κατά 4 6% κατά µέσο όρο, για κάθε βαθµό Κελσίου αύξησης της θερµοκρασίας 1. Λαµβάνοντας υπόψη αυτές τις προβλέψεις, εφαρµόστηκαν τρία σενάρια σχετικά µε τις πιθανές µεταβολές, ώστε να γίνει µία εκτίµηση της ετήσιας µεταβολής της απορροής στις δύο υπό µελέτη λεκάνες απορροής. Τα σενάρια που χρησιµοποιήθηκαν είναι τα ακόλουθα: Σενάριο 1: Μείωση της βροχόπτωσης κατά 10% (δεν λαµβάνεται υπόψη η µεταβολή στην εξάτµιση). Σενάριο : Μείωση της βροχόπτωσης κατά 10%, αύξηση της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής κατά 4%. Σενάριο 3: Μείωση της βροχόπτωσης κατά 10%, αύξηση της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής κατά 10%. Τα αποτελέσµατα που προέκυψαν παρουσιάζονται συνοπτικά στους ακόλουθους πίνακες Πιν 1. Κλιµατικές αλλαγές κατά σενάριο (Λεκάνη απορροής Κουτσουλίδη) Scenario 1 Scenario Scenario 3 Koutsoulidis basin - Climate change scenarios Annual Estimated flow (10 6 m 3 ) Flow (10 6 m 3 ) Flow (%) Initial Scenario reduction reduction Mean 16,748 13,878,870 17,8 St.Dev. 5,771 5,09 0,59,4 Mean 16,748 13,606 3,14 19,6 St.Dev. 5,771 5,3 0,600 3,0 Mean 16,748 13,00 3,746 3,5 St.Dev. 5,771 5,6 0,634 4,4 ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑ RELIABILITY Για τον προσδιορισµό της εγγυηµένης παροχής µιας πηγής. Οι κατανοµές που συνήθως χρησιµοποιούνται είναι η Γάµµα ή Log-Normal και λιγότερο η κανονική ειδικότερα για ετήσιες παροχές. Για προσέγγιση στρατηγικού χαρακτήρα µας ενδιαφέρει η ετήσια κατανοµή. Η ανάλυση πρέπει να γίνεται ανάλογα µε το τι ρύθµιση επιθυµούµε. 1 π.χ. unfccc.int/, 0

22 Reliability 90% µια φορά στα δέκα χρόνια µπορεί να µην έχουµε την εγγυηµένη παροχή. Στις αναλύσεις είναι καλύτερο να χρησιµοποιείται ο διάµεσος median (50%) και όχι ο µέσος όρος διότι ο µέσος όρος επηρεάζεται πολύ από τις ακραίες τιµές. Για την ύδρευση η επιθυµητή αστοχία είναι µικρότερη του 1% (Στις µεγάλες πόλεις πρέπει να είναι πολύ µικρότερη). Για την άρδευση η επιθυµητή αστοχία σύµφωνα µε το FAO είναι της τάξεως του 1%. Υδρολογικός σχεδιασµός: - Προσοµοίωση λειτουργίας για µια µεγάλη υδρολογική χρονοσειρά εισροών - Σύγκριση του ποσοστού αστοχιών µε το επίπεδο της αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας - Επανάληψη µε διαφορετικό σχεδιασµό µέχρι να ικανοποοιείται το προηγούµενο Έργα αποθήκευσης νερού - Αύξηση του επιφανειακού Υδατικού υναµικού ( Νοµογράφηµα αύξησης του υδατικού δυναµικού) - Αποδοτικότητα ιαστάσεις έργου (Επίπεδο Αστοχίας- Προσοµοίωση Λειτουργίας-Σχέση εισροών και Καταναλώσεων) - Οικονοµικές και Κοινωνικές επιπτώσεις (Αύξηση παραγωγής- Συγκράτηση πληθυσµού- Ζωή στην περιοχή) - 1) Μεγάλα φράγµατα α) φράγµατα παραγωγής ενέργειας β) φράγµατα πολλαπλού σκοπού ) Μικρά αρδευτικά φράγµατα (χωµάτινα ή RCC) H 5-30m 3) Λιµνοδεξαµενές Έργα εκτός κοίτης του ποταµού. H 10m, Όγκος V m 3 - Γεωµορφολογική επιλογή - Απόσταση από αρδευόµενη περιοχή - ιαφορετική σύνθεση έργων - ιαφορετικός υδρολογικός υπολογισµός από ότι οι ταµιευτήρες του φράγµατος 4) Οµβροδεξαµενές V 10000m3 5) εξαµενές 1

