Ορθολογικός προγραμματισμός των αρδεύσεων με τη βοήθεια του γραμμικού προγραμματισμού και τη θεωρία της πολυκριτηριακής ανάλυσης
Authors: Γιουβάνης Βασίλειος 
Published: September 2021

Η μη ορθολογική χρήση του νερού στη γεωργία δημιουργεί συχνά σοβαρά προβλήματα ποιοτικής και, κυρίως, ποσοτικής υποβάθμισης των υδατικών πόρων. Η αντιμετώπιση των εν λόγω προβλημάτων πρέπει να γίνεται, σε κάθε περίπτωση, σύμφωνα με τις αρχές της αειφορίας. Για το λόγο αυτό, οποιοδήποτε νέο μέτρο, που αποσκοπεί στην προστασία των υδατικών πόρων από τις γεωργικές δραστηριότητες, πρέπει ταυτόχρονα να λαμβάνει υπόψη του την αγροτική ανάπτυξη και την ευημερία των γεωργών. Η λήψη μέτρων για στοχευμένη αναδιάρθρωση των καλλιεργειών και ειδικότερα, σε επίπεδο αρδευτικού δικτύου, υπό προϋποθέσεις, μπορούν να συμβάλουν προς αυτή την κατεύθυνση, οδηγώντας το γεωργό σε πιο ορθολογική και πιο αποτελεσματική χρήση του νερού.Η παρούσα διατριβή έχει ως στόχο, μέσω της χρήσης του Γραμμικού Προγραμματισμού που είναι μέθοδος του Μαθηματικού Προγραμματισμού και στη συνέχεια του Συμβιβαστικού Προγραμματισμού ο οποίος είναι μια από τις μεθόδους που χρησιμοποιεί η Πολυκριτηριακή Ανάλυση, σε επίπεδο αρδευτικού δικτύου, την εύρεση της βέλτιστης διάταξης καλλιεργειών (ποσοστιαία αναλογία) με σκοπό τη μεγιστοποίηση των ωφελειών (οικονομικά) για τον παραγωγό και τη βέλτιστη διαχείριση του διαθέσιμου αρδευτικού νερού. Στο πρώτο κεφάλαιο, που είναι εισαγωγικό, αναφέρονται οι βασικές αρχές των αρδεύσεων και διαμορφώνεται ένα πλαίσιο εφαρμογής της αειφόρου ανάπτυξης στην αρδευόμενη γεωργία. Παρουσιάζεται, επίσης, το θεσμικό πλαίσιο για τη γεωργία και τις αρδεύσεις, σύμφωνα με την ευρωπαϊκή, αλλά και την εθνική νομοθεσία σε θέματα αγροτικής και υδατικής πολιτικής. Επίσης γίνεται ανάλυση στα διάφορα μαθηματικά μοντέλα και τις εφαρμογές τους τόσο στη γεωργία γενικά όσο και σε θέματα διαχείρισης φυσικών πόρων. Ειδικότερα γίνονται αναφορές των εφαρμογών τους στη διαχείριση του αρδευτικού νερού στην πρωτογενή παραγωγή. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η περιοχή μελέτης και εφαρμογής της έρευνας. Ως περιοχή μελέτης επιλέχτηκε ο Τοπικός Οργανισμός Εγγείων Βελτιώσεων (Τ.Ο.Ε.Β.) Πηνειού που είναι ένας από τους μεγαλύτερους Τ.Ο.Ε.Β. του νομού Λάρισας στην καρδιά του Θεσσαλικού κάμπου. Ακόμη αναλύονται εκτενώς όλα τα παραγωγικά, εδαφολογικά, οικονομικά κλπ. χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης που θα χρησιμοποιηθούν στα επόμενα κεφάλαια για την εφαρμογή των μαθηματικών μοντέλων βελτιστοποίησης. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται διεξοδική ανάλυση του μοντέλου του Γραμμικού Προγραμματισμού, αναπτύσσεται η αντικειμενική συνάρτηση για την χρήση του μοντέλου, επιλέγονται και ορίζονται οι περιορισμοί εφαρμογής και παρουσιάζονται και αναλύονται τα αποτελέσματα της χρήσης αυτής καθώς και το βέλτιστο (τελικό) σενάριο ως επίλυση του προβλήματος που έχουμε θέση. