Ολοκληρωμένο σύστημα υποστήριξης αποφάσεων για τη βιώσιμη διαχείριση υδατικών πόρων, μέσω υδρο-οικονομικής μοντελοποίησης και πολυκριτηριακής ανάλυσης

Abstract

This study proposes an innovative decision support tool to improve water management at local level. The system was originally developed focusing on river basin management using incomplete data, and subsequently the approach modified in a way it explored the full cost of water (as sum of monetary, natural resource cost and environmental cost, according to the Directive 2000/60/EC). The proposed tool consists of combined models for the simulation of the aquatic system and the economic operation of the area. The former Lake Karla watershed is used as a case study application. The water potential of the basin is overexploited due to the intensive agricultural water use, which, combined with the poor economic and managerial control, creates unsustainable conditions.This system is initially used to describe the situation through hydrological and economic parameters. A hydro-economic model is developed, oriented to the needs of data-scarce areas, using simple terms. At the same time, a number of alternative demand management policies were developed. This tool is handy to help the local management to upgrade and improve, to strengthen the monitoring of all these parameters, meeting the requirements of European legislation on integrated river basin management.With regard to the requirements of the European Directive 2000/60 on costing the full water value, and the poor progress made in Member-States on its application to the irrigation sector, the proposed hydro-economic model is used to set the bases for a more integrated approach. An innovative methodology is developed to take into account the full cost of irrigation water. The model also includes elements of accounting (for estimating of the monetary cost), environmental economics and water quality (for estimating resource costs and environmental costs), as well as a set of management scenarios (alternative management policy measures). The characteristics of the study area, and in particular the use of both surface and groundwater to meet water needs, create a complex problem, and at the same time make the methodology integrated, realistic and applicable in any case.The basic results of the entire system (water balance, net profits and full water costs) are examined under climate change conditions using scenarios based on the IPCC's Representative Concentration Paths (RCPs).Finally, a Decision Support System is formulated, combining the above management scenarios - policies, as alternatives to evaluation, and the results of the hydro-economic model as criteria. Four basic Multicriteria Analysis techniques are used, applied to a sample of water resource management experts and the relevant authorities of the wider region. The successful implementation of the proposed methodological framework strengthens the cooperation of experts and decision-makers for integrated management and sustainable water policy-making.

Στην παρούσα διατριβή προτείνεται ένα καινοτόμο εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων για τη βελτίωση της διαχείρισης των υδατικών πόρων σε τοπικό επίπεδο. Το σύστημα αναπτύχθηκε αρχικά στοχεύοντας στη διαχείριση λεκανών απορροής με χρήση ελλιπών δεδομένων, ενώ στη συνέχεια προσεγγίστηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να εξάγει το πλήρες κόστος νερού (ως άθροισμα χρηματοοικονομικού, κόστους πόρου και περιβαλλοντικού κόστους, σύμφωνα με την Οδηγία 2000/60/ΕΚ). Το προτεινόμενο εργαλείο απαρτίζεται από συνδυασμένα μοντέλα για την προσομοίωση των υδατικών συστημάτων και της οικονομικής λειτουργίας της περιοχής. Ως υπόδειγμα εφαρμογής χρησιμοποιείται η λεκάνη απορροής της πρώην λίμνης Κάρλας. Το υδατικό δυναμικό της λεκάνης βρίσκεται σε κατάσταση υπερεκμετάλλευσης, λόγω της εντατικής γεωργικής χρήσης νερού, όπου σε συνδυασμό με τον περιορισμένο οικονομικό και διαχειριστικό έλεγχο, δημιουργεί μη βιώσιμες συνθήκες. Το υπόψη σύστημα χρησιμοποιείται αρχικά για την περιγραφή της κατάστασης μέσω υδρολογικών και οικονομικών παραμέτρων. Αναπτύσσεται ένα υδρο-οικονομικό μοντέλο, προσανατολισμένο στις ανάγκες περιοχών με ελλιπή δεδομένα, χρησιμοποιώντας απλούς όρους. Ταυτόχρονα αναπτύσσεται και ένας αριθμός εναλλακτικών πολιτικών διαχείρισης της ζήτησης. Το εργαλείο αυτό είναι εύχρηστο ώστε να συμβάλει στην αναβάθμιση και τη βελτίωση της τοπικής διαχείρισης, να ενισχύσει την παρακολούθηση όλων αυτών των παραμέτρων, εκπληρώνοντας τις επιταγές της ευρωπαϊκής νομοθεσίας για την ολοκληρωμένη διαχείριση σε επίπεδο λεκάνης απορροής. Με αφορμή τις επιταγές της ευρωπαϊκής Οδηγίας 2000/60 για την πλήρη κοστολόγηση νερού, και τη μικρή πρόοδο που έχει σημειωθεί στα Κράτη-μέλη αναφορικά με την εφαρμογή της στο αρδευτικό νερό, το υδρο-οικονομικό μοντέλο που προτάθηκε, χρησιμοποιείται ως βάση για μια πιο ολοκληρωμένη προσέγγιση. Αναπτύσσεται μια καινοτόμα μεθοδολογία ώστε να λαμβάνεται υπόψη και το πλήρες κόστος του αρδευτικού νερού. Το μοντέλο εμπεριέχει πλέον και στοιχεία λογιστικής (για την εκτίμηση του χρηματοοικονομικού κόστους), στοιχεία περιβαλλοντικής οικονομίας και ποιότητας νερού (για την εκτίμηση του κόστους πόρου και του περιβαλλοντικού κόστους), καθώς και μια σειρά διαχειριστικών σεναρίων (εναλλακτικών μέτρων-πολιτικών διαχείρισης). Τα χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης, και ιδιαίτερα η χρήση τόσο επιφανειακών όσο και υπόγειων υδάτων για την κάλυψη των υδατικών αναγκών, διαμορφώνουν ένα πολύπλοκο πρόβλημα, και ταυτόχρονα καθιστούν τη μεθοδολογία ολοκληρωμένη, ρεαλιστική και εφαρμόσιμη σε οποιεσδήποτε συνθήκες.Τα βασικά αποτελέσματα του όλου συστήματος (υδατικό ισοζύγιο, καθαρά κέρδη και πλήρες κόστος νερού) εξετάζονται υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής, χρησιμοποιώντας αντιπροσωπευτικά σενάρια που διαμορφώθηκαν βασισμένα στα Represenative Concentration Pathways (RCPs) του IPCC.Τέλος, διαμορφώνεται ένα Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων, συνδυάζοντας τα διαχειριστικά σενάρια – πολιτικές, ως εναλλακτικές λύσεις προς αξιολόγησης, και τα αποτελέσματα του υδρο-οικονομικού μοντέλου ως κριτήρια. Γίνεται χρήση τεσσάρων βασικών τεχνικών Πολυκριτηριακής Ανάλυσης, εφαρμοζόμενες σε ένα δείγμα που απαρτίζεται από ειδικούς σε θέματα διαχείρισης υδατικών πόρων και από τις αρμόδιες αρχές της ευρύτερης περιοχής. Η επιτυχής εφαρμογή του προτεινόμενου μεθοδολογικού πλαισίου ενισχύει τη συνεργασία ειδικών και ιθυνόντων για την ολοκληρωμένη διαχείριση και τη χάραξη βιώσιμης υδατικής πολιτικής.