23 Κριτήρια επιλογής των θέσεων Έργων Υπάρχουν πολλά κριτήρια επιλογής των θέσεων των έργων. τα σπουδαιότερα συνοψίζονται στα εξής: Α) ΤΕΧΝΙΚΑ i) Ύπαρξη διαθέσιµων ποσοτήτων νερού για αποθήκευση. Πρέπει να προτιµάται κατά προτεραιότητα, η αξιοποίηση υδάτων ποταµών µε βασική ροή. ii).πρέπει κατά το δυνατό, η θέση του έργου να "προσαρµόζεται" στο φυσικό ανάγλυφο, επειδή στην περίπτωση αυτή, είναι ευκολότερο να επιτευχθεί η "επί τόπου" εξίσωση εκσκαφών- επιχώσεων, και συνέπεια να µειωθεί δραστικά το κόστος κατασκευής (τα υλικά των εκσκαφών χρησιµοποιούνται για την κατασκευή των αναχωµάτων). iii). Στην περίπτωση εξωποτάµιων λιµνοδεξαµενών, η υδροληψία στο υδατόρευµα (θέση φράγµατος εκτροπής), πρέπει να ευρίσκεται σε σχετικά µικρή απόσταση από τη λιµνοδεξαµενή, για τη µείωση του µήκους του αγωγού µεταφοράς. Επιπλέον, ο αγωγός µεταφοράς πρέπει να χαράσσεται κοντά σε παρακείµενο δρόµο, όπου αυτό είναι δυνατό, για την εύκολη πρόσβαση τόσο στον αγωγό, όσο και στο φράγµα εκτροπής. Αξίζει να σηµειωθεί ότι, η κατά το δυνατό µεγαλύτερη αξιοποίηση του υπάρχοντος οδικού δικτύου, µειώνει δραστικά το κόστος που συνεπάγεται η κατασκευή επιπλέον έργων οδοποιίας. iv).σχετικά µικρή απόσταση από την έκταση που πρόκειται να αρδευθεί ή από τους υδροδοτούµενους οικισµούς, για να αποφεύγεται η κατασκευή προσαγωγών µεγάλου µήκους. Επίσης, από τοπογραφικής πλευράς, η θέση του έργου πρέπει να βρίσκεται υψηλότερα από τη θέση του τελικού αποδέκτη (γεωργική έκταση/ οικισµός), ώστε να αποφεύγεται η άντληση του νερού}, πού συνεπάγεται συνήθως µεγάλο ενεργειακό κόστος. v).πρέπει να αποφεύγεται η κατασκευή ταµιευτήρων σε περιοχές λεκάνες απορροής), που αποτελούνται από πετρώµατα υψηλής διαβρωσιµότητας, επειδή λόγω των προσχώσεων που δηµιουργούνται από τα παρασυρόµενα από το νερό φερτά υλικά, µειώνεται σηµαντικά ο ωφέλιµος όγκος αποθήκευσης (περίπτωση φραγµάτων), ή απαιτείται δεξαµενή για την προστασία από τα φερτά υλικά. Β) ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ Εφαρµόζεται η θεωρία της ανάλυσης κόστους ωφέλειας CBA (cost-benefit analysis) Γ) ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ i) Πρέπει να ελέγχονται οι επιπτώσεις της επίδρασης της µείωσης της παροχής στην παρόχθια βλάστηση και στην αναπλήρωση του υπόγειου ορίζοντα, κατάντη της θέσης κατασκευής.

24 ii) Πρέπει, να περιορίζεται κατά το δυνατό ο χώρος κατάληψης του έργου, ώστε να περιορίζεται η απαλλοτρίωση γεωργικής γης, που σε πολλές περιοχές έχει µεγάλη αξία. iii) Το κόστος αποκατάστασης του τοπίου από τη δηµιουργία δανειοθαλάµων δεν πρέπει να είναι υπερβολικά µεγάλο, γι αυτό κατά το δυνατό, πρέπει να αξιοποιούνται τα, προϊόντα των εκσκαφών και να αποφεύγεται η διάνοιξη επιπλέον χώρων που δεν θα καλυφθούν από το έργο. ) ΚΟΙΝΩΝΙΚΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ Εκτιµώνται οι θετικές και αρνητικές επιδράσεις στις κοινωνικές οµάδες τις οποίες αφορούν τα έργα (PAP S, Project Affected People). Εκτίµηση Επιφανειακού Υδατικού υναµικού Για να προσδιοριστεί το ωφέλιµο επιφανειακό υδατικό δυναµικό µιας περιοχής θα πρέπει