Λήψη αποφάσεων για τον σχεδιασμό βιώσιμων μέτρων για την προστασία της χημικής κατάστασης του υδάτινου περιβάλλοντος από μη σημειακές πηγές ρύπανσης
Authors: Παναγόπουλος Ιωάννης 
Published: January 2014

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύσσεται σε προγραμματιστικό περιβάλλον MATLAB ένα αποδοτικό και εύχρηστο Εργαλείο Υποστήριξης Αποφάσεων (ΕΥΑ), ικανό να εκτιμά την αποτελεσματικότητα αγροτικών Βέλτιστων Διαχειριστικών Πρακτικών (ΔΠ) στον περιορισμό της μη σημειακής ρύπανσης των επιφανειακών υδάτων λεκάνης απορροής από τις αγροτικής προέλευσης ενώσεις θρεπτικών του αζώτου νιτρικών (Ν-ΝΟ3) και του φωσφόρου (P). Το ΕΥΑ αποτελείται από: α) τις εναλλακτικές ΔΠ που περιλαμβάνουν παρεμβάσεις στη διαχείριση των καλλιεργειών, των εδαφικών πόρων, της εφαρμογής θρεπτικών και του ζωικού κεφαλαίου, β) μία συνάρτηση κόστους που υπολογίζει το επιπρόσθετο μέσο ετήσιο κόστος 5ετούς εφαρμογής τους, γ) το διαχειριστικό μοντέλο SWAT (Soil and Water Assessment Tool), το οποίο αξιολογεί την περιβαλλοντική αποτελεσματικότητα εφαρμογής των ΔΠ σε όλες τις υδρολογικά ομοιογενείς περιοχές της λεκάνης απορροής (Υδρολογικές Μονάδες - ΥΜ), δ) μία Βάση Δεδομένων Διαχειριστικών Πρακτικών (ΒΔΠ), η οποία αποθηκεύει δεδομένα μέσου ετήσιου φορτίου απωλειών ρύπων και κόστους που προκύπτουν από όλες τις ΥΜ της λεκάνης μετά από εφαρμογή σε αυτές με το μοντέλο SWAT όλων των συμβατών ΔΠ, ε) τον εκλεκτικό Γενετικό Αλγόριθμο (ΓΑ) του MATLAB, ο οποίος αποτελεί τη ‘μηχανή’ πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης για την χωρική κατανομή ΔΠ στην αγροτική γη της λεκάνης με σκοπό τη βελτιστοποίηση του οικονομικού και των δύο περιβαλλοντικών κριτηρίων σε εύλογο χρονικό διάστημα λόγω χρήσης της ΒΔΠ στη διαδικασία. Η Μεθοδολογία και το EYA εφαρμόστηκαν στη μέσης έκτασης (940km2) λεκάνη του άνω ρου του Αράχθου στη Δυτική Ελλάδα. Δημιουργήθηκαν 50 ΔΠ προς εξέταση, μεμονωμένα μέτρα και συμβατοί συνδυασμοί αυτών, για εφαρμογή στους τρεις αγροτικούς τύπους χρήσης γης (αραβόσιτος, μηδική, βοσκότοποι). Οι καμπύλες αντιστάθμισης στο δισδιάστατο χώρο κόστους-P και κόστους-Ν-ΝΟ3 από το βέλτιστο μέτωπο Pareto τριών διαστάσεων κατά το τέλος της βελτιστοποίησης, παρείχαν πληροφορία για 100 διαφορετικούς συνδυασμούς ΔΠ, οι οποίοι προκαλούν διαφορετικά ετήσια κόστη και συγκεντρώσεις θρεπτικών στην έξοδο της λεκάνης. Ο εντοπισμός λύσεων καταδεικνύει τη χωρική κατανομή των ΔΠ, που διαμορφώνει διαφορετικά κάθε φορά τις τιμές των τριών κριτηρίων. Η πιο πρόσφορη λύση θεωρήθηκε η κατά 45 και 25% μείωση των μέσων ετήσιων συγκεντρώσεων P και Ν-ΝΟ3 στο ποτάμι αντίστοιχα, με συνολικό ετήσιο κόστος 500000€ ή 5€/ha, η οποία αντιστοιχεί σε διαμόρφωση λωρίδων συγκράτησης στους περισσότερους αγρούς αραβόσιτου και σε επιλεγμένες εκτάσεις βοσκότοπων σε συνδυασμό με τη μείωση χημικής λίπανσης στις εκτάσεις μηδικής, πρακτική που βρέθηκε να μην έχει κανένα αντίκτυπο στην παραγωγή. Το πλαίσιο πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης που παρουσιάζεται συστήνεται για την υλοποίηση της Περιβαλλοντικής Νομοθεσίας σε κλίμακα λεκάνης απορροής με ικανοποιητικούς όρους κόστους και αποτελεσματικότητας, με τους παραγόμενους χάρτες να αποτελούν πολύτιμο μέσο για τη λήψη αποφάσεων, διευκολύνοντας τους αρμόδιους στο να επιβάλλουν επιπρόσθετους περιορισμούς τοπικού χαρακτήρα εντός της λεκάνης απορροής, αν αυτό είναι απαραίτητο.