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι γενικές αρχές και οι στόχοι της Πολυκριτηριακής Ανάλυσης και παρουσιάζονται οι κυριότερες μέθοδοι της, καθώς και αναλύεται διεξοδικά ο Συμβιβαστικός Προγραμματισμός που είναι και η μέθοδος που εφαρμόζεται και δημιουργούνται εναλλακτικά σενάρια για τον προσδιορισμό της «σχετικά βέλτιστης» λύσης για τον εκάστοτε μελετητή - ερευνητή. Το σενάριο του Γραμμικού Προγραμματισμού είναι βέλτιστο αλλά βασίζεται σε συγκεκριμένους απόλυτους περιορισμούς γεγονός που το κάνει να δέχεται αμφισβητήσεις. Γι’ αυτό το λόγο δημιουργήθηκαν αρκετά υποθετικά σενάρια πλησίον του βέλτιστου σεναρίου που μας έδωσε σαν αποτέλεσμα ο γραμμικός προγραμματισμός για να θεωρούνται λογικά. Καθορίστηκαν τα κριτήρια για τα οποία θα εξετάσουμε τα σενάρια μας και ορίστηκαν οι συντελεστές βαρύτητας αυτών των κριτηρίων. Η επεξεργασία των δεδομένων, με πολυκριτηριακή ανάλυση, για την διεξαγωγή αποτελεσμάτων, έγινε με πρόγραμμα που κατασκευάστηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Digital Visual Fortran Version 6. Τα αποτελέσματα αξιολογήθηκαν βάση την εμπειρία και την κρίση της τριμελούς συμβουλευτικής επιτροπής για την τελική διεξαγωγή συμπερασμάτων. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα κυριότερα αποτελέσματα της διατριβής, αξιολογούνται οι επιμέρους μεθοδολογικές προσεγγίσεις και εξάγονται τα τελικά συμπεράσματα. Το κυριότερο αποτέλεσμα είναι η τελική βέλτιστη αναδιάρθρωση των καλλιεργειών σε επίπεδο αρδευτικού δικτύου που συγκεντρώνει όλα τα πλεονεκτήματα χρήσης του, τόσο σε οικονομικό όσο και σε περιβαλλοντικό επίπεδο (βέλτιστη διαχείριση του διαθέσιμου αρδευτικού νερού). Συνοπτικά η συμβολής της παρούσας διατριβής στη σχετική έρευνα συνίσταται στα εξής σημεία: 1. Στο σύνολό της εμφανίζεται για πρώτη φορά ως εφαρμογή στον Διεθνή χώρο και κυρίως με τον ολοκληρωμένο χαρακτήρα της. 2. Συνδυάζεται η εφαρμογή μοντέλων Μαθηματικού Προγραμματισμού και Πολυκριτηριακής Ανάλυσης και διαπιστώνεται ότι μπορούν να προκύψουν για την περιοχή μελέτης και τους τομείς αυτής, νέα σχέδια παραγωγής, μέσω αναδιάρθρωσης των καλλιεργειών, που να αξιοποιούν καλύτερα τους διαθέσιμους συντελεστές τους και να επιτυγχάνουν μεγαλύτερο ύψος γεωργικού εισοδήματος και λοιπών οικονομικών αποτελεσμάτων από τα αντίστοιχα υφιστάμενα σχέδιά τους με ταυτόχρονη προστασία των υδατικών πόρων. 3. Συνδυάζονται επίσης η οικονομική θεωρία και η υδρολογία για την ανάπτυξη της κατάλληλης μεθοδολογίας. Το αποτέλεσμα που προκύπτει αποτελεί ένα εργαλείο που, χρησιμοποιούμενο από ένα συλλογικό φορέα, θα βοηθήσει στον ορθολογικό προγραμματισμό των αρδεύσεων εξοικονομώντας μεγάλες ποσότητες νερού. 4. Δίνεται η δυνατότητα χρήσης αυτής της μεθοδολογίας για επέκταση της και εφαρμογής της σε οποιοδήποτε ανάλογο αρδευτικό δίκτυο Διεθνώς με στόχο την βελτιστοποίησή του. 5. Εξάγονται πολύτιμα αποτελέσματα σχετικά με τις συνέπειες της μη στοχευόμενης αναδιάρθρωσής των καλλιεργειών και της αλόγιστης χρήσης του αρδευτικού νερού τόσο για τους γεωργούς, όσο και για την ευρύτερη κοινωνία και το περιβάλλον. Τα αποτελέσματα αυτά μπορεί να αποβούν ιδιαίτερα χρήσιμα για τις μελλοντικές αποφάσεις διαχείρισης των υδατικών πόρων, οι οποίες στο πλαίσιο των επιταγών της Οδηγίας-Πλαίσιο θα πρέπει να περιλαμβάνονται. 6. Προτείνεται ένα νέο πλαίσιο αξιολόγησης διαχειριστικών αποφάσεων και δυνητικών μέτρων στην αρδευόμενη γεωργία, η καθιέρωση του οποίου θα πρέπει βέβαια να εξεταστεί περαιτέρω.