να υπάρχει κάποιο συγκεκριµένο σχέδιο αξιοποίησης µε συγκεκριµένα έργα. Σηµαντικό ρόλο στο βαθµό αξιοποίησης του υδατικού δυναµικού διαδραµατίζει ο συνολικός ωφέλιµος όγκος αποθήκευσης των έργων αξιοποίησης (S) ή ο λόγος αποθήκευσης προς το µέσο ετήσιο ύψος απορροής µέση υπερετήσια εισροή στο έργο αποθήκευσης) (MAR), S/MAR. Ο λόγος που συνήθως αναφέρεται στη βιβλιογραφία ως ποσοστό αποθήκευσης (Storage Ratio) είναι θέµα σχεδιασµού και αντίστοιχων δαπανών που συνεπάγεται. Με τις νέες τάσεις για εξασφάλιση µιας ελάχιστης παροχής (για οικολογικούς λόγους) η οποία να αφήνεται να διέρχεται από το φράγµα, το ποσοστό αυτό παραµένει αρκετά µικρό και συνήθως κάτω από το 100%. Ποσοστά µεγαλύτερα από αυτό πρέπει να διερευνώνται σε βάθος και να τεκµηριώνονται µε συστηµατικές µελέτες περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Όπως είναι φυσικό ο όγκος που αξιοποιείται είναι βέβαια διαφορετικός από τον όγκο αποθήκευσης και εξαρτάται άµεσα από τον τρόπο χρήσης και την κατανοµή του στο χρόνο. Επίσης εξαρτάται από τη διακύµανση των εισροών (π.χ. συντελεστής διακύµανσης Cv=σ/ΜΑR όπου σ η τυπική απόκλιση του δείγµατος των ετήσιων απορροών. Ενδεικτικά µε διάφορες απλοποιητικές παραδοχές (κυρίως ως προς τη γεωµετρία της αποθήκευσης) και πιθανότητα αστοχίας 10% και ετήσια εξάτµιση 1500 mm, για τέσσερα διαφορετικά επίπεδα, παρουσιάζεται το ποσοστό αξιοποίησης (D/MAR), ως συνάρτηση του ποσοστού αποθήκευσης, (S/MAR). Βέβαια, για την εκτίµηση του ποσοστού αξιοποίησης πρέπει να χρησιµοποιούνται µέθοδοι, όπως η µέθοδος προσοµοίωσης λειτουργίας ενός ταµιευτήρα ώστε το αποτέλεσµα που θα προκύψει να είναι ρεαλιστικό για τις συνθήκες και τους τρόπους διάθεσης του νερού. 3

25 Ο Ο Ποσοστό αξιοποίησης S/MAR (%) Σχ. 1 Νοµογραφήµατα εκτίµησης του επιφανειακού υδατικού δυναµικού µε βάση την αποθηκευτικότητα των έργων της υδρολογικής λεκάνης. Ακολουθούν αδιάστατα διαγράµµατα χωρητικότητας ταµιευτήρα-ζήτησης νερού από εφαρµογή στη νήσο Σύµη (Χ. Βαγγέλης, Σ. Γιακουµάκης, Γ. Τσακίρης). 4

26 Σχ. 13 : ιάγραµµα για την εκτίµηση της χωρητικότητας έργων αποθήκευσης νερού, για πιθανότητα αστοχίας 10% και µε ισοκατανοµή της επιθυµητής απόληψης σύµφωνα µε τις ανάγκες της περιοχής. Σχ. 14 : ιάγραµµα για την εκτίµηση της χωρητικότητας έργων αποθήκευσης νερού, για πιθανότητα αστοχίας 10% και µε ανισοκατανοµή της επιθυµητής απόληψης σύµφωνα µε τις ανάγκες της περιοχής. 5

27 Τα διαγράµµατα των Σχηµάτων 13 και 14 εκφράζουν σε αδιάστατη µορφή τη σχέση χωρητικότητας - επιθυµητής απόληψης ως ποσοστό της µέσης ετήσιας εισροής, για κάθε ένα από τους δύο τύπους ταµιευτήρων και για δύο διαφορετικά σενάρια κατανοµής της επιθυµητής απόληψης στο χρόνο. Συγκεκριµένα, στο Σχήµα 13 έχει θεωρηθεί ισοκατανοµή της επιθυµητής απόληψης στους διάφορους µήνες του έτους, ενώ στο Σχήµα 14 έχει θεωρηθεί κατανοµή της σύµφωνα µε τις ανάγκες της περιοχής. Μπορεί να παρατηρηθεί από τα Σχήµατα αυτά ότι στην περίπτωση της ισοκατανοµής στο χρόνο της επιθυµητής απόληψης, για δεδοµένη χωρητικότητα έργου η απόδοση του είναι πάντα µεγαλύτερη. Παρατηρείται επίσης ότι για τιµές του ποσοστού αποθήκευσης (S/MAR) πάνω από κάποια τιµή, ανάλογα µε το MAR, το ποσοστό αξιοποίησης (D/MAR) δεν µεταβάλλεται. Η σύγκλιση αυτή της καµπύλης µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι δεν υπάρχει νόηµα να κατασκευαστεί ένα έργο µε χωρητικότητα πάνω από κάποιο όριο, αφού θα αυξηθεί σηµαντικά το κόστος κατασκευής, χωρίς να αυξάνεται ταυτόχρονα και η απόδοση του έργου. Επίσης, η καµπύλη για φράγµα βρίσκεται δεξιότερα από αυτή για λιµνοδεξαµενή, δηλαδή για το ίδιο ποσοστό αποθήκευσης, το ποσοστό αξιοποίησης είναι µεγαλύτερο στην περίπτωση του φράγµατος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το µικρό φράγµα εκτροπής που τροφοδοτεί τη λιµνοδεξαµενή, υπερχειλίζει περισσότερες φορές από το µεγάλο φράγµα αποθήκευσης. Εποµένως, ο ταµιευτήρας του φράγµατος αποθήκευσης µπορεί και συγκρατεί µεγαλύτερη ποσότητα νερού της επιφανειακής απορροής, ικανοποιώντας καλύτερα τις ανάγκες της ζήτησης. Ανάλογες νοµογραφικές λύσεις για την εκτίµηση των έργων αποθήκευσης νερού δηµιουργήθηκαν και στην περίπτωση του χειµάρρου Αποσελέµη Ν. Ηρακλείου (Κανάρης 003) Σχ 15. ιαγράµµατα για την εκτίµηση της χωρητικότητας έργων αποθήκευσης νερού, για πιθανότητα αστοχίας 10% και ανισοκατανοµή της επιθυµητής απόληψης κατά τη διάρκεια του έτους. 6

28 Σχ 16. ιαγράµµατα για την εκτίµηση της χωρητικότητας έργων αποθήκευσης νερού, για πιθανότητα αστοχίας 10% και ανισοκατανοµή της επιθυµητής απόληψης κατά τη διάρκεια του έτους. Στα παραπάνω διαγράµµατα ΕF είναι ο παράγοντας των καθαρών απωλειών του ταµιευτήρα που εκφράζει τις απώλειες λόγω εξάτµισης από τη ελεύθερη επιφάνεια του. Όσο µικρότερος της µονάδος είναι ο EF τόσο µεγαλύτερες είναι οι απώλειες λόγω της εξάτµισης. Η τιµή ΕF=1 ισχύει για τον ταµιευτήρα αναφοράς (Mitchel 1976,1983) Cv, 6 : O συντελεστής διακύµανσης της χρονοσειράς του κινούµενου µέσου όρου 6-ετίας. Η τιµή ν=6 έτη εξαρτάται από την κρίσιµη διάρκεια ξηρασίας. Κατά τoν Mitchell, υποθέτοντας ότι η συνάρτηση επιφάνειας-χωρητικότητας ενός ταµιευτήρα µπορεί να αποδοθεί ικανοποιητικά από την εξίσωση Α=Κ S b όπου b=/3, αποδεικνύεται ότι ισχύει η εξίσωση (Mitchell, 198): E Ks s EF = S ns ( ) Ens A ns A ns : ελεύθερη επιφάνεια του νερού στην ανώτατη στάθµη του τυχαίου ταµιευτήρα σε στρέµµατα. S ns : συνολική χωρητικότητα του τυχαίου ταµιευτήρα στην ανώτατη στάθµη σε χιλ. πί Ks : η σταθερά στην εξίσωση επιφάνειας χωρητικότητας του ταµιευτήρα αναφοράς Εns, Es: Το ύψος της καθαρής ετήσιας απώλειας (µέσο ετήσιο ύψος εξάτµισης - µέσο ετήσιο ύψος βροχής σε m), για τη θέση του τυχαίου ταµιευτήρα και του ταµιευτήρα αναφοράς αντίστοιχα. 7

29 ιάλεξη 8 η ΙΑΧΕΙΡΙΣΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Το ιαχειριστικό µοντέλο αποτελεί το βασικό και καθοριστικό παράγοντα στην αξιοποίηση όλων των δεδοµένων (είτε αυτά είναι ιστορικά δεδοµένα είτε συνθετικά µε βάση την επέκταση των χρονοσειρών). Σύµφωνα µε ένα συµβατικό διαχωρισµό το ιαχειριστικό Μοντέλο πρέπει να περιέχει τρεις διαφορετικούς τύπους που είναι διαταγµένοι κατά χρονολογική σειρά χρησιµοποίησης - Μοντέλο διαλογής - επιλογής (preliminary screening model) - Μοντέλο προσοµοίωσης (simulation model) - Μοντέλο διαδοχής των κατασκευών (sequencing model) Ως προς τα µοντέλα προσοµοίωσης υπάρχουν ουσιαστικά πολλές επιλογές. Όπως είναι γνωστό το µοντέλο πρέπει να είναι ικανό να προσοµοιώνει την χωροχρονική κατανοµή ποσοτικών και ποιοτικών δεδοµένων προσφοράς και ζήτησης. Ένα τέτοιο µοντέλο που έχει αναπτυχθεί πρόσφατα και είναι διαθέσιµο στην αγορά ονοµάζεται ΚΑΝΑΤ περιλαµβάνει την προσοµοίωση των λειτουργιών του υδρολογικού κύκλου χρησιµοποιώντας ένα δίκτυο κόµβων επιφανειακών και υπόγειων υδατικών πόρων µε τα κέντρα κατανάλωσης. Άλλα γνωστά εµπορικά πακέτα είναι το Mike- SWE, το WATERWARE, το ΝΑΙΑS και άλλα. Πολυκριτηριακή ανάλυση ιαδικασία αξιολόγησης για την επίλυση προβληµάτων όπου εµφανίζονται αντικρουόµενοι στόχοι και η βελτίωση κάποιου κριτηρίου έχει σαν αποτέλεσµα την υποβάθµιση κάποιου άλλου. Κάθε σενάριο (scenario) στο µοντέλο ιαλογής Επιλογής µπορεί να περιλαµβάνει πολλές περιπτώσεις (cases). Tα σενάρια µπορούν να συνυπάρχουν οι περιπτώσεις όµως στο ίδιο σενάριο είναι αµοιβαίως αποκλειόµενες. Περίπτωση 1.1 Σενάριο 1 Περίπτωση 1. Περίπτωση 1.3 Περίπτωση.1 Σενάριο Περίπτωση. Περίπτωση.3 8

30 Στόχοι.Υ.Π.Π.Μ.Σ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Σε σχέση µε τους στόχους της.υ.π διακρίνουµε τις εξής περιπτώσεις: α) Επάρκεια συµβατικών υδατικών πόρων (επιφανειακά ή υπόγεια νερά) - Ικανοποίηση των αναγκών ( κυρίως αυτών που θα υπάρξουν στο µέλλον) - Ικανοποίηση των αναγκών (µε οικονοµικά κριτήρια βέλτιστη λύση, Πολυκριτηριακή προσέγγιση) - Επιλογή σεναρίου µε το καλύτερο αποτέλεσµα της πολυκριτηριακής προσέγγισης β) Μη επάρκεια συµβατικών υδατικών πόρων ( υνατότητα συµπλήρωσης µε µη συµβατικούς πόρους ή/και µεταφοράς πόρων από άλλες περιοχές) - Ικανοποίηση των βασικών αναγκών (κυρίως της ύδρευσης) - Ικανοποίηση των βασικών αναγκών και των αναγκών προσοδοφόρας δραστηριότητας (ύδρευση, τουρισµός) - ιερεύνηση συµπλήρωσης των αναγκών και για άλλες δραστηριότητες (π.χ. γεωργία) β) Μη επάρκεια συµβατικών υδατικών πόρων (Χωρίς δυνατότητα συµπλήρωσης µε µη συµβατικούς πόρους ) - Ιεράρχηση των αναγκών και ικανοποίηση των βασικών (ύδρευση > τουρισµός> βιοµηχανία> γεωργία> αναψυχή) - Οικονοµική βελτιστοποίηση διανοµής των υδατικών πόρων - Πολυκριτηριακή προσέγγιση για την επιλογή του βέλτιστου σεναρίου Στη µονοκριτηριακή προσέγγιση λαµβάνεται υπόψη µόνο το οικονοµικό κριτήριο και οι υπόλοιποι παράµετροι (κοινωνικοί- περιβαλλοντικοί) µπαίνουν µόνο ως περιορισµοί. Στη πολυκριτηριακή προσέγγιση λαµβάνονται υπόψη όλες οι παράµετροι (οικονοµικοί, κοινωνικοί, περιβαλλοντικοί). Πρόγραµµα Kanat: Σύγκριση µεταξύ σηµερινής κατάστασης µε τη µελλοντική κατάσταση. Εξέταση για κάθε σενάριο Μέσω µελλοντικών καταστάσεων Μέσω ακραίων µελλοντικών καταστάσεων Το πρόγραµµα Kanat χρησιµοποιεί για την ιεράρχηση των σεναρίων τη µέθοδο του Συµβιβαστικού Προγραµµατισµού. 9

31 Μέθοδος: Συµβιβαστικός Προγραµµατισµός Στόχος: Ο Προσδιορισµός εφικτών λύσεων που ελαχιστοποιούν την απόκλιση τους από την ιδανική αλλά ανέφικτη ιδανική λύση. Η απόκλιση δίνεται από τον τύπο: L P ( x) n = a i= 1 P i ( x) * fi fi Mi m i P 1 P Επιλέγεται η εναλλακτική λύση που έχει την µικρότερη τιµή απόκλισης και είναι πιο σταθερή κατά την ανάλυση ευαισθησίας Σχηµατοποίηση του ικτύου α) Κόµβοι ιαθεσιµότητας Νερού - Κανονικός κόµβος (πχ γενικού ενδιαφέροντος, συµβολή υδατορεύµατος) - Κόµβος εκτροπής (πχ µικρό φράγµα εκτροπής) - Κόµβος ταµιευτήρα αποθήκευσης - Κόµβος ταµιευτήρα αντιπληµµυρικής προστασίας - Κόµβος ταµιευτήρα παραγωγής ενέργειας - Κόµβος ταµιευτήρα πολλαπλού σκοπού - Κόµβος άντλησης υπόγειων νερών - Κόµβος πηγών - Κόµβος Λίµνης - Κόµβος Λιµενοδεξαµενής - Κόµβος Βιολογικού Καθαρισµού - Κόµβος Μονάδας Αφαλάτωσης - Κόµβος Περιβάλλοντος (πχ υγρότοπος) β. Σηµεία Κατανάλωσης Νερού - Αρδευτική περίµετρος - Οικισµός - Βιοµηχανική Ζώνη - Τουριστική περιοχή - Αθλητικά κέντρα/ Αναψυχή γ. Κόµβοι περιβάλλοντος - ευαίσθητο οικοσύστηµα - εκβολή ποταµού/ ρέµατος - εκροή από Βιοµηχανική ζώνη, γεωργική χρήση, εγκαταστάσεις Βιολογικού καθαρισµού 30

32 Ιεράρχηση Εναλλακτικών Σεναρίων i) Οικονοµικά κριτήρια - Ελάχιστο ανηγµένο κόστος ανά µονάδα όγκου παραγόµενου νερού - Ελάχιστο συνολικό κόστος (Cost-Benefit-analysis) - Μέγιστη καθαρή ωφέλεια - Μεγαλύτερος λόγος ωφέλειας προς κόστος ii)κριτήρια ισόρροπης περιφερειακής ανάπτυξης - Κωδικοποίηση για κάθε υδατικό σύστηµα ή λεκάνη απορροής: α 1 : περιοχή που το διαθέσιµο υδατικό δυναµικό επαρκεί ή πλεονάζει α : περιοχή που το υπάρχον διαθέσιµο υδατικό δυναµικό δεν επαρκεί για τις ανάγκες, αλλά υπάρχει δυνατότητα βελτίωσης της κατάστασης. α 3 : περιοχές ελλειµµατικές ως προς τους διαθέσιµους υδατικούς πόρους χωρίς δυνατότητα βελτίωσης της κατάστασης µε τους συµβατικούς υδατικούς πόρους. είκτες ισόρροπης περιφερειακής ανάπτυξης. e 1 = υπάρχον δυναµικό προβλεπόµενες ανάγκες π.χ. [ 300 mm] [ 450 mm] e = υπάρχον δυναµικό θεωρητικά µέγιστο δυναµικό [ 300 mm] [ 600 mm] e = e e e 1 =, e =, e = 3 3 e1 <1 πρόβληµα για την µελλοντική κάλυψη των αναγκών e <1 δυνατότητα µε έργα και µέτρα να αυξηθεί το διαθέσιµο και χρησιµοποιούµενο υδατικό δυναµικό e<1 µεγάλη προτεραιότητα για επέµβαση iii) Περιβαλλοντικά κριτήρια Σήµερα όλα τα µη µετρήσιµα κριτήρια χωρίζονται σε πέντε κατηγορίες µε µια βαθµολογία -10 ως εξής: Πολύ δυσµενείς: 0-, υσµενείς: -4, Μέσες: 4-6, Θετικές: 6-8, Πολύ θετικές: 8-10 Παλιότερα υπήρχε µια πιο αδροµερής κατηγοριοποίηση (3 κατηγορίες) 31

33 Ι. Θετικές ή ελάχιστα αρνητικές επιπτώσεις, πλήρως ελεγχόµενες ΙΙ. Αρνητικές επιπτώσεις που µπορούν να ελαχιστοποιηθούν µε επιπλέον µέτρα και έργα προστασίας. ΙΙΙ. Μη αναστρέψιµες σοβαρές αρνητικές επιπτώσεις Ποιότητα νερού Α: ποιότητα άριστη για κάθε χρήση Β: ποιότητα κατάλληλη για όλες τις χρήσεις C: ποιότητα κατάλληλη µόνο για άρδευση D: χαµηλής ποιότητας, ακατάλληλο για χρήση ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σύστηµα ιαχείρισης: Ανάλυση της υπάρχουσας κατάστασης (για µέσες και δυσµενείς συνθήκες) 1) Μελλοντικά σενάρια ανάπτυξης (για µέσες και δυσµενείς συνθήκες) ) Καθορισµός βαρών των δεικτών αξιολόγησης 3) Αξιολόγηση - ιεράρχηση - επιλογή (µέσω κατάλληλης τεχνικής) ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Με τον όρο ( ΥΠ) εννοούµε τη συστηµατική χωροχρονική παρακολούθηση και πρόβλεψη δύο βασικών πολυδιάστατων παραµέτρων, της διαθεσιµότητας των υδατικών πόρων και των αναγκών σε νερό καθώς και τη λήψη των αναγκαίων µέτρων / αποφάσεων (για δοµικά και µη έργα) µε στόχο την κάλυψη των αναγκών σε νερό και την προστασία των υδατικών πόρων και του περιβάλλοντος κατά τον ευνοϊκότερο τρόπο, τώρα αλλά και στο µέλλον. Οι διαστάσεις των παραµέτρων διαθεσιµότητας των υδατικών πόρων και των αναγκών σε νερό αναφέρονται στην ποσότητα, την ποιότητα, τη διακύµανση και την αξιοπιστία των αντίστοιχων µεγεθών. Σύµφωνα µε τον ορισµό αυτό, οι βασικές λειτουργίες / φάσεις της ΥΠ είναι: - η Στρατηγική ιαχείριση - ο Σχεδιασµός και η Εποπτεία Κατασκευής των Έργων - η Λειτουργική ιαχείριση Οι λειτουργίες αυτές είναι άρρηκτα συνδεδεµένες µεταξύ τους ενώ κατά την εκπόνηση κάθε φάσης θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη τα βασικά χαρακτηριστικά της επόµενης φάσης (χώρος, χρόνος, κριτήρια). Αξίζει να τονισθεί από την αρχή ότι η Στρατηγική ιαχείριση είναι µια συνεχής διαδικασία που εκτείνεται σε µεγάλο χρονικό ορίζοντα κατά τη διάρκεια του οποίου ανανεώνει τις πληροφορίες και τις προβλέψεις σε τακτά χρονικά διαστήµατα. Για παράδειγµα, ένα πρόγραµµα Στρατηγικής ιαχείρισης αναπτύσσεται για διάρκεια 0-30 χρόνια ενώ ανά πενταετία γίνεται µια γενική αναπροσαρµογή αλλά και αξιολόγηση του διαστήµατος που παρήλθε. 3

34 Ο όρος «Ολοκληρωµένη» που χρησιµοποιείται ευρύτατα σήµερα νοείται ως ο συνυπολογισµός των επιδράσεων της ΥΠ µε άλλους τοµείς του περιβάλλοντος και της οικονοµίας µε τη γενικότερη έννοια. Σύµφωνα µε ένα ορισµό που συζητήθηκε πρόσφατα στα πλαίσια του δικτύου ETNET.ENVIRONMENT-WATER η ουσία της ΥΠ είναι να αντιµετωπίζει / διαχειρίζεται τα διάφορα στοιχεία των συστηµάτων νερού µαζί µε το ευρύτερο περιβάλλον περιλαµβάνοντας την αλληλοεπίδραση τους ώστε να αποφεύγονται αναποτελεσµατικές ή υπο-βέλτιστες τοµεακές λύσεις. Το σηµείο συνεχούς εκκίνησης πρέπει να είναι το φυσικό περιβάλλον και οι δυνατότητες και οι περιορισµοί που αυτό επιβάλλει. Με βάση τη διαπίστωση αυτή, η σύγχρονη άποψη για την ΥΠ στηρίζεται στη χωρική ενότητα της λεκάνης απορροής στην οποία θεωρείται ότι συντελούνται οι διάφορες φάσεις του υδρολογικού κύκλου από την πτώση των ατµοσφαιρικών κατακρηµνισµάτων µέχρι την επιστροφή των υδρατµών στην ατµόσφαιρα µε την εξάτµιση και τη διαπνοή. Η λεκάνη απορροής προτείνεται από την Κοινότητα αλλά και πολλές ευρωπαϊκές χώρες ως η βάση οποιασδήποτε ανάλυσης στα πλαίσια της Στρατηγικής διαχείρισης καθώς και της διοικητικής και επιχειρησιακής διαχείρισης. Στα πλαίσια αυτά σύµφωνα και µε τις επιταγές της κοινότητας δηµιουργούνται συµβούλια διοίκησης κάθε λεκάνης απορροής (του τύπου River Basin Authority). Στην Ελληνική πραγµατικότητα αλλά και ειδικότερα στα νησιά του Αιγαίου, η λεκάνη απορροής (µε τις διαφοροποιήσεις σε υδρολογική και υδρογεωλογική λεκάνη) µπορεί να αποτελέσει τη βάση των σχετικών εκτιµήσεων για το διαθέσιµο επιφανειακό και υπόγειο δυναµικό καθώς και των αναγκών σε νερό στα κέντρα κατανάλωσης της λεκάνης. Επειδή όµως η έκταση της µεγάλης πλειονότητας των λεκανών είναι µικρή ενώ τα κέντρα κατανάλωσης βρίσκονται σε άλλη γειτονική λεκάνη, σηµαντική πρωταρχική επιδίωξη της ΥΠ είναι η οµαδοποίηση των λεκανών απορροής µε τη δηµιουργία πλήρων συστηµάτων ΥΠ που χωρικά εκτείνονται σε περισσότερες της µιας λεκάνες. Συνεπώς η ολοκληρωµένη προσέγγιση απαιτεί την κατά το δυνατόν ενοποίηση γειτονικών λεκανών ώστε να περιλαµβάνονται όλες οι βασικές λειτουργίες της ΥΠ σε ενιαία χωρική µονάδα. Αν και υπάρχουν πολλές και διαφορετικές προσεγγίσεις ανάλογα µε την προέλευση των µελετητών / ερευνητών εκτιµάται ότι η Ολοκληρωµένη ιαχείριση σχετίζεται άµεσα µε πέντε περιοχές / συστήµατα τα οποία µε τη σειρά τους σχετίζονται µεταξύ τους. Στο σχήµα που ακολουθεί παρουσιάζεται γραφικά η σχέση της Ολοκληρωµένης ιαχείρισης Υδατικών Πόρων µε τα συστήµατα : (ί) Φυσικό σύστηµα (ii) ιαµορφωµένο φυσικό σύστηµα (iii) Κοινωνικο-οικονοµικό σύστηµα (ίν) Πολιτισµικό σύστηµα (ν) Θεσµικό - ιοικητικό σύστηµα 33

35 Κοινωνικοοκονοµικό σύστηµα Πολιτιστικό σύστηµα ιαµορφωµένο Φυσικό σύστηµα Θεσµικό- ιοικητικό σύστηµα Φυσικό σύστηµα Σχ.1 Συσχέτιση της Ολοκληρωµένης ιαχείρισης Υδατικών Πόρων µε τα άλλα συστήµατα Τέλος ως προς το Μοντέλο διαδοχής των κατασκευών (sequencing model) η µελετητική οµάδα µπορεί να χρησιµοποιήσει το επιστηµονικό πακέτο ΚΑΝΑΤ που µε βάση µια σειρά κριτηρίων συγκρίνει τα εφικτά σενάρια ανάπτυξης και επιλέγει το καλύτερο. Το πακέτο λογισµικού ΚΑΝΑΤ είναι ευέλικτο και χρησιµοποιεί τα αποτελέσµατα των µοντέλων προσοµοίωσης όλων των βασικών παραµέτρων διαθεσιµότητας υδατικών πόρων και αναγκών σε νερό. Για την επιλογή της βέλτιστης λύσης το πακέτο χρησιµοποιεί πολυκριτηριακή προσέγγιση. Το πακέτο βασίζεται σε µια σειρά κριτηρίων και δεικτών αξιολόγησης όπως: α) Οικονοµικών β) Περιβαλλοντικών γ) Ισόρροπης περιφερειακής ανάπτυξης δ) Κοινωνικών Η µέθοδος επίλυσης είναι αυτή του Συµβιβαστικού Προγραµµατισµού. ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗΝ EYPΩIIH - ΚΟΙΝΟΤΙΚΕΣ Ο ΗΓΙΕΣ Όπως αναγνωρίζεται από πολλούς κοινοτικούς παράγοντες η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει καθυστερήσει στη δηµιουργία και εφαρµογή µιας Ενιαίας Πολιτικής για τη ιαχείριση των Υδατικών Πόρων. Τις προηγούµενες δεκαετίες διαµόρφωσε Οδηγίες (Directives) για µια σειρά επιµέρους θεµάτων που αφορούν στους Υδατικούς Πόρους χωρίς όµως να διαµορφώσει γενικό πλαίσιο και χωρίς να επιβάλει απόλυτα την εφαρµογή αυτών των Οδηγιών. Μερικές από αυτές τις οδηγίες είναι: Fishwater directive (Οδηγία για το θαλάσσιο νερό) Shellfish water directive (Οδηγία για τα οστρακοειδή) Directive on Water abstracted for drinking water (Οδηγία για το πόσιµο νερό) Directive on dangerous substances discharged (Οδηγία για τις επικίνδυνες ουσίες